Zmeny tiaže pozorované na stratovulkáne Mayon na Filiínach sme interpretovali v rámci medzinárodnej spolupráce s Dr. Prutkinom a Dr. Jentzschom z Jena University v Nemecku využitím inverznej metodiky, ktorá pozostávala z nasledovných ktokov: (1) aproximácia zdrojov (podpovrchové zmeny hustoty a pohyb magmy) pomocou 3D hmotných úsečiek; (2) nelineárna inverzia založená na iteratívnom prístupe pomocou takzvaných lokálnych korekcií, ktorej výsledkom sú 3D telesá reprezentujúce prísun hmôt. Táto metodika je podrobne matematicky opísaná v prácach (Prutkin et al., 2011, a Vajda et al., 2012).
Mayon je jednou z najaktívnejších sopiek na Filipínach. Tento stratovulkán je súčasťou reťazca sopiek Bicol na ostrove Luzon. Mayon má temer dokonalý kužeľovitý tvar a jeho vrchol dosahuje približne 2460 m. Lávy sopky Mayon sa menia od čadičov cez čadičové andezity až po andezity.
Našu štúdiu sme vykonali na zmenách tiaže a vertikálnych deformácách zemského povrchu, ktoré namerali počas piatich zememeračských kampaní v rokoch 1992 až 1996: 12/1992, 05/1993, 05/1994, 12/1994 a 12/1996 Dr. Jentzsch a kolektív (Jentzsch et al., 2001). Vertikálne posunutia zemského povrchu boli merané pomocou GPS (Völksen and Seeber, 1995).
Obr. 1. Topografia v okolí sopky Mayon a poloha bodov meraní (červené trojuholníčky).
Interpretovali sme zmeny tiaže medzi kampaňami 3–1 a 4–1. Výsledky inverzie odhalili temer sférické elipsoidálne telesá, ktoré reprezentujú prítok čerstvej magmy (obr. 2).
Obr. 2. Poloha a orientácia hmotných úsečiek, ktoré indikujú zdroje magmatických zmien v prvom kroku inverzie, pre časový interval medzi kampaňami 3–1 a 4–1, a im odpovedajúce telesá reprezentujúce prísun magmy.
Na základe geologických a geochemických vymedzujúcich údajov sme predpokladali, že proces, ktorý spôsobil pozorované kladné zmeny tiaže bol poháňaný opätovnou injektážou čerstbej magmy do priestorov existujúceho plytkého magmatického systému. Absencia výrazných deformácií zemského povrchy, ktoré zvyčajne sprevádzajú pozorované zmeny tiaže, naznačuje, že tento plytký magmatický systém bol v období rokov 1992–1996 temer otvorený, inými slovami nesprával sa ako zdroj dilatácie. Medzi kampaňami 3 a 1 sme určili zdrojové teleso prísunu magmy zhruba 2 km západne of vrcholu sopky v hĺbke 4,5 km pod hladinou mora, o hmotnosti injektovanej magmy 34,97 × 1010 kg. Podobne medzi kampaňami 4 a 1 sa jedná o teleso v hĺbke 4,3 km s prírastkom hmotnosti magmy 12,49 × 1010 kg.
Nami použitá inverzná metodika sa preukázala ako vhodná pre interpretáciu zmien tiaže v sopečných oblastiach pri štúdiu magmatických procesov vedúcich k sopečnému nepokoju alebo periodicky sa opakujúcej sopečnej aktivite. Metodika je schopná v čase sledovať zmeny hmotnosti pri pohybe magmy pod povrchom sopky alebo pri zmenách fyzikálnych vlastností magmy vedúcich k zmene jej hustoty. Pre mikrogravimetrickú interpretáciu nameraných zmien tiaže a výsledkov inverzie sú potrebné údaje a poznatky z ostatných geovedných disciplín.
Publikácie:
Jentzsch, G., Punongbayan, R.S., Schreiber, U., Seeber, G., Völksen, C.,Weise, A., 2001. Mayon volcano, Philippines: change of monitoring strategy after microgravity and GPS measurements from 1992 to 1996. Journal of Volcanology and Geothermal Research 109, 219–234
Prutkin, I., Vajda, P., Tenzer, R., Bielik, M., 2011. 3D inversion of gravity data by separation of sources and the method of local corrections: Kolarovo gravity high case study. Journal of Applied Geophysics 75 (3), 472–478, http://dx.doi.org/10.1016/j.jappgeo.2011.08.012
Vajda Peter, Ilya Prutkin, Robert Tenzer, and Gerhardt Jentzsch, 2012. Inversion of temporal gravity changes by the method of local corrections: A case study from Mayon volcano, Philippines. Journal of Volcanology and Geothermal Research 241–242 (2012): 13–20
Völksen, C., Seeber, G., 1995. Establishment of a GPS based control network at Mayon volcano. Cahier du Centre Européen de Geodynamique et de Seismologie: Proc. of the Workshop: New Challenges for Geodesy in Volcanoes Monitoring. June 14–16, 1993, Walferdange, Luxembourg, Vol. 8, 99–113