О влиянии геотермальной системы на деформации земной поверхности во время вулканического извержения
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2015.8.1.2Ключевые слова:
геотермальная система, многофазная фильтрация, деформация, численное моделированиеАннотация
Измерение деформаций земной поверхности, происходящие в процессе вулканического извержения, являются одним из основных методов мониторинга активных вулканов. Источником деформаций служат процессы в системе очаг-канал, а также в геотермальных системах, прогреваемых поднимающейся магмой. Роль очага и в меньшей степени канала при деформировании окружающих пород достаточно хорошо изучена теоретически, однако влияние геотермальной системы на измеряемые деформации в процессе вулканического извержения ранее не рассматривалось. В статье сравниваются деформации от двух инициирующих деформации источников: щелевого канала с заданным избыточным давлением и геотермальной системы, прогрев которой осуществлялся за счет течения магмы. Показано, что вертикальные деформации вследствие активности геотермальной системы могут в разы превосходить деформации, связанные с течением магмы. Пространственное распределение деформаций также существенно различается. При деформациях, вызванных геотермальной системой, максимум вертикального перемещения находится над щелевым каналом, в случае же изменения давления в канале над ним наблюдается локальное опускание поверхности, а ее максимальное поднятие располагается на расстоянии, примерно вдвое превышающем глубину залегания верхней части щелевого канала. Влияние геотермальной системы необходимо учитывать при интерпретации данных мониторинга активных вулканов.
Скачивания
Библиографические ссылки
Hautmann S., Gottsmann J., Sparks R.S.J., Costa A., Melnik O., Voight B. Modelling ground deformation caused by oscillating overpressure in a dyke conduit at Soufrière Hills Volcano, Montserrat // Tectonophysics. - 2009. - Vol. 471, no. 1-2. - P. 87-95. DOI
2. Costa A., Melnik O., Sparks R.S.J., Voight B. Control of magma flow in dykes on cyclic lava dome extrusion // Geophys. Res. Lett. - 2007. - Vol. 34, no. 2. - L02303. DOI
3. http://www.mufits.imec.msu.ru (дата обращения: 30.01.2015).
4. Mueller S., Melnik O., Spieler O., Scheu B., Dingwell D.B. Permeability and degassing of dome lavas undergoing rapid decompression: An experimental determination // B. Volcanol. - 2005. - Vol. 67, no. 6. - P. 526-538. DOI
5. Navon O., Lyakhovsky V. Vesiculation processes in silicic magmas // The physics of explosive volcanic eruption / Ed. by J. Gilbert, R.S.J. Sparks. - London: Geological Society, Special Publication, 1998. - Vol. 145. - P. 27-50. DOI
6. Hort M. Abrupt change in magma liquidus temperature because of volatile loss or magma mixing: effects on nucleation, crystal growth and thermal history of the magma // J. Petrology. - 1998. - Vol. 39, no. 5. - P. 1063-1076. DOI
7. Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. - М: Наука, 1966. - 708 с.
8. Афанасьев A.А. Математическая модель неизотермической многофазной фильтрации бинарной смеси // МЖГ. - 2011. - Т. 46, № 1. - С. 104-115. DOI
9. Афанасьев А.А., Мельник О.Э. О построении конечно-разностной схемы расчета фильтрации при околокритических термодинамических условиях // Вычисл. мех. сплош. сред. - 2013. - Т. 6, № 2. - С. 246-255. DOI
10. Афанасьев А.А., Мельник О.Э. Об одном методе расчета теплофизических свойств при до- и закритических условиях // Физико-химическая кинетика в газовой динамике. - 2013. - Т. 14. (URL: http://chemphys.edu.ru/media/files/2013-04-04-001.pdf).
11. Brooks R.H., Corey A.T. Hydraulic properties of porous media // Hydrology Papers. - Colorado State University, 1964. - No. 3. - 27 p.
12. Rinaldi A.P., Todesco M., Bonafede M. Hydrothermal instability and ground displacement at the Campi Flegrei caldera // Phys. Earth Planet In. - 2010. - Vol. 178, no. 3-4. - P. 155-161. DOI
13. Wang H.F. Theory of linear poroelasticity with applications to geomechanics and hydrology. - Princeton University Press, Princeton and Oxford, 2000. - 276 p.
14. Mindlin R.D. Force at a point in the interior of a semi-infinite solid // J. Appl. Phys. - 1936. - Vol. 7, no. 5. - P. 195. DOI
15. Mattioli G.S., Herd R.A., Strutt M.H., Ryan G., Widiwijayanti C., Voight B. Long term surface deformation of Soufrière Hills Volcano, Montserrat from GPS geodesy: Inferences from simple elastic inverse models // Geophys. Res. Lett. - 2010. - Vol. 37, no. 19. - L00E13. DOI
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2015 Вычислительная механика сплошных сред
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.