天池火山口噴發破壞分布特征模擬

閆東晗顧國輝關 升

1）中國長春130117 中國地震局火山研究所

2）中國長春130117 吉林省地震局

長白山火山位于中朝邊界，由數以百計的火山錐和廣袤的熔巖臺地組成，是一個龐大的火山群，總面積達12 000 km2；長白山火山是由天池、望天鵝、胞胎山3 個噴發中心和玄武巖造盾、粗面巖筑堆、堿流巖封頂形成的巨型層狀火山。天池火山經過造盾、造錐、爆炸性噴發3 個階段形成如今的獨特地貌。其在爆炸性噴發階段發生了天文峰期噴發（50.6 ka）、氣象站期噴發（11.0±0.5 ka）以及千年大噴發（946±3 AD）3 次大噴發，目前適逢地質構造活動期和千年大噴發、百年小噴發周期的節點，具有潛在的再次噴發危險。

文中基于LS-DYNA 通用有限元軟件，采用HJC（Holmquist-Johnson-Cook）材料模型（HJC 模型一般應用于描述大應變、高變率下的非線性變形及斷裂特性），將巖漿噴射時的瞬間壓力等效為炸藥爆破時的瞬間壓力，對比分析天池火山在不同程度的爆炸式噴發下，不同巖性巖石的破壞在空間上的分布規律，模擬天池火山口的破壞情況，并結合火山實際地質概況進行初步分析，結果表明：①在同等巖漿噴射強度下，霓輝石英堿長粗面巖和鈉閃堿流層部分相較其他巖性更易發生破壞；②隨著巖漿爆破強度的提高，對長白山火山口北坡的破壞相較其他方位更加劇烈，北坡更易發生火山次生災害，如泥石流、滑坡、崩塌等；③破火山口在巖漿噴射初期，更易向火山口外圍崩落，在中后期更易向內塌陷。