照片可以增进对火山过程的了解

- 编辑:大众自然网 -

照片可以增进对火山过程的了解

火山的形状和火山口提供了关于它们的形成和喷发历史的重要信息。摄影技术-摄影测量-在将形状变化与火山背景和喷发活动联系起来方面显示了前景和效用。

伴随大爆发而发生的火山形态变化是可以量化的,但以小体积爆炸和火山口壁坍塌为表现形式的背景火山活动也会引起形态变化,并不能很好地量化。

宾夕法尼亚州立大学的一个研究小组研究了尼加拉瓜西部的长期活跃的Telica火山,以观察和量化小规模的与背景和喷发活动相关的火山口内变化。地质学家认为Telica“持续”活跃,因为它的地震活动性和火山脱气程度很高,而且它的喷发周期不到10年。

该团队使用了对火山口的直接观测、1994年至2017年的摄影观测和2011年至2017年收集的照片摄影测量技术,分析了Telica山顶火山口形成和喷发过程的变化。他们使用了一种摄影测量技术——“运动结构”(SfM),从二维图像构建三维模型。他们还使用了点云差分(一种测量照片采样周期之间变化的方法)来比较三维模型,从而提供了火山口形态变化的定量测量。他们在地球化学、地球物理学和地球系统方面报告了他们的研究结果。

该研究的第一作者Cassie Hanagan说:“拍摄这个陨石坑的照片是调查Telica持续性活动的多学科研究的一部分。”“我们从合作者那里收集了一些图像,用来观察火山口的特征,比如火山口喷气孔的位置和数量,或者火山口的脱气区域。对于有足够照片的时间段,SfM被用来创建火山口的3-D模型。然后,我们可以比较不同时间段的3d模型,以量化变化。”

利用sfm衍生的三维模型和点云差分,研究小组得以量化陨石坑是如何随时间变化的。

宾夕法尼亚州立大学地球科学系的地球科学副教授Peter La Femina说:“我们可以通过肉眼看到照片上的变化,但是通过SfM,我们可以量化泰利卡大学发生了多少变化。”“这是在相对较长的时间跨度内,几乎10年的时间跨度内,观察与背景和喷发活动相关的火山口形态变化的首批研究之一。”

然后将Telica的形态变化与喷发活动的时间进行比较,以研究导致火山口形成和喷发的过程。

当压力超过了爆发点时,火山就会爆发。在Telica,有两种触发火山爆发的机制被假设。这些是在地下热液系统中广泛的矿化,封闭了系统,并通过山体滑坡和陨石坑壁的岩石在地表阻塞了火山口。研究人员说,这两种机制都可能导致压力增加,然后爆发。

哈纳根说:“一个问题是,盖住陨石坑底部的喷口是否会导致压力增加,如果喷口被充分密封,是否会导致压力爆炸。”

比较点云差异结果和摄影观测结果表明,由火山口壁的大量浪费造成的喷口充填不太可能是火山喷发前封闭系统的主要机制。

拉菲米纳说:“我们发现陨石坑壁的物质确实落在了陨石坑底部,填充了喷发口。”“但与此同时,我们仍能看到活跃的火山喷气孔,这是火山口壁上的出口,高温气体和蒸汽在那里释放。尽管火山口壁上的岩屑覆盖了火山口,喷气孔仍然很活跃。这表明至少深层的岩浆-热液系统没有被滑坡直接封闭。”

研究人员进一步指出,陨石坑壁的物质坍塌在空间上与脱气集中的地方有关,而小型喷发会将这些掉落的物质从陨石坑底部吹出。他们认为,这些变化使陨石坑的形状类似于其他由崩塌形成的顶部陨石坑。

拉菲米纳说:“我们发现,在爆炸过程中,泰利卡抛出了大量来自陨石坑壁的物质。”“在没有岩浆喷发的情况下,陨石坑是通过这种陨石坑壁坍塌的背景过程形成的,而富马罗火山活跃区则优先坍塌。”