Explosive volcanic eruptions — a new classification scheme

Zusammenfassung

Eine systematische Klassifikation von explosiven vulkanischen Ausbrüchen wird auf Grund verschiedener Messungen ihrer pyroklastischen Ablagerungen vorgeschlagen. Die zwei wichtigen Parameter sind die Grö\e der DispersionsflÄche (D) und das Ma\ der Zerkleinerung der Asche (F). Ein empirisches Ma\ der Dispersion ist die von der 0.01-T_max-Isopache umschlossene FlÄche (in km²): T_max ist die grö\te MÄchtigkeit der jeweiligen Tuffit-Decke. D betrÄgt weniger als 10 km² für Ausbrüche mit stark kegelbildender Tendenz und über 1000 km² für ausgeprÄgte schichtbildende Ausbrüche. Der andere Parameter (F) ist der prozentuale Anteil der Asche im Tuffit, der kleiner als 1 mm ist oder, genauer gesehen, an der Stelle wo die 0,1-T_max-Isopache die Dispersionsachse überschneidet. Kleine F-Werte (ca. 20) stammen von Aschen, deren Zerkleinerung durch Auseinanderrei\en von Magma geschieht, dagegen bedeuten hohe F-Werte (ca. 80) hauptsÄchlich thermische Zerbrechung beim Abschrecken der Lava in Wasser.

Drei Arten von pyroklastischen Ausbrüchen lassen sich anhand der D- und F-Werte ihrer Ablagerungen unterscheiden: hawaiische/strombolische Tuffitdecken zeigen niedrige D- und niedrige F-Werte; surtseysche zeigen niedriges D und hohes F und plinische hohe D- und niedrige bis mÄ\ige F-Werte. Es wird weiterhin vorgeschlagen, die hawaiischen und strombolischen Typen aufgrund ihrer D-Werte zu unterscheiden, normal- und explosiv-strombolische Eruptionen mit Hilfe ihrer F-Werte zu trennen, und ein neuer Typ — sub-plinisch — sollte einen Zwischencharakter zwischen strombolischen sowie plinischen Typen besitzen. Andere Arten, die noch nicht genau gekennzeichnet sind, liegen wahrscheinlich zwischen den oben erwÄhnten Typen.

Abstract

A classification scheme is proposed based on measurements made on the resulting pyroclastic fall deposits, the significant parameters being the area of dispersal and degree of fragmentation of the material. An empirical measure of the first is the area enclosed by the 0.01 T_max isopach (where T_max is the maximum thickness of the deposit), called D, which ranges from less than 10 km² for deposits of strongly cone-building type to more than 1000 km² for deposits of strongly sheet-forming type. An empirical measure of the second is the percentage of material finer than 1 mm in the deposit, or more simply at the point where the 0.1 T_max isopach crosses the dispersal axis. The latter value, called F, varies from less than 20 for deposits in which fragmentation was mainly achieved by the tearing apart of magma, to more than 80 where it was largely due to thermal shock resulting from the quenching of lava by water.

Three kinds of pyroclastic fall deposit are characterised on the basis of their D and F values: hawaiian/strombolian, with low D and low F; surtseyan, with low D and high F; and plinian, with high D and low or moderate F. A distinction based on D is proposed between the strombolian and hawaiian types, and one based on F between normal and violent strombolian. A new, sub-plinian, type is proposed intermediate in character between strombolian and plinian. Others, still to be characterised, are thought to occupy the field outlined by these types.

Résumé

Une classification des éruptions volcaniques explosives est proposée sur la base de différentes mensurations faites sur leurs dépÔts pyroclastiques. Les deux paramètres importants sont les dimensions des aires de dispersion (D) et le degré de finesse des cendres (F). Une mesure empirique du premier paramètre est donnée par la surface (exprimée en km²) limitée par la ligne isopaque de 0.01 T_max (T_max étant l'épaisseur maximum d'une couche de tuffite). D est inférieur à 10 km² pour des éruptions manifestement coniques et dépasse 1000 km² pour des éruptions conduisant à la formation d'épandages courants. L'autre paramètre (F) est le pourcentage des cendres dans la tuffite qui est inférieure à 1mm, ou, plus exactement, à l'endroit où l'isopaque de 0.1 T_max recoupe l'axe de dispersion. De petites valeurs de F (20 environ) proviennent de cendres dont l'amenuisement résulte de l'étirement du magma; par contre des fortes valeurs de F (environ 80) indiquent principalement une fragmentation thermique par suite de la chute dans l'eau.

Trois types d'éruptions pyroclastiques peuvent Être distingués à partir de valeurs de D et de F tirées de leur dépÔt: les couches tuffitiques du type «hawaiien-strombolien » montrent des valeurs faibles de D et F: les couches surtseyennes ont des valeurs faibles pour D et fortes pour F. Les couches pliniennes ont des valeurs élevées pour D, et faibles à moyennes pour F. On peut en outre se proposer de distinguer les types hawaiiens et stromboliens sur la base de leurs valeurs de D, de séparer les éruptions stromboliennes normales et explosives à l'aide de leurs valeurs de F. Un type nouveau, «sous-plinien», posséderait un caractère intermédiaire entre les types «stromboliens» et «pliniens». D'autres types qui n'ont pas encore été suffisamment caractérisés, prennent plase vraisemblablement entre les types mentionnés plus haut.

кРАткОЕ сОДЕРжАНИЕ

пРЕДлАгАЕтсь сИстЕМ АтИЧЕскАь клАссИФИк АцИь ВжРыВНых ВУлкАНИЧЕс кИх ИжВЕРжЕНИИ НА ОсНОВАНИИ ИжМЕРЕН ИИ Их пИРОклАстИЧЕск Их ОтлОжЕНИИ. ДВУМь ВАжНыМИ пАРАМЕтРАМИ ьВльУтсь ВЕлИЧИНА пл ОЩАДИ ДИспЕРсИИ (D) И РАжМЕР ИжМЕльЧЕНИь пЕплА (F). ЁМ пИРИЧЕскИМ МЕРИлОМ Д ОспЕРсИИ сЧИтАЕтсь ОхВАтыВАЕ МАь ИжОпАхОИ 0,01 тМАкс. плОЩ АДь %В кМ²: тМАкс. -ЁтО сАМ Аь БОльшАь тОлЩИНА ДАННОгО тУФФИтОВОгО пОкРОВА. (D) сОстАВльЕт М ЕНЕЕ ЧЕМ 10 кМ² Дль ИжВЕРжЕНИИ с сИльНО кОНУсООБРАж УУЩЕИ тЕНДЕНцИЕИ, И сВ ышЕ 1000 кМ² Дль ВыРАжЕННых плАстООБРжУУЩИх ИжВ ЕРжЕНИИ. ДРУгОИ пАРАМ ЕтР (F) —ЁтО пРОцЕНтНАь ДОль пЕплА В тУФФИтЕ, кОтОР Аь ОкАжыВАЕтсь МЕНьш ЕИ, ЧЕМ 1 ММ, ИлИ —тОЧНЕЕ —НА тОМ МЕстЕ, гДЕ ИжОпАхА 0,1 тМАкс. пЕРЕсЕкАЕт Ось ДИспЕРсИИ. НАИБОльшИ Е жНