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地震表明Kīlauea火山2018年喷发时的岩浆粘度

摘要

岩浆粘度在很大程度上控制着火山爆发的类型(例如,爆炸性和喷涌性),因此也控制着其潜在的危险,但只能在爆发期间或爆发后测量。识别指示岩浆粘度的前兆将有助于预测喷发类型和相关危险的规模1.2018年5月夏威夷Kīlauea火山意外的裂谷侵入和喷发2在喷发的熔岩中显示出异常的化学和热变异性,导致不可预测的渗出率和爆发力。在这里,通过对地震活动性和岩浆流变学的综合分析,我们表明,在2018年喷发之前和伴随喷发的地震中,断平面解的方向(指示断层的方向和运动感)表明了来自背景的90度局部应力场旋转,这是以前只在高粘度喷发中观察到的现象3.此前从未在Kīlauea出现过45678.实验获得的2018年产物和来自普乌Ō ' o o喷口的早期熔岩的粘度严格限制了局部应力场重新定向所需的粘度阈值。我们认为,在Kīlauea和世界各地其他火山的地震群中,旋转的断层面解提供了一个早期迹象,表明动荡涉及高粘度的岩浆,因此实时监测断层面解的方向可以提供关于即将爆发的类型的关键信息。此外,我们的结果提供了对复杂多相系统中耦合失效和流动的基本性质的洞察。

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图1:Kīlauea火山概况,高压地震台网(橙色倒三角形),以及显示LERZ 11次背景期地震的断层方向和滑动感(海滩球符号)的位置/FPS。
图2:爆发FPS的地图视图。
图3:研究期间Kīlauea火山记录地震和FPS的时间-经度图。
图4:Kīlauea 2018和Pu ' u ' Ō ' uo (PO)喷发产物的体粘度。

数据可用性

连续地震波形数据(网络代码HV (https://doi.org/10.7914/SN/HV), z6 (https://doi.org/10.7914/SN/Z6_2018)和4S (https://doi.org/10.7914/SN/4S_2018)可透过“综合注册资讯系统”数据管理中心查阅。美国地质勘探局国家地震信息中心(https://doi.org/10.5066/F7MS3QZH).源数据提供了这篇论文。

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确认

我们感谢H. Dietterich、F. Pollitz和F. Sigmundsson的建设性意见,提高了本文的质量。A.S.感谢亚历山大·冯·洪堡博士后奖学金的支持。D.B.D.由ERC 2018年ADV拨款834225(窃听)支持。B.F.H.感谢NSF EAR 1829188和USGS灾害补充研究基金的资助。

作者信息

作者及隶属关系

作者

贡献

D.C.R.和B.R.S.计算了地震位置和帧数。D.C.R.进行了库仑应力模拟。A.S.和D.B.D.进行了粘度实验和建模。B.F.H.进行样本采集。D.C.R.主导了手稿的解释和写作,所有的共同作者都对手稿的解释和写作做出了贡献。

相应的作者

对应到罗马

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有利益竞争。

额外的信息

同行评审信息自然感谢Fred Pollitz和freystein Sigmundsson对这项工作的同行评审所作的贡献。

出版商的注意施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

扩展的数据图形和表格

扩展数据表1 Kīlauea 2018和Pu ' u ' Ō ' uo样品的实验测定和模拟粘度

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引用本文

罗曼,华盛顿,索达蒂,A,丁维尔,det al。地震表明Kīlauea火山2018年喷发时的岩浆粘度。自然592, 237-241(2021)。https://doi.org/10.1038/s41586-021-03400-x

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