Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các quá trình chuẩn bị và tiền thân dẫn đến vụ phun trào phreatic năm 2014 của núi Ontake, Nhật Bản
Tóm tắt
Chúng tôi đã phân tích động đất liên quan đến vụ phun trào phreatic của núi Ontake, Nhật Bản, vào ngày 27 tháng 9 năm 2014. Đầu tiên, chúng tôi đã định vị lại các trận động đất kiểu núi lửa (VT) nông và các sự kiện dài kỳ (LP) từ tháng 8 đến tháng 9 năm 2014. Bằng cách áp dụng kỹ thuật bộ lọc phù hợp vào các dạng sóng liên tục sử dụng các trận động đất đã được định vị lại, chúng tôi phát hiện nhiều trận động đất vi mô bổ sung dưới các miệng núi lửa. Các trận động đất VT đã được định vị lại nằm theo một mặt phẳng gần như thẳng đứng theo hướng NNW–SSE, cho thấy chúng xảy ra quanh một đường ống liên quan đến sự xâm nhập của các chất lỏng magmatic–hydrothermal vào các miệng núi lửa. Tần suất các trận động đất VT tăng dần từ ngày 6 tháng 9 năm 2014 và đạt đỉnh vào ngày 11 tháng 9 năm 2014. Sau đỉnh điểm, mức độ động đất vẫn duy trì ở mức cao cho đến khi vụ phun trào diễn ra. Các giá trị b dần tăng từ 1.2 lên 1.7 từ ngày 11 đến 16 tháng 9 năm 2014, sau đó giảm dần và giảm xuống còn 0.8 ngay trước vụ phun trào. Trong khoảng thời gian 10 phút ngay trước vụ phun trào phreatic, các trận động đất VT di chuyển theo hướng lên dốc cũng như về bên hông dọc theo đặc điểm NNW–SSE. Sự di chuyển của động đất trùng với sự gia tăng nhanh chóng của độ rung tiền phun trào và với tín hiệu nghiêng bất thường cho biết sự nâng lên của đỉnh núi. Do đó, mức độ động đất di chuyển cho thấy rằng đường ống thẳng đứng đã được lấp đầy bằng các chất lỏng có áp suất, nhanh chóng lan tới bề mặt trong 10 phút cuối cùng trước vụ phun trào.
Từ khóa
#núi Ontake #vụ phun trào phreatic #động đất kiểu núi lửa #chất lỏng magmatic #đặc điểm NNW–SSETài liệu tham khảo
Aoki Y, Takeo M, Aoyama H, Fujimatsu J, Matsumoto S, Miyamachi H, Nakamichi H, Ohkura T, Ohminato T, Oikawa J, Tanada R, Tsutsui T, Yamamoto K, Yamamoto M, Yamasato H, Yamawaki T (2009) P-wave velocity structure beneath Asama Volcano, Japan, inferred from active source seismic experiment. J Volcanol Geotherm Res 187:272–7
Aoyama H, Oshima H (2008) Tilt change recorded by broadband seismometer prior to small phreatic explosion of Meakan-dake volcano, Hokkaido, Japan. Geophys Res Lett 35:L06307. doi:10.1029/2007GL032988
Barberi F, Bertagnini A, Landi P, Principe C (1992) A review on phreatic eruptions and their precursors. J Volcanol Geotherm Res 52(4):231–46. doi:10.1016/0377-0273(92)90046-G
Bertrand EA, Caldwell TG, Hill GJ, Wallin EL, Bennie SL, Cozens N, Onacha SA, Ryan GA, Walter C, Zaino A, Wameyo P (2012) Magnetotelluric imaging of upper-crustal convection plumes beneath the Taupo Volcanic Zone, New Zealand. Geophys Res Lett 39:L02304. doi:10.1029/2011GL050177
Bridges DL, Gao S (2006) Spatial variation of seismic b-values beneath Makushin Volcano, Unalaska Island, Alaska. Earth Planet Sci Lett, 245, 408–415 doi:10.1016/j.epsl.2006.03.010.
Chouet B (1996) Long-period volcano seismicity: its source and use in eruption forecasting. Nature 380:309–16
Cyranoski D (2014) Why Japan missed volcano’s warning signs. Nature. doi:10.1038/nature.2014.16022
Earthquake Research Institute in the University of Tokyo (2014), http://www.data.jma.go.jp/svd/vois/data/tokyo/STOCK/kaisetsu/CCPVE/shiryo/130/130_no01.pdf. Accessed 1 April 2015.
Geospatial Information Authority of Japan (2014), http://www.gsi.go.jp/BOUSAI/h26-ontake-index.html. Accessed 1 April 2015.
Hayashi Y, Morita Y (2003) An image of a magma intrusion process inferred from precise hypocentral migrations of the earthquake swarm east of the Izu Peninsula. Geophys J Int 153:159–74
Hirose F, Nakajima J, Hasegawa A (2008) Three-dimensional seismic velocity structure and configuration of the Philippine Sea slab in southwestern Japan estimated by double-difference tomography. J Geophys Res 113:B09315. doi:10.1029/2007JB005274
Hubbert MK, Rubey WW (1959) Role of fluid pressure in mechanics of overthrust faulting 1. Mechanics of fluid-filled porous solids and its application to overthrust faulting. Geol Soc Am Bull 70(2):115–66
Ikami A, Yoshii T, Kubota S, Sasaki Y, Hasemi A, Moriya T, Miyamachi H, Matsu’ura R, Wada K (1986) A seismic refraction profile in and around Nagano Prefecture, Central Japan. J Phys Earth 34:457–74
Japan Meteorological Agency (2014), Rep. Coordin. Committee on Prediction of Volcanic Eruption, http://www.data.jma.go.jp/svd/vois/data/tokyo/STOCK/kaisetsu/CCPVE/shiryo/130/130_no01.pdf. Accessed 1 April 2015.
