Το τσουνάμι του ηφαιστείου Κολούμπο το 1650
Οι ηφαιστειακές εκρήξεις μπορούν να προκαλέσουν τσουνάμι, τα οποία μπορεί να προκαλέσουν σημαντικές ζημιές στις παράκτιες κοινότητες και τις υποδομές. Η δημιουργία τσουνάμι κατά τη διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων είναι πολύπλοκη και συχνά οφείλεται σε συνδυασμό διεργασιών.
Η έκρηξη του υποθαλάσσιου ηφαιστείου Κολούμπο το 1650 προκάλεσε τσουνάμι προκαλώντας μεγάλες καταστροφές στα γύρω νησιά στο Αιγαίο Πέλαγος. Ωστόσο, οι μηχανισμοί πηγής πίσω από το τσουνάμι έχουν αμφισβητηθεί λόγω δυσκολιών στη δειγματοληψία και την απεικόνιση υποθαλάσσιων ηφαιστείων. Εδώ δείχνουμε, με βάση τα τρισδιάστατα σεισμικά δεδομένα, ότι ~1,2 km³ της βορειοδυτικής πλευράς του Κολούμπο μετακινήθηκαν 500-1000m κατωφέρεια κατά μήκος μιας βασικής επιφάνειας αποκόλλησης. Αυτή η κίνηση είναι σύμφωνη με την αποσυμπίεση του συστήματος τροφοδοσίας μάγματος, προκαλώντας μια καταστροφική έκρηξη. Οι αριθμητικές προσομοιώσεις τσουνάμι δείχνουν ότι μόνο ο συνδυασμός της κίνησης των πλευρών που ακολουθείται από μια εκρηκτική έκρηξη μπορεί να εξηγήσει ιστορικές μαρτυρίες. Αυτή η διαδοχική αλληλουχία φυσικών κινδύνων υποδηλώνει ότι η αξιολόγηση των κινήσεων των πλευρών του υοθαλασσίου οικοδομήματος είναι κρίσιμη για την έγκαιρη προειδοποίηση για ηφαιστειακά τσουνάμι.
Η γένεση των ηφαιστειογενών τσουνάμι είναι συχνά πολύπλοκη και μπορεί να περιλαμβάνει υποβρύχιες εκρήξεις, σεισμούς, καθίζηση καλντέρας, πυροκλαστικά ρεύματα πυκνότητας, αστοχίες πλευρών ή συνδυασμό αυτών των διεργασιών. Ακόμη και για σημαντικά και συγκρίσιμα πρόσφατα γεγονότα, όπως η έκρηξη του 1883 στο Krakatau, οι μηχανισμοί πηγής τσουνάμι εξακολουθούν να συζητούνται. Προηγούμενες αναλύσεις του τσουνάμι του 1650 δοκίμασαν την υποθαλάσσια τοποθέτηση πυροκλαστικών ροών, την κατάρρευση της καλντέρας και τις υποβρύχιες εκρήξεις ως πιθανούς μηχανισμούς μοναδικής πηγής.
Ωστόσο, η κίνηση της βορειοδυτικής πλευράς του Κολούμπο δεν έχει θεωρηθεί ως μηχανισμός πηγής σε προηγούμενες προσομοιώσεις. Σε αυτή τη μελέτη, χρησιμοποιούμε νέα σεισμικά δεδομένα 3D ανάκλασης υψηλής ανάλυσης και αριθμητικές προσομοιώσεις τσουνάμι για να ανακατασκευάσουμε τους μηχανισμούς που προκάλεσαν τα κύματα τσουνάμι που καταγράφηκαν το 1650. Ερευνούμε την παραμόρφωση της πλευράς του Κολούμπο και αξιολογούμε το τσουναμιγονικό του δυναμικό, καθώς και τον ρόλο του στην πυροδότηση των βίαιων εκρήξεων. Οι αναλύσεις μας δείχνουν ότι η παραμόρφωση των πλευρών ξεκίνησε μια σειρά γεγονότων που προκάλεσαν τη βίαιη και τσουναμιγογόνο έκρηξη του Κολούμπο το 1650.
Επαναξιολόγηση του τσουνάμι του 1650
Ιστορικές αναφορές αυτοπτών μαρτύρων για τσουνάμι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να δοκιμαστεί η σκοπιμότητα των προσομοιώσεων τσουνάμι. Για τον Κολούμπο, οι παρατηρήσεις για υψηλότερο τσουνάμι στην Ίο από ό,τι στη Σαντορίνη και η θαλάσσια υποχώρηση που προηγείται της πλημμύρας στην ανατολική Σαντορίνη υποδηλώνουν διάδοση κυμάτων με κατεύθυνση βορειοδυτικά. Προηγούμενες αριθμητικές προσομοιώσεις της εκρηκτικής έκρηξης υπέθεταν μια ακτινωτή συμμετρική αρχική κυματομορφή με ένα απότομο κύμα θετικού πλάτους, που ακολουθείται από μια κοιλότητα που μιμείται τον κρατήρα. Υποθέτοντας ένα πλάτος κύματος αιχμής 250 m, αυτές οι προσομοιώσεις θα μπορούσαν να αναπαράγουν τα ύψη προεξοχής τσουνάμι στη Σαντορίνη. Ωστόσο, οι προσομοιώσεις δεν μπόρεσαν να αναπαραγάγουν την αρχική θαλάσσια υποχώρηση στο Καμάρι και την Περίσσα και υποτίμησαν το ύψος των 20 μέτρων στην Ίο κατά τέσσερις φορές. Επομένως, φαίνεται απίθανο μια υποβρύχια έκρηξη να ήταν η μόνη πηγή του τσουνάμι του 1650.
