The end-member types of shallow magmatic intrusions comprise cone sheets and dykes. These propagate from their source magma chamber towards the Earth’s surface. The propagation of magma within the shallow part of the volcano plumbing system produces surface deformation and seismicity, signs of volcanic unrest. Studying surface displacement using GPS and InSAR, geodetic modelling, fitting modelled data to real displacements, and inversion is regularly used to understand the processes in the subsurface. There is no possibility in nature to validate the assumptions of these models. However, using analogue modelling, it is possible to reproduce cone sheets and dykes in a controlled environment and study the associated surface deformation. This thesis tests the hypothesis that the two end-member types of magmatic sheet intrusions produce specific patterns of surface deformation. The analogue model surface is documented using two different monitoring setups: moiré monitoring and photogrammetry. The moiré method (dataset 1) consists of 43 experiments, 19 of which were dykes, 22 were cone sheets, and 2 were classified as hybrids. Photo- grammetry (dataset 2) was applied in 8 experiments, 3 of which produced cone sheets and 5 dykes. Dataset 1 successfully identified surface deformation patterns specific to the two intrusion types. Cone sheets develop in a gradual linear fashion, while the dykes exhibit a two-phase behaviour. The first phase shows little deformation until about halfway through the experiment duration when rapid deformation starts to occur. The point of maximum uplift, in both intrusion types, indicates the area of eruption from an early stage. Dataset 2 primarily evaluated the benefits of using the photogrammetric method. It successfully resolved horizontal components of displacement making it possible to study brittle defor- mation. As Dataset 2 consists of a limited amount of experiments, the results cannot be considered conclusive. However, they indicate that characteristic patterns of brittle deformation exist for the two types. Future improvements in this field include studying effects of topography and anisotropy on the surface deformation of the analogue models. Improvements in temporal and spatial resolution in the monitoring methods used to study surface displacement in nature is needed to perform analyses, similar to the ones presented here, on real surface deformation. The misfit of the surface deformation seen in numerical models compared to analogue models indicate that sheet intrusion propagation is not yet fully understood. / När magma rör sig från magmakammare mot jordytan i den ytliga delen av det underjordiska system av magma som finns under vulkaner, bildas ytdeformation. Genom att studera ytdeformationen med hjälp av GPS och InSAR samt numerisk modellering försöker forskare förstå dessa underjordiska processer för att förutspå framtida utbrott. Dessvärre finns ingen möjlighet att undersöka huruvida dessa numeriska modeller faktiskt överensstämmer med naturen. I gamla utdöda vulkaner som eroderats ner kan man se vulkanens inre där det finns stelnade, magmafyllda sprickor, så kallade gångar. Tyvärr ger detta dock ingen inblick i hur gångarnas bildning återspeglades i ytan. Detta kan man undersöka med hjälp av analoga modeller där det är möjligt att skapa likartade intrusioner i en kontrollerad labb-miljö och studera den tillhörande ytdeformationen. Denna avhandling undersöker hypotesen att de två huvudsakliga typerna av ytliga magmatiska gångar skapar specifika identifierbara mönster av ytdeformation. Detta testas genom att dokumentera den analoga modellens yta alltjämt som intrusionerna bildas med hjälp av två olika övervaknings- metoder. Den första metoden lyckades identifiera mönster som är specifika för de två olika typerna. Den högsta punkten på den deformerade ytan kan användas för att förutspå den plats där framtida utbrott kommer att ske i båda typerna. Den andra metoden lyckades urskilja dem horisontella komponenterna av förskjutning som gör det möjligt att studera den spröda deformation som utvecklas på ytan. Resultaten tyder på att karakteristiska mönster av spröd deformation existerar för de två typerna. För att förbättra de analoga modellerna måste man undersöka hur en mer topografiskt varierad yta påverkar den bildade deformation samt en skorpa som inte är helt homogen. Vid jämförelse mellan numeriska modeller och analoga modeller sågs en stor skillnad som tyder på att vi ännu inte förstår hur magma rör sig genom jordskorpan. Framtida användning av analyserna presenterade i denna avhandling kräver en förbättring av upplösningen på systemen som används till vulkanövervakning i naturen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-255690 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Guldstrand, Frank |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, 1650-6553 ; 321 |
Page generated in 0.0032 seconds