第八届青年地学论坛

岩浆粘度是控制火山喷发行为的关键物理参数，然而在原位条件下对其进行约束的方法仍十分有限。在频繁的气泡运动与坠落岩石的激发下，活跃火山上永久或半永久的岩浆湖（如夏威夷Kilauea火山）中流体发生超长周期（VLP）晃动，其产生的地面震动可被近场的宽屏带地震仪记录。而VLP 地震动的衰减特征（品质因子Q）恰好反应了晃动的岩浆消耗能量的速率，由此可用于约束原位岩浆的粘度。在此工作中，我们首次建立Kilauea火山岩浆湖三维晃动模型，并用来解释在2018年喷发过程中记录的VLP地震事件。利用岩浆湖的三维几何模型与岩浆湖面高度的时程数据，我们成功解释了所有周期在10-20 s 频段的共振模态，包括沿着岩浆湖长轴与短轴晃动的模态与其他高频震荡模态。我们随后专注于最长周期的晃动模态（沿着岩浆湖长轴晃动的模态），并通过改变岩浆湖的动粘度（kinematic viscosity）来拟合次模态的品质因子Q（一般在16 - 80的范围）。结果显示，岩浆晃动模拟在地震数据中消失之前，发现随着岩浆湖高度下降，动粘度呈上升的趋势，从喷发之初（五月3日）的0.25 m²/s 增加到5月5日的2 m²/s，从侧面反映了岩浆湖浅部温度与孔隙率的变化。我们的工作显示了基于物理过程的数值模型在约束岩浆关键动力学特征方面的效用，进而提升我们对岩浆运动机理的认识。此数值模拟方法同样可以运用于其他流体晃动的问题。
 

超长周期地震动,震源物理