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Enregistrement W4250825755 · doi:10.5194/egusphere-egu2020-11365

An Experimental Study of Volcanic Tremor Driven by Magma Wagging

2020· preprint· en· W4250825755 sur OpenAlexaff
vahid dehghanniri, M. Jellinek

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueGeophysics and Sensor Technology
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésVolcanoMagmaAnnulus (botany)AmplitudeGeologyOscillation (cell signaling)MechanicsChemistryPhysicsMaterials scienceSeismologyOptics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Volcanic tremor is a feature of most explosive eruptions. Pre-eruptive tremors can be characterized by monotonic increases in the maximum frequency, frequency bandwidth and amplitude that are correlated with increases in gas flux from a volcanic vent. An enigmatic feature of this behavior is that is observed at volcanoes with widely ranging conduit geometries and structures. Accordingly, the ``magma wagging'' model introduced by [1] and extended by [2] hypothesizes an underlying mechanism that is only weakly-sensitive to volcano architecture: Within active volcanic conduits, the flow of gas through a permeable foamy annulus of gas bubbles excites and maintains an oscillation of a central magma column through a well-known Bernoulli effect. Furthermore, this oscillation has spectral properties that evolve depending on annulus thickness and permeability and the total flow of gas. In this thesis, we carry out a critical experimental test of the underlying mechanism for excitation. We explore the response of columns with prescribed elastic and linear damping properties to forced air annular airflows. From high-speed video measurements of linear and orbital displacements and time series of accelerometer measurements we characterize and understand the excitation, evolution, and steady-state oscillating behaviors of analog magma columns over a broad range of conditions. Where the time scale for damping is much longer than the natural period of free oscillation, column oscillation is continuously excited by relatively short period Bernoulli modes through a reverse energy cascade. We also identify three distinct classes of wagging: i. rotational modes that confirm predictions for whirling modes by [3]; as well as ii. mixed-mode; and iii. chaotic modes that are extensions to previous studies[1,2]. Our results show that rotational modes are favored for symmetric, and high-intensity forcing. Mixed-mode responses are favored for a symmetric and intermediate intensity forcing. Chaotic modes occur in asymmetric or low intensity forcing. To confirm and better understand our laboratory results and also extend them to conditions beyond what is possible in the laboratory we carry out two-dimensional numerical simulations of our analog experiments. Taken together, results from our experimental and numerical studies can be extended to a natural system to make qualitative predictions testable in future studies of pre- and syn-eruptive volcano seismicity. Far before an eruption, the total gas flux is low and magma wags in a chaotic mode no matter what is the spatial distribution of the gas flux. At a pre-eruptive state, as gas flux increases, if the distribution of gas flux is approximately symmetric, we expect a transition to mixed and possibly rotational modes. During an eruption, fragmentation and explosions within the foamy annulus can cause spatial heterogeneity in permeability resulting in non-uniform gas flux that favors chaotic wagging behavior. [1] A. M. Jellinek and D. Bercovici. Seismic tremors and magma wagging during explosive volcanism. Nature, 470(7335):522-525, 2011 [2] D. Bercovici, A. M. Jellinek, C. Michaut, and D. C. Roman. Volcanic tremors and magma wagging: gas flux interactions and forcing mechanism. Geophys. J.Int., 195(2):1001-1022, 2013 [3] Y. Liao and D. Bercovici. Magma wagging and whirling: excitation by gas flux. Geophys. J.Int., 215(1):713-735, 2018

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,007

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,014
Tête enseignante GPT0,238
Écart entre enseignants0,225 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations1
Publié2020
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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