Волосы и слезы Пеле представляют собой интригующие пирокластические продукты многих базальтовых вулканов: Гавайи, Реюньон, Этна. Часто слёзы Пеле прикрепляются к пряди его волос, а слезы и волосы Пеле обычно отбираются вместе после извержения. Волосы Пеле представляют собой широко распространенную морфологию класта в подводной среде. Однако волосы и слезы Пеле чаще всего ассоциируются с небольшими субаэральными взрывными извержениями базальтовых расплавов низкой вязкости.
Во многих случаях волосы и слезы Пеле образуются в результате деформации низковязкой лавы в воздухе. В магмах с низкой вязкостью форма капли контролируется поверхностным натяжением, ускорением капли после извержения и воздушным трением. Эксперименты показывают, что волосы Пеле образуются, когда скорость извержения магм высока, а слёзы Пеле образуются, когда они относительно низкие.
Геологические условия
Вулкан Масая - это постоянно действующий базальтовый щитовой вулкан на центральноамериканском вулканическом фронте, расположенный примерно в 25 км к востоку от Манагуа в Никарагуа. Комплекс Масая (600 м над уровнем моря) представляет собой большую, мелководную и удлиненную (6-11,5 км) кальдеру. С 1853 года действующий в настоящее время кратер (Сантьяго) является местом пяти периодов эфемерного развития лавового озера, слабых стромболовых извержений, интенсивных газовых выбросов, вулканического толчка и разрушения внутренних стен кратера.
Последняя реактивация вулкана Масая произошла в кратере Сантьяго в середине 1993 г. и продолжается по сей день. Этот последний эруптивный цикл уже изучался многими авторами и характеризуется постоянной дегазацией, практически без выделения ювенальной магмы. Тем не менее, некоторые волосы и слезы Пеле были удалены из его вентиляционного отверстия, которое иногда проявляет слабое свечение. Эти образцы волос Пеле были собраны в ноябре 2003 года, сразу после их выделения, из кратера Сантьяго около активного вентиляционного отверстия.
Аналитические процедуры
Волосы и слезы Пеле (смонтированные из эпоксидной смолы и подготовленные в виде полированных толстых или тонких участков) были исследованы учеными как петрографическим методом, так и методом сканирующего электронного микроскопа (SEM). Для наблюдения за рельефом поверхности образцов было использовано вторичное электронное обнаружение или режим обратного рассеяния для получения изображения локальных изменений среднего атомного номера образца (аналитические условия - напряжение ускорения 15 кВ, ток зондирования 2 нА и рабочее расстояние 19 мм).
Морфология слез Пеле и волос вулкана Масая
Слезы Пеле представляют собой небольшие сферические пирокласты. Их размеры варьируются (от нескольких μm до нескольких сотен μm в диаметре) и их поверхности, как правило, шероховаты. Преобладающая шероховатость на всей поверхности разрыва предполагает скорее взаимодействие частиц во время переноса в пределах вулканического шлейфа, чем при ударе о землю. Этот процесс взаимодействия частиц уже был предложен для объяснения аналогичных наблюдений. Как описано в слезах Пеле гавайских вулканов, также наблюдаются небольшие частицы, прилипающие к поверхности вулкана Масая, которые интерпретируются как мелкие частицы базальтового стекла или растворимые сублимированные из газов изверженного плюмата.
Волосы Пеле цилиндрические по форме (от 1 до 500 мкм в диаметре). Эти тонкие, длинные нити стекла (до 8 мм в данном исследовании) никогда не обнаруживаются полными, так как они нежные и разбиваются при ветре или при контакте с землей. Волосы Пеле отображают несколько везикул, обычно параллельных оси удлинения. Эти пузырьки могут ломаться и часто образовывать длинные открытые полости. Кроме того, были обнаружены частицы неправильной формы, прилипающие к поверхности волос Пеле. Эти частицы обладают физико-химическими характеристиками, характерными для вулканических хлоридных аэрозолей из газового шлейфа Масая (частицы с высоким содержанием Na, K, Ca, Al).
Волосы Пеле могут образоваться из капель, растянутых на нити. Следовательно, волосы часто встречаются с прикрепленными каплями, известными как слезы Пеле, на их конце. Во время образования волосков Пеле могут образоваться узлы по их длине. Эту морфологию легко объяснить наличием в стекле кристаллов, которые не растягивались и образовывали в волосах небольшие узлы.
Слезы Пеле обычно наблюдаются на стенках волосков Пеле, а также в полостях волос Пеле. Стены полостей иногда очень тонкие, легко разрушаются, и через стенки полости можно наблюдать разрывы. Полости могут действовать как воронки (пробоотборник слез) при переносе волос Пеле в вулканический шлейф, либо во время фактического извержения, либо на дно кратера, что позволяет задерживать слезы в полостях.
Эта гипотеза захвата воронки при переносе в вулканический шлейф, похоже, согласуется с наблюдаемой концентрацией слез Пеле на дне полостей. Поэтому, казалось бы, слезы Пеле могут быть связаны с волосами Пеле не столько с общим процессом образования, сколько с воздействием транспорта. Некоторые сублиматы также можно наблюдать прилипанием к поверхности разрывов внутри этих полостей.
Второе место слез Пеле переменного размера находится на стенках волос Пеле, за пределами полостей. Эти капли обычно сконцентрированы на окружающих поднятых краях, образующихся вдоль внешних стенок волос Пеле, и эти поднятые края создают своего рода барьер, позволяющий удерживать слезы.
