АНАЛИТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МАЛЫХ КОЛЕБАНИЙ СЖИМАЕМОЙ МАГМЫ С РЕОЛОГИЕЙ МАКСВЕЛЛА В ПИТАЮЩЕЙ СИСТЕМЕ ВУЛКАНА. ЧАСТЬ 2. ОСЦИЛЛЯЦИИ ВЕРТИКАЛЬНОЙ СКОРОСТИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Представлено решение для вертикальных движений магмы в канале вулкана в рамках аналитической математической модели возникновения длиннопериодных вулканических сейсмических событий. Магма описывается моделью сжимаемого тела Максвелла. При возмущении плотности магматического расплава, например, при поступлении плотной магмы из глубоких слоев или дегазации расплава на некоторой глубине, в канале могут возникать осцилляции плотности, как реакция на это событие. Для магматического канала простейшей цилиндрической формы осцилляциям подвержена плотность магмы и две компоненты скорости движения. При этом вертикальная компонента скорости испытывает вынужденные колебания как под действием осцилляций плотности, так и под действием инициирующего возмущения. Все эти осцилляции являются гармоническими затухающими колебаниями, коэффициент затухания которых определяется временем релаксации магматического расплава, а собственная частота зависит от физических характеристик магматического расплава и геометрических размеров канала. Осцилляции плотности расплава приводят к периодическим вариациям литостатического перепада давления, что, в свою очередь, вызывает вертикальные движения расплава, наиболее амплитудные вдоль оси магматического канала. Модельное описание смещений поверхности кратера сравнивается с наблюдениями на поверхности кратера вулкана Сантьягито.

Об авторах

А. А. Радионов

Южный математический институт - филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального научного центра «Владикавказский научный центр Российской академии наук» (ЮМИ ВНЦ РАН)

Email: aar200772@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6934-6873
SPIN-код: 5402-0548
Scopus Author ID: 8139101100
отдел математического моделирования, кандидат технических наук 2006-2022

