Physikalische Charakterisierung der Tajogait-Eruption

Einleitung

Vul­kan­aus­brü­che wer­den übli­cher­wei­se in effu­si­ve und explo­si­ve Akti­vi­tät unter­teilt, abhän­gig von der Kanal­dy­na­mik, die ent­we­der zum Aus­strö­men von Lava füh­ren kann, wenn das ent­gas­te Mag­ma die Ober­flä­che erreicht (effu­si­ve Erup­tio­nen), oder zur Frag­men­tie­rung von Mag­ma in ver­schie­de­nen Tie­fen (tro­cke­ne explo­si­ve Erup­tio­nen). Hawai­i­an bis Ultra-Pli­ni­an und nas­se explo­si­ve Erup­tio­nen von Surtsey­an bis Phrea­to-Pli­ni­an in der Klas­si­fi­ka­ti­on von Wal­ker ( 1980 )).

Nichts­des­to­trotz kön­nen eini­ge Erup­tio­nen, die sowohl mit kie­sel­säu­re­ar­mem (z. B. Basalt) als auch mit kie­sel­säu­re­rei­chem Mag­ma (z. B. Rhyo­lith) ver­bun­den sind, mit hybri­den Sti­len in Ver­bin­dung gebracht wer­den, die sowohl effu­si­ve Pro­duk­te (z. B. Lava­strö­me, Lava­do­me) als auch explo­si­ve Merk­ma­le (z. B , Tephra-Decken, Schla­cken­ke­gel, pyro­klas­ti­sche Dich­te­strö­me), die aus unter­schied­li­chen Erup­ti­ons­sti­len resul­tie­ren (z. B. Alfa­no et al., 2018 ; Cass­idy­et al.,  2018 ; Cas­tro & Gard­ner,  2008 ; Pio­liet al.,  2009 ; Schip­pe­ret al.,  2013 ; Wadsworth et al.,  2020 ; Zawa­cki et al.,  2019 ). Ins­be­son­de­re lang andau­ern­de Erup­tio­nen (Dau­er von weni­gen Tagen bis zu eini­gen Jah­ren) kön­nen durch unste­te Dyna­mik und gleich­zei­ti­gen Aus­stoß von Lava und Tephra gekenn­zeich­net sein;

Dies kann das Ergeb­nis ver­schie­de­ner Pro­zes­se sein, dar­un­ter die fla­che Frag­men­tie­rung von basal­ti­schem Mag­ma und epi­so­dische Gas­se­gre­ga­ti­on, dh hef­ti­ge strom­bo­li­a­ni­sche Erup­tio­nen (Cio­ni et al.,  2008 ; Hill et al.,  1998 ; Mac­do­nald,  1972 ; Pio­li et al.,  2008 ). ,  2009; Valen­tin,  1998 ; Valen­ti­ne & Gregg,  2008 ; Wal­ker,  1973 ) und den Über­gang von der fla­chen Frag­men­tie­rung des rhyo­li­ti­schen Mag­mas zur tie­fe­ren kryp­ti­schen Frag­men­tie­rung auf­grund der Kanal­blo­ckie­rung und des Sin­terns der pyro­klas­ti­schen Pro­duk­te, dh kup­pel­bil­den­der Erup­tio­nen (Wadsworth et al.,  2020 ).

