Imaging the dynamics of magma propagation using radiated seismic intensity

Abstract

At shallow depth beneath the Earth's surface, magma propagates through strongly heterogeneous volcanic material. Inversion of buoyancy and/or solidification have strong impacts on the dynamics of propagation without any change of magma supply. In this paper, we study the spatial and time evolution of magma intrusions using induced seismicity. We propose a new method based on ratio analysis of estimates of radiated seismic intensities recorded at different stations during seismic swarms. By applying this method to the January 2010 Piton de la Fournaise volcano eruption, we image complex dike propagation dynamics which strongly differ from a model of constant velocity dike propagation. We provide a new method to image in real time the dynamics of dike propagation and to infer the position of eruptive fissures.

Tremor-rich shallow dyke formation followed by silent magma flow at Bárðarbunga in Iceland

“…But since the signal strength strongly decreases above 2.6 Hz with only little energy remaining from 2.6 to 5 Hz we chose to lter the data between 3 and 4 Hz. We perform a grid search in 3D assuming propagating body waves and t the amplitudes 19 according to:…”

The Tolbachik volcanic massif: A review of the petrology, volcanology and eruption history prior to the 2012–2013 eruption

“…Although the KGV has been well investigated by geophysical methods, many questions exist about the deep structure of the plumbing systems below individual volcanoes and even individual eruptions. This problem can be solved by using new methods such as local earthquake tomography (Koulakov et al, 2011(Koulakov et al, , 2013, passive seismic interferometry, high resolution surface wave tomography from ambient seismic noise (Shapiro et al, 2005), 4D ambient seismic noise imaging (Brenguier et al, 2008), seismic amplitude ratio analysis for imaging the dynamics of magma propagation (Taisne et al, 2011), and low-frequency microseismic sounding Kugaenko et al, 2013). These kinds of studies may be very helpful to explain the variety of lava compositions erupted during the 1975-1976 and 2012-2013 eruptions.…”

ТОЛУДСКАЯ ВСПЫШКА СЕЙСМИЧНОСТИ И ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕ 30.11.2012?Г. (MС = 5.4, MW?=?4.8), СОПРОВОЖДАВШИЕ НАЧАЛО ТОЛБАЧИНСКОГО ИЗВЕРЖЕНИЯ 2012-2013?гг., "Вулканология И Сейсмология"

“…В результате иссле-дования сейсмических записей за 24-30.11.2012 г. методом SARA (Seismic Amplitude Ratio Analysis [Taisne et al, 2011]) было выявлено два эпизода скрытой миграции магмы [Caudron et al, 2015]. Первый эпизод, в ходе которого начальная верти-кальная миграция магмы сменилась горизонталь-ной, начался примерно на 15 ч раньше объявлен-ного момента извержения, 26.11.2012 г. в ~14 ч. Он окончился 27.11.2012 г. в 5:40, что примерно соответствует предположительному времени на-чала ТТИ.…”

“…Особенно-сти развития извержения 1975-1976 гг., а также сейсмологические, геодезические и петрологи-ческие данные легли в основу предположения, что в 1975 г. имело место масштабное малоглу-бинное перемещение базальтов из-под вулкана Плоский Толбачик сначала в Толудскую зону, а затем в южную часть Толбачинского Дола [Гео-логические…, 1978; Большое…, 1984; Горельчик, Завьялов, 1986; Федотов и др., 1991; Магуськин, Магуськин, 2016; и др.]. В настоящее время на-коплено довольно много фактов, свидетельству-ющих об аналогичных значительных, иногда многокилометровых латеральных перемещениях магмы в земной коре в вулканических районах [Sigmarsson et al, 2000;Ishizuka et al, 2008;Taisne et al, 2011;Grandin et al, 2012;Gonzalez et al, 2013;Sigmundsson et al, 2015;Tibaldi, 2015;Magee, 2016;. Поэтому можно предположить, что на начальной стадии ТТИ, 27-30.11.2012 г., могло происходить поступление магмы с севера, вдоль рифта, под Толудскую эпицентральную зону, что могло оказать расклинивающее действие на одну из трещин, субпараллельных главному магмопод-водящему разлому Толбачинского Дола, и в ре-зультате 30.11.2012 г. произошло ТЗ, сопровождав-шееся форшок-афтершоковым процессом.…”