О природе деформаций западного склона вулкана Шивелуч после извержения 11 апреля 2023 г., выявленных методами РСА-интерферометрии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

По снимкам спутника Sentinel-1А, выполненным в период с 1 мая по 22 сентября 2023 г., методом дифференциальной интерферометрии (DInSAR) рассчитаны последовательные во времени поля смещений, на которых чётко проявляется подъём куполообразной формы на западном склоне вулкана Шивелуч, в 8–8.5 км к западу от его активного кратера. Особенно интенсивно поднятие росло на интервалах спутниковой съемки 01.05–13.05.2023, 13.05–25.05.2023 и 25.05– 06.06.2023. Для проверки гипотезы о формировании области поднятия в результате внедрения магмы под западный склон вулкана было проведено численное моделирование и определены параметры магматического тела в форме силла, которое создаёт на поверхности смещения, наилучшим образом соответствующие смещениям, наблюдаемым по данным спутниковой радарной интерферометрии. Предполагается, что после извержения 11.04.2023 магма поднялась с глубины 20–25 км по образовавшейся под западным склоном вулкана трещине и внедрилась горизонтально под склон на глубине 1–2 км в ССЗ-направлении. В пределах точности данных о смещениях склона, размеры магматического тела меняются от 6.0х3.0 км на глубине 1 км, до 5.25 х 1.4 км на глубине 2 км, при этом его мощность составляет от 0.5 до 1.75 м, а объём от 0.009 до 0.0129 км3. Таким образом, на основе данных радарной интерферометрии в комплексе с данными о распределении сопровождавшей движение магмы сейсмической активности, построена модель магматического тела, внедрившегося под западный склон вулкана Шивелуч в постпароксизмальную фазу извержения 11.04.2023. Формирование в конце апреля 2024 г. на западном склоне вулкана Шивелуч нового экструзивного купола подтверждает гипотезу о подъёме магматического материала под западный склон вулкана и позволяет оценить скорость подъёма магмы к поверхности.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. С. Волкова

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: msvolkova6177@gmail.com
Россия, Москва

В. О. Михайлов

Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук

Email: msvolkova6177@gmail.com

член-корреспондент РАН

Россия, Москва

Н. В. Горбач

Институт вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения Российской академии наук

