Soufriere Hills

Soufriere Hills
Sopka Soufriere Hills

Sopka Soufriere Hills

výška 1050  m
umístění Montserrat
Souřadnice 16 ° 42 '56 "  N , 62 ° 11 '8"  W Souřadnice: 16 ° 42 '56 "  N , 62 ° 11' 8"  W.
Mapa Soufriere Hills
Typ Stratovulkán
Poslední erupce 11. února 2010

F

Stratovulkán Soufriere Hills je při rychlosti v současné době přibližně 1050  m největší sopky na karibském ostrově Montserrat . Geologové předpokládají, že předtím, než byl ostrov osídlen Evropany , existovalo několik fází erupce , například přibližně před 400 a přibližně 4500 lety. Historicky nebyla sopka aktivní, ale opakující se lehká zemětřesení a fumaroly naznačovaly, že nebyla v žádném případě uhasena. V důsledku sopečné činnosti od roku 1995 (růst a následné zhroucení lávových dómů) výška hory se od té doby značně lišila mezi 915  m (vrchol Chances Peak) a 1150  m (výška lávového dómu před erupcí roku 2010).

Všeobecné

Shrnutí sopečné činnosti od roku 1995

Zvýšená seismická aktivita poblíž Montserratu byla registrována již v dubnu 1989. První vulkanicky zahájené roje zemětřesení došlo v roce 1992 a zesílila v roce 1994 v Soufrière Hills, před sopečné erupce začala 18. července 1995 s phreatic výbuchu v severozápadním kráteru . Výsledkem bylo, že v hlavním městě ostrova Plymouth došlo k mnoha dalším rojům zemětřesení, freatickým výbuchům a nástupu popelového deště . Jižně od Montserratu byla poprvé evakuována 21. srpna 1995 . Od té doby následovala sopečná činnost cyklický vzorec s fázemi extruze , které se vyznačují zvýšenou povrchovou aktivitou (únik magmatu a růst lávového dómu, zhroucení dómu, vulkanické erupce , pyroklastické proudy ) střídající se s obdobími odpočinku, ve kterých erupční aktivita pozastavena. V datech geodetického měření fáze vytlačování korelují s poklesem půdy v důsledku vzestupu magmatu ze zemské kůry na zemský povrch (ztráta objemu / snížení tlaku v magmatických komorách ). Na rozdíl od toho je během fází erupčního odpočinku pozorováno vydutí povrchu, což svědčí o obnoveném nárůstu tlaku v magmatických komorách. Od začátku erupce v roce 1995 prošla sopka pěti fázemi vytlačování:

  • Fáze 1: 15. listopadu 1995 až 10. března 1998
  • Fáze 2: 27. listopadu 1999 až 28. července 2003
  • Fáze 3: 01. srpna 2005 do 20. dubna 2007
  • Fáze 4: 29. července 2008 až 3. ledna 2009
  • Fáze 5: 09. října 2009 až 11. února 2010

V letech 1995 až 2010 bylo vybuchnuto odhadem 1 000 milionů m³ vulkanické horniny . V prvních třech vytlačovacích fázích bylo vyvrženo asi 300 milionů m³ materiálu a v následujících fázích 39 milionů m³ (fáze 4) a 74 milionů m³ materiálu (fáze 5). Průměrná rychlost vytlačování magmatu kolísala mezi 2,9 a 6,8 m³ / s v závislosti na fázi. Částečný kolaps katedrály 11. února 2010 označuje poslední eruptivní aktivitu k dnešnímu dni (od června 2020). Pokračující deformace země (vyboulení zemského povrchu) od té doby prokázala kontinuální nárůst tlaku v magmatických komorách, takže navzdory dlouhé době odpočinku nelze erupci považovat za ukončenou.

