地球科学

预测火山陨石坑的崩溃

在大爆发期间,那些发出立方千米材料的人,非常低频波表示即将形成大抑郁症 - 一种卡迪拉 - 早期才能预防人们。

Fabrice Fontaine. 科学版519
本文保留用于科学用户
炉子在会议上的毛发

在这方面 2007年4月,激情és observent l’é在炉子的进步上进行,谨慎邮寄és à quelque sept kilomè非常来自火山的峰会。突然,à 0 heure 48, le cratère dolomieu,最大的克拉特èr的伟大活跃的火山éunion, s’通过制造一个折叠é幅度为5.当1 mai, l’éruption terminée, on pourra à新观察克拉特的表面ère, les Réaneionais将学习’她下了一些… 340 mètres !

火山学家使用该术语« caldeiras », issu du portugais 卡尔迪尔ão signifiant « chaudron », pour désigner les grandes dé在这种情况下形成的压力’崩溃’un é火山差异。 Caldeiras R.é排空d’un vaste ré底层岩浆伺服。现在Caldeiras的地层是évé最多的梅纳çants du volcanisme.

所以,何时,有640<0x00A0>000 ans, l’巨大的底层岩石室à这将成为公园é黄石,怀俄明州,什’est vidangée, elle a émis 1 000 kilomè非常多立方体的熔岩和一半é de l’Amé北部灰烬 ! La dépression crééE通过折叠测量45公斤è非常宽85公斤ètres de long…

加è来自我们,在我们的79年ère, l’éruption du Vésuve qui a précédé l’effondrement du cratère a fait disparaî成为普及的城市éi, d’Herculaneum和刺痛… et formé à seulement 10 kilomè那不勒斯东南部一只卡迪拉2.3公斤ètres de diamètre… Et à十几千米è非常西北的那不勒斯,是另一个巨大的火山é在波兹勒湾和湾之下 : les champs Phlégré奴隶。什么时候,有39个 000年,它的岩石室’est vidée, elle a émis 150 kilomè非常多维数据集和熔岩和形式 éCaldeira为12.5公斤ètres de diamètre. Qu’arriverait-il à Naples si un tel phénomène se reproduit à l’avenir, mê我的规模较小?

如果它是可能的trè危险,形成’幸运的是,一个caldeira一个évé相对较少à l’échelle de nos vies : en un sièCLE,只有七个发生à全世界。 vs.’est pourquoi l’每秒阶段录音éruptives qui ont précédé et accompagné la formation d’2007年炉皮的Caldeira是PRécieux : il nous a révélé le moyen de pré说几个小时d’推进形成’une caldeira.

怎么样?'或'什么 ? Grâce aux mesures réalisées à l’observatoire installé à son piémont par l’巴黎全球物理研究所(IPGP),这使得这座东南火山’île de la Réunion l’un des mieux étudiés du monde . 出现了大约530个 000年,炉子的陶龙是dû à l’existence dans la région, depuis 65 millions d’années, d’一个披风羽毛,c’est-à-dire d’une vaste remontée de matière chaude à穿过尘世的地幔(2 885 kilomètres sous-jacents à la croû地球)。在2007年之前,两个克拉特è这座火山形成了两个dé浅概要压力 : à l’ouest le cratèrebory,哪个日期是第一个ère moitié du XVIIIe siècle, et à l’est le cratère du Dolomieu, formé1791年。新的Caldeira很好être modeste, elle n’没有别的,因为他的训练是ê在分钟之后。

炉子会议的斗牛

Piton de la Fournaise酒店位于马达加斯加以东大约700公里的法国岛上。几个Caldeira课程的结构随着时间的推移,这座伟大的火山盾在海拔2,632米处达到了最终。因此,2007年形成的Dolomieu的Caldeira在愚蠢的外壳内,Caldeira宽9公里,长13公里,悬崖从100到400米高。 Piton de la Fournaise是世界上最好的被监控的火山​​之一,是一个侧翼的火山天文台。

©Fabrice R. Fontaine

一切都开始了é en 2006, quand, après une activité intense, une é救年,在30之间 août et le 31 dé12月,填满了克拉特èDolomieu,它有débordé par sa bordure inférieure. Cet épisode n’était qu’annonciateur : l’anné接下来,裂缝已经打开,D’首先在顶部,然后在东南部侧翼,最后,à sept kilomètres du sommet à 590 mètres d’海拔高度在东南部。 L.’最大的一个é然后开始了火山的破裂é : elle s’est déroulée en plusieurs épisodes du 18 au 19 février, du 30 au 31 mars et du 2 avril au 1 mai. L’éruption d’4月份生产了一卷熔岩和D.’intrusions – c’est-à-dire d’熔岩熔岩火山摇滚开口– que l’on estime à 0,24<0x00A0>kilomè多维数据集。出现此卷î如果我们将其与公开股票进行比较és par d’其他火山训练期间’其他卡迪拉斯。但是,D éDolomieu的压力对于s非常重要équence qui s’est dérouléE在他的培训期间可以être caracté冒险的形成’une caldeira.

