Владикавказ, Республика Северная Осетия — Алания, Россия
УДК 532.517 Движение жидкостей с учетом характера течения
УДК 532.545 Движение жидкостей в колонках с наполнением
УДК 551.213 Вулканические извержения центрального типа
ГРНТИ 37.01 Общие вопросы геофизики
ГРНТИ 37.15 Геомагнетизм и высокие слои атмосферы
ГРНТИ 37.25 Океанология
ГРНТИ 37.31 Физика Земли
ГРНТИ 38.01 Общие вопросы геологии
BISAC SCI SCIENCE
Представлена аналитическая математическая модель, описывающая один из возможных механизмов возникновения длиннопериодных сейсмических событий, часто регистрирующихся вблизи активных вулканических центров. Питающая система вулкана моделируется в простейшей форме канала цилиндрической формы, заполненного сжимаемым магматическим расплавом с реологией тела Максвелла. Показано, что такое магматическое тело может испытывать гармонические затухающие колебания, коэффициент затухания которых определяется временем релаксации магматического расплава. Эти колебания могут появляться как реакция на возмущение плотности, вызываемое поступлением более плотной магмы из глубинных слоев или изменением давления в питающей системе вулкана. Показана зависимость собственной частоты колебаний от физических характеристик магматического расплава и геометрических размеров питающего канала. При учете сжимаемости магматического расплава, возмущения плотности зависят от размера питающей системы и характеризуются периодическими осцилляциями, наиболее выраженными вблизи оси канала. Колебания также испытывает компонента скорости течения, направленная вдоль радиуса цилиндра. Обсуждается механизм источника длиннопериодных сейсмических событий. Модель применяется для описания длиннопериодных землетрясений вулкана Сантьягуито, Гватемала.
вулканические длиннопериодные землетрясения, питающая система вулкана, реоло- гия Максвелла, сжимаемое магматическое тело, аналитическая модель
1. Анфилогов В. Н., Быков В. Н., Осипов А. А. Силикатные расплавы. - Москва : Наука, 2005. - С. 357
2. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика: учебное пособие. Гидродинамика. Т. 6. - Москва : Наука. Физматлит, 1988. - С. 736
3. Лебедев Е. Б., Хитаров Н. И. Физические свойства магматических расплавов. - Москва : Наука, 1979. - С. 200.
4. Персиков Э. С. Вязкость магматических расплавов. - Москва : Наука, 1984. - С. 159
5. 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:https://doi.org/10.18522/1026-2237-2020-1-78-84
6. Тихонов А. Н., Самарский А. А. Уравнения математической физики. - Москва : Наука, 1966. - С. 724
7. 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. Физикоматематические науки. - 2020. - Т. 33, № 4. - С. 86-101. - DOI:https://doi.org/10.26117/2079-6641-2020-33-4-86-101
8. Angelis S. D., McNutt S. R. Degassing and hydrothermal activity at Mt. Spurr, Alaska during the summer of 2004 inferred from the complex frequencies of long-period events // Geophysical Research Letters. - 2005. - Vol. 32, no. 12. - P. 1-4. - DOI:https://doi.org/10.1029/2005gl022618
9. Bird R. B., Armstrong R. C., Hassager O. Dynamics of Polymeric Liquids. Vol. 1. - New York : Wiley-Interscience, 1987. - P. 672
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:https://doi.org/10.1038/380309a0
11. Crosson R. S., Bame D. A. A spherical source model for low frequency volcanic earthquakes // Journal of Geophysical Research. - 1985. - Vol. 90, B12. - P. 10237. - DOI:https://doi.org/10.1029/jb090ib12p10237
12. Dingwell D. B., Webb S. L. Relaxation in silicate melts // European Journal of Mineralogy. - 1990. - Vol. 2, no. 4. - P. 427-449
13. 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:https://doi.org/10.1016/0377-0273(95)00027-5