Magmatický systém Soufrière Hills

Změny objemu a tlaku v magmatických komorách způsobují deformaci zemského povrchu, což lze zaznamenat geodetickými měřeními. Deformační vzorce umožňují vyvodit závěry o vlastnostech magmatických komor ve vnitřku Země. Hloubka magmatické komory v zemské kůře koreluje s vlnovou délkou deformačního signálu na zemském povrchu, zatímco poměr vertikálních a horizontálních offsetů umožňuje vyjádření o geometrii magmatické komory. V zásadě jsou však modely založeny na předpokladu idealizovaného elipsoidního tělesa jako zdroje změn objemu / tlaku.

Analýza geodetických dat ( GNSS , sklon, deformace) z Montserratu, která byla zaznamenána během různých fází odpočinku a vytlačování sopky, ukázala, že tlakové změny v podpovrchu pocházejí z různých zdrojů. Z toho byl odvozen nejrozšířenější model, který popisuje magmatický systém v podpovrchu Soufrière Hills skládající se ze dvou magmatických komor, které jsou vertikálně uspořádány pod kráterem. Dolní magmatická komora je hluboká přibližně 12 km a horní magmatická komora hluboká 5,5 km (hloubková data se vztahují ke středu magmatické komory). Relativní objem magmatických komor k sobě navzájem lze určit z událostí s aktivitou magmatické komory (např. Fáze vytlačování 4b) na 1: 3, přičemž objem horní, menší magmatické komory se odhaduje na 8 km3 . Spojení mezi dvěma magmatickými komorami nelze vyřešit geodetickými měřeními, protože signál je příliš slabý a deformační signály velkých magmatických komor ho přetiskují. Blízkopovrchové spojení horní komory magmatu se zemským povrchem však bylo možné identifikovat jako severozápadní jihovýchodní vulkanickou hráz , která se zužuje do válcového průduchu asi 1 km pod kráterem .

Předpoklad, že magmatický systém se skládá ze dvou superponovaných, vzájemně propojených magmatických komor, je také prokázán na základě petrologických dat . Hornina vybuchující na sopce Soufrière Hills je andezitová (nízký obsah SiO 2 ) a analýza složení minerálů závislých na tlaku a teplotě naznačuje extrakci z magmatické komory v hloubce přibližně 5 km. V ejectě jsou však zachycené čedičové (s vysokým obsahem SiO 2 ) frakce, které pravděpodobně pocházejí z hlubší magmatické komory. Geochemická měření vulkanických emisí plynem dokumentují zvýšený podíl oxidu siřičitého a oxidu uhličitého . Vysoký obsah oxidu siřičitého je však v rozporu s nízkým obsahem síry v andezitovém magmatu, a je proto připisován odplynění čedičových tavenin ve větších hloubkách.

Dynamika erupce

Počáteční spoušť erupce z roku 1995 se předpokládá jako průnik horkého čedičového magmatu do horní andezitové (chladnější) magmatické komory. Petrologické studie vyvržených produktů erupce ukázaly, že se v magmatu mísí krystaly, které byly během svého růstu vystaveny výrazně odlišným teplotním podmínkám (horní vs. dolní magmatická komora). Proniknutí a smíchání teplejšího čedičového magmatu s andezitovým magmatem vedlo k (opětovnému) zahřívání a tím k remobilizaci existujícího magmatu a nakonec k erupci sopky.

Procesy, které spouští začátek cyklicky se opakujících fází vytlačování a řídí změnu charakteru erupce od 4. fáze erupce, stále ještě nejsou plně pochopeny.

Měření deformace půdy ve vysokém rozlišení (data tenzometru) umožnila podrobnou analýzu vulkánských erupcí a výbuchů. Výsledky ukázaly, že náhlé výbušné události mohou být vyvolány dvěma různými mechanismy:

  • Náhlé odplynění z magmatické komory, s plyny stoupajícími z 5 km hluboké magmatické komory na povrch Země během 1 až 2 minut
  • explozivní prasknutí a roztržení magmatu blízko povrchu v důsledku zvyšujícího se vnitřního tlaku z expandujících plynových bublin zachycených v magmatu

Chronologie erupce

Vytlačovací fáze 1 (15. listopadu 1995 až 10. března 1998)