Hef­ti­ge strom­bo­li­a­ni­sche Erup­tio­nen sind typi­scher­wei­se mit der Bil­dung von Schla­cken­ke­geln unter­schied­li­cher Höhe, weit ver­brei­te­ten Tephra-Decken und aus­ge­dehn­ten Lava­fel­dern ver­bun­den (Pio­li et al.,  2008 ; Valen­ti­ne et al.,  2005 ). Die­ser Erup­ti­ons­stil sowie vul­ka­ni­sche Erup­tio­nen und lang anhal­ten­de Asche­emis­sio­nen sind allein anhand von Tephra-Decken schwer zu klas­si­fi­zie­ren und soll­ten anhand der Erup­ti­ons­dy­na­mik und ins­be­son­de­re der Erup­ti­ons­in­sta­bi­li­tät bes­ser cha­rak­te­ri­siert wer­den (z. B. Cop­po­la et al.,  2022 ; Dom­in­guez et al.,  2016 ; Pio­li et al.,  2022). Erup­ti­ons­un­ste­tig­keit hängt haupt­säch­lich mit Schwan­kun­gen wich­ti­ger phy­si­ka­li­scher Para­me­ter wie der Mas­se­n­erup­ti­ons­ra­te (MER) über einen wei­ten Zeit­be­reich (Sekun­den bis Stun­den oder Tage) zusam­men, die zur Bil­dung meh­re­rer (zig bis hun­dert) dün­ner Schich­ten (weni­ge bis zehn Mil­li­me­ter), gekenn­zeich­net durch varia­ble Korn­grö­ße und/oder Klast­tex­tur und Typo­lo­gie und/oder Far­be (z. B. Bona­don­na et al.,  2016 ; Pio­li et al.,  2008).

Ein­zel­ne Schich­ten und Ein­hei­ten (Grup­pen meh­re­rer Schich­ten mit ähn­li­chen Eigen­schaf­ten) in der stra­ti­gra­phi­schen Auf­zeich­nung lang anhal­ten­der Erup­tio­nen wei­sen eine schwie­ri­ge räum­li­che Kor­re­la­ti­on auf, und die zuge­hö­ri­gen kumu­la­ti­ven Iso­pa­chen­kar­ten sind typi­scher­wei­se sub­kreis­för­mig und spie­geln die Wind­va­ria­ti­on im Lau­fe der Zeit wider, wie dies häu­fig der Fall ist hef­ti­ger strom­bo­li­a­ni­scher Erup­tio­nen und vul­ka­nia­ni­scher Zyklen (z. B. El Jor­ul­lo 1759–1774, Mexi­ko: Row­land et al.,  2009 ; Parí­cu­tin 1943–1952, Mexi­ko: Pio­li et al.,  2008 ; La Fos­sa, Vul­ca­no 1888–1990, Ita­li­en: Di Trag­lia,  2011). Die Ska­la der Unste­tig­keit (Peri­odi­zi­tät und Ampli­tu­de der Schwan­kun­gen) nimmt zu, wenn man von Pli­ni­an (qua­si-ste­tig) über Sub-Pli­ni­an (oszil­lie­ren­de, anhal­ten­de, kurz­le­bi­ge Säu­le) zu hef­ti­gem Strom­bo­li­an (von Lava­fon­tä­nen gespeis­te, dis­kon­ti­nu­ier­li­che, pul­sie­ren­de Säu­le) über­geht ‑Churn-Flow-Régime), zu nor­ma­lem Strom­bo­li­an (peri­odi­scher Anstieg von lei­tungs­fül­len­den Gas­bla­sen inner­halb des Con­duit-Slug-Strö­mungs­re­gimes), zu Vul­ca­ni­an (dis­kre­te Explo­sio­nen, die durch Pau­sen getrennt sind; Bona­don­na et al.,  2016 ; Pio­li et al.,  2008 ) .

Lang anhal­ten­de, hybri­de Erup­tio­nen sind durch meh­re­re Stil­ver­schie­bun­gen gekenn­zeich­net (z. B. nor­ma­ler strom­bo­li­a­ni­scher, hef­ti­ger strom­bo­li­a­ni­scher, vul­ka­ni­scher, sub-pli­nia­ni­scher) und sind basie­rend auf tra­di­tio­nel­len Stra­te­gien schwer zu klas­si­fi­zie­ren, wenn nur Tephra-Decken berück­sich­tigt wer­den (z. B. Vol­ca­nic Explo­si­vi­ty Index (VEI)). ; Newhall & Selbst, 1982 ). Ers­tens sind Tephra-Decken nicht das ein­zi­ge Pro­dukt, wobei Lava­strö­me oft eine wich­ti­ge Kom­po­nen­te sind (z. B. bra­chen zwi­schen 94 Gew.-% des Mag­mas wäh­rend des Aus­bruchs des Ätna 1971 und 39 Gew.-% des Mag­mas wäh­rend des Aus­bruchs des Parí­cu­tin 1943–1952 aus). ; Booth & Wal­ker,  1973 ; Pio­li et al.,  2008 ; Wal­ker,  1973). Zwei­tens wer­den Tephra-Decken durch lang anhal­ten­de Akti­vi­tät pro­du­ziert, und daher kön­nen die damit ver­bun­de­nen kumu­la­ti­ven Volu­mi­na nicht mit denen von anhal­ten­den, kurz­le­bi­gen Erup­tio­nen ver­gli­chen wer­den. Drit­tens sind ein­zel­ne Schich­ten, die ein­zel­nen erup­ti­ven Impul­sen zuge­ord­net sind, von schwie­ri­ger räum­li­cher Kor­re­la­ti­on und daher kön­nen zuge­ord­ne­te Volu­mi­na nicht leicht bestimmt wer­den. Vier­tens kön­nen meh­re­re Öff­nun­gen, die manch­mal auch mit unter­schied­li­chen Erup­ti­ons­sti­len ver­bun­den sind, gleich­zei­tig aktiv sein und kom­ple­xe Tephra-Decken erzeugen.

