Under the surface: Pressure-induced planetary-scale waves,volcanic lightning,and gaseous clouds caused by the submarine eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha'apai volcano     

David A. Yuen  Melissa A. Scruggs  Frank J. Spera  Yingcai Zheng  Hao Hu  Stephen R. McNutt  Glenn Thompson  Kyle Mandli  Barry R. Keller  Songqiao Shawn Wei  Zhigang Peng  Zili Zhou  Francesco Mulargia  Yuichiro Tanioka 《地震研究进展（英文）》2022,2(3):100134

We present a narrative of the eruptive events culminating in the cataclysmic January 15, 2022 eruption of Hunga Tonga-Hunga Ha'apai Volcano by synthesizing diverse preliminary seismic, volcanological, sound wave, and lightning data available within the first few weeks after the eruption occurred. The first hour of eruptive activity produced fast-propagating tsunami waves, long-period seismic waves, loud audible sound waves, infrasonic waves, exceptionally intense volcanic lightning and an unsteady volcanic plume that transiently reached—at 58 ?km—the Earth's mesosphere. Energetic seismic signals were recorded worldwide and the globally stacked seismogram showed episodic seismic events within the most intense periods of phreatoplinian activity, and they correlated well with the infrasound pressure waveform recorded in Fiji. Gravity wave signals were strong enough to be observed over the entire planet in just the first few hours, with some circling the Earth multiple times subsequently. These large-amplitude, long-wavelength atmospheric disturbances come from the Earth's atmosphere being forced by the magmatic mixture of tephra, melt and gasses emitted by the unsteady but quasi-continuous eruption from 0402±1–1800 UTC on January 15, 2022. Atmospheric forcing lasted much longer than rupturing from large earthquakes recorded on modern instruments, producing a type of shock wave that originated from the interaction between compressed air and ambient (wavy) sea surface. This scenario differs from conventional ideas of earthquake slip, landslides, or caldera collapse-generated tsunami waves because of the enormous (～1000x) volumetric change due to the supercritical nature of volatiles associated with the hot, volatile-rich phreatoplinian plume. The time series of plume altitude can be translated to volumetric discharge and mass flow rate. For an eruption duration of ～12 ?h, the eruptive volume and mass are estimated at 1.9 ?km³ and ～2 900 ?Tg, respectively, corresponding to a VEI of 5–6 for this event. The high frequency and intensity of lightning was enhanced by the production of fine ash due to magma—seawater interaction with concomitant high charge per unit mass and the high pre-eruptive concentration of dissolved volatiles. Analysis of lightning flash frequencies provides a rapid metric for plume activity and eruption magnitude. Many aspects of this eruption await further investigation by multidisciplinary teams. It represents a unique opportunity for fundamental research regarding the complex, non-linear behavior of high energetic volcanic eruptions and attendant phenomena, with critical implications for hazard mitigation, volcano forecasting, and first-response efforts in future disasters.  相似文献   

基于声波测试法对鹰滩页岩各向异性分析     

李卉 《地质与勘探》2022,58(6):1291-1299

页岩储层通常呈薄层状结构,一般认为其岩石力学参数具有横向各向同性,而其各向异性受围压（CP）、含水率和总有机质含量（TOC）等多种因素的影响。本文对不同围压下的鹰滩（Eagle Ford）页岩进行超声波波速进行测试实验,研究围压对鹰滩页岩波速及岩石力学各向异性的影响。实验结果表明,鹰滩页岩属于弱各向异性多孔介质,并具有横向各向同性、垂向各向异性的性质。纵波（P波）和横波（S波）波速随围压的增大而增大,特别是在低围压范围内增幅显著,同时围压增大会降低纵波和横波的各向异性,纵波各向异性比横波各向异性对围压更敏感。对鹰滩页岩各向异性分析为页岩储层压裂过程中裂缝的起裂和延伸规律研究提供了必要的力学参数。  相似文献   

2000—2020年兴都库什东部冰川区物质平衡变化及其影响因素     

骆建伟  柯长青  喻薛凝 《冰川冻土》2022,44(1):159-170

利用SRTM DEM和ASTER立体像对数据获取的DEM分析了2000—2020年兴都库什东部的冰川物质平衡,并结合CRU TS 4.04气象数据探讨了气温、降水、地形和冰湖对南、北冰川区物质平衡空间差异的影响。结果表明：2000—2020年兴都库什东部冰川区物质平衡为（-0.02±0.04） m w.e.·a^-1,冰川整体呈现微弱的负物质平衡状态。从坡向来看,南坡以正物质平衡冰川居多,北坡以负物质平衡冰川居多。从南、北两个子区域来看,北部冰川区物质平衡为（0.07±0.04） m w.e.·a^-1,南部冰川区物质平衡为（-0.32±0.04） m w.e.·a^-1。北部冰川面积规模大,所处海拔区间高,南部则相反。北部冰川区处于较高的海拔区间且冬季气温较低,导致夏季升温所产生的冰川消融的影响被削弱,冰川物质平衡的分布与降水分布在空间上具有一致性。南部冰川区出现的强烈物质亏损主要是由于夏季气温的急剧升高和冰川处于较低的海拔区间。南、北区域冰前湖和冰面湖面积不断扩大的空间差异性,也在一定程度上加剧了该地区冰川物质平衡的空间差异。  相似文献   

