照片可以提高对火山过程的理解

火山的形状和火山口提供了有关火山形成和喷发历史的重要信息。摄影技术在摄影测量中的应用显示了将形状变化与火山背景和喷发活动联系起来的前景和实用性。

大喷发时火山的形状变化(形状)是可以量化的，但背景火山活动(小体积爆炸和火山口壁塌陷)也会引起形状变化，所以不能很好地量化。

宾夕法尼亚州立大学的一个研究小组研究了尼加拉瓜西部持续活跃的特利卡火山，以观察和量化与背景和喷发活动有关的小规模火山口变化。地质学家认为，泰利卡火山“持续”活跃是因为其高地震活动性和火山脱气作用，喷发时间不到10年。

该团队利用对火山口的直接观察、1994年至2017年的摄影测量和摄影测量技术收集了2011年至2017年的照片，以分析山顶火山口形成和喷发过程中泰利卡的变化。他们使用摄影测量技术“运动结构”(SfM)从2D图像中构建3D模型。他们还使用点云差分法(一种测量照片采样周期之间变化的方法)来比较三维模型，从而定量评估陨石坑形状的变化。他们报告了他们在地球化学、地球物理学和地球系统方面的成就。

这项研究的主要作者凯西汉纳根说：“陨石坑的照片被用作多学科研究的一部分，以研究特里卡的持续活动。”“从我们的合作伙伴那里收集的图像被用来观察火山口的特征，例如火山口的气体注入孔的位置和数量，或者火山的脱气区域。SfM用于创建陨石坑的3D模型，在一定时间内有足够多的照片。然后可以对比不同时期的三维模型来量化变化。”

使用来自SfM和点云差异的3D模型，该团队可以量化陨石坑如何随时间变化。

宾夕法尼亚州立大学地球科学系地球科学副教授彼得拉费米娜(Peter La Femina)说，“我们可以通过肉眼观察照片看到变化，但通过使用SfM，我们可以量化泰利卡发生了多少变化。”“这是首次对相对较长时期(近十年)内与背景和喷发活动相关的火山口形态变化的研究之一。”

然后，将火山爆发时的形态变化与火山爆发时的形态变化进行比较，并研究导致火山口形成和爆发的过程。

当压力超过临界点时，火山爆发。在特利卡，有两种机制引发疫情。这些都是地下热液系统中的广泛矿化。因为山体滑坡，火山口壁落石，系统关闭，排气孔明显堵塞。研究人员表示，这两种机制都可能导致压力增加，然后喷发。

汉纳根说：“一个问题是覆盖火山口的地板上的通风口是否会造成压力积聚，如果通风口完全密封，是否会造成压力的爆炸性释放？”

比较点云与摄影观测结果的差异表明，火山口壁上大量废物造成的喷口充填不可能是火山系统喷发前关闭的主要机制。

Raffenne说：“我们发现陨石坑壁上的物质确实落在布满喷口的陨石坑底部。”“然而，与此同时，我们仍然可以看到活跃的喷流孔，这是火山口壁上的通风口，高温气体和蒸汽在这里散发出来。即使陨石坑壁的距骨覆盖了通风口，喷射孔仍然活跃。这说明至少深部岩浆热液系统不是被滑坡直接封闭的。”

研究人员进一步指出，陨石坑壁物质的坍塌在空间上与脱气的浓度有关，小型喷发将下落的物质吹离了陨石坑底部。他们认为，这些变化保持了陨石坑与其他山顶陨石坑相似的形状，这些陨石坑是由坍塌成一个抽空的岩浆库形成的。

拉芬内说：“我们发现，在爆炸过程中，特力卡从陨石坑壁上抛掉了许多物质。”“在没有岩浆喷发的情况下，火山口是由火山口壁塌陷的背景过程形成的，有活动喷孔的区域优先塌陷。”