Суфриер Хиллз

Суфриер Хиллз
Вулкан Суфриер-Хиллз

Вулкан Суфриер-Хиллз

высота 1050  м
место расположения Монсеррат
Координаты 16 ° 42 '56 "  северной широты , 62 ° 11' 8"  западной долготы Координаты: 16 ° 42 '56 "  северной широты , 62 ° 11 '8"  западной долготы.
Карта холмов Суфриер
Тип Стратовулкан
Последнее извержение 11 февраля 2010 г.

ж

Стратовулканом Soufriere Hills находится в размере в настоящее время около 1050  м от самого большого вулкана на карибском острове Монтсеррат . Геофизики предполагают, что до того, как остров заселили европейцы , было несколько фаз извержений , например, около 400 и около 4500 лет назад. Исторически вулкан не был активным, но повторяющиеся легкие землетрясения и фумаролы указывали на то, что он никоим образом не был потушен. Из-за вулканической активности с 1995 г. (рост и последующее обрушение лавовых куполов) высота горы с тех пор значительно варьировалась от 915  м (вершина пика Ченсес) до 1150  м (высота купола лавы до извержения 2010 г.).

Общий

Краткое описание вулканической активности с 1995 г.

Повышенная сейсмическая активность возле Монтсеррата была зарегистрирована еще в апреле 1989 года. Первые серии землетрясений, вызванных вулканами, произошли в 1992 году и усилились в 1994 году на холмах Суфриер, до того как 18 июля 1995 года началось извержение вулкана с фреатитового взрыва в северо-западном кратере . В результате в столице острова Плимуте произошли многочисленные другие серии землетрясений, фреатических взрывов и начало пепельного дождя . Южный Монсеррат был впервые эвакуирован 21 августа 1995 года . С тех пор вулканическая активность следовала циклической схеме с фазами экструзии , которые характеризуются повышенной поверхностной активностью (выход магмы и рост лавового купола, обрушение купола, извержения вулканов , пирокластические потоки ), чередующиеся с периодами покоя, в течение которых извержение активность приостановлена. В данных геодезических измерений фазы экструзии коррелируют с проседанием почвы из-за подъема магмы от земной коры к поверхности земли (потеря объема / уменьшение давления в магматических очагах ). В отличие от этого, во время фаз эруптивного покоя наблюдается вздутие поверхности, что свидетельствует о новом повышении давления в очагах магмы. С начала извержения 1995 года вулкан прошел пять фаз экструзии:

  • Этап 1: 15 ноября 1995 г. - 10 марта 1998 г.
  • Этап 2: с 27 ноября 1999 г. по 28 июля 2003 г.
  • Этап 3: 0с 1 августа 2005 г. по 20 апреля 2007 г.
  • Этап 4: с 29 июля 2008 г. по 3 января 2009 г.
  • Этап 5: 0с 9 октября 2009 г. по 11 февраля 2010 г.

В период с 1995 по 2010 год было извергнуто примерно 1000 миллионов кубометров вулканической породы . На первых трех этапах экструзии было выброшено около 300 миллионов м³ материала, а на последующих этапах - 39 миллионов м³ (этап 4) и 74 миллиона м³ материала (этап 5). Средняя скорость экструзии магмы колебалась от 2,9 до 6,8 м3 / с в зависимости от фазы. Частичное обрушение собора 11 февраля 2010 г. знаменует собой последнюю извержение на сегодняшний день (по состоянию на июнь 2020 г.). Продолжающаяся деформация земли (выпуклость земной поверхности) с тех пор показала непрерывное повышение давления в магматических очагах, так что, несмотря на длительный период покоя, извержение нельзя считать оконченным.

