天池火山口喷发破坏分布特征模拟
1. 中国长春 130117 中国地震局火山研究所;
2. 中国长春 130117 吉林省地震局
2. 中国长春 130117 吉林省地震局
关键词:天池火山 破火山口 数值模拟 LS-DYNA
Simulation on the distribution characteristics of eruption damage of Tianchi crater
1. Institute of Volcanology, China Earthquake Administration, Changchun 130117, China;
2. Jilin Earthquake Agency, Changchun 130117, China
2. Jilin Earthquake Agency, Changchun 130117, China
Key words:
Tianchi volcano the caldera numerical simulation LS-DYNA
长白山火山位于中朝边界,由数以百计的火山锥和广袤的熔岩台地组成,是一个庞大的火山群,总面积达12 000 km2;长白山火山是由天池、望天鹅、胞胎山3个喷发中心和玄武岩造盾、粗面岩筑堆、碱流岩封顶形成的巨型层状火山。天池火山经过造盾、造锥、爆炸性喷发3个阶段形成如今的独特地貌。其在爆炸性喷发阶段发生了天文峰期喷发(50.6 ka)、气象站期喷发(11.0±0.5 ka)以及千年大喷发(946±3 AD)3次大喷发,目前适逢地质构造活动期和千年大喷发、百年小喷发周期的节点,具有潜在的再次喷发危险。
文中基于LS-DYNA通用有限元软件,采用HJC(Holmquist-Johnson-Cook)材料模型(HJC模型一般应用于描述大应变、高变率下的非线性变形及断裂特性),将岩浆喷射时的瞬间压力等效为炸药爆破时的瞬间压力,对比分析天池火山在不同程度的爆炸式喷发下,不同岩性岩石的破坏在空间上的分布规律,模拟天池火山口的破坏情况,并结合火山实际地质概况进行初步分析,结果表明:①在同等岩浆喷射强度下,霓辉石英碱长粗面岩和钠闪碱流层部分相较其他岩性更易发生破坏;②随着岩浆爆破强度的提高,对长白山火山口北坡的破坏相较其他方位更加剧烈,北坡更易发生火山次生灾害,如泥石流、滑坡、崩塌等;③破火山口在岩浆喷射初期,更易向火山口外围崩落,在中后期更易向内塌陷。