mod.èle de l’effondrement d’une caldeira

对于火山学家,这是équence n’a 先验 rien de mystérieux : il s’agit d’« un coup de piston ». Le « piston » est constitué受到岩石的质量 大致 圆柱形克服大的岩浆室在压力下,它位于火山下é一个友好,如在所有的大é火山差异。评论积累é是最多的七个Caldeira课程écentes suggè那个构成的岩石柱« piston »可以测量1到12公斤ètres.

在一个伟大的地方é呕吐,岩浆房的排空进入îne l’列的沉降,诱导ré岩石的浮雕全部« tube » dans lequel se dé放置摇滚筒;在g方面说éophysicien, il se créE环形剪切应力’opposant au dé活塞放置。这些努力M.éCanics转化为肿胀’é整个环形断层的火山差异接近岩柱,然后是’un dé活塞S时肿胀’arrête. Un « rebond élastique »于是:4月ès s’être déformé以适应LAT压力érale exercé通过活塞,岩石的岩石’é火山差异重复他们的初始形式,démontrant par-là que mê如果他们看起来极端êmement rigides à notre échelle, elles possèdent, à l’é火山杰尔,一些élasticité.

Caldeira.的形成对应于在粘滑(粘贴 - 阻力)的名称下的物理学中已知的现象,但在火山的规模上!岩石柱不再由岩浆室维持,因为它裂开裂缝;它落下,但通过欲望,因为它的下降伴随着强调摩擦阻力的强化;然后循环desendestésation-破裂再次开始。这些循环伴随着火山表面上土壤倾斜的倾斜度非常缓慢,例如在夏威夷从7月25日至12小时到2018年8月6日(下游)的情况。

©Fabrice R. Fontaine / Charlotte Calante,PLS

在实验室géoSciences Réunion de l’université de La Réunion et à l’炉膛的火山学天文台,我们按照每秒第二秒的约束’édifice accompagnée d’肿胀,然后relâ这些约束。这一切都没有’没有做没有制作« bruit », en d’autres termes sans l’é振动使命。活塞的下降有系统é迈出了mê我振动信号字符éristique : des paquets d’地震波的TRès longues pé行并且基本上仍然是même durée.

地震波,记住它,是d的传播éformations é岩石的持久性(倾向于à恢复其形式)。 S由S产生的p(压缩),s(剪切)和表面波éismes d’构造起源(板的突然滑动)是众所周知的。在我们int的情况下生产的波浪éresse sont très diffé年金。这些数据包’ondes de très basses fréquences (très longues périodes) et de durées à peu près égales d’une émission à以下与列车相当’ondes sonores é在Saccad滑动期间é de deux objets l’un contre l’其他(一个全袋圆筒è例如,在它的精灵中),pHénomè不再是物理学家dé签署« collé-glissé » ( 用英语)。在粗糙的岩石管中的粗糙载玻片的情况下àMiyake-jima,日本的Caldeira,2000年,每次列车d’低音ZAS的地震波équences a duré de l’订购50秒。

有什么影响力施加’effondrement à l’origine d’une caldeira sur l’é导致它的呕吐 ? Avant l’é呕吐,压力过剩é通过岩石柱逆损ée par la pression régnant dans le réservoir, é通风保持甚至增加ée, par l’arrivé莫尔玛。但是,排空réservoir en cours d’é饲料降低压力 ; cela entraîne é通风的部分降低活塞,所以去除é压力,促进了延续的’é呕吐。岩石列的下降不是’arrê只有在差异时é压力之间’它在岩浆上练习和运动的背光é通过后者停止了’excéder la ré沿岩缸周围的环形故障剪切裂缝。

但是,如果岩浆排空继续,则在差异时会发生新的崩溃érence de pression dépassera à nouveau la ré剪切救济。 r越多é岩浆服务器快速排水,加上Périodes sé看到活塞的两次连续下降是brèves, de sorte que l’on s’attend à ce que la durée écoulée在两个连续折叠之间与d成反比ébit de magma.

和dolomieu ?