Магматическая система холмов Суфриер

Изменения объема и давления в магматических очагах вызывают деформацию земной поверхности, что может быть зафиксировано геодезическими измерениями. Картины деформации позволяют делать выводы о свойствах магматических очагов в недрах Земли. Глубина магматического очага в земной коре коррелирует с длиной волны сигнала деформации на поверхности земли, в то время как соотношение вертикальных и горизонтальных смещений позволяет делать выводы о геометрии магматического очага. В принципе, однако , модели основаны на предположении об идеализированном эллипсоидальном теле как источнике изменений объема / давления.

Анализ геодезических данных ( GNSS , наклон, деформация) с Монтсеррата, которые были записаны во время различных фаз покоя и экструзии вулкана, показал, что изменения давления в недрах происходят из разных источников. На основе этого была получена наиболее широко принятая модель, описывающая магматическую систему в недрах холмов Суфриер, состоящую из двух магматических камер, расположенных вертикально под кратером. Нижний магматический очаг имеет глубину примерно 12 км, а верхний магматический очаг - 5,5 км (данные о глубине относятся к центру магматического очага). Относительный объем магматических очагов по отношению друг к другу может быть определен по событиям со связанной активностью магматического очага (например, фаза экструзии 4b) до 1: 3, причем объем верхнего, меньшего магматического очага оценивается в 8 км 3 . Связь между двумя магматическими очагами не может быть определена с помощью геодезических измерений, так как сигнал слишком слаб и сигналы деформации больших магматических очагов накладываются на него. Однако приповерхностное соединение верхнего магматического очага с земной поверхностью может быть идентифицировано как вулканическая дайка , направленная с северо-запада-юго-востока , которая сужается в цилиндрический канал примерно на 1 км ниже кратера .

Предположение о том, что магматическая система состоит из двух наложенных друг на друга, взаимосвязанных магматических очагов, также подтверждается петрологическими данными . Порода, извергавшаяся на вулкане Суфриер-Хиллс, является андезитовой (низкое содержание SiO 2 ), и анализ минерального состава, зависящего от давления / температуры, предполагает извлечение из магматического очага на глубине около 5 км. Однако в выбросах есть захваченные фракции базальтов (с высоким содержанием SiO 2 ), которые предположительно происходят из более глубокого магматического очага. Газогеохимические измерения вулканических выбросов документально подтверждают увеличение содержания двуокиси серы и двуокиси углерода . Однако измеренное высокое содержание диоксида серы противоречит низкому содержанию серы в андезитовой магме и, следовательно, связано с дегазацией базальтовых расплавов на больших глубинах.

Динамика извержения

Предполагается, что первоначальным триггером извержения 1995 года стало проникновение горячей базальтовой магмы в верхний андезитовый (более холодный) магматический очаг. Петрологические исследования выброшенных продуктов извержения показали, что кристаллы смешаны в магме , которые во время роста подвергались существенно разным температурным условиям (верхний и нижний магматический очаг). Проникновение и смешивание более горячей базальтовой магмы с андезитовой магмой привело к (повторному) нагреву и, таким образом, ремобилизации существующей магмы и, в конечном итоге, к извержению вулкана.

Процессы, которые запускают начало циклически повторяющихся фаз экструзии и контролируют изменение характера извержения, начиная с 4-й фазы извержения, все еще полностью не изучены.

Измерения деформации почвы с высоким разрешением (данные деформографа) позволили детально проанализировать вулканические извержения и взрывы. Результаты показали, что внезапные взрывные события могут быть вызваны двумя разными механизмами:

  • Внезапная дегазация из магматического очага с газами, поднимающимися из магматического очага глубиной 5 км к поверхности земли в течение 1-2 минут.
  • взрывной взрыв и разрыв магмы близко к поверхности из-за увеличения внутреннего давления из-за расширения пузырьков газа, захваченных в магме

Хронология извержения

Этап экструзии 1 (15 ноября 1995 г. - 10 марта 1998 г.)