●●以下文章网络预出版（在线出版）于2022年12月20日，预计刊于《地质论评》2023年第69卷第1期(2023年1月15日发行纸质版）或2023年第69卷第2期（2023年3月15日发行纸质版）     

朱炜  张艳  韩润生  王磊  佘敏  魏平堂 《地质论评》2022,68(6):2022112011-2022112012

元素富集机制的研究是重现成矿过程和查明成矿机制的基础,有助于深化对矿床的认识,为找矿提供理论依据。本文总结了近年来关于铅锌元素的迁移与沉淀机制的研究及其应用,包括3种铅锌迁移沉淀模式,4种含铅锌流体驱动模式,铅锌的迁移形式及其沉淀机制;同时简述了我国高温高压实验的发展历程以及4种高温高压模拟实验方法。重点介绍了4种高温高压实验模拟方法及其研究现状：① 高压釜实验;② 热液金刚石压腔—激光拉曼实验;③ 熔融毛细硅管—激光拉曼实验;④ 计算机模拟实验。从封闭—平衡—静止到（半）开放—非平衡—流动、淬火分析到原位观察,应是今后高温高压实验的发展方向。以地质特征为基础,采用高温高压成岩成矿模拟实验结合计算机模拟,精细刻画成矿过程并揭示元素富集机制不仅是解决实际地质问题的有效手段,更是很长一段时间内要为之努力的方向。  相似文献   

青藏高原东南部海洋型冰川物质平衡研究进展北大核心CSCD   总被引：1，自引：0，他引：1  

赵银  张勇  刘时银  王欣 《冰川冻土》2022,44(3):930-945

青藏东南部海洋型冰川具有独特的气候敏感性,普遍呈现加速退缩趋势,这不仅影响区域水资源安全,而且伴生了相应的冰川灾害,是当前青藏高原冰冻圈变化研究的热点区域之一。本文对海洋型冰川物质平衡时空变化特征进行了综述,2000年以来冰川总体处于物质亏损状态,其平均物质平衡介于-0.66~-0.61m w.e.·a^(-1)之间;同时总结了海洋型冰川物质加速变化的驱动因素以及新特征。当前海洋型冰川物质平衡变化研究受观测数据缺乏和模型模拟不确定性等问题限制,尤其现有模型对冰面裂隙增多与扩张、冰崖-冰面湖-表碛相互作用、冰内冰下过程、冰崩、末端冰湖水-冰相互作用等过程的描述过于简化或基本缺失,其机理及影响仍存在较大的不确定性。未来需加强海洋型冰川物质平衡的综合监测,基于多数据和多方法的集成研究提高模型对冰川物质平衡多物理过程的耦合与模拟能力,为开展海洋型冰川物质变化的区域水资源效应和致灾效应研究奠定基础。  相似文献   

基于离散元方法的不同挡墙变位模式下有限土体主动土压力研究     

张恒志  徐长节  何寨兵  黄展军  何小辉 《岩土力学》2022,(1):257-267

为研究挡墙变位模式以及墙后填土宽度对无黏性有限土体主动土压力的影响,在不同墙后填土宽度条件下分别开展了挡墙平动(T)模式、绕墙底转动(RB)模式以及绕墙顶转动(RT)模式的离散元模拟。根据离散元模拟结果对主动土压力、墙后土体破坏模式以及应力状态进行了分析。研究结果表明:挡墙变位模式和墙后填土宽度的变化使得土体破坏模式和应力状态发生变化,引起主动土压力大小及分布的差异。T与RB模式滑动土楔中内摩擦角调动值会相对初始值增加,且T模式滑动土楔中会出现小主应力拱。RT模式较为特殊,在填土宽度较小时,其应力状态与T模式相似;在填土宽度较大时,滑动土楔上部会出现内摩擦角调动值相对初始值减小的区域,并出现大主应力拱。  相似文献   

