Результаты численного моделирования вибросейсмического просвечивания вулканических структур при подъеме магмы Текст научной статьи по специальности «Физика»

Математическая геофизика

65

A multiphase model obtained with a diffuse interface approach is discussed for the simulation of compressible fluid flow in an elastic porous medium. The proposed model is an extension of the unified model of continuum mechanics proposed in [1, 2]. The derivation is based on the theory of thermodynamically compatible systems and on the model of nonlinear elastoplasticity combined with the multiphase compressible flow model [3]. Two types of phase interaction are introduced in the model: phase pressure relaxation to the common value and interfacial friction. For the numerical solution, an efficient numerical method based on a staggered-grid finite difference high order scheme is used. The results of the numerical test problems are presented and discussed.

The research was supported by the Russian Foundation for Basic Research under grant 19-01-00347. References

1. Dumbser, M., Peshkov, I., Romenski, E., Zanotti, O. High order ADER schemes for a unified first order hyperbolic formulation of continuum mechanics: Viscous heat-conducting fluids and elastic solids // J. of Computational Physics. 2016. Vol. 314, P. 824-862.

2. Dumbser, M., Peshkov, I., Romenski, E., Zanotti, O. High order ADER schemes for a unified first order hyperbolic formulation of Newtonian continuum mechanics coupled with electro-dynamics // J. of Computational Physics. 2017. Vol. 348, P. 298-342.

3. Romenski, E., Belozerov, A.A., Peshkov, I.M. Conservative formulation for compressible multiphase flows // Quarterly of Applied Mathematics. 2016. Vol. 74(1), P. 113-136.

4. Reshetova, G., Romenski, E. Two-phase computational model for wave propagation in deforming saturated porous medium // Conference Proceeding of 81st EAGE Conference and Exhibition. 2019. P. 1-4.

Результаты численного моделирования вибросейсмического просвечивания вулканических структур при подъеме магмы

А. Ф. Сапетина1,2, Б. М. Глинский1,2, В. Н. Мартынов1

хИнститут вычислительной математики и математической геофизики СО РАН

2Новосибирский государственный университет

Email: afsapetina@gmail.com

DOI: 10.24411/9999-017A-2020-10115

Рассмотрен подход к созданию метода мониторинга вулканических структур на основе моделирования процесса вибросейсмического просвечивания вулканических структур с применением динамической теории упругости [1]. Разработан метод решения, параллельный алгоритм и комплекс программ на основе конечно-разностного подхода вкупе с поглощающими границами вида PML. Рассмотрены различные вариации приближенной модели магматического стратовулкана и процесс подъема магмы в жерле вулкана перед извержением, проведены численные расчеты. Рассчитанное сейсмическое поле внутри вулканической постройки имеет сложную структуру, зависящую от геометрии исследуемых объектов и их реологических характеристик. На основании проведенных исследований делается вывод о возможности мониторинга вулканов этих типов с применением прецизионных вибросейсмических источников и сейсмических систем наблюдений.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта 20-01-00231, 19-07-00085).

Список литературы

1. Мартынов В.Н., Глинский Б.М., Караваев Д.А., Сапетина А.Ф. Моделирование вибросейсмического мониторинга вулканических структур // Интерэкспо ГЕО-Сибирь. Новосибирск: СГУГиТ, 2018. Т.4, № 2. С. 122-132.