14. listopadu se magma poprvé objevila na povrchu Země. Od té doby vyrostla nad sopečným otvorem lávová kupole stoupajícího magmatu. Se zvyšující se strmostí a s ní spojenou nestabilitou kopule se části boků znovu a znovu odlamovaly a vytvářely zářící mraky, takzvané pyroklastické proudy, které se pohybovaly po svahu rychlostí přes 100 km / h. Fáze rostoucí nestability katedrály vyvrcholila prvním zhroucením katedrály 17. září 1996 krátce před půlnocí místního času, během kterého vypuklo velké množství pemzy a hornin. V Long Ground (2,1 km od katedrály) byly domy zničeny skalními bombami o velikosti fotbalu. K žádným zraněním však nedošlo, protože oblast již byla ve velkém měřítku evakuována. Poté byla vytvořena nová katedrála a aktivita stále rostla. 25. června 1997 se pyroklastické proudy dostaly také do dříve nedotčených oblastí. 19 farmářů, kteří odmítli opustit svá pole, zemřelo. Spekulace o bezprostřední explozi přes ostrov způsobily, že velká část populace ostrov opustila. Zachytili je další karibské ostrovy i britská pevnina. V září 1997 bylo hlavní město Plymouth a všechna osady na jižní polovině ostrova, stejně jako letiště Bramble, zničeno a pokryto vrstvou popela o tloušťce až 12 m. K nejhorší erupci této fáze došlo 26. prosince 1997, kdy bylo odstraněno 35 až 45 milionů m³ materiálu katedrály a pyroklastické toky zničily 10 km² jižně od Montserratu. Katedrála začala znovu růst, ale stagnovala v březnu 1998 poté, co katedrála dosáhla téměř stejné velikosti jako 24. prosince 1997. Na začátku fáze odpočinku, která následovala, byl vzhled lávového dómu charakterizován výrazným skalním výběžkem na vrcholu. Částečný kolaps katedrály v červnu 1998 však narušil velkou část katedrály.

Fáze vytlačování 2 (27. listopadu 1999 až 28. července 2003)

Druhá fáze vytlačování je dosud nejdelší s téměř nepřetržitým vytlačováním lávy. Během této fáze došlo ke třem zhroucením katedrály (březen 2000, červenec 2001 a červenec 2003), ve kterých byla většina odstraněného materiálu transportována na východ do údolí řeky Tar a za pobřeží do moře. 9. července 2003, v době, kdy katedrála dosáhla svého největšího objemu, se aktivita zemětřesení začala výrazně zvyšovat. 12. července se to změnilo v seismický třes, který svědčí o zvýšeném žaludečním tlaku ve větracím otvoru. Zároveň se spustil silný déšť, o kterém se předpokládá, že měl na katedrálu další destabilizující účinek. 12./13. V červenci 2003 byla katedrála zbořena na více než 18 hodin. Jednalo se o největší zhroucení katedrály v historii erupce. Na již zdevastovanou oblast bylo distribuováno více než 210 milionů m³ materiálu a vertikální erupční sloup byl vysoký přes 15 km. Největší pyroklastické proudy vytvářely v moři tsunami a hydrovulkanické výbuchy . Severní část ostrova byla také pokryta popelem, což způsobilo poškození infrastruktury a budov. Lidé nebyli zraněni. Zhroucení katedrály a tím i fáze činnosti skončila sekvencí vulkánských výbuchů.