Список литературы

  1. Анфилогов В. Н., Быков В. Н., Осипов А. А. Силикатные расплавы. — Москва : Наука, 2005. — 357 с.
  2. Бармин А. А., Мельник О. Э., Скульский О. И. Модель стационарного неизотермического течения магмы в канале вулкана с учетом скольжения на границе // Вычислительная механика сплошных сред. — 2012. — Т. 5, № 2. — С. 354—358. — doi: 10.7242/1999-6691/2012.5.3.42.
  3. Лебедев Е. Б., Хитаров Н. И. Физические свойства магматических расплавов. — Москва : Наука, 1979. — 200 с.
  4. Персиков Э. С. Вязкость магматических расплавов. — Москва : Наука, 1984. — 159 с.
  5. Полянин А. Д. Справочник по линейным уравнениям математической физики. — Москва : Физико-математическая литература, 2001. — 576 с.
  6. Радионов А. А. О малых колебаниях магмы в питающей системе вулкана // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. — 2020. — 1 (205). — С. 78—84. — doi: 10.18522/1026-2237-2020-1-78-84.
  7. Радионов А. А. Аналитическая модель малых колебаний сжимаемой магмы с реологией Максвелла в питающей системе вулкана. Часть 1. Осцилляции плотности // Russian Journal of Earth Sciences. — 2023. — Т. 23. — ES2005. — doi: 10.2205/2023ES000845.
  8. Уткин И. С., Мельник О. Э. Динамика взрывной дегазации вулкана // Труды математического института им. В. А. Стеклова. — 2018. — Т. 300, № 01. — С. 190—196. — doi: 10.1134/s0371968518010156.
  9. Шакирова А. А., Фирстов П. П., Паровик Р. И. Феноменологическая модель генерации землетрясений сейсмического режима «Drumbeats», сопровождавших извержение вулкана Кизимен в 2011-2012 гг. // Вестник КРАУНЦ. Физико-математические науки. — 2020. — Т. 33, № 4. — С. 86—101. — doi: 10.26117/2079-6641-2020-33-4-86-101.
  10. Chouet B. A. Long-period volcano seismicity: its source and use in eruption forecasting // Nature. — 1996. — Vol. 380, no. 6572. — P. 309–316. — doi: 10.1038/380309a0.
  11. Crosson R. S., Bame D. A. A spherical source model for low frequency volcanic earthquakes // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 1985. — Vol. 90, B12. — P. 10237–10247. — doi: 10.1029/JB090iB12p10237.
  12. Fujita E., Ida Y., Oikawa J. Eigen oscillation of a fluid sphere and source mechanism of harmonic volcanic tremor // Journal of Volcanology and Geothermal Research. — 1995. — Vol. 69, no. 3/4. — P. 365–378. — doi: 10.1016/0377-0273(95)00027-5.
  13. Girona T., Caudron C., Huber C. Origin of Shallow Volcanic Tremor: The Dynamics of Gas Pockets Trapped Beneath Thin Permeable Media // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. — 2019. — Vol. 124, no. 5. — P. 4831–4861. — doi: 10.1029/2019JB017482.
  14. Gonnermann H. M., Manga M. The Fluid Mechanics Inside a Volcano // Annual Review of Fluid Mechanics. — 2007. — Vol. 39, no. 1. — P. 321–356. — doi: 10.1146/annurev.fluid.39.050905.110207.
  15. Gottschämmer E., Rohnacher A., Carter W., et al. Volcanic emission and seismic tremor at Santiaguito, Guatemala: New insights from long-term seismic, infrasound and thermal measurements in 2018-2020 // Journal of Volcanology and Geothermal Research. — 2021. — Vol. 411. — P. 107154. — doi: 10.1016/j.jvolgeores.2020.107154.
  16. Iverson R. M., Dzurisin D., Gardner C. A., et al. Dynamics of seismogenic volcanic extrusion at Mount St Helens in 2004-05 // Nature. — 2006. — Vol. 444, no. 7118. — P. 439–443. — doi: 10.1038/nature05322.
  17. Johnson J. B., Lees J. M., Gerst A., et al. Long-period earthquakes and co-eruptive dome inflation seen with particle image velocimetry // Nature. — 2008. — Vol. 456, no. 7220. — P. 377–381. — doi: 10.1038/nature07429.
  18. Johnson J. B., Lyons J. J., Andrews B. J., et al. Explosive dome eruptions modulated by periodic gas-driven inflation // Geophysical Research Letters. — 2014. — Vol. 41, no. 19. — P. 6689–6697. — doi: 10.1002/2014GL061310.
  19. Kumagai H., Chouet B. A. The complex frequencies of long-period seismic events as probes of fluid composition beneath volcanoes // Geophysical Journal International. — 1999. — Vol. 138, no. 2. — F7–F12. — doi: 10.1046/j.1365-246X.1999.00911.x.
  20. Kumagai H., Chouet B. A. The dependence of acoustic properties of a crack on the resonance mode and geometry // Geophysical Research Letters. — 2001. — Vol. 28, no. 17. — P. 3325–3328. — doi: 10.1029/2001GL013025.
  21. Kurzon I., Lyakhovsky V., Lensky N. G., et al. Forcing of seismic waves travelling through a bubbly magma // AGU Fall Meeting Abstracts. Vol. 2005. — New York : AGU, 2005.
  22. Kurzon I., Lyakhovsky V., Navon O., et al. Pressure waves in a supersaturated bubbly magma: Pressure waves and bubbly magma // Geophysical Journal International. — 2011. — Vol. 187, no. 1. — P. 421–438. — doi: 10.1111/j.1365-246X.2011.05152.x.
  23. Lamb O. D., Lamur A., Díaz-Moreno A., et al. Disruption of Long-Term Effusive-Explosive Activity at Santiaguito, Guatemala // Frontiers in Earth Science. — 2019. — Vol. 6. — doi: 10.3389/feart.2018.00253.
  24. Neuberg J. W., Tuffen H., Collier L., et al. The trigger mechanism of low-frequency earthquakes on Montserrat // Journal of Volcanology and Geothermal Research. — 2006. — Vol. 153, no. 1/2. — P. 37–50. — doi: 10.1016/j.jvolgeores.2005.08.008.
  25. Nishimura T., Hamaguchi H., Ueki S. Source mechanisms of volcanic tremor and low-frequency earthquakes associated with the 1988-89 eruptive activity of Mt Tokachi, Hokkaido, Japan // Geophysical Journal International. — 1995. — Vol. 121, no. 2. — P. 444–458. — doi: 10.1111/j.1365-246X.1995.tb05725.x.
  26. Ohmi S., Obara K. Deep low-frequency earthquakes beneath the focal region of the Mw 6.7 2000 Western Tottori earthquake // Geophysical Research Letters. — 2002. — Vol. 29, no. 16. — doi: 10.1029/2001GL014469.
  27. Ozerov A., Ispolatov I., Lees J. Modeling Strombolian eruptions of Karymsky volcano, Kamchatka, Russia // Journal of Volcanology and Geothermal Research. — 2003. — Vol. 122, no. 3/4. — P. 265–280. — doi: 10.1016/S0377- 0273(02)00506-1.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Радионов А.А., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».