Ученые используют новейшие технологии 4D для прогнозирования поведения потоков лавы и их последствий для извержений вулканов.
Результаты объясняют, почему некоторые потоки лавы могут преодолевать километры всего за несколько часов, в то время как другие движутся медленнее во время извержения, подчеркивая опасность, создаваемую быстро движущимися потоками, которые часто представляют наибольшую опасность для гражданского населения вблизи вулканы.
Исследование, проводимое Манчестерским университетом, направлено на изучение процессов, происходящих при кристаллизации базальтовых магм, с помощью 4D синхротронной рентгеновской микротомографии. Впервые такая технология 4D-сканирования использовалась для исследования кристаллизации во время извержений вулканов и для моделирования поведения естественного потока лавы. Исследование было недавно опубликовано в Nature Scientific Reports.
Команда, возглавляемая профессором Майком Бертоном, заведующим кафедрой вулканологии в университете, наблюдала за кристаллизацией магмы - фундаментальным процессом, который вызывает извержения и контролирует различные виды вулканической активности. Используя этот новый подход и технологию, они впервые могут наблюдать за ростом кристаллов в 3D в режиме реального времени, моделируя поведение потоков лавы после извержения вулкана. Этот процесс похож на сцены, которые недавно наблюдались в Килауэа на Гавайях.
Профессор Бертон объясняет: «Во время вулканических извержений в магме растут маленькие кристаллы. Эти кристаллы могут сильно изменить способ течения магмы. Проще говоря, чем больше кристаллов, тем медленнее будет извержение, что также снижает скорость и расстояние путешествовал по потокам лавы."
«Меньшее количество кристаллов в лаве означает, что извержение ускорится и потенциально станет более мощным и разрушительным. Наше исследование и этот новый подход открывают совершенно новые горизонты в изучении вулканических процессов». Чтобы изучить скорость роста кристаллов, команда поместила образец из реального извержения в высокотемпературную ячейку, прежде чем выполнять рентгеновское компьютерное сканирование, контролируя температуру магмы. Это позволило команде визуализировать формирование и рост кристаллов и измерить, насколько быстро они росли.
Используя этот метод и технологию, исследователи могут собирать сотни 3D-изображений в ходе одного эксперимента. Затем эти данные используются в сложных численных моделях, чтобы более точно охарактеризовать поведение вулканических извержений.
Доктор Маргерита Полаччи из Манчестерской школы наук о Земле и окружающей среде и ведущий автор исследования сказала: «Возможность более точно предсказывать поведение потоков лавы также может позволить нам помочь соответствующим агентствам безопасности разработать и разработать новые стратегии и действия по обеспечению безопасности при извержениях в населенных пунктах."
Это не единственное применение такой технологии в науках о Земле. Профессор Бертон добавил: «Есть еще много применений этого подхода в материаловедении, добыче полезных ископаемых и других геологических процессах. Мы очень рады возможности расширить наши исследования до высоких давлений, что мы будем делать в дальнейших экспериментах в 2018 году."