Fünf­tens soll­te die Tephra-Decke vom Tephra-Fall­out unter­schie­den wer­den, der auch die Bil­dung des Schla­cken­ke­gels umfasst, wie wir es hier betrach­ten. Schließ­lich kön­nen erup­ti­ve Quell­pa­ra­me­ter (ESPs) wie Schwa­den­hö­he, MER, Gesamt­korn­grö­ßen­ver­tei­lung in ver­schie­de­nen Zeit­ska­len (Minu­ten bis Stun­den) wäh­rend der Erup­ti­on schwan­ken. 2020 ; Folch,  2012 ). Schließ­lich macht die Kom­bi­na­ti­on aus effu­si­ven und explo­si­ven Pro­duk­ten, die über einen rela­tiv lan­gen Zeit­raum emit­tiert wer­den, hybri­de Erup­tio­nen auch im Hin­blick auf das Kri­sen­ma­nage­ment und die Risi­ko­be­wer­tung auf­grund der damit ver­bun­de­nen zusam­men­ge­setz­ten Gefah­ren und Aus­wir­kun­gen beson­ders kom­plex (z. B. Car­ra­ce­do et al.,  2022 ; Fear­nley & Bea­ven,  2018 ; Hicks & Few,  2015 ; Rees,  1979). Tat­säch­lich müs­sen ESPs für meh­re­re Pro­zes­se (z. B. Tephra-Plu­mes und Lava­strö­me; Tephra-Plu­mes, Lava­do­me und pyro­klas­ti­sche Dich­te­strö­me) in unter­schied­li­chen Zeit­ska­len (Stun­den bis Mona­te) ein­ge­schränkt werden;

Dar­über hin­aus erfor­dern Stra­te­gien zur Risi­ko­min­de­rung ein brei­te­res Ver­ständ­nis der Wech­sel­wir­kung zwi­schen ver­schie­de­nen phy­si­ka­li­schen Pro­zes­sen wie den Aus­wir­kun­gen von Lava­strö­men und Tephra-Abla­ge­run­gen auf die bebau­te Umwelt und den Ein­fluss der durch Lava­strö­me indu­zier­ten atmo­sphä­ri­schen Kon­vek­ti­on auf die Dyna­mik von Tephra-Flu­men und die Tephra-Aus­brei­tung (z. B. Deli­gne et al.,  2017 ; Zuc­ca­ro et al.,  2008 ). Von beson­de­rem Inter­es­se für ein effek­ti­ves Manage­ment der Vul­kan­kri­se ist auch die zeit­li­che Ent­wick­lung der unter­schied­li­chen Sti­le (z. B. Sword-Dani­els et al.,  2013). Daher ist ein bes­se­res Ver­ständ­nis der Dyna­mik hybri­der Erup­tio­nen sowohl für die Cha­rak­te­ri­sie­rung von Erup­tio­nen als auch für die Redu­zie­rung des damit ver­bun­de­nen Risi­kos erforderlich.

