uu.seUppsala University Publications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Magmatic Sheet Intrusions as Seen in Surface Deformation - Developing a Tool for Interpreting Volcanic Unrest
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences.
2015 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Magmatiska gångintrusioners uttryck sedd i ytdeformation - en framtida metod för att tolka vulkanisk deformation inför utbrott (Swedish)
Abstract [en]

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. 

Abstract [sv]

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. 

Place, publisher, year, edition, pages
2015. , 180 p.
Series
Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, ISSN 1650-6553 ; 321
Keyword [en]
Analogue modelling, surface deformation, cone sheets, dykes, moiré, photogrammetry, sheet intrusions, propagation
Keyword [sv]
Analog modellering, ytdeformation, inverterade koner, vertikala plan, moiré, fotogrammetri, magmatiska intrusioner, propagering
National Category
Geophysics Geology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-255690OAI: oai:DiVA.org:uu-255690DiVA: diva2:823189
External cooperation
Universitet I Oslo
Educational program
Master Programme in Earth Science
Presentation
2015-06-02, Småland, Villavägen 16, Uppsala, 20:23 (English)
Supervisors
Examiners
Available from: 2015-06-18 Created: 2015-06-17 Last updated: 2015-06-18Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Guldstrand_master_321(426920 kB)129 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 426920 kBChecksum SHA-512
b5a3535e4787cea865f15ba909941dee79ad8dbe8e347a2d14ac6f161238bac4cdeca71fa78d3848a4a83c1e9a9f96cc6b9717a1acf712a7b9598290413da7fa
Type fulltextMimetype application/pdf

Search in DiVA

By author/editor
Guldstrand, Frank
By organisation
Department of Earth Sciences
GeophysicsGeology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 129 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 1458 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf