폭발하기 전에 Soufriere Hills 화산 도관 방문 (Montserrat, Lesser Indies)

2015 년 재난 위험 감소에 관한 2015 년 유엔 글로벌 평가 보고서에 따르면, “현재 8 억 명이 폭발 할 수있는 화산 100km 이내에 살고 있습니다.” 화산 위험 중에서, 효과적이고 대기적인 행동 분화에서 갑작스런 폭발적인 사건으로 전환하는 것은 매우 치명적일 수 있습니다. 예를 들어, 1997 년, 오랜 기간의 효과적인 활동 후, Soufrière Hills Volcano (Montserrat Island, British Lesser Indies)는 88 개의 Vulcanian 폭발을 일으켜 당국이 대피 주변을 확대하고 Plymouth로 파괴를 일으켰습니다. 또 다른 최근의 예는 2010 년 Merapi (인도네시아 Java)의 분화로 폭발적인 사건으로 수백 명의 사상자가 발생했습니다. 화산 폭발의 모니터링 및 예측을 가능하게하는 데 그러한 사건을 유발하는 프로세스에 대한 이해가 강화됩니다.

이해를 찾기 위해 과학자들은 두 가지 주요 문제에 직면합니다. (1) 도관 조건 (예 :다공성 및 압력)에 직접 접근 할 수 없습니다.  (2) 폭발 스타일을 제어하는 ​​도관의 마그마 역학은 복잡합니다 (그림 1) 마그마 점도 및 다공성과 같은 파라미터에 의해 지배되며, 이는 짧은 길이 척도에서 여러 차례에 따라 다를 수 있습니다.

화산 도관에서 마그마 흐름의 수치 모델링은 과학자들이 분화 활동에 대한 제어를 이해하고 현장 관측 및 용암 분석을 제한함으로써 분화 중에 도관 조건의 진화 시나리오를 해석하는 강력한 도구입니다. Soufrière Hills의 2010 년 분화는 2 월 11 일에 눈에 띄는 폭발을 일으켰습니다. 이 폭발은 도관 상단의 돔 붕괴로 인한 갑작스런 감압에 의해 유발되었으며, 아마도 이전의 효과적인 위상 도관 조건에 대한 정보를 보존 할 수 있습니다. 이것은 과학자들에게 효과적인 체제 동안 도관 조건을 더 잘 특성화 할 수있는 독특한 기회를 주었다.

연구자들은 먼저 푸미스 분석에서 일부 도관 매개 변수, 즉 폭발성 이벤트 동안 도관에서 배출 된 사전 폭발 마그마 컬럼의 샘플을 추정했습니다. 각각의 샘플에서, 마그마 압력의 좋은 지표 인 유리 (즉, 결정화 된 마그마가 아님) 수분 함량을 기본 분석기를 사용하여 측정 하였다. 도공성은 또한 주사 전자 현미경 및 샘플링 된 푸미스의 3D 이미징으로 측정되었다. 이들 제약 파라미터로부터, 도관 압력 및 깊이 검색 모델을 사용하여 도관의 사전 폭발성 다공성, 압력, 깊이 및 수용성 조건을 추정 하였다. 결과는 폭발 전에, 마그마 틱 컬럼이 광범위하게 gassas (몇 개의 거품 =낮은 다공성)되었고 폭발은 도관 에서 마그마 컬럼에서 최소 3km까지 샘플을 배출했음을 보여줍니다 (그림 2) .

그림 2-상단 :두 개의 회복 모델의 결과는 사전 폭발성 압력, 깊이 및 고유를 제공합니다. 마그마 조각화 연구에 따르면, 다공성이 80%이상인 경우 폭발성 임계 값에 도달합니다. 우리의 결과는 폭발 전에 매우 낮은 다공성을 보여 주므로, 그 순간 마그마가 강하게 빠졌다는 사실이 근본합니다. 하단 :Wadge et al. (2014). 검은 사각형은 데이터의 영향을받는 마그마 틱 시스템의 일부를 나타냅니다. 마그마 챔버는 마그마 저장 장소이며, 제방이나 도관은 마그마가 표면으로 이동할 수있는 지하실의 골절을 나타냅니다. 제방과 도관의 차이점은 첫 번째의 경우 선형 인 골절의 형상이고, 두 번째 (수평 단면)의 경우 별 모양입니다. Tonin Bechon의 수치.