Hybrider Ausbruch

Der Aus­bruch der Cumbre Vie­ja (Insel La Pal­ma, Spa­ni­en) von Sep­tem­ber bis Dezem­ber 2021, der kürz­lich als Tajo­gai­te-Aus­bruch bezeich­net wur­de, ist ein typi­sches Bei­spiel für einen lang anhal­ten­den, hybri­den Aus­bruch mit abwech­seln­den oder häu­fi­ger gleich­zei­ti­gen Erup­tio­nen von Lava­strö­men und Tephra ( Long­pré,  2021 ; Pankhurst et al.,  2022 ; Rome­ro et al.,  2022a). Eine zusätz­li­che Kom­pli­ka­ti­on die­ses Aus­bruchs war das Vor­han­den­sein meh­re­rer Schlo­te, die meis­tens gleich­zei­tig aktiv waren und mit unter­schied­li­chen Arten explo­si­ver Akti­vi­tät ver­bun­den waren (z. B. Asche­emis­sio­nen, Lava­fon­tä­nen, strom­bo­li­a­ni­sche Akti­vi­tät) sowie meh­re­re akti­ve Schlo­te, die Lava­strö­me über einen Riss pro­du­zier­ten etwa 0,5km. Die Erup­ti­ons­klas­si­fi­zie­rung sowie die Vor­her­sa­ge der damit ver­bun­de­nen Asche­aus­brei­tung waren auf­grund der schnell vari­ie­ren­den ESPs und Wind­be­din­gun­gen eine Herausforderung.

Mit dem Ziel, die zeit­li­che Ska­la der erup­ti­ven Unste­tig­keit und Fluk­tua­ti­on des Tajo­gai­te-Aus­bruchs 2021 zu ver­an­schau­li­chen, cha­rak­te­ri­siert die­se Arbeit die zuge­hö­ri­ge Tephra-Decke in Kom­bi­na­ti­on mit der Ana­ly­se der Lava-Emis­si­ons­ra­te, des Tephra-Kegels, des atmo­sphä­ri­schen Win­des und des vul­ka­ni­schen Bebens. Ins­be­son­de­re wird eine detail­lier­te Ana­ly­se der Stra­ti­gra­phie zusam­men mit der Beschrei­bung ein­zel­ner Erup­ti­ons­pha­sen und der Cha­rak­te­ri­sie­rung von Schlüs­sel-ESPs über die Zeit und allen damit ver­bun­de­nen Unsi­cher­hei­ten (dh Dau­er, Plu­me-Höhe, Erup­ti­ons­vo­lu­men und ‑mas­se, MER) prä­sen­tiert. Aus­wir­kun­gen auf die Erup­ti­ons­klas­si­fi­zie­rung und die Vor­her­sa­ge der Asche­aus­brei­tung wer­den eben­falls dis­ku­tiert. Es ist zu beach­ten, dass Daten zur Korn­grö­ße hier aus Platz­grün­den nicht ent­hal­ten sind und in einer zukünf­ti­gen Ver­öf­fent­li­chung prä­sen­tiert werden.

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Samstag, der 7. Januar 2023

14.00 Uhr - Navie­ra Armas ändert die täg­li­che Abfahrts­zeit von La Pal­ma des Schif­fes „Volcán de Tabu­ri­en­te“. Es fährt von Mon­tag bis Sams­tag um 5:30 Uhr direkt zum Hafen von Los Cris­tia­nos, wo es um 8:45 Uhr anlegt, und am Sonn­tag Abfahrt um 16:15 Uhr und Ankunft um 19.30 Uhr.

Sonntag, der 8. Januar 2023

9.30 Uhr – GUAYOTA Wöchent­li­che Gra­fik von INVOLCAN zur Über­wa­chung der seis­misch-vul­ka­ni­schen Akti­vi­tät auf den Kana­ri­schen Inseln.

Infor­ma­tivo grá­fi­co sem­anal GUAYOTA del INVOLCAN sob­re la moni­to­ri­za­ción de la activ­i­dad sis­mo-volcá­ni­ca de Cana­ri­as. https://t.co/5OT0nzW5lE pic.twitter.com/150vRSgTcT

— INVOLCAN (@involcan) Janu­ary 6, 2023