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Lava flow rheology: A comparison of morphological and petrological methods

Chevrel, M.O. und Platz, T. und Hauber, E. und Baratoux, D. und Lavallée, Y. und Dingwell, D.B (2013) Lava flow rheology: A comparison of morphological and petrological methods. Earth and Planetary Science Letters, 384, Seiten 109-120. Elsevier. doi: 10.1016/j.epsl.2013.09.022. ISSN 0012-821X.

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Offizielle URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X13005335

Kurzfassung

In planetary sciences, the emplacement of lava flows is commonly modelled using a single rheological parameter (apparent viscosity or apparent yield strength) calculated from morphological dimensions using Jeffreys’ and Hulme’s equations. The rheological parameter is then typically further interpreted in terms of the nature and chemical composition of the lava (e.g., mafic or felsic). Without the possibility of direct sampling of the erupted material, the validity of this approach has remained largely untested. In modern volcanology, the complex rheological behaviour of lavas is measured and modelled as a function of chemical composition of the liquid phase, fractions of crystals and bubbles, temperature and strain rate. Here, we test the planetary approach using a terrestrial basaltic lava flow from the Western Volcanic Zone in Iceland. The geometric parameters required to employ Jeffreys’ and Hulme’s equations are accurately estimated from high-resolution HRSC-AX Digital Elevation Models. Samples collected along the lava flow are used to constrain a detailed model of the transient rheology as a function of cooling, crystallisation, and compositional evolution of the residual melt during emplacement. We observe that the viscosity derived from the morphology corresponds to the value estimated when significant crystallisation inhibits viscous deformation, causing the flow to halt. As a consequence, the inferred viscosity is highly dependent on the details of the crystallisation sequence and crystal shapes, and as such, is neither uniquely nor simply related to the bulk chemical composition of the erupted material. This conclusion, drawn for a mafic lava flow where crystallisation is the primary process responsible for the increase of the viscosity during emplacement, should apply to most of martian, lunar, or mercurian volcanic landforms, which are dominated by basaltic compositions. However, it may not apply to felsic lavas where vitrification resulting from degassing and cooling may ultimately cause lava flows to halt.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/87250/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Lava flow rheology: A comparison of morphological and petrological methods
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Chevrel, M.O.LMU MünchenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Platz, T.Freie Universität, Institut für Geologische Wissenschaften, Berlin, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hauber, E.ernst.hauber (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1375-304XNICHT SPEZIFIZIERT
Baratoux, D.Observatoire Midi-Pyrénées, Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, Toulouse, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lavallée, Y.University of Liverpool, Liverpool, UKNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dingwell, D.BLudwig Maximilians Universität München, Earth & Environmental Sciences, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2013
Erschienen in:Earth and Planetary Science Letters
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:384
DOI:10.1016/j.epsl.2013.09.022
Seitenbereich:Seiten 109-120
Verlag:Elsevier
ISSN:0012-821X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Mars, volcanism, lava, viscosity, rheology, HRSC, melting, modeling, crystallization, terrestrial analogues, Iceland
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erforschung des Weltraums
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EW - Erforschung des Weltraums
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt MARS-EXPRESS / HRSC (alt)
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Planetenforschung > Planetengeologie
Hinterlegt von: Hauber, Ernst
Hinterlegt am:07 Jan 2014 15:28
Letzte Änderung:04 Jul 2023 14:43

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