@phdthesis{Raue2004,
  author    = {Raue, Johannes Georg},
  title     = {Magmenfragmentation im bruchhaften Regime : ein neues Modell zur Energiebilanzierung am Beispiel der Phlegr{\"a}ischen Felder/Italien},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-8782},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Die bruchhafte Fragmentation von h{\"o}herviskosem Magma ist ein bedeutender Prozess im explosiven Vulkanismus. Deren Fragmentationsenergie ist linear an die Entstehung neugebildeter Bruchfl{\"a}che gekoppelt. Aus diesem Grund ist es wichtig, die mechanische Energie der Schmelzefragmentation zu quantifizieren, um die physikalischen Vorg{\"a}nge w{\"a}hrend dieses vulkanologischen Vorgangs besser verstehen zu k{\"o}nnen. Deshalb war es das Ziel der vorliegenden Arbeit eine Kenngr{\"o}ße der Fragmentationsleistung von vulkanischen Schmelzen der Phlegr{\"a}ischen Felder (Neapel/Italien) zu definieren und somit ihren vulkanischen Ablagerungen spezifische Fragmentationsenergien zuzuweisen. Das Vulkangebiet der Phlegr{\"a}ischen Felder ist durch langanhaltenden explosiven Vulkanismus gekennzeichnet. Die bruchhaft entstandenen Feinaschen-Ablagerungen intermedi{\"a}rer Zusammensetzung bedecken ein Gebiet von ca. 1000 km2. Dieses Gebiet wird heute von ca. 2 Millionen Menschen bev{\"o}lkert. Diese Arbeit stellt eine Methodik vor, mit der die Fragmentationsenergie von solchen h{\"o}her-viskosen Schmelzen intermedi{\"a}rer Zusammensetzung durch Laborexperimente und Granulometrie der erzeugten Partikel ermittelt werden kann. Die Materialparameter der kritischen Schubspannung und des kritischen Scherstress wurden mit einem sogenannten Gasdruck-Fragmentations-Versuch (GFV) experimentell bestimmt. Ferner konnten durch den GFV Erkenntnisse {\"u}ber das Fragmentationsverhalten dieser Schmelzen unter verschiedenen treibenden Gasdr{\"u}cken gewonnen werden. Dieser spezielle Versuchsaufbau basiert auf Fragmentation von Schmelze durch Druckluft, die von unten in einen Tiegel geleitet wird. Ein individuell einstellbarer Gasdruckluftstoß f{\"u}hrt in der Schmelze zu einer Zunahme der Schubspannung und einem Druckaufbau, der vergleichbar mit der Kraftrampe eines Biegeversuchs ist. W{\"a}hrend dieser Zeit kommt es zur Mikrobruchbildung, die sich von der Schmelzeoberfl{\"a}che nach unten fortsetzt. Nach dem {\"U}berschreiten der Bruchgrenze relaxiert das Schmelzematerial durch Ausbildung von Spr{\"o}dbr{\"u}chen und wird nach oben ausgeworfen. Die Aufzeichnung der physikalischen Parameter und die optische Versuchs{\"u}berwachung erlaubten eine komplette Energiebilanzierung des Vorgangs. Die neugebildete Bruchfl{\"a}che der entstandenen Partikel wird durch Granulometrie und Anwendung der Methode von Brunnauer-Emmet-Teller (BET) bestimmt. Somit kann die Fragmentationsenergie auf die Bruchfl{\"a}che bezogen und als Materialparameter des kritischen Scherstresses ausgedr{\"u}ckt werden. Der GFV wurden durch normierte Laborexperimente an dem selben Schmelzematerial erg{\"a}nzt. Dabei dienten statische Biegeversuche unter Raumtemperatur zur {\"U}berpr{\"u}fung der {\"u}ber GFV bilanzierten Scherstresse. Die Rotationsviskosimetrie zeigte, dass der Materialparameter der Viskosit{\"a}t nicht geeignet ist, um R{\"u}ckschl{\"u}sse {\"u}ber Materialverhalten im bruchhaften Regime zu ziehen. Anschließend wurde einer definierten Tephraschicht der Phlegr{\"a}ischen Felder eine spezifische Fragmentationsenergie zugeordnet, indem die experimentellen Ergebnisse auf Felddaten bezogen wurden. Diese spezifische Energie von ca. 8*1010 kJ entspricht der Sprengkraft von ca. 20.000 Tonnen Trinitrotoluol (TNT). Die Qualit{\"a}t eines hazard assessment gef{\"a}hrdeter Vulkangebiete wie z.B. der Phlegr{\"a}ischen Felder wird durch die Kenntnis der Energieaufteilung w{\"a}hrend des Eruptionsprozesses (Fragmentationsenergie, Auswurfenergie etc.) wesentlich verbessert. Die Kenntnis der Energien dient beispielsweise der Skalierung ballistischer Modelle, mit deren Hilfe dichtbev{\"o}lkerte Zonen ausgewiesen werden k{\"o}nnen, die bei k{\"u}nftigen Eruptionen der Phlegr{\"a}ischen Felder durch den Niedergang von Pyroklastika bedroht sind.},
  subject      = {Phlegr{\"a}ische Felder},
  language  = {de}
}