基于孔压静力触探试验的水运工程土分类方法研究     

杜宇  刘松玉  祝刘文  邹海峰  蔡国军 《岩土力学》2022,43(5):1353-1363

土的工程分类是工程勘察和设计应用的关键问题之一。基于孔压静力触探测试（piezocone penetration test,简称CPTU）原位测试参数进行土分类是高效实用的方法。国内外现有分类方法的名称及标准与我国《水运工程岩土勘察规范》（JTS 133－2013）不符合。因此,建立基于CPTU原位测试参数、符合我国行业标准的土工程分类方法具有重要工程意义。在收集大量国内外水运工程CPTU测试资料的基础上,对比分析了616个间距小于5 m的CPTU测试孔和相应钻孔取样与室内土工试验成果。选择国内外7种常用的CPTU土分类图进行应用比较,发现这些土分类图所采用的应力修正计算方法在考虑浅层土体的有效上覆应力修正时存在一定的缺陷,通过引入新的应力修正方法和修正土分类边界线,建立了适合我国水运工程的CPTU土分类方法。对比应用分析表明,该分类图能够准确地进行水运工程土类划分,尤其适合于软土、粉细砂和中粗砂的划分,可作为我国水运工程的土工程分类方法。  相似文献   

T型巷道中突出煤−瓦斯两相流动力学试验研究     

许江  程亮  魏仁忠  彭守建  周斌  杨海林 《岩土力学》2022,43(6):1423-1433

为了进一步探究突出煤−瓦斯两相流在不同巷道布置方式下的动力学行为,利用多场耦合煤矿动力灾害大型物理模拟试验系统,开展了T型巷道布置方式下的煤与瓦斯突出试验,得出了两相流运移过程中冲击力与静压的演化特征。结果表明：直线主巷内冲击力随时间呈多峰值震荡衰减趋势,体现了突出过程的脉冲特性,且距突出口越近,冲击力震荡次数越多;分岔两侧支巷内冲击力突出前期呈现两种演化趋势,其一是迅速增大至峰值后缓慢下降,其二是缓慢增大后缓慢下降;距分岔结构中心左侧1 500 mm处出现了较大冲击力值,出现重度危险区域,而右侧则在距500 mm和1 900 mm处。利用突出运移动态图像将整个过程分为单相气流和两相流两个阶段,单相气流阶段中分岔后支巷的冲击力就迅速上升至峰值,而在两相流阶段分岔前主巷的冲击力上升至最高值,存在分岔后冲击力峰值高于分岔前的现象。突出过程中,巷道壁面上静压值总体偏低;静压随时间呈间歇式波动发展,且其峰值点自煤层由近及远呈先增大后减小的趋势;距突出口越远,直线主巷内静压出现峰值的时刻越滞后;分岔支巷内静压左右两侧的演化近似,随着时间推进,分岔结构前后静压衰减逐渐增大。  相似文献   

天然气水合物样品带压转移装置的抓捕机构设计          下载免费PDF全文

黄柳松  卢春华  赵慧斌  张涛 《探矿工程》2022,49(1):34-40

在天然气水合物岩心样品的带压转移过程中,岩心衬管抓捕装置是实现样品转移的关键。岩心抓取是在岩心管内进行,属于非可视化操作过程,同时岩心样品和抓捕器都处于高压液体中,岩心衬管与岩心管之间的间隙非常小,要保证岩心样品的原位状态,对岩心抓捕装置的结构设计、精准定位、快速抓取和释放都有很高的要求。根据该装置所需实现的抓取、拖动、定位和释放功能,设计挂盘自锁和触碰解锁机构,探针抓取衬管,经过室内抓捕实验,该机构可以顺利抓捕和解卡,其结构简单,能在压力状态下进行岩心转移,加快了天然气水合物样品的带压转移装置的研究进展。  相似文献   

超大沉井基础取土下沉刃脚土压力变化规律研究     

蒋凡  刘华  岳青  杨文爽 《岩土力学》2022,43(Z2):431-442

依托常泰长江大桥主塔沉井基础工程,采用三维有限元方法,模拟了大型沉井首次取土下沉阶段刃脚土压力的变化过程,并结合现场刃脚土压力实测数据,分析了沉井下沉工序对刃脚土压力分布的影响以及取土过程中刃脚土压力的变化规律。现场监测结果表明：刃脚实际土压力变化规律基本上佐证了数值模拟结果。井孔内取土导致取土区域沉井刃脚处土压力下降,取土区域刃脚土压力随取土厚度的增大而逐渐降低,土体压应力转移至尚未取土区域的刃脚处。在由内井孔向外井孔区域取土的过程中,刃脚土压力向外井孔刃脚区域转移,导致外井壁和外隔墙区域刃脚土压力逐渐增大,直至达到其极限承载力,外井壁区域土体进入塑性状态,沉井出现明显下沉。给出的沉井刃脚处土压力的变化规律可为同类大型沉井可控下沉提供指导。  相似文献