Fáze vytlačování 3 (1. srpna 2005 - 20. dubna 2007)

Růst nové lávové kupole od začátku srpna 2005 vedl k dalšímu velkému zhroucení kupole 20. května 2006, kdy materiál odcházel na východ údolím řeky Tar. Kvůli vysoké rychlosti vytlačování byla láva v době kolapsu kupole teplejší a bohatší na plyn než v jiných zhrouceních, což znamenalo, že k této události došlo za kratší dobu (3 hodiny), ale byla intenzivnější. Nové vytlačování magmatu začalo již 8 hodin po zhroucení kopule, ale to se zpomalilo, jak pokračovala fáze aktivity. Na konci roku 2006 se však katedrála poprvé rozrostla severozápadním směrem, což představovalo riziko, že by se kolaps mohl dostat do obydlených oblastí, které byly dříve považovány za bezpečné. Bylo to poprvé od 90. let, kdy došlo k dočasným evakuacím na Montserrat (oblasti bezprostředně na sever od sopky). Ve skutečnosti v lednu 2007 dosáhl pyroklastický tok do údolí Belham na severozápadním úbočí sopky. Růst kopule poté pokračoval pomalejší rychlostí na severovýchodní straně sopky, dokud v dubnu 2007 zcela stagnovala.

Fáze vytlačování 4 a 5 (29. července 2008 až 11. února 2010)

Satelitní snímek EO-1 ukazuje sopku 29. prosince 2009.

S vytlačovací fází 4 se změnil vzor aktivity na Soufrière Hills. Fáze aktivity 4 a 5 byly významně kratší a výbušnější než ty předchozí. Fáze 4 je rozdělena na 4a a 4b. První z nich byl zahájen na konci července 2008 se zvýšenou seismickou aktivitou a vyvrcholil mezi 29. červencem a 25. srpnem 2008 sérií sopečných výbuchů, nárůstem kupole, vyhazováním pemzy a sopečného popela a vypouštěním trosek a toků bahna . Po krátké přestávce v činnosti začala 3. prosince 2008 fáze 4b, která byla zahájena a ukončena vulkánskými výbuchy a mezitím byla charakterizována rychlým vytlačováním magmatu. Po náhlém ukončení úniku magmatu 3. ledna 2009 začala znovu pauza až do pátého a prozatím poslední fáze činnosti začala 9. října 2009. Výbuchy, vulkánské erupce a pyroklastické proudy se vyskytovaly při vysokých frekvencích. Ten dosáhl díky orientaci a obrovské velikosti katedrály všech okolních údolí kolem sopky. A konečně, 11. února 2010, po téměř 5 letech, došlo k dalšímu velkému zhroucení katedrály, tentokrát směrem na sever. Vysokoenergetické pyroklastické proudy zničily mnoho ruin starých osad Harris a Streatham a pochovaly dalších 2 až 10 metrů sedimentu na severovýchodním křídle sopky. Po tomto zhroucení katedrály se erupční aktivita zastavila. Jako ukazatele pro budoucí opakující se aktivitu se však používají trvalé emise plynu a vydutí podlahy.

monitorování

Na konci července 1995 byla založena Volcano Observatory Montserrat Volcano Observatory (MVO). MVO je odpovědné za rutinní monitorování sopky. Síť seismických, geodetických a geochemických měřicích zařízení potřebných pro pozorování se od roku 1995 neustále rozšiřuje a sběr dat je částečně automatizován. V průběhu výzkumných projektů byly navíc přidány další nástroje. Sopka Soufrière Hills je proto jednou z nejintenzivněji zkoumaných andezitových kopulovitých sopek na světě. Základní poznatky získané z výzkumu na Soufrière Hills jsou potenciálně přenositelné na jiné sopky.

literatura

  • TH Druitt, BP Kokelaar (eds.): Erupce sopky Soufrière Hills, Montserrat, od roku 1995 do roku 1999 . In: The Geological Society of London (Ed.): Geological Society Memoir . páska 21 , 2002, ISBN 1-86239-396-6 , str. 1–639 , doi : 10.1144 / GSL.MEM.2002.021.01.32 (anglicky).
  • G. Wadge, REA Robertson, B. Voight (eds.): Erupce sopky Soufrière Hills, Montserrat od roku 2000 do roku 2010 . In: The Geological Society of London (Ed.): Geological Society Memoir . páska 39 , 2014, ISBN 978-1-86239-630-2 , str. 1-501 , doi : 10,1144 / M39.0 (anglicky).

