火山地震活动性：声发射

Laboratory Simulation of Volcano Seismicity

埃特纳玄武岩的测试后样品显示一个单一的贯穿断层和它的共轭。叠加的是实验变形阶段产生的声发射位置(A)(点)和孔隙流体快速减压产生的声发射位置(B)(开圈)。颜色条表示无量纲事件伪星等，使用所有接收器的平均加权射线路径计算(19)。无论实验的哪个阶段(变形或减压)，事件都位于断层上或靠近断层。与变形(A)相关的震源特征(机制)表现出高比例的直流剪切分量;而与孔隙流体减压有关(B)的直流分量要低得多。

实验中观察到的代表性波形类型。(A)在试样变形和裂缝形成过程中观察到类似于VT地震活动的高频事件。这些信号在600 kHz(及以上)时具有最大功率成分，在较低频率时功率较小。(B)孔隙空间减压过程中观察到的LF事件。这些信号在大约18到20千赫有一个峰值功率分量。从归一化功率图可以看出，VT地震活动性(A)高频功率起爆快，在~0.14 ms处达到峰值，低频功率较小;高频信号很快消失。然而，对于低频频率，没有高频成分可言，并且低频成分非常缓慢地死亡，最大功率发生在~0.6 ms。

沿样品中轴线拍摄的FESEM显微照片。(左)实验中裂缝区减压阶段(第二阶段)的声发射位置。由于信号幅值较低，定位较为稀疏，但定位的数据足够显示裂缝损伤区内的定位趋势。(右上)一些额外的示例波形及其相应的位置。(右下)局部微观结构的细节，两个区域(A和B)的LF事件集群发生，显示空洞，波纹裂纹壁和夹点在损伤区。

(左、中)测试后实验室FESEM显微图，显示典型起伏裂纹结构的主要特征;扭结、收缩和粉碎的填充材料。(右)基于实验室证据和Julian的震颤模型(24)的损伤区几何概念模型，以及来自Neuberg的抗震塞流模型(8)的附加特征。我们还观察了损伤区内的粉碎岩石碎片。类似于Tuffen和Dingwell(25)在现场观察到的裂缝中的灰分，并由Chouet(1)假设。由于管道/裂缝共振，损伤区波动和弯曲产生的任何非层流都可能被记录为低频地震活动，因为这些特征在我们的实验中经常出现在低频声发射事件的位置。

该研究强调了实验室模拟在模拟和理解与火山有关的地震活动方面的有效性。该研究成功地复 制了类似于在火山环境中观察到的低频地震事件，特别是那些与火山岩中充满水的孔隙快速减压有关的地震事件。这项工作有助于我们理解火山构造中产生地震活动性的物理过程，特别是那些受流体动力学和断层作用影响的物理过程。这些发现强调了基于实验室的研究在提供对复杂地质现象的见解方面的重要性，这些现象很难在自然环境中直接研究。