1D 수치 도관 흐름 모델을 사용하여 도관의 마그마 역학을 제한했습니다. 이 모델에서, 도관의 마그마 흐름 조건과 분화 스타일은 도관베이스, 도관 반경 및 다공성에 대한 마그마 투과성 의존성에서의 마그마 들어오는 속도를 포함한 몇 가지 입력 매개 변수에 의존합니다. 이 매개 변수는 변하고 관측치에 가까운 도관 조건 (다공성, 압력, 압출 속도)을 검색하기 위해 다양하고 적합했습니다.

이 연구에서 발생한 두 가지 시나리오 (그림 3) :첫 번째에서, 마그마 유입은 폭발 직전에 정상적이고 높았으며, 마그마 압출 속도 관찰과 일치하여 마그마 투과성은 낮은 부분에서도 높았다. 이 시나리오의 약점은 도관의 깊은 곳에서 낮은 고유에서 높은 투과성을 얻는 데 어려움이 있습니다. 두 번째 시나리오는 불안정한 조건의 존재와 높은 마그마 속도 기간의 교대를 뒷받침하며, 작은 마그스가 거의없고 마그마 스톨 링이 발생했습니다. 이 두 번째 시나리오는 Soufrière Hills Volcano에서 빠르게 변화하는 폭발 활동과 순환 행동의 관찰에 의해 뒷받침됩니다.

전반적으로,이 연구는 일시적 활동 모델링을 개선하기 위해 오름차순 마그마가 가스를 잃는 방법을 이해하는 것의 중요성을 지원합니다. 연구원의 미래 작업은 두 가지 다른 축을 따라 발전하는 것을 목표로합니다. (1) 새로운 기술 개발을 탐구하여 사전 폭발성 자연 조건을 더 잘 제한합니다. 및 (2) 거품 변형 및 투과성 진화에 대한 마그마 흐름 전단 효과와 같은 더 큰 복잡성을 고려하여 마그마 가스 손실 모델링 개선.

이러한 결과는 2010 년 2 월 11 일 Soufrière Hills의 Vulcanian 분화, Montserrat의 도관 과정에서 제목의 기사에 설명되어 있습니다. .

참조 :

1. 개발을 지속 가능하게 만들기 :재난 위험 관리의 미래. (유엔, 2015).
2. Druitt, T. H. et al. Soufrière Hills Volcano, Montserrat에서 분수 붕괴와 함께 순환 불카 니아 폭발 활동의 에피소드. GEOL. 사회 론. 밈. 21, 281–306 (2002).
3. Jenkins, S. et al. Merapi 2010 분화 :pyroclastic 밀도 전류 역학 연구를위한 학제 ​​간 영향 평가 방법. J. 화산. 지열. 해안 261, 316–329 (2013).
4. Burgisser, A. et al. 2010 년 2 월 11 일 Soufrière Hills, Montserrat의 Vulcanian 분화 동안 도관 과정. J. 화산. 지열. 해안 373, 23–35 (2019).
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6. Burgisser, A., Arbaret, L., Druitt, T. H. &Giachetti, T. Soufrière Hills Volcano에서 1997 년 Vulcanian Explosions, Montserrat :II. 과압 및 깊이 분포. J. 화산. 지열. 해안 199, 193–205 (2011).
7. Wadge, G. et al. 제 1 장 2000 년부터 2010 년까지 Soufrière Hills Volcano, Montserrat의 분화에 대한 개요. Geol. 사회 론. 밈. 39, 1.1-40 (2014).
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