webové odkazy

Commons : Soufrière Hills  - Sbírka obrázků, videí a zvukových souborů
  • Soufrière Hills v globálním vulkanismu programu v Smithsonian Institution (v angličtině).
  • Montserrat. Sbírka obrázků a videoklipů. In: SwissEduc - Stromboli online (anglicky).
  • Marc Szeglat: Soufrière Hills na Montserrat. Zpráva očitých svědků zveřejněná 28. února 2010. In: Geonauten, Expedition Erde.
  • Stefanie Hautmann: Pod sopkou . Populární vědecký článek, publikovaný v únoru 2014. In: Geoscientist - časopis Fellowship of the Geological Society of London .

Individuální důkazy

  1. ↑ a b c B. P. Kokelaar: Nastavení, chronologie a důsledky erupce sopky Soufrière Hills, Montserrat (1995-1999) . In: Geologická společnost, Londýn, Monografie . páska 21 , č. 1 , 2002, ISSN  0435-4052 , s. 1. 1–43 , doi : 10,1144 / GSL.MEM.2002.021.01.02 .
  2. ↑ a b c d e G. Wadge, B. Voight, RSJ Sparks, PD Cole, SC Loughlin: Kapitola 1 Přehled erupce sopky Soufrière Hills, Montserrat v letech 2000 až 2010 . In: Geologická společnost, Londýn, Monografie . páska 39 , č. 1. 2014, ISSN  0435-4052 , s. 1. 1,1-40 , doi : 10,1144 / M39,1 .
  3. ^ Henry M. Odbert, Roderick C. Stewart, Geoffrey Wadge: Kapitola 2 Cyklické jevy na sopce Soufrière Hills, Montserrat . In: Geologická společnost, Londýn, Monografie . páska 39 , č. 1. 2014, ISSN  0435-4052 , s. 1. 41-60 , doi : 10,1144 / M39,2 .
  4. ^ B Henry M. Odbert, Graham A. Ryan, Glen S. Mattioli, Stefanie Hautmann Joachim Gottsmann: Kapitola 11 Volcano geodézii na Soufrière Hills sopky, Montserrat: hodnocení . In: Geologická společnost, Londýn, Monografie . páska 39 , č. 1. 2014, ISSN  0435-4052 , s. 1. 195-217 , doi : 10,1144 / M39,11 .
  5. ^ G. Wadge, R. Herd, G. Ryan, ES Calder, J.-C. Komorowski: Produkce lávy na sopce Soufrière Hills, Montserrat: 1995-2009 . In: Dopisy o geofyzikálním výzkumu . páska 37 , č. 19. října 2010, doi : 10.1029 / 2009 GL041466 .
  6. ^ Montserrat Volcano Observatory: Zpráva o otevřeném souboru MVO. (PDF) 31. března 2020, zpřístupněno 10. června 2020 .
  7. ^ Stefanie Hautmann, Joachim Gottsmann, R. Stephen J. Sparks, Glen S. Mattioli, I. Selwyn Sacks: Vliv mechanické heterogenity v obloukové kůře na deformaci sopky s aplikací na sopku Soufrière Hills, Montserrat, Západní Indie . In: Journal of Geophysical Research . páska 115 , B9, 9. září 2010, ISSN  0148-0227 , s. B09203 , doi : 10.1029 / 2009JB006909 .
  8. ^ D. Elsworth, G. Mattioli, J. Taron, B. Voight, R. Herd: Důsledky přenosu magmatu mezi více nádržemi na Eruption Cycling . In: Věda . páska 322 , č. 5899 , 10. října 2008, ISSN  0036-8075 , s. 246-248 , doi : 10,1126 / science.1161297 .
  9. ↑ M. Paulatto, C. Annen, TJ Henstock, E. Kiddle, TA Minshull: vlastnosti komory magmatu z integrované seismické tomografie a termálního modelování v Montserratu . In: Geochemistry, Geophysics, Geosystems . páska 13 , č. January 1 , 2012 doi : 10.1029 / 2011GC003892 .