14 ноября магма впервые появилась на поверхности земли. С тех пор над вулканическим жерлом вырос лавовый купол поднимающейся магмы. По мере увеличения крутизны и связанной с этим нестабильности купола части флангов снова и снова обрывались, создавая светящиеся облака, так называемые пирокластические потоки, которые движутся вниз по склону со скоростью более 100 км / ч. Фаза возрастающей нестабильности собора завершилась первым обрушением собора 17 сентября 1996 года незадолго до полуночи по местному времени, во время которого произошло извержение большого количества пемзы и горных пород. В Лонг Граунд (2,1 км от собора) дома были разрушены каменными бомбами размером с футбольный мяч. Однако пострадавших не было, так как территория уже была в массовом порядке эвакуирована. Затем был построен новый собор, и активность продолжала расти. 25 июня 1997 г. пирокластические течения достигли и ранее незатронутых областей. 19 фермеров, отказавшихся покинуть свои поля, погибли. Слухи о неизбежном взрыве по всему острову заставили большую часть населения покинуть остров. Их подхватили другие острова Карибского бассейна, а также континентальная часть Великобритании. К сентябрю 1997 года столица Плимут и все поселения на южной половине острова, а также аэропорт Брамбл были разрушены и покрыты слоем пепла толщиной до 12 метров. Наихудшее извержение этой фазы произошло 26 декабря 1997 года, когда было удалено от 35 до 45 миллионов м³ материала собора и пирокластические потоки разрушили 10 км² к югу от Монтсеррата. Собор снова начал расти, но в марте 1998 г. прекратил свое существование после того, как собор достиг почти тех же размеров, что и 24 декабря 1997 г. В начале последующей фазы покоя внешний вид купола лавы характеризовался выступающим скальным выступом на вершине. Однако в результате частичного обрушения собора в июне 1998 года большая часть собора была разрушена.

Этап 2 экструзии (27 ноября 1999 г. - 28 июля 2003 г.)

Вторая фаза экструзии является самой продолжительной на сегодняшний день с почти непрерывной экструзией лавы. На этом этапе произошло три обрушения соборов (март 2000 г., июль 2001 г. и июль 2003 г.), в ходе которых большая часть удаленного материала была перенесена на восток в долину реки Тар и за пределы побережья в море. 9 июля 2003 года, когда собор достиг наибольшего объема, сейсмическая активность начала значительно усиливаться. 12 июля это переросло в сейсмический тремор, свидетельствующий о повышении желудочного давления в вентиляционном отверстии. В то же время пошел сильный дождь, который, как полагают, оказал на собор дополнительный дестабилизирующий эффект. 13.12. В июле 2003 года собор снесли более 18 часов. Это было крупнейшее обрушение собора за всю историю извержения. Более 210 миллионов м3 материала было распределено по уже разрушенной территории, а высота вертикальной колонны извержения составила более 15 км. Наибольшие пирокластические течения вызывали цунами и гидровулканические взрывы в море. Северная часть острова также была засыпана пеплом, что нанесло ущерб инфраструктуре и зданиям. Люди не пострадали. Обрушение собора, а вместе с ним и фаза активности закончилась серией вулканических взрывов.

Этап экструзии 3 (с 1 августа 2005 г. по 20 апреля 2007 г.)

Рост нового купола лавы с начала августа 2005 г. привел к еще одному крупному обрушению купола 20 мая 2006 г., когда материал ушел на восток через долину реки Тар. Из-за высокой скорости экструзии лава во время обрушения купола была горячее и богаче газом, чем при других обрушениях, что означало, что это событие произошло за более короткое время (3 часа), но было более интенсивным. Экструзия новой магмы началась уже через 8 часов после обрушения купола, но по мере продолжения фазы активности она замедлилась. Однако в конце 2006 года собор впервые вырос в северо-западном направлении, что создавало риск того, что обрушение может достичь населенных пунктов, которые ранее считались безопасными. Впервые с 1990-х годов на Монтсеррат (районы непосредственно к северу от вулкана) произошла временная эвакуация. Фактически, в январе 2007 года пирокластический поток достиг долины Белхэм на северо-западном склоне вулкана. Затем рост купола продолжался более медленными темпами на северо-восточной стороне вулкана, пока в апреле 2007 года он не прекратился полностью.

