Bredere dækning af satellitdata registrerer bedre magmatilførsel til vulkaner

Brug af satellitbilleder, Penn State -forskere identificerede for første gang en større magmatilførsel til et reservoir, der strækker sig næsten to miles fra krateret på en vulkan i Nicaragua.

Dette viser, at vulkaner kan fodres med magma gennem nærliggende underjordiske kanaler og kan hjælpe med at forklare, hvordan vulkaner tilsyneladende kan bryde ud uden varsel, fordi vulkanens aktive centrum udviser ringe deformationsaktivitet. Resultaterne offentliggøres i dag (28. marts) i Geofysiske forskningsbreve .

Et team ledet af Christelle Wauthier, adjunkt i geovidenskab og Institute for CyberScience, brugte satellitdata til at kortlægge bevægelse af jorden omkring Masaya Volcano, en aktiv vulkan og populær turistdestination nær millioner af beboere i nærheden af ​​Managua.

Brug af interferometrisk syntetisk-blænde radar (InSAR), en teknik, der bruger radarsatellit-fjernmåling billeder, holdet fandt jorden hævelse af mere end tre inches i et stort område nord for krateret. De brugte sammenlignende data taget på forskellige tidspunkter til at bestemme stigninger i magmatilførsel. Dette arbejde blev bekræftet af uafhængige gasmålinger foretaget ved krateret af et andet team. Kortlægning af grundinflation nær vulkaner er en måde at bestemme sandsynligheden for et fremtidigt vulkanudbrud. InSAR kan måle ændringer på en tredjedel af en tomme i jordens topografi.

Kirsten Stephens, en doktorand i geovidenskab i Penn State, sagde InSAR-data hjalp teamet med at finde en stigning i magmatilførsel, hvis omfang og amplitude kan savnes eller undervurderes af jordbaserede sensorer som GPS.

"Når du bruger satellitdata, ser du faktisk på et stort område i modsætning til en GPS -station, som er et målepunkt på Jorden, "Sagde Stephens." Med satellitdata, vi kigger på hundredvis af hundredvis af kilometer af Jorden. Med denne bedre rumlige dækning, vi var i stand til at forestille os denne oppustelige jordbevægelse relateret til dette lavasøudseende i 2015, som ingen havde fanget før. "

Wauthier sagde, at denne forskning ændrer, hvordan vi skal overvåge vulkaner.

"Dette viser, at du bør overvåge tæt på det aktive udluftningsområde, men også længere væk for at få et bredere billede af magmaprocesserne, "Wauthier sagde." Dette er klare beviser for, at magma kan leveres i store mængder længere væk fra udbrudspunktet. "

Wauthier formoder, at magmaveje er relateret til en allerede eksisterende caldera-struktur, der blev dannet under kollaps af vulkanen 2, 500 år siden. Masaya - ligesom Wyoming's Yellowstone Caldera - er ikke konisk formet. Tidligere magmatisk aktivitet fik taget af et reservoir til at falde ud, skaber en depression ved udbrudspunktet. Svage zoner kunne have været dannet under denne begivenhed og kunne i øjeblikket fungere som magmaveje, Wauthier sagde, men det vil kræve mere forskning at fastslå det.

"Den forskudte magmatilførsel har mange konsekvenser for at tolke vulkansk uro, fordi hvis du kun ville have set på den aktive begivenhed, du har måske savnet det meste af inflationen, "Sagde Wauthier." Du har måske ikke indset, at der var en masse magma, der ophobede sig under jorden. "

Sidste gang Masaya havde et massivt udbrud var i 1772, og en lavasø har ofte været synlig på topmødet siden da. Imidlertid, vulkanen har vist tegn på aktivitet, med sit seneste eksplosive udbrud - som varede i cirka en uge - forekom i 2012. Udbruddet i 1772 udspyttede aske og smeltet lava mere end 30 miles. I dag, omkring 2 millioner mennesker bor inden for 20 miles fra vulkanen.

"Vulkanen har potentiale til at være meget eksplosiv og skabe meget store udbrud, "Sagde Wauthier." Derfor fokuserede vi på dette område. Fordi der er så mange mennesker der bor, vi ønsker at forstå, hvad der foregår på den vulkan, og hvor magma -reservoirerne og stierne er. Hvis magmatilførslen stiger betydeligt, det er et tegn på, at vulkanen kan blive mere aktiv. "

Stephens sagde, at teamet nu arbejder på en opfølgende undersøgelse ved hjælp af deres enorme mængder af fjernsensionsdatasæt leveret af syv satellitter, sammen med jordbaserede målinger erhvervet af lektor i geovidenskab Pete LaFemina, at modellere den tidsmæssige udvikling af magmatilførslen mere detaljeret.

"Gennem inversionsmodellering kan du derefter få et skøn over ændringen i volumen, "Stephens sagde." Du kan få et groft skøn over, hvor meget magma der blev tilført systemet inden for den tid. "NASA og National Science Foundation finansierede denne forskning.