  10. ^ Oleg Melnik, Antonio Costa: Kapitola 3 Dvoukomorové kanály potrubí chování nelineární dynamiky na sopce Soufrière Hills, Montserrat . In: Geologická společnost, Londýn, Monografie . páska 39 , č. 1. 2014, ISSN  0435-4052 , s. 1. 61-69 , doi : 10,1144 / M39,3 .
  11. ↑ Stefanie Hautmann, Dannie Hidayat, Nicolas Fournier, Alan T. Linde, I. Selwyn Sacks: Změny tlaku v magmatickém systému během vytlačovací akce prosinec 2008 / leden 2009 na vulkánu Soufrière Hills, Montserrat (WI), odvozeno z analýzy kmenových dat . In: Journal of Volcanology and Geothermal Research . páska 250 , leden 2013, s. 34-41 , doi : 10.1016 / j.jvolgeores.2012.10.006 .
  12. ^ A. Costa, O. Melnik, RSJ Sparks, B. Voight: Řízení toku magmatu v hrádcích na cyklickém vytlačování lávové kopule . In: Dopisy o geofyzikálním výzkumu . páska 34 , č. 2 , 24. ledna 2007, ISSN  0094-8276 , doi : 10.1029 / 2006GL027466 .
  13. ↑ Stefanie Hautmann, Joachim Gottsmann, R. Stephen J. Sparks, Antonio Costa, Oleg Melnik: Modelování deformace země způsobené oscilačním přetlakem v hrázovém potrubí u sopky Soufrière Hills, Montserrat . In: Tectonophysics . páska 471 , č. 1. – 2. Června 2009, s. 87-95 , doi : 10.1016 / j.tecto.2008.10.021 .
  14. Skočit nahoru ↑ J. Barclay, MJ Rutherford, MR Carroll, MD Murphy, JD Devine: Omezení experimentálních fázových rovnováh v podmínkách před erupcí při skladování magmatu Soufriere Hills . In: Dopisy o geofyzikálním výzkumu . páska 25 , č. 18 , 15. září 1998, s. 3437-3440 , doi : 10,1029 / 98GL00856 .
  15. ^ Marie Edmonds, David Pyle, Clive Oppenheimer: Model pro odplynění sopky Soufrière Hills, Montserrat, Západní Indie, založený na geochemických datech . In: Země a planetární vědecké dopisy . páska 186 , č. 2 , 30. března 2001, s. 159-173 , doi : 10.1016 / S0012-821X (01) 00242-4 .
  16. Skočit nahoru ↑ MD Murphy, RSJ Sparks, J. Barclay, MR Carroll, TS Brewer: Remobilizace andezitového magmatu vniknutím mafického magmatu na sopku Soufriere Hills, Montserrat, Západní Indie . In: Journal of Petrology . páska 41 , č. 1 , 1. ledna 2000, ISSN  1460-2415 , s. 21-42 , doi : 10,1093 / petrologie / 41.1.21 .
  17. ^ J. Gottsmann, S. De Angelis, N. Fournier, M. Van Camp, S. Sacks: O geofyzikálním otisku vulkánských výbuchů . In: Země a planetární vědecké dopisy . páska 306 , č. 1. – 2. Června 2011, s. 98-104 , doi : 10,1016 / j.epsl.2011.03.035 .
  18. ^ Stefanie Hautmann, Fred Witham, Thomas Christopher, Paul Cole, Alan T. Linde: Analýza kmene pole na Montserrat (WI) jako nástroj pro hodnocení propustných cest proudění v magmatickém systému sopky Soufrière Hills . In: Geochemistry, Geophysics, Geosystems . páska 15 , č. 3 , březen 2014, s. 676-690 , doi : 10.1002 / 2013GC005087 .
  19. ↑ Michail Alidibirov, Donald B. Dingwell: Fragmentace magmatu rychlou dekompresí . In: Příroda . páska 380 , č. 6570 , březen 1996, ISSN  0028-0836 , s. 146-148 , doi : 10.1038 / 380146a0 .