Фазы 4 и 5 экструзии (с 29 июля 2008 г. по 11 февраля 2010 г.)

На спутниковом снимке EO-1 виден вулкан 29 декабря 2009 г.

На этапе 4 экструзии картина активности на холмах Суфриер изменилась. Фазы активности 4 и 5 были значительно короче и взрывоопаснее предыдущих. Фаза 4 разделена на 4a и 4b. Первый был начат в конце июля 2008 года в связи с повышенной сейсмической активностью и завершился в период с 29 июля по 25 августа 2008 года серией вулканических взрывов, ростом купола, выбросом пемзы и вулканического пепла, а также выбросом обломков и селевых потоков . После короткого перерыва в активности 3 декабря 2008 г. началась фаза 4b, которая была инициирована и завершена вулканическими взрывами, а в промежутках между ними было отмечено быстрое вытеснение магмы. После резкого прекращения утечки магмы 3 января 2009 г. снова началась пауза до пятой и, на данный момент, 9 октября 2009 г. началась последняя фаза активности. Взрывы, вулканические извержения и пирокластические токи происходили на высоких частотах. Последний достиг, благодаря ориентации и огромным размерам собора, всех окружающих долин вокруг вулкана. Наконец, 11 февраля 2010 года, спустя почти 5 лет, произошло еще одно крупное обрушение собора, на этот раз обращенное на север. Пирокластические потоки высокой энергии разрушили многие руины старых поселений Харрис и Стритэм и похоронили еще от 2 до 10 метров отложений на северо-восточном склоне вулкана. После обрушения собора извержение прекратилось. Однако постоянные выбросы газа и вздутия пола используются в качестве индикаторов будущей повторяющейся деятельности.

мониторинг

В конце июля 1995 года была основана вулканическая обсерватория Монсеррат Вулканская обсерватория (MVO). MVO отвечает за текущий мониторинг вулкана. Сеть сейсмических, геодезических и геохимических измерительных приборов, необходимых для наблюдений, непрерывно расширялась с 1995 года, а сбор данных был частично автоматизирован. Кроме того, в ходе исследовательских проектов были добавлены дополнительные инструменты. Таким образом, вулкан Суфриер-Хиллс является одним из наиболее активно исследуемых андезитовых куполообразных вулканов в мире. Фундаментальные идеи, полученные в результате исследований на холмах Суфриер, потенциально могут быть перенесены на другие вулканы.

литература

  • Т.Х. Друитт, Б.П. Кокелаар (ред.): Извержение вулкана Суфриер-Хиллз, Монтсеррат, с 1995 по 1999 год . В: Лондонское геологическое общество (ред.): Мемуары геологического общества . Лента 21 , 2002, ISBN 1-86239-396-6 , стр. 1-639 , DOI : 10,1144 / GSL.MEM.2002.021.01.32 ( на английском языке).
  • Г. Уэдж, REA Робертсон, Б. Войт (редакторы): Извержение вулкана Суфриер-Хиллз, Монтсеррат, с 2000 по 2010 год . В: Лондонское геологическое общество (Ред.): Мемуары геологического общества . Лента 39 , 2014, ISBN 978-1-86239-630-2 , стр. 1-501 , DOI : 10,1144 / M39.0 ( на английском языке).

веб ссылки

Commons : Soufrière Hills  - Коллекция изображений, видео и аудио файлов.
  • Суфриер в Глобальном вулканизме программе в Смитсоновском институте (английском языке).
  • Монтсеррат. Коллекция картинок и видеоклипов. В: SwissEduc - Стромболи онлайн (английский).
  • Марк Сеглат: Холмы Суфриер на Монтсеррате. Отчет очевидца опубликован 28 февраля 2010 г. В: Геонаутен, Экспедиция Эрде.
  • Стефани Хаутманн: Под вулканом . Научно-популярная статья, опубликованная в феврале 2014 г. В журнале Geoscientist - Fellowship Лондонского геологического общества .

