Omhyggelig analyse af vulkaners VVS -system kan give tip om afventende udbrud

En vulkan sender ikke en officiel invitation, når den er klar til at bryde ud, men et team af forskere foreslår, at forskere, der lytter og ser nøje, muligvis kan opfange tegn på, at et udbrud er ved at ske.

I en undersøgelse af Hawaii's Kīlauea vulkan, forskerne rapporterede, at trykændringer i vulkanens topmandsreservoirer hjalp med at forklare antallet af jordskælv - eller seismicitet - i den øvre East Rift Zone. Denne zone er en meget aktiv region, hvor der er sket flere udbrud i løbet af de sidste årtier, herunder en spektakulær i 2018.

"Vi er interesserede i at se på de mekanismer, der udløser seismicitet ved en meget aktiv og dynamisk vulkan, som Kīlauea -vulkanen på Hawaii, sagde Christelle Wauthier, assisterende professor i geovidenskab og Institut for CyberScience medudlejning, Penn State. "Der er flere fysiske processer, der kan drive seismicitet og, i dette studie, Vi forsøgte at finde ud af, hvilken der var mest sandsynlig. "

Ifølge Wauthier, de trykændringer, der sker i topmagasinet - et underjordisk kammer, der er udstyret med varm magma - forårsager spændinger i klipperne og jorden, der omgiver magma, selv ikke i umiddelbar nærhed. Disse stressændringer kan udløse vulkan-tektoniske jordskælv i lille størrelse, for det meste umærkeligt for mennesker, men som bliver taget op af det følsomme seismiske udstyr, der overvåger vulkanen. Denne seismiske aktivitet, derefter, kan bedre forudsige magmabevægelser og resulterende udbrud.

Forskerens arbejde udfordrer en tidligere teori, der antydede, at den seismiske aktivitet i riftzonen blev udløst af vulkanens gradvise glid mod havet. Den sydlige flanke af Kīlauea bevæger sig gradvist mod havet med cirka seks centimeter om året.

Mens de fleste mennesker forestiller vulkaner voldsomt i udbrud på deres topmøder, Kīlauea er anderledes, fordi dets spredte system af underjordiske tunneler og kamre, hvor magma strømmer, resulterer i udbrud, der kan ske på forskellige punkter miles fra dets topmøde. Når magma bevæger sig ud af disse kamre og ud på Jordens overflade, det kaldes lava.

"Under, der er et rørsystem, der er ekstremt langt - vi taler 20 miles eller deromkring, "sagde Wauthier." Og det er ligesom VVS i et hus. En vulkan VVS -system kan tilsluttes eller blokeres, og det kan bare føre til et udbrud. "

Ved bedre at forstå de kræfter, der udløser seismicitet, forskere, der overvåger seismisk aktivitet ved andre vulkaner, kunne forudsige fremtidige udbrud mere præcist, ifølge forskerne, der rapporterede deres fund i et nylig nummer af Geologi . Fordi Kīlauea er et af verdens mest tætte og tæt overvågede vulkanske systemer, det fungerer som et levende laboratorium til at studere vulkansk aktivitet, der kan anvendes til at studere andre vulkaner, tilføjede Wauthier, der arbejdede med Diana C. Roman, personaleforsker, Carnegie Institution for Science, og Michael P. Polen, ansvarlig videnskabsmand, Yellowstone Volcano Laboratory, U.S. Geological Survey.

"Selvom der kun er få vulkaner, der er lige så højt instrumenterede som Kīlauea, som har et super-tæt seismisk netværk og GPS, så det er meget godt overvåget, men andre vulkaner overvåges ikke sådan, "sagde Wauthier." Dog, for vulkaner, der har gode seismiske netværk-og der er mange af dem-kan du anvende nøjagtig samme tilgang som denne for at se, om din vulkan-tektoniske seismicitet-disse små jordskælv-skyldes, at magma injiceres i et magma-reservoir, eller på grund af noget andet. "

Teamet brugte både seismiske og satellitbilledsdata fra midten til slutningen af ​​2007 til undersøgelsen. Seismisk analyse blev udført med data indsamlet om den øvre East Rift Zone fra U.S. Geological Survey Hawaiian Volcano Observatory (HVO). Brug af oplysninger fra globale positioneringssatellitter, også indsamlet af HVO, forskerne var også i stand til at analysere fysiske ændringer i bjergets form og være særligt opmærksomme på deformationer af jordoverfladen på topmødet. De så derefter på, hvordan disse faktorer korrelerede med modeller af spændingsændringer forårsaget af oppustninger og udblæsning af topmødet.

Ved omhyggeligt at analysere bevægelser til en vulkanens topmandsreservoir, forskere kan muligvis bedre forudsige, hvornår og hvor udbrud sandsynligvis vil forekomme, derefter, ifølge forskerne. Imidlertid, der skal gøres mere arbejde, sagde Wauthier. Fremtidige forskningsplaner omfatter at se på seismisk aktivitet og jorddeformationsdata fra andre tidsperioder i vulkanen.

"Vi har set på perioden i 2007, men det er bare en delmængde, "sagde Wauthier." Vi kunne forestille os bare at se på et længere tidsrum, hvor vi har andre inflationsdeflationshændelser, og se om vi stadig konkluderer det samme, at det er magma-reservoir, der udløser seismiciteten. Det er sandsynligt, at i løbet af et langvarigt udbrud som 1983-2008, ting ændrer sig. "