러시아 과학자들은 화산 폭발의 패턴을 확립하여 마그마의 점도가 화산 돔의 모양과 붕괴 위험에 미치는 영향을 밝혀냈습니다. 이를 통해 이러한 붕괴를 예측하고 고온의 화산 가스, 화산재 및 암석 파편의 혼합물인 불타는 구름의 위험을 평가할 수 있습니다. 연구 결과는 지구물리학 저널 인터내셔널(Geophysical Journal International)에 게재됐다. 연구는 러시아 과학 재단의 지원으로 수행되었습니다.
화산 폭발은 마그마가 분출되고 화산에 의해 백열 잔해와 화산재가 분출되는 과정입니다. 마그마는 지표면에 올 때 물과 기타 휘발성 물질이 없어 용암이 됩니다. 마그마에 결정이 적고 용존 가스가 많으면 상대적으로 점도가 낮고 폭발성이 있습니다. 중간 점도의 용암은 부드러운 화산 돔을 형성합니다. 용암이 분출구에서 짜낼 때의 점도가 꿀의 점도보다 10억 배 크면 오벨리스크처럼 보이는 불안정한 물체가 형성됩니다. 용암 돔은 일반적으로 단단한 표면(껍데기)을 가지고 있지만 이동성을 유지하고 며칠 또는 몇 달 동안 변형됩니다. 이러한 물체의 붕괴는 마그마의 폭발적인 분출, 낙석, 눈사태 및 화쇄류의 분출(고온 화산 가스, 화산재 및 암석 파편의 혼합물)을 유발할 수 있습니다. 예를 들어, 2018년에는 화산 돔 붕괴 위험 지역에 거주하는 5,800명의 필리핀 주민을 대피시켜야 했습니다. 1902년 Montagne Pele 화산(Martinique Island)의 용암 돔이 무너지면서 26,000명 이상의 지역 주민이 목숨을 잃었고 섬의 수도인 Saint Pierre 시가 거의 완전히 파괴되었습니다. 이러한 분화를 가능한 한 정확하게 예측할 수 있는 것은 사람과 기반 시설을 적시에 보호하는 것이 화산학의 중요한 작업입니다.
과학은 용암 돔의 파괴 위험을 예측하기 위해 용암 돔을 모니터링하는 데 풍부한 경험을 축적했습니다. 성장 역학, 돔의 구조, 가스 제거, 표면 변형 및 화산 지진과 같은 지표가 평가됩니다. 실험실 조건에서는 원본과 매우 유사한 돔 모델을 재현하기 어렵고 화산에서는 간접적인 신호만 얻을 수 있습니다. 이러한 한계 때문에 마그마 결정화 및 냉각이 용암 돔의 압출 역학에 미치는 영향에 대한 연구는 충분하지 않습니다.
러시아 과학 아카데미(모스크바)의 지진 예측 이론 및 수학 지구 물리학 연구소, 러시아 과학 아카데미(예카테린부르크) 우랄 분과의 NN 크라소프스키의 이름을 딴 수학 및 역학 연구소의 과학자 모스크바 주립 대학은 내부 변화가 있는 돔의 MV, 직경 및 표면 온도의 이름을 따서 명명되었습니다. 유한 체적법에 기반한 Ansis 소프트웨어 시스템을 사용하여 화산 돔의 역학 및 안정성에 대한 2차원 모델을 생성하는 것이 가능했습니다. 이 방법을 사용하면 계산된 장벽 체적을 하위 도메인으로 나누고 이에 대한 미분 방정식 시스템을 컴파일한 다음 통합을 통해 필요한 매개변수를 찾을 수 있습니다. 연구자들은 돔의 구조가 마그마의 결정화 속도에 의존한다는 것을 발견했지만 이전에는 주요 영향이 냉각에서 오는 것으로 믿어졌습니다. 용암이 빨리 짜낼수록 결정화되는 시간이 줄어들고 점도가 낮아집니다. 돔 내부의 계산된 응력 분포를 기반으로 하여 붕괴 가능성을 추정할 수 있으며, 이는 폭발 중 파괴 및 인명 손실의 주요 원인인 화쇄류의 형성으로 이어집니다.
“이 연구를 통해 우리는 마그마의 점도를 추정할 수 있었습니다. 컴퓨터 비전과 영상 처리 이론을 이용하여 용암 돔의 형태를 측정함으로써 돔 개발의 역사를 재구성하는 것도 가능하다. 돔과 그 껍데기가 얼마나 강한지 알면 붕괴를 예측하고 화쇄류 흐름의 위험을 평가할 수 있습니다. 러시아 과학 아카데미의 지구 물리학.