TY - JOUR

T1 - МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ВЯЗКОСТИ МАГМЫ ПО МОРФОЛОГИИ ЛАВОВОГО КУПОЛА

AU - Стародубцева, Юлия Владимировна

AU - Стародубцев, Илья Сергеевич

AU - Исмаил-Заде, А. Т.

AU - Цепелев, И. А.

AU - Мельник, О. Э,

AU - Короткий, Александр Илларионович

PY - 2021

Y1 - 2021

N2 - Лавовые купола образуются при извержении высоковязкой магмы. В зависимости от скорости потока и реологии магмы можно выделить несколько типов морфологических форм лавовых куполов: обелиски, лавовые выжимки, эндогенные. Вязкость магмы нелинейным образом зависит от объемной доли кристаллов и температуры. Здесь мы представляем подход к оценке вязкости магмы, основанный на сравнении наблюдаемой и смоделированных морфологических форм куполов. Рассматривается двумерная осесимметричная модель эволюции лавового купола в предположении, что вязкость лавы зависит только от объемной доли кристаллов. Кристаллизация связана с ростом температуры ликвидуса при потере магмой летучих и определяется характерным временем роста кристаллов (ВРК) и расходом лавы. Лавовые купола моделируются с использованием метода конечных объемов, реализованного в программном обеспечении Ansys Fluent для различных ВРК и размеров жерла вулкана. Для выбранного промежутка времени создается набор морфологических форм куполов (форм границы раздела между лавовым куполом и воздухом). Вычисленные таким образом формы лавовых куполов сравниваются с “наблюдаемой” формой лавового купола, полученной применением случайной модификации одной из рассчитанных форм. Для определения вязкости магмы отклонение между наблюдаемой формой купола и смоделированными формами оценивается с помощью трех функционалов на основе симметричной разности, пикового отношения сигнала к шуму и измерения индекса структурного сходства. Эти функционалы часто используются в компьютерном зрении и теории обработки изображений. Хотя каждый функционал позволяет определить минимальную разницу между смоделированными и наблюдаемыми формами купола, функционал на основе измерения индекса структурного сходства выполняет эту оценку лучше. По найденной таким образом смоделированной форме лавового купола можно оценить параметры реологической модели. Данный подход может быть распространен на трехмерный случай и использоваться для восстановления условий роста реальных лавовых куполов.

AB - Лавовые купола образуются при извержении высоковязкой магмы. В зависимости от скорости потока и реологии магмы можно выделить несколько типов морфологических форм лавовых куполов: обелиски, лавовые выжимки, эндогенные. Вязкость магмы нелинейным образом зависит от объемной доли кристаллов и температуры. Здесь мы представляем подход к оценке вязкости магмы, основанный на сравнении наблюдаемой и смоделированных морфологических форм куполов. Рассматривается двумерная осесимметричная модель эволюции лавового купола в предположении, что вязкость лавы зависит только от объемной доли кристаллов. Кристаллизация связана с ростом температуры ликвидуса при потере магмой летучих и определяется характерным временем роста кристаллов (ВРК) и расходом лавы. Лавовые купола моделируются с использованием метода конечных объемов, реализованного в программном обеспечении Ansys Fluent для различных ВРК и размеров жерла вулкана. Для выбранного промежутка времени создается набор морфологических форм куполов (форм границы раздела между лавовым куполом и воздухом). Вычисленные таким образом формы лавовых куполов сравниваются с “наблюдаемой” формой лавового купола, полученной применением случайной модификации одной из рассчитанных форм. Для определения вязкости магмы отклонение между наблюдаемой формой купола и смоделированными формами оценивается с помощью трех функционалов на основе симметричной разности, пикового отношения сигнала к шуму и измерения индекса структурного сходства. Эти функционалы часто используются в компьютерном зрении и теории обработки изображений. Хотя каждый функционал позволяет определить минимальную разницу между смоделированными и наблюдаемыми формами купола, функционал на основе измерения индекса структурного сходства выполняет эту оценку лучше. По найденной таким образом смоделированной форме лавового купола можно оценить параметры реологической модели. Данный подход может быть распространен на трехмерный случай и использоваться для восстановления условий роста реальных лавовых куполов.

UR - https://www.elibrary.ru/item.asp?id=45683681

U2 - 10.31857/S0203030621030068

DO - 10.31857/S0203030621030068

M3 - Статья

SP - 18

EP - 28

JO - Вулканология и сейсмология

JF - Вулканология и сейсмология

SN - 0203-0306

IS - 3

ER -