Динамика вулканических извержений и её проявление в ударно-волновых и акустических эффектах в атмосфере - Автореферат

Изучение динамики вулканических извержений основывается на инструментальных дистанционных методах, одним из которых является метод, условно названный автором «акустика вулканических извержений». Извержения с различными типами активности и большим диапазоном интенсивности сопровождаются большим разнообразием физических процессов, в результате которых в атмосфере возникают волновые возмущения широкого диапазона частот - от нескольких сотен герц до тысячных долей герца, что позволяет диагностировать характер вулканических извержений по параметрам ударно-волновых и акустических эффектов в атмосфере. Все акустические волновые возмущения в атмосфере, возникающие во время фрагментации (разрушения) и излияния лавы на дневную поверхность в результате ее дегазации, а также за счет турбулентных процессов, обусловленных выносом раскаленного пирокластического материала в атмосферу, объединяются автором в «акустику вулканических извержений» (АВИ). Исследования ударно-волновых и акустических эффектов вулканических извержений автором были начаты более тридцати лет назад, когда не было четких представлений о физической природе, особенностях генерации и распространения АС в широком диапазоне частот. В работе использован комплексный метод исследований, включающий: - использование существующих теоретических представлений о взрывных процессах и генерации акустических волн в атмосфере с анализом и обобщением литературных данных о практике регистрации акустических сигналов в воздухе при извержениях, а также о физических процессах, сопровождающих тот или иной тип извержений;Во Введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы ее цель и задачи, указаны методы исследований, описаны научная новизна и практическая значимость исследований, определен личный вклад автора, а также сформулированы основные научные результаты, выносимые на защиту.В основу всех известных классификаций вулканических извержений, как правило, основанных на различиях в силе, характере и составе продуктов извержений, положены визуальные наблюдения за извержением на конкретных вулканах. Наиболее распространенной является классификация вулканических извержений, когда различным типам извержений присваиваются названия вулканов, в деятельности которых какая-либо сторона процесса наиболее характерна, хотя реально в деятельности одного вулкана могут проявляться различные типы извержений. В последние десятилетия в основу классификации извержений вносятся представления о физических процессах, доминирующих при подъеме магмы к поверхности. По характеру взаимоотношения расплав - летучие продукты в магматическом канале снизу вверх выделяются следующие зоны: 1) наиболее глубинная зона, в которой по каналу течет жидкость; 2) пузырьковая зона, где находится газожидкостный дисперсионный поток, в котором присутствует сплошная фаза - жидкость; 3) зона «разрушающейся пены», где возможны два варианта: в первом - увеличение расхода газа обеспечивается опережающим всплыванием крупных пузырей (барботирующий режим); во втором - в результате частичного разрушения соприкоснувшихся пузырьков возникает пористая масса, пронизанная сквозными каналами, по которым движется газ с опережающей, но еще не достаточной для полного диспергирования расплава скоростью; 4) зона дисперсного потока, где непрерывной фазой является газ (дисперсионный режим). Воздушная волна этого извержения была также зарегистрирована низкочувствительными метеорологическими барографами в ближней зоне (R <100 км), что дало основание Г.С.Раздел 2.1 посвящен описанию приборов для регистрации акустических волновых возмущений в атмосфере. Федосеенко (1958) был сконструирован электродинамический микробарограф ЭДМБ-IV, который в течение почти двух десятилетий активно использовался для регистрации акустических сигналов в атмосфере, как от различных природных источников, так и от воздушных ядерных взрывов. В 70х годах этот микробарограф был успешно применен автором для регистрации слабых воздушных ударных волн от вулканических взрывов и инфразвуковых колебаний (Фирстов и др. Для регистрации слабых воздушных ударных волн с целью определения безопасности по их действию на карьерах и разрезах, в Магнитогорском горно-металлургическом институте в 1980 г. была изготовлена серия электродинамических микробарографов ЭДМБ-М, которые были выполнены аналогично ЭДМБ-IV, с использованием более компактной магнитной системы от сейсмоприемника СВ-05. Отсутствие отечественных серийно выпускаемых приемников микрофлуктуаций атмосферного давления, а также расширение в восьмидесятые годы прошлого века работ, связанных с регистрацией АС от извержений, заставили соискателя изготовить микробарограф ЭДМБ-МВ, в конструкцию которого были внесены отдельные изменения, устранявшие недостатки предшествующей модели.В разделе 3.1 приводятся схемы расстановки микробарографов на вулканах, амплитудно-частотные характеристики каналов, дается краткое описание извержений, даты которых приведены в табл. Комплексные наблюдения за сейсмическим и ак

. основное содержание работы