بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
مدلسازی مخزن ماگمای آتشفشان دماوند با استفاده از داده های GPS
چکیده
تقسیمات بین المللی آتشفشان شناسی حاکی از آن است که،آتشفشان های با سن کمتر از 10000 سال، آتشفشان فعال و با خطر فوران بالقوه تلقی می شوند. با توجه به این که دماوند نیز جزء این گروه از آتشفشان هاست، بررسی آن با استفاده از پردازش داده های GPS (مربوط به سالهای2006 و(2007 توسط نرم افزار برنیز انجام شد .از آنجا که ماکزیمم اختلاف ارتفاع حاصل از پردازش داده های GPS مربوط به ایستگاه های اطراف دماوند 7/4 میلیمتر بوده و ماکزیمم اختلاف ارتفاع نتیجه شده از مخزن سکه ای شکل 4 میلیمتر می باشد ،می توان به این نکته پی برد که مخزن ماگمای سکه ای شکل مدل مناسبی برای قله آتشفشانی دماوند است.
کلمات کلیدی: آتشفشان- فوران- -GPSماگما- مخزن
-1مقدمه
آتشفشان ها و فوران آنها نشان دهنده پروسه دینامیکی داخل زمین هستند که اغلب، نه همیشه در امتداد مرزهای صفحات تکتونیک زمین قرار دارند. تجارب به دست آمده آتشفشان های سرتاسر دنیا نشان داده است که در آتشفشانهایی که ابزارهای آشکارسازی کافی وجود دارد، تقریباً همه فوران ها به وسیله تغییرات قابل اندازه گیری که جمع آوری شده است پیش بینی شده ا ند. در اوایل قرن بیستم، اندازه گیری های تغییر شکل زمین در آتشفشان های فعال ژاپن و آمریکا آغاز شد.[2]
تغییر شکل زمین به عنوان بالا آمدن ماگمای آتشفشانی به عنوان یک پروسه مهم فعالیت فورانی در یک آتشفشان تشخیص داده می شود. قبل از این که یک فوران اتفاق بیفتد، سطح زمین معمولا به سبب افزایش فشار داخل مخزن ماگمایی که در عمق کم واقع شده است، بالا می آید. بعد از این که ماگما از دودکش آتشفشان خارج شد، رفتار سطح زمین عکس شده و کاهش تورم در دامنه آتشفشان دیده می شود . به علاوه، الگو و نرخ جابجایی های سطحی و عمق و نرخ افزایش فشار داخل مخزن ماگمای زیرزمینی اطلاعات مهمی راجع به وضعیت آتشفشان می دهد. تکنیکهای آشکارسازی تغییر شکل برای محیط های آتشفشانی از تکنیکهایی مثل ترازیابی دقیق تا EDMها و اخیراً به استفاده از تکنیک تداخل سنجی راداری و استفاده از GPS توسعه یافته است..[1]
در این مقاله، مطالعه عملی انجام شده بر روی آتشفشان دماوند با استفاده از داده های GPS مورد بحث قرار گرفته که به مدلسازی مخزن ماگمای مربوطه کمک خواهد کرد.و در انتها نتایج به دست آمده از این تحقیق و همچنین پیشنهاداتی برای انجام تحقیقات پیشرفته بعدی ارائه خواهد شد.
-2مشاهدات مورد استفاده
در این قسمت با استفاده از داده های ایستگاه های GPS مربوط به شبکه IPGN که در اطراف دماوند پراکنده شده اند به مدل سازی مخزن آن می پردازیم.
1-2 مجموعه داده های GPS
داده های GPS مورد استفاده در پروژه حاضر مربوط به برداشت ایستگاه های دائمی IPGN اطراف دماوند ا ست که در سال های 2006 و 2007 برداشت شده است . متاسفانه به دلیل فقدان داده مربوط به قله دماوند، به ناچار از داده های ایستگاه های اطراف آن استفاده شد که مربوط به روز 200 سال های 2006 و 2007 بودند.
به منظور پردازش داده GPS از نرم افزار برنیز ( ( Bernese ورژن 5 استفاده شد.مختصات های حاصل از پردازش داده ها در جدول 1آورده شده است.
جدول .1 مختصات های حاصل از پردازش با نرم افزار برنیز سال)2006جدول بالا)،مختصات های حاصل از پردازش با نرم افزار برنیز
-3 روش مورد استفاده
واضح است که در حالت فوران های انفجاری بزرگ ،حجم زیادی از گدازه ها به طرف سطح زمین می آیند که باعث تغییر حجم و فشار داخل مخزن ماگمای آتشفشان می شود، به دلیل فقدان اطلاعات مربوط به تغییرات فشار هیدرواستاتیک ویا تغییر حجم مخزن آتشفشان دماوند امکان پیشنهاد مدل، برای مخزن دماوند با استفاده از اعداد واقعی وجود ندارد، به همین دلیل با بررسی سایر آتشفشان های دنیا ،این نتیجه حاصل شد که آتشفشان کامپی فلگری در ایتالیا بیشترین شباهت را از نظر ویژگی های زمین شناسی با آتشفشان دماوند دارد و از مدل های مخزن ارائه شده برای کامپی فلگری استفاده شد که در ادامه به شرح آن پرداخته خواهد شد:
1-3 مدل مخزن کروی
مدل مخزن کروی مگی از مدل های رایج در مورد بسیاری از آتشفشان ها ا ست که اطلاعات تغییر شکل سطحی آتشفشان(تغییر ارتفاع)را به پارامتر های مخزن(تغییر فشار هیدرواستاتیک،عمق و شعاع)مرتبط می کند. این مدل ،زمین را به صورت نیم فضای الاستیک در نظر می گیرد و همچنین فرض می کند عمق مخزن ماگما در مقایسه با شعاع آن بسیار زیاد است. بر طبق تئوری الاستیسیته تغییر شکل محاسبه شده برای یک نیم فضای الاستیک که به سبب تغییر در فشار هیدرواستاتیک داخلی ایجاد شده است به صورت زیر محاسبه میشود:[3]