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ a b c Б. П. Кокелаар: Место действия , хронология и последствия извержения вулкана Суфриер-Хиллс, Монтсеррат (1995–1999) . В: Геологическое общество, Лондон, Мемуары . Лента 21 , нет. 1 , 2002, ISSN  0435-4052 , с. 1-43 , DOI : 10,1144 / GSL.MEM.2002.021.01.02 .
  2. ↑ а б в г д Г. Уэдж, Б. Войт, RSJ Sparks, П. Д. Коул, С. К. Лафлин: Глава 1 Обзор извержения вулкана Суфриер-Хиллз, Монтсеррат, с 2000 по 2010 год . В: Геологическое общество, Лондон, Мемуары . Лента 39 , нет. 1 , 2014, ISSN  0435-4052 , с. 1.1-40 , DOI : 10,1144 / M39.1 .
  3. ^ Генри М. Одберт, Родерик С. Стюарт, Джеффри Уэдж: Глава 2 Циклические явления на вулкане Суфриер-Хиллс, Монтсеррат . В: Геологическое общество, Лондон, Мемуары . Лента 39 , нет. 1 , 2014, ISSN  0435-4052 , с. 41-60 , DOI : 10,1144 / M39.2 .
  4. ^ Б Генри М. Одберт Graham А. Райан, Глен С. Маттиоли, Штефани Hautmann, Joachim Gottsmann: Глава 11 Вулкан геодезию на вулкан Суфриер, Монтсеррат: обзор . В: Геологическое общество, Лондон, Мемуары . Лента 39 , нет. 1 , 2014, ISSN  0435-4052 , с. 195-217 , DOI : 10,1144 / M39.11 .
  5. ↑ Дж. Уэдж, Р. Херд, Дж. Райан, Э. С. Колдер, Дж .-К. Коморовский: Производство лавы на вулкане Суфриер-Хиллс, Монтсеррат: 1995-2009 гг . В: Письма о геофизических исследованиях . Лента 37 , нет. Октябрь +19 , 2010 DOI : 10,1029 / 2009GL041466 .
  6. ^ Обсерватория вулкана Монтсеррат: Отчет открытого файла MVO. (PDF) 31 марта 2020, доступ к 10 июня 2020 года .
  7. ↑ Стефани Хаутманн, Иоахим Готсманн, Р. Стивен Дж. Спаркс, Глен С. Маттиоли, И. Селвин Сакс: Влияние механической неоднородности в дуговой коре на деформацию вулкана применительно к вулкану Суфриер-Хиллс, Монтсеррат, Вест-Индия . В: Журнал геофизических исследований . Лента 115 , В9, 9 сентября 2010 г., ISSN  0148-0227 , стр. B09203 , DOI : 10,1029 / 2009JB006909 .
  8. ^ Д. Элсворт, Г. Маттиоли, Дж. Тарон, Б. Войт, Р. Херд: Влияние переноса магмы между множественными резервуарами на цикл извержений . В кн . : Наука . Лента 322 , нет. 5899 , 10 октября 2008 г., ISSN  0036-8075 , стр. 246-248 , DOI : 10.1126 / science.1161297 .
  9. ↑ М. Паулатто, К. Аннен, Т. Дж. Хенсток, Э. Киддл, Т. А. Миншалл: свойства магматического очага по данным интегрированной сейсмической томографии и теплового моделирования на Монтсеррате . В кн . : Геохимия, геофизика, геосистемы . Лента 13 , нет. Января +1 2012, DOI : 10.1029 / 2011GC003892 .
  10. ↑ Олег Мельник, Антонио Коста: Глава 3 Двухкамерные модели поведения нелинейной динамики на вулкане Суфриер-Хиллз, Монтсеррат . В: Геологическое общество, Лондон, Мемуары . Лента 39 , нет. 1 , 2014, ISSN  0435-4052 , с. 61-69 , DOI : 10,1144 / M39.3 .
