ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, 2020, том 21, № 4, с. 21-34. https://doi.org/10.21455/gr2020.4-2
УДК 550.31
Аннотация Литература Полный текст
АНАЛИЗ СМЕЩЕНИЙ ПОВЕРХНОСТИЛАВОВЫХ ПОТОКОВ ТОЛБАЧИНСКОГО ТРЕЩИННОГОИЗВЕРЖЕНИЯ 2012–2013 гг. МЕТОДАМИ СПУТНИКОВОЙ РАДАРНОЙ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ
© 2020 г. В.О. Михайлов(1,2), М.С. Волкова(1), Е.П. Тимошкина(1), Н.М. Шапиро(1,3), И.П. Бабаянц(1), П.Н. Дмитриев(1), С.А. Хайретдинов(1)
(1) Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия
(2) Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия
(3) Институт наук о Земле, Университет Гренобль-Альпы, г. Жьер, Франция
Крупное трещинное извержение, происходившее с 27.11.2012 по 15.09.2013 г. в районе вулкана Плоский Толбачик, было названо Толбачинским трещинным извержением имени 50-летия Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (ТТИ-50). В процессе этого извержения было сформировано крупное лавовое поле площадью 45.8 км2 с суммарным объемом лавы около 0.6 км3. Применение технологии устойчивых отражателей к радарным снимкам спутников Сентинель-1А позволило оценить скорости смещения поверхности лавового поля в 2017–2019 гг. В основном, поверхность лавового поля погружается в направлении от спутника; исключение составляют периферийные части Толудского и Ленинградского потоков, где наблюдаются небольшие поднятия. В предположении, что основными являются вертикальные смещения, были оценены их максимальные средние скорости для бесснежных периодов трех названных лет, составившие в 2017 г. 285 мм/год, в 2018 г. – 249 мм/год, в 2019 г. – 261 мм/год. Максимальные оседания зарегистрированы в областях максимальной мощности лавы на Ленинградском и Толудском лавовых потоках.
Оценки термического погружения поверхности лавы в процессе ее остывания в целом близки к величинам оседания на значительной площади лавового поля, но в ряде областей его центральной части реальные величины погружения в несколько раз их превосходят. Термическая модель показывает также, что при мощности лавы более 40 м под затвердевшей поверхностью может находиться горячий подвижный слой, температура которого превышает две трети температуры плавления. Поскольку на Ленинградском потоке максимальное погружение наблюдается вблизи трещины, по которой происходило извержение, можно предположить, что отступление лавы по трещине на глубину внесло свой вклад в наблюдаемые смещения поверхности потока. Погружение также может быть связано с дегазацией расплавленной части лавы, уплотнением пород под действием веса вышележащих толщ и перетеканием незастывшей лавы под твердой покрышкой.
Ключевые слова: спутниковая радарная интерферометрия, Толбачинское трещинное извержение имени 50-летия Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН (ТТИ-50), смещение поверхности лавового потока, термическое погружение.
Литература
Гордеев Е.И., Добрецов Н.Л. (ред.) Толбачинское трещинное извержение 2012–2013 гг. (ТТИ-50). Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2017. 427 с.
Дмитриев П.Н., Голубев В.И., Исаев Ю.С., Киселева Е.А., Михайлов В.О., Смольянинова Е.И. Некоторые проблемы обработки и интерпретации данных спутниковой радарной интерферометрии на примере мониторинга оползневых процессов // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2012. Т. 9, № 2. С.130–142.
Киселева Е.А., Михайлов В.О., Смольянинова Е.И., Дмитриев П.Н. К вопросу мониторинга смещений земной поверхности методами радарной спутниковой интерферометрии // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14, № 5. С.122–132.
Михайлов В.О., Киселева Е.А., Дмитриев П.Н., Голубев В.И., Смольянинова Е.И., Тимошкина Е.П. Оценка полного вектора смещений земной поверхности и техногенных объектов по данным радарной спутниковой интерферометрии для областей разработки месторождений нефти и газа // Геофизические исследования. 2012. Т. 13, № 3. С.5–17.