Για να αξιολογήσουμε το δυναμικό τσουνάμι της παραμόρφωσης των πλευρών, προεκτείναμε τις σημερινές πλαγιές της νοτιοανατολικής πλευράς προς την επιφάνεια της θάλασσας για να ανακατασκευάσουμε έναν κώνο που μόλις διαρρήξει την επιφάνεια της θάλασσας για να είναι συνεπής με τις μαρτυρίες των αυτόπτων μαρτύρων.Αυτή η τοπογραφία πριν από την έκρηξη και η σεισμικά χαρτογραφημένη επιφάνεια αποκόλλησης χρησιμοποιήθηκαν ως επιφάνειες εισόδου για αριθμητικές προσομοιώσεις τσουνάμι χρησιμοποιώντας το VolcFlow. Ο κώνος του Kolumbo αποτελείται από ελάχιστα ενοποιημένη ελαφρόπετρα με μέση ξηρή πυκνότητα 0,725 g/cm³ και διάμεση φυσαλιδότητα 67,5 η οποία, ανάλογα με το πορώδες μεταξύ των πόρων, οδηγεί σε πυκνότητα χύδην εναπόθεσης 1250–1500g³k³. Αυτή η πυκνότητα είναι σημαντικά χαμηλότερη από τις τιμές που χρησιμοποιήθηκαν σε προηγούμενες προσομοιώσεις τσουνάμι ηφαιστειακής κατολίσθησης, π.χ., 1900 kg/m³ στο Anak Krakatau, 2000 kg/m³ στο νησί Ritter27 και 2600 kg/m³ στην Τενερίφη.
Στις προσομοιώσεις VolcFlow, η πυκνότητα του υλικού ολίσθησης, σε συνδυασμό με την αντοχή διαρροής του, ελέγχει τη δυναμική της παραμόρφωσης των πλευρών. Δοκιμάσαμε έναν μεγάλο χώρο παραμέτρων (Συμπληρωματικές πληροφορίες) με αντοχές διαρροής μεταξύ 2000 και 75.000 Pa και πυκνότητες μεταξύ 1250 και 2000 kg/m³. Συγκρίναμε την προκύπτουσα παραμόρφωση πλευρών και τα ύψη τσουνάμι με τις γεωφυσικές παρατηρήσεις και τις αναφορές αυτόπτων μαρτύρων.
Η μετατόπιση του νερού που προκαλείται από την κίνηση της ηφαιστειακής πλευράς όχι μόνο προκάλεσε ένα τσουνάμι, όπως αποδεικνύεται από τις αριθμητικές προσομοιώσεις μας, αλλά επηρέασε επίσης άμεσα τη δυναμική της συνεχιζόμενης έκρηξης. Λαμβάνοντας υπόψη ότι η ενεργή οπή είχε αναδυθεί πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας σε αυτό το στάδιο, η αστοχία της βορειοδυτικής πλευράς πιθανότατα προκάλεσε την υποθαλάσσια περιοχή αερισμού να γλιστρήσει στη θάλασσα μαζί με την πλευρά. Με βάση τη γεωμετρία της επιφάνειας αποκόλλησης, η αστοχία της κλίσης αφαίρεσε έως και 200 m υλικού, ξεσκεπάζοντας έτσι το υποκείμενο μαγματικό σύστημα. Υποθέτοντας πυκνότητα όγκου 1300–1500 kg/m³, αυτή η αποκάλυψη στέγης μπορεί να είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση της πίεσης έως και 2,6 έως 3 MPa, επηρεάζοντας το υποκείμενο σύστημα τροφοδοσίας και τη δεξαμενή μάγματος σε βάθος τόσο ρηχό όσο 2 χλμ., όπως υποδεικνύεται από την πλήρη σεισμικότητα. Η αστοχία θα έχει εκθέσει βαθύτερα επίπεδα στον εξαερισμό απευθείας στο θαλασσινό νερό, ενώ ο σχηματισμός ρωγμών και η πιθανή επανενεργοποίηση των υπαρχόντων επιπέδων αστοχίας θα έχουν επιτρέψει φρεατομαγματικές αλληλεπιδράσεις μέσα στο οικοδόμημα.
Οι αλληλεπιδράσεις μάγματος-θαλασσινού νερού που οδηγούν σε φρεατομαγματικές εκρήξεις πρέπει να έπαιξαν κεντρικό ρόλο σε αυτό το στάδιο, προσθέτοντας στη συσσώρευση πίεσης. Το συνδυασμένο αποτέλεσμα της διαστολής της φυσαλίδας και των φρεατομαγματικών εκρήξεων είναι η ταχεία απαέρωση στο σύστημα τροφοδοσίας μάγματος, πυροδοτώντας μια αλυσίδα εξαιρετικά εκρηκτικών γεγονότων και συντηρώντας μια έκρηξη εκρηκτική.
Πιθανές ενδείξεις για ενισχυμένο φρεατομαγματικό κατακερματισμό του μάγματος Kolumbo μπορεί να βρίσκονται στην αφθονία της πολύ λεπτόκοκκης τέφρας που βρίσκεται σε κοντινή απόσταση από το ηφαίστειο στους πυρήνες των κιβωτίων και συσχετίζεται χημικά με τα προϊόντα του γεγονότος του 1650.
Αναρτήσεις