  11. ↑ Стефани Хаутманн, Данни Хидаят, Николя Фурнье, Алан Т. Линде, И. Селвин Сакс: Изменения давления в магматической системе во время экструзии в декабре 2008 г. / январе 2009 г. на вулкане Суфриер-Хиллс, Монтсеррат (Висконсин), полученные из анализа данных деформации . В: Журнал вулканологии и геотермальных исследований . Лента 250 , январь 2013 г., стр. 34-41 , DOI : 10.1016 / j.jvolgeores.2012.10.006 .
  12. ^ А. Коста, О. Мельник, RSJ Sparks, Б. Войт: Контроль потока магмы в дайках при циклической экструзии купола лавы . В: Письма о геофизических исследованиях . Лента 34 , нет. 2 , 24 января 2007, ISSN  0094-8276 , DOI : 10,1029 / 2006GL027466 .
  13. ↑ Стефани Хаутманн, Иоахим Готцманн, Р. Стивен Дж. Спаркс, Антонио Коста, Олег Мельник: Моделирование деформации грунта, вызванной колеблющимся избыточным давлением в водоводе дамбы на вулкане Суфриер-Хиллс, Монтсеррат . В кн . : Тектонофизика . Лента 471 , нет. 1-2 июня 2009 г., стр. 87-95 , DOI : 10.1016 / j.tecto.2008.10.021 .
  14. Перейти ↑ J. Barclay, MJ Rutherford, MR Carroll, MD Murphy, JD Devine: экспериментальные ограничения фазового равновесия для условий хранения магмы Суфриер-Хиллз до извержения . В: Письма о геофизических исследованиях . Лента 25 , нет. 18 , 15 сентября 1998 г., стр. 3437-3440 , DOI : 10,1029 / 98GL00856 .
  15. ^ Мари Эдмондс, Дэвид Пайл, Клайв Оппенгеймер: модель дегазации вулкана Суфриер-Хиллс, Монтсеррат, Вест-Индия, на основе геохимических данных . В: Письма о Земле и планетологии . Лента 186 , нет. 2 , 30 марта 2001 г., стр. 159-173 , DOI : 10.1016 / S0012-821X (01) 00242-4 .
  16. Перейти ↑ MD Murphy, RSJ Sparks, J. Barclay, MR Carroll, TS Brewer: Ремобилизация андезитовой магмы вторжением основной магмы в вулкан Суфриер-Хиллз, Монтсеррат, Вест-Индия . В кн . : Петрологический журнал . Лента 41 , нет. 1 , 1 января 2000 г., ISSN  1460-2415 , с. 21-42 , DOI : 10,1093 / петрологии / 41.1.21 .
  17. ^ Дж. Готтсманн, С. Де Анжелис, Н. Фурнье, М. Ван Кэмп, С. Сакс: О геофизических отпечатках вулканических взрывов . В: Письма о Земле и планетах . Лента 306 , нет. 1-2 июня 2011 г., стр. 98-104 , DOI : 10.1016 / j.epsl.2011.03.035 .
  18. ↑ Стефани Хаутманн, Фред Уитхэм, Томас Кристофер, Пол Коул, Алан Т. Линде: Анализ поля деформации на Монтсеррате (Висконсин) как инструмент для оценки путей проницаемых потоков в магматической системе вулкана Суфриер-Хиллз . В кн . : Геохимия, геофизика, геосистемы . Лента 15 , нет. 3 , март 2014 г., стр. 676-690 , DOI : 10.1002 / 2013GC005087 .
  19. ↑ Михаил Алидибиров, Дональд Б. Дингвелл: Фрагментация магмы путем быстрой декомпрессии . В кн . : Природа . Лента 380 , нет. 6570 , март 1996 г., ISSN  0028-0836 , стр. 146-148 , DOI : 10.1038 / 380146a0 .