Email: msvolkova6177@gmail.com
Россия, Петропавловск-Камчатский

Список литературы

  1. Волкова М. С., Михайлов В. О., Османов Р. С., Анализ эффективности применения глобальной погодной модели HRES (GACOS) для коррекции атмосферных помех в интерферометрических оценках полей смещений на примере вулканов Камчатки // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2024. Т. 21. № 2. С. 9–22. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2024-21-2-9-22
  2. Волкова М. С., Михайлов В. О., Османов Р. С., Интерпретация полей смещений на склонах вулкана Шивелуч (Камчатка), полученных по спутниковым радарным снимкам с двух орбит // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из зондирования Земли из космоса. 2023. Т. 20. № 5. С. 109–119. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2023-20-5-109-119
  3. Гирина О. А., Лупян Е. А., Хорват А., Мельников Д. В., Маневич А. Г., Нуждаев А. А., Бриль А. А., Озеров А. Ю., Крамарева Л. С., Сорокин А. А. Анализ развития пароксизмального извержения вулкана Шивелуч 10–13 апреля 2023 года на основе данных различных спутниковых систем // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. М.: ИКИ РАН, 2023. Т. 20. № 2. С. 283–291. https://doi.org/10.21046/2070-7401-2023-20-2-283-291
  4. Горбач Н. В., Портнягин М. В. Геологическое строение и петрология лавового комплекса вулкана Молодой Шивелуч // Петрология. 2011. Т. 19. № 2. С. 140–172.
  5. Мелекесцев И. В., Волынец О. Н., Ермаков В. А., Кирсанова Т. П., Масуренков Ю. П. Вулкан Шивелуч / Действующие вулканы Камчатки. В 2-х т. Т. 1. Отв. ред. Федотов С. А., Масуренков Ю. П. М.: Наука, 1991. С. 84–103.
  6. Сенюков С. Л., Нуждина И. Н., Дрознина С. Я., Ко жевникова Т. Ю., Назарова З. А., Соболевская О. В. Предварительные результаты исследований сейсмичности в районе вулкана Шивелуч в 20222023 гг. / Проблемы комплексного геофизического мониторинга сейсмоактивных регионов. Труды Девятой Всероссийской научно-технической конференции с международным участием (24–30 сентября 2023 г.). Петропавловск-Камчатский: КФ ФИЦ ЕГС РАН, 2023. С. 188–192.
  7. Чебров В. Н., Дрознин Д. В., Кугаенко Ю. А., Левина В. И., Сенюков С. Л., Сергеев В. А., Шевченко Ю. В., Ящук В.В. Система детальных сейсмологических наблюдений на Камчатке в 2011 г. // Вулканология и сейсмология, 2013. № 1. C. 18–40. https://doi.org/10.7868/S0203030613010021
  8. Чеброва А. Ю., Чемарёв А. С., Матвеенко Е. А., Чебров Д. В. Единая информационная система сейсмологических данных в камчатском филиале ФИЦ ЕГС РАН: принципы организации, основные элементы, ключевые функции // Геофизические исследования. 2020. Т. 21. № 3. С. 66–91. https://doi.org/10.21455/gr2020.3-5
  9. Bonafede M., Ferrari C. Analytical models of deformation and residual gravity changes due to a Mogi source in a viscoelastic medium // Tectonophysics. 2009. 471(1–2). 4–13.
  10. Goltz A. E., Krawczynsky M. J., Gavrilenko M. G. et. al. Evidence for Superhydrous Primitive Arc Magmas from Mafic Enclaves at Shiveluch Volcano, Kamchatka // Contribution to Mineralogy and Petrology. 2020. V. 175. Art. 115. https://doi.org/10.1007/S00410-020-01746-5
  11. Gorbach N. V., Philosofova T. M, Portnyagin M. V. Amphibole Record Of 1964 Plinian And Following Dome-Forming Eruptions Of Shiveluch Volcano, Kamchatka // Journal Of Volcanology And Geothermal Research. 2020. V. 407. Art. 107108. https://doi.org/10.1016/J.Jvolgeores.2020.107108
  12. Hanssen R. F. Radar Interferometry: Data Interpretation and Error Analysis. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2001. 308 p.
  13. Ji L., Lu Z., Dzurisin D., Senyukov S. Pre-eruption deformation caused by dike intrusion beneath Kizimen volcano, Kamchatka, Russia, observed by InSAR // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2013. 256. P. 87–95.
  14. Lundgren P., Kiryukhin A., Milillo P., Samsonov S. Dike model for the 2012–2013 Tolbachik eruption constrained by satellite radar interferometry observations // J. Volcanol. Geotherm. Res. 2015. V. 307. P. 79–88.
  15. Lundgren P., Lu Z. Inflation model of Uzon caldera, Kamchatka, constrained by satellite radar interferometry observations // Geophysical Research Letters. 2006. V. 33. № 6. L06301. https://doi.org/10.1029/2005GL025181
  16. Mogi K. Relations between the eruptions of various volcanoes and the deformations of the ground surfaces around them // Bull. Earthquake Res. Inst. 1958. Univ Tokyo. 36:99–134.
  17. McTigue D. F. Elastic stress and deformation near a finite spherical magma body: resolution of the point source paradox // J Geophys Res. 1987. 92:12931–12940.
  18. Ponomareva V., Kyle P., Pevzner M., Sulerzhitsky L., Hartman M. Holocene eruptive history of Shiveluch Volcano, Kamchatka Peninsula, Russia // Geophysical Monograph Series. 2007. 263–282. https://doi.org/10.1029/172gm19
  19. Williams C. A., Wadge G. An accurate and efficient method for including the effects of topography in three-dimensional elastic models of ground deformation with applications to radar interferometry // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2000. 105(B4). 8103–8120. https://doi.org/10.1029/1999jb900307
  20. Yu C., Li Z., Penna N. T., Crippa P. Generic atmospheric correction model for interferometric synthetic aperture radar observations // J. Geophysical Research: Solid Earth. 2018. V. 123. P. 9202–9222. https://doi.org/10.1029/2017JB015305

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Район исследований. Вулкан Шивелуч обозначен красным прямоугольником на карте полуострова Камчатка. На врезке вид вулкана на карте Google Maps

Скачать (29KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Суммарные смещения ULOS (м) за период с 1.05 по 17.08.2023. Чёрным контуром выделена область наиболее активных смещений, определённая по РСА-интерферометрии. Треугольниками показана позиция активного кратера вулкана Шивелуч и экструзий группы Каран

Скачать (83KB)
Метаданные
4. Рис. 3. А – распределение гипоцентров по глубине и по времени с 1 апреля по 31 августа 2023 г., Б – проекции всех гипоцентров на горизонтальную поверхность, В – проекции гипоцентров на профиль L (запад – восток). Длина профиля равна ~ 15 км, Г – распределение эпицентров за апрель-май 2023 г., глубина < 15 км. Цифрами обозначены центр смещений (1), экструзии Каран (2), кратер вулкана (3). Прямая линия – профиль L. Чёрной стрелкой на рис. Г показано направление миграции сейсмических событий в верхнем горизонте

Скачать (84KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Вверху – смещения, рассчитанные по моделям М1, М2, М3. Внизу – невязка между расчётным и наблюдённым полями смещений. Прямоугольный контур – проекция интрузии на горизонтальную плоскость

Скачать (66KB)
Метаданные
6. Рис. 5. А – поле смещений по спутниковым данным с проекциями интрузии в моделях М1, М2, М3 (красный, синий, зелёный цвет соответственно). Б – профиль рельефа вдоль линии А–А1 на рис. 5А; В, Г – сопоставление исходного поля смещений (серая линия) с расчётными смещениями по моделям М1, М2, М3 (соответственно красная, синяя и зелёная линии) вдоль профилей А–А1 (В) и В–В1 (Г), обозначенных на рис. 5А

Скачать (64KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024