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:https://doi.org/10.1146/annurev.fluid.39.050905.110207
15. Iverson R. M., Dzurisin D., Gardner C. A., et al. Dynamics of seismogenic volcanic extrusion at Mount St Helens in 2004-2005 // Nature. - 2006. - Vol. 444, no. 7118. - P. 439-443. - DOI:https://doi.org/10.1038/nature05322
16. Johnson J. B., Lees J. M., Gerst A., et al. Longperiod earthquakes and co-eruptive dome inflation seen with particle image velocimetry // Nature. - 2008. - Vol. 456, no. 7220. - P. 377- 381. - DOI:https://doi.org/10.1038/nature07429
17. 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:https://doi.org/10.1002/2014gl061310
18. Koulakov I., Smirnov S. Z., Gladkov V., et al. Causes of volcanic unrest at Mt. Spurr in 2004-2005 inferred from repeated tomography // Scientific Reports. - 2018. - Vol. 8, no. 1. - DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-018-35453-w
19. Koulakov I., West M., Izbekov P. Fluid ascent during the 2004-2005 unrest at Mt. Spurr inferred from seismic tomography // Geophysical Research Letters. - 2013. - Vol. 40, no. 17. - P. 4579-4582. - DOI:https://doi.org/10.1002/grl.50674
20. 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:https://doi.org/10.1046/j.1365-246x.1999.00911.x
21. 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:https://doi.org/10.1029/2001gl013025
22. 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, 2005. - V53A-1535
23. Kurzon I., Lyakhovsky V., Navon O., et al. Pressure waves in a supersaturated bubbly magma // Geophysical Journal International. - 2011. - Vol. 187, no. 1. - P. 421-438. - DOI:https://doi.org/10.1111/j.1365-246x.2011.05152.x
24. 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. - P. 1-14. - DOI:https://doi.org/10.3389/feart.2018.00253
25. Lavallée Y., Dingwell D. B., Johnson J. B., et al. Thermal vesiculation during volcanic eruptions // Nature. - 2015. - Vol. 528, no. 7583. - P. 544- 547. - DOI:https://doi.org/10.1038/nature16153
26. McNutt S. R. Volcanic seismology // Annual Review of Earth and Planetary Sciences. - 2005. - Vol. 33, no. 1. - P. 461-491. - DOI:https://doi.org/10.1146/annurev.earth.33.092203.122459
27. 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:https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2005.08.008
28. Nishimura T., Hamaguchi H., Ueki S. Source mechanisms of volcanic tremor and low-frequency earthquakes associated with the 1988-1989 eruptive activity of Mt Tokachi, Hokkaido, Japan // Geophysical Journal International. - 1995. - Vol. 121, no. 2. - P. 444-458. - DOI:https://doi.org/10.1111/j.1365-246x.1995.tb05725.x
29. 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. - P. 1-4. - DOI:https://doi.org/10.1029/2001gl014469
30. 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:https://doi.org/10.1016/s0377-0273(02)00506-1
31. Parovik R. I., Shakirova A. A., Firstov P. P. Mathematical model of the stick-slip effect for describing the “drumbeat” seismic regime during the eruption of the Kizimen volcano in Kamchatka // Proceedings of the II International Conference on Advances in Materials, Systems and Technologies. (CAMSTech-II 2021). Vol. 2467. - AIP Publishing, 2022. - P. 080015. - DOI:https://doi.org/10.1063/5.0092351
32. Scharff L., Hort M., Gerst A. The dynamics of the dome at Santiaguito volcano, Guatemala // Geophysical Journal International. - 2014. - Vol. 197, no. 2. - P. 926-942. - DOI:https://doi.org/10.1093/gji/ggu069
33. Webb S. Silicate melts: Relaxation, rheology, and the glass transition // Reviews of Geophysics. - 1997. - Vol. 35, no. 2. - P. 191-218. - DOI:https://doi.org/10.1029/96rg03263