Kato A, Iidaka T, Kurashimo E, Nakagawa S, Hirata N, Iwasaki T (2007) Delineation of probable asperities on the Atotsugawa fault, central Japan, using a dense temporary seismic network. Geophys Res Lett 34:L09318. doi:10.1029/2007GL029604
Kato A, Obara K, Igarashi T, Tsuruoka H, Nakagawa S, Hirata N (2012) Propagation of slow slip leading up to the 2011 Mw 9.0 Tohoku-Oki earthquake. Science 335:705–8. doi:10.1126/science.1215141
Kato A, Fukuda J, Obara K (2013) Response of seismicity to static and dynamic stress changes induced by the 2011 M9.0 Tohoku-Oki earthquake. Geophys Res Lett 40, doi:10.1002/grl.50699.
Kumagai H, Chouet BA (2000) Acoustic properties of a crack containing magmatic or hydrothermal fluids. J Geophys Res 105(B11):25,493–25,512
Lahr JC, Chouet BA, Stephens CD, Power JA, Page RA (1994) Earthquake classification, location and error analysis in a volcanic environment: implications for the magmatic system of the 1989–1990 eruptions at Redoubt Volcano, Alaska. J Volcanol Geotherm Res 62:137–51
Maeda Y, Kumagai H, Lacson RJ, Figueroa MS, Yamashina T, Ohkura T, Baloloy AV (2015) A phreatic explosion model inferred from a very long period seismic event at Mayon Volcano, Philippines. J Geophys Res Solid Earth 120:226–42. doi:10.1002/2014JB011440
McNutt SR (2005) Volcanic seismology. Annu Rev Earth Planet Sci 32:461–91
Miyakawa K, Sakai S (2008) Development of a spectrogram analysis tool for seismic waveform data and its application to MeSO-net for noise survey, Technical Research Report, Earthquake Research Institute, the University of Tokyo, 14, 13–22.
Mordret A, Jolly AD, Duputel Z, Fournier N (2010) Monitoring of phreatic eruptions using Interferometry on Retrieved Cross-Correlation Function from Ambient Seismic Noise: results from Mt. Ruapehu, New Zealand. J Volcanol Geotherm Res 191:46–59
Nakajima J, Hasegawa A (2006) Anomalous low-velocity zone and linear alignment of seismicity along it in the subducted Pacific slab beneath Kanto, Japan: reactivation of subducted fracture zone? Geophys Res Lett 33:L16309. doi:10.1029/2006GL026773
Nakamichi H, Kumagai H, Nakano M, Okubo M, Kimata F, Ito Y, Obara K (2009) Source mechanism of very-long-period event at Mt. Ontake, central Japan: response of a hydrothermal system to magma intrusion beneath the summit. J Volcanol Geotherm Res 187:167–77
Roman DC, Cashman KV (2006) The origin of volcano-tectonic earthquake swarms. Geology 34:457–60
Shelly DR, Hill DP (2011) Migrating swarms of brittle‐failure earthquakes in the lower crust beneath Mammoth Mountain, California. Geophys Res Lett 38:L20307. doi:10.1029/2011GL049336
Shelly DR, Beroza GC, Ide S (2007) Non-volcanic tremor and low-frequency earthquake swarms. Nature 446:305–7. doi:10.1038/nature05666
Shi Y, Bolt BA (1982) The standard error of the magnitude-frequency b-value. Bull Seism Soc Am 72:1677–87
Smithsonian Institution (2015) Bulletin of the Global Volcanism Network, http://www.volcano.si.edu/search_eruption.cfm. Accessed 1 April 2015.
Tanaka S, Hamaguchi H, Nishimura T, Yamawaki T, Ueki S, Nakamichi H, Tsutsui T, Miyamachi H, Matsuwo N, Oikawa J, Ohminato T, Miyaoka K, Onizawa S, Mori T, Aizawa K (2002) Three-dimensional P-wave velocity structure of Iwate volcano, Japan from active seismic survey. Geophys Res Lett 29, 10.1029/2002GL014983.
Terakawa T (2014) Evolution of pore fluid pressures in a stimulated geothermal reservoir inferred from earthquake focal mechanisms. Geophys Res Lett 41:7468–76. doi:10.1002/2014GL061908
Terakawa T, Yamanaka Y, Nakamichi H, Watanabe T, Yamazaki F, Horikawa S, Okuda T (2013) Effects of pore fluid pressure and tectonic stress on diverse seismic activities around the Mt. Ontake volcano, central Japan. Tectonophysics 608:138–48
Utsu T (1965) A method for determining the value of b in a formula log n = a - bM showing the magnitude frequency for earthquakes. Geophys Bull Hokkaido Univ 13:99–103
Waite GP, Chouet BA, Dawson PB (2008) Eruption dynamics at Mount St. Helens imaged from broadband seismic waveforms: interaction of the shallow magmatic and hydrothermal systems. J Geophys Res 113, B02305, doi:10.1029/2007JB005259.
Wessel P, Smith WHF (1995) New version of the generic mapping tools released. Eos Trans AGU 76:329
Wiemer S, Wyss M (2000) Minimum magnitude of completeness in earthquake catalogs: examples from Alaska, the western United States, and Japan. Bull Seismol Soc Am 90:859–69
Wyss M, Shimazaki K, Wiemer S (1997) Mapping active magma chambers by b-value beneath the off-Ito volcano, Japan. J Geophys Res 102:20413–22
Zhang H, Thurber CH (2003) Double-difference tomography: the method and its application to the Hayward fault, California. Bull Seismol Soc Am 93:1875–89. doi:10.1785/0120020190