我们将看到2007年的评论确认了这个modèle de la formation d’一个caldeira。安装ée à 8,2 kilomètres Dolomieu,RER地震站(为« Rivière de l’Est à l’Île de la Réunion ») du réseau Geoscope/IPGP é是唯一一个能力的人’enregistrer l’Dolomieu崩溃在FR宽带é。真的是équipée d’un sismomè垂直(测量地面运动的垂直分量)和两个摆锤è非常水平(测量地面运动的水平分量)。中’un gonflement et d’un dégonflement de l’é火山差异,这些设备测量l’accélé地面配给,即é倾斜à proximitéCaldeira。这种倾角的变化可以ésulter d’岩浆房间中的岩浆涌入或r的任何其他变化é火山助理或部队行使é在岩石柱的下降期间。我们需要区分这些可能的信号来源,’比临时多得多ê你的热带,旋风,临时变化érature, 等等。也很可能’influer sur l’inclinaison du sol à long terme.

然而,à短期,它主要是Marées terrestres –进入土壤的肿胀îné par l’月亮的引力吸引力à son passage –诱导地震噪音,哪个’每天两次添加到信号。 vs.’是为什么日内维世ève Roult de l’IPGP,我们有蛹é à dé衡量标准的杜兰特'inclinaison du sol à由于抗震站率引起的一部分ées terrestres à cet endroit. Après que ma collègue a déterminé l’influence théorique de la marée terrestre à proximité在Dolomieu Caldeira的中,我们能够隔离相关信号é seulement à l’effondrement. Il s’avère que l’D的最大幅度éplacement du sol dû aux maré地球根据南北方向达到了大约三个百分点è从4月15日到2007年4月25日。然后我们也有établi震动信号的目录d’坍塌;我们有它écelé48,4比那些识别的更多é2011年由我的Collègues de l’université de La Réunion et de l’IPGP.

低频脉冲期间

这些录音非常宽的带宽转位电台从2007年4月5日的倾斜周期的倾斜周期突出,其中一个人与克服岩浆房(向上)的岩石柱的下降相结合。这些周期伴随着非常长时间的波浪包(非常低频),持续约20秒(底部)。这组信号在触发表面塌陷不仅来自Dolomieu火山口,也是从Miyake-jima的那样,在2000年倒塌。这种类型的地震信号的自动识别可能会阻止几个小时的前进迫在眉睫的火山结构崩溃。

©Fabrice R. Fontaine

他留下à préciser étape par étape le mécanisme à l’origine du sé幅度为5次记录é在主要崩溃期间。用我的我加油ègues babak hejrani和hrvojetkalčić,的’Université澳大利亚国民相信é les donné与那些有关的车站’其他站点不是ré一个胆点。这个比较表明了éisme s’当岩浆的压力突然下降时是产生的àr的不足é基于岩石室的屋顶的屋顶柱的妹妹。因此,sé幅度为5 n’a pas été entraîné通过经典的构造力迫使大多数地震,但是était plutôt dû岩石活塞的岩石腔尖锐凹陷的冲击。

与吉隆勒巴鲁尔,其中’IPGP,以及多米尼克·辛德,CEA,我们也有éterminé信号的极化à très basses fréquences (de 0,003 à 0,01 hertz), c’est-à - 控制土壤颗粒的速度速度方向比较à波浪的传播方向。 D.é这个伟大的终止确实是公关é细胞:它提供有关的信息’信号源的位置。在我们看来,这个– donc la chambre magmatique aussi – se trouve entre 1 100 mè在海平面下,900米è非常高。在后一种情况下,岩浆房间将是约1 600 mè非常在炉子的顶部。

2011年,瓦尔周围érie Ferrazzini, de l’炉子的火山学天文台,aéquipe avait cherché à通过应用所谓的技术来实现地震来源« 搬迁地震é locale », qui est plus précise认为,次长的次流量和其他地震来源的经典位置。研究人员已经使用过é le réseau de sismomètres spécialisés sur les ondes à courtes périodes – des « sismomètres courte période » – implanté在火山上。 Frederick Massin,谁工作é在他的这个主题上èse, m’提供了位置的位置éismes enregistrés du 5 février au 1 2007年5月,我们有été agré经常惊讶地看到70 % d’它们之间是在海拔和800米之间è非常高,所以1 700<0x00A0>mè在峰会下。所以,我们的计算非常重要é在低音极化测量时é搬迁GRâce aux données des sismomètres courte période suggè底层岩石房àCaldeira Dolomieu约为1 700<0x00A0>mè非常在炉子的顶部。

PR信令écurseurs ?

关于2007年Dolomieu的Caldeira培训的所有这项工作都很大程度上écisé son dé轴承,但他们可能有ê做得更多。在我们的é我们确实被确定了é几种类型的信号可以êandhouchers’évé。在RER地震站的录音中,我们有’abord mis en é自然周期的变化’与每个崩溃相关的地面倾斜。这些S.’陪同包装’ondes de très basses fréquences et d’une durée d’大约20秒,哪个précèdent l’Dolomieu的Caldeira表面的崩溃。

这些锅炉的相似性ées d’ondes suggè每个地下崩溃的érie qui a produit l’降低了Caldeira S的地板’est accompagné d’un processus mécanique répétitif (de type collé-glissé), à l’origine de ces é僧侣特定ères. Si cette hypothè被举行,然后第一次崩溃深’生产大约20 表面破裂前的小时。测量循环变化的’土壤和包装的倾向’ondes de très longues pé伴随着他们的杖为我们提供了可能性é de dé使第一次崩溃在此前几个小时,最终的表面’une caldeira.

