Форма вулканов и их кратеров дает важную информацию об их образовании и истории извержений. Методы, применяемые к фотографиям-фотограмметрия - показывают перспективность и полезность в корреляции изменения формы с вулканическим фоном и активностью извержений.
Изменения в форме вулканов-морфологии-которые происходят при крупных извержениях, поддаются количественной оценке, но фоновая вулканическая активность, проявляющаяся в виде небольших объемных взрывов и обрушения стенок кратеров, также может вызывать изменения в морфологии и не поддается количественной оценке.
Группа исследователей из штата Пенсильвания изучала Вулкан телика, постоянно действующий вулкан в западной части Никарагуа, чтобы наблюдать и количественно оценивать маломасштабные внутрикратерные изменения, связанные с фоновой и эруптивной активностью. Геологи считают телику "постоянно" активной из-за ее высокого уровня сейсмичности и вулканической дегазации, и она извергается менее чем за 10-летний период времени.
Группа использовала прямые наблюдения кратера, фотографические наблюдения с 1994 по 2017 год и фотограмметрические методы на фотографиях, собранных в период с 2011 по 2017 год, для анализа изменений в телике в контексте формирования кратера саммит и эруптивных процессов. Они использовали фотограмметрическую технику structure-from-motion (SfM) для построения 3D-моделей на основе 2D-изображений. Они также использовали метод дифференцирования облаков точек, используемый для измерения изменений между периодами выборки фотографий, для сравнения 3D-моделей, обеспечивая количественную меру изменения морфологии кратеров. Они сообщали о своих результатах в области геохимии, геофизики, геосистем.
"Фотографии кратера были сделаны в рамках междисциплинарного исследования для изучения постоянной активности Telica", - сказала Кэсси Ханаган, ведущий автор исследования. "Снимки были получены от наших сотрудников, чтобы сделать наблюдения за особенностями кратера, такими как расположение и количество фумарол или областей вулканической дегазации в кратере. В течение периодов времени, когда было достаточно фотографий, SfM использовался для создания 3D-моделей кратера. Затем мы могли бы сравнить 3D-модели между периодами времени, чтобы количественно оценить изменения."
Использование полученных с помощью SfM 3D-моделей и дифференцирования облаков точек позволило команде количественно оценить, как кратер менялся во времени.
"Мы могли видеть изменения, визуально глядя на фотографии, но с помощью УЛП мы могли количественно оценить, насколько сильно изменения произошли в Telica", - сказал Питер Ла Фемина, адъюнкт-профессор геонаук в Департаменте геонаук штата Пенсильвания. "Это одно из первых исследований, в котором изучаются изменения морфологии кратеров, связанные с фоновой и эруптивной активностью в течение относительно длительного периода времени, почти 10-летнего периода времени."
Затем морфологические изменения телики были сопоставлены со временем эруптивной активности, чтобы исследовать процессы, ведущие к образованию кратеров и извержению.
Вулканы извергаются, когда давление поднимается выше критической точки. На телике, два механизма для инициирования извержений было предположить. Это широко распространенная минерализация в пределах подземной гидротермальной системы, которая герметизирует систему и поверхностную блокировку жерла оползнями и камнепадами со стенок кратера. По мнению исследователей, оба механизма могут привести к повышению давления, а затем к извержению вулкана.
"Один вопрос заключался в том, может ли покрытие вентиляционных отверстий на дне кратера вызвать повышение давления, и если это вызовет взрывное высвобождение этого давления, если вентиляционное отверстие будет достаточно герметичным", - сказал Ханаган.
Сравнение результатов дифференцирования точечных облаков и фотографических наблюдений показало, что заполнение жерла за счет потери массы от стенок кратера вряд ли было основным механизмом герметизации вулканической системы до извержения.
"Мы обнаружили, что материал из стенок кратера действительно падает на дно кратера, заполняя эруптивное отверстие", - сказала Ла Фемина. "Но в то же время мы все еще видим активные фумаролы, которые являются вентиляционными отверстиями в стенках кратера, где выделяются высокотемпературные газы и пар. Фумаролы оставались активными, даже несмотря на то, что осыпи от стен кратера закрывали вентиляционные отверстия. Это говорит о том, что, по крайней мере, более глубокая магма-гидротермальная система непосредственно не запечатана оползнями."
Исследователи также отмечают, что разрушение материала стенок кратера пространственно коррелирует с тем, где сосредоточена дегазация, и что небольшие извержения выбрасывают этот упавший материал со дна кратера. Они предполагают, что эти изменения поддерживают форму кратера, аналогичную другим вершинным кратерам, которые образовались в результате коллапса в вакуумированную магматическую камеру.
"Мы обнаружили, что во время взрывов телика выбрасывает много материала, который пришел из стен кратера", - сказала Ла Фемина. "В отсутствие магматических извержений кратер формируется за счет этого фонового процесса обрушения стенок кратера,и области фумарольной активности коллапсируют преимущественно.