Михайлов В.О., Киселева Е.А., Смольянинова Е.И., Дмитриев П.Н., Голубев В.И., Исаев Ю.С., Дорохин К.А., Тимошкина Е.П., Хайретдинов С.А. Некоторые проблемы мониторинга оползневых процессов с использованием спутниковых радарных снимков с различной длиной волны на примере двух оползневых склонов в районе Большого Сочи // Изв. РАН. Сер. Физика Земли. 2014. № 4. С.120–130.
Михайлов В.О., Киселева Е.А., Арора К., Тимошкина Е.П., Смирнов В.Б., Чадда Р., Пономарев А.В., Шринагеш Д. Новые данные об Олюторском землетрясении, полученные с применением спутниковой радарной интерферометрии // Вулканология и сейсмология. 2018. № 3. С.64–69.
Михайлов В.О., Назарян А.Н., Смирнов В.Б., Диаман М., Шапиро Н., Киселева Е.А., Тихоцкий С.А., Поляков С.А., Смольянинова Е.И., Тимошкина Е.П. Совместная интерпретация данных дифференциальной спутниковой интерферометрии и GPS на примере Алтайского (Чуйского) землетрясения 27.09.2003 // Изв. РАН. Физика Земли. 2010. № 2. С.3–16.
Михайлюкова П.Г., Тутубалина О.В., Мельников Д.В., Зеленин Е.А. Количественная оценка параметров Трещинного Толбачинского извержения им. 50-летия ИВиС ДВО РАН и динамики вулканогенного рельефа на основе данных дистанционного зондирования // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2014. Т. 11, № 4. С.351–359.
Сенюков С.Л., Михайлов В.О., Нуждина И.Н., Киселева Е.А., Дрознина С.Я., Тимофеева В.А., Волкова М.С., Шапиро Н.М., Кожевникова Т.Ю., Назарова З.А., Соболевская О.В. Совместное исследование сейсмичности и данных спутника Sentinel-1A для оценки возможного извержения потухшего вулкана Большая Удина // Вулканология и сейсмология. 2020. № 5. С.26–39.
Федотов С.А. (ред.) Большое трещинное Толбачинское извержение. Камчатка 1975–1976. М.: Наука, 1984. 637 с.
Belousov A., Belousova M., Edwards B., Volynets A., Melnikov D. Overview of the precursors and dynamics of the 2012–13 basaltic fissure eruption of Tolbachik Volcano, Kamchatka, Russia // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2015. V. 299. P.22–37. DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2015.04.009
Chaussard E. Subsidence in the Parícutin lava field: Causes and implications for interpretation of deformation fields at volcanoes // Journal of Volcanology and Geothermal Research. V. 320. P.1–11. DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2016.04.009
Dai C., Howat I.M. Measuring lava flows with ArcticDEM: Application to the 2012–2013 eruption of Tolbachik, Kamchatka // Geophysical Research Letters. 2017. V. 44. P.12,133–12,140. https://doi. org/10.1002/2017GL075920
Hanssen R. Radar Interferometry: Data Interpretation and Error Analysis. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2001. 308 p.
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. V. 256. P.87–95.
Ji L., Izbekov P., Senyukov S., Lu Z. Deformation patterns, magma supply, and magma storage at Karymsky Volcanic Center, Kamchatka, Russia, 2000–2010, revealed by InSAR // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2018. V. 352. P.106–116.
Lundgren P., Kiryukhin A., Milillo P., Samsonov S. Dike model for the 2012–2013 Tolbachik eruption constrained by satellite radar interferometry observations // Journal of Volcanology and Geothermal Research. 2015. V. 307. P.79–88. dx.doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2015.05.011
Lundgren P., Lu Z. Inflation model of Uzon caldera, Kamchatka, constrained by satellite radar interferometry observations // Geophysical Research Letters. 2006. V. 33, N 6. L06301. doi: 10.1029/2005GL025181
Patrick M.R., Dehn J., Dean K. Numerical modeling of lava flow cooling applied to the 1997 Okmok eruption: Approach and analysis // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2004. V. 109. B03202. doi: 10.1029/2003JB002537
Wittmann W., Sigmundsson F., Dumont S., Lavallee Y. Post-emplacement cooling and contraction of lava flows: InSAR observations and a thermal model for lava fields at Hekla volcano, Iceland // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2017. V. 122, N 2. P.946–965.