这些信号’alertes pourraient être complétés par d’其他索引。我们已经观察到é第5和第14岁之间发生的崩溃 2007年4月开始了é après le début de l’éruption historique d’avril 2007, d’une façon suggérant qu’在...之间存在链接’activité岩浆和坍塌。 D.ès le 5 avril vers 10 小时,研究人员’炉子的火山学天文台没有é快速增加é岩浆钻头,6 avril vers 12 heures, s’é被D的通道翻译了ébit de 75 mè每秒非常多立方体à plus de 200 mè每秒非常多立方体et par l’熔岩喷泉的出现超过200米è很高。然后,8 avril au 1 mai, l’éruption s’était poursuivie à faible intensité.

会议上的地震车站STS-1传感器。

RER地震台水平地震计的STS-1传感器之一,安装在火山脚下,导致土壤倾斜循环观察。

©GeoScope-IPGP

金并行èlement à ces variations du dé岩浆钻头,变体é连续周期之间的时间递送’inclinaison du sol àRER站发生了。因此,在6之间 avril à 0 heure 48 et le 6 avril à 16 heures, les é在两个周期之间的时间夹板’连续倾向(两个崩溃之间的时间间隔)减少了é tandis que le dé岩浆位增加 ; puis, jusqu’au 8 avril à 4 heures 9, ces écarts ont augmenté tandis que le débit diminuait.

这表D.’一起证实l之间的链接’activité éThreepic(如此清空魔法室)和l’信号的发生’inclinaison associés崩溃,链接suggéré par le mécanisme d’我们有的崩溃écrit. L’两个周期之间的时间间隔似乎与d成反比ébit du magma à通过裂缝éruptive laté在岩浆室。我们翻译了这个身份证ée en modélisant le systèMe Magmatic排水/后代岩石栏,并找到é aussi de cette faç它与之相关’idée que le débit magmatique à travers la fissure éruptive latérale contrô岩石柱的下降。

一个重要的参数ètre géométrique

mod.é模拟(通过公式écrivant le système) et numé(通过Num描述érique du système) suggè折叠在案例o的所有表面塌陷的深度较高的小时内发生ù le « rapport de forme »岩石室的屋顶在2到4.5之间。这个伟大,dé深度和直径之间的商品完成ètre, peut être estimée par une méthode d’地震成像如地震断层扫描。

在Caldeira V的情况下ésuve en 79 de notre è从Pinatubo到1991年到菲律宾的重新开始’î2000年日本Miyake-jima的火山,2007年的Dolomieu,形式比était élevé. Il aurait été par exemple étéMiyake-jima的1.9和3.8之间,在克拉特的情况下左右4.25èDolomieu。 2012年,日本研究人员有é崩溃的填缝é深入的光标à Miyake-jima à partir de l’观察包’ondes de très basses fré。观察结果éDolomieu允许éSormty以得出比这些崩溃更坚定à associer à l’existence d’具有形式比的岩浆室élevé àMiyake-jima。另一方面,表格比率低(INFérieur à1通常),modélisation suggère que l’effondrement d’单个岩石柱一次发生并伴随着é d’un affaissement immé从Caldeira的底部地区。在形成Caldeira de Fernandina,这可能是这种情况’archipel des Galápagos, en 1968, où岩浆室的形状比était d’environ 0,3.

监控火山 ?

所有这些R.ésultats suggè那个监测克拉特è要形成卡尔德拉斯涉及监测 ’é卷取形式的比例,因为它可以é卷如果是一个新的ré玛默服务器出现îT。在具有相当形式的岩浆室的岩石室élevé pour suggérer la possibilité d’深坍塌,l’识别两种信号–循环的变化’倾向和包装’ondes de très longues périodes – permettra peut-être d’预计几个小时l’表面塌陷。

几个小时的前进是值得赞赏的éciable ? Oui, puisqu’en 1991, l’effondrement du cratèPinatubo,菲律宾,让你é数百人。 phénomèNE,陪同第二个ème plus importante éruption du XXe sièCL也是相关的é à岩石室à rapport de forme élevé。不幸的是,没有摆锤ètre à广谱胶带n’然后在这个火山上存在,也不存在’其他地方的概念’il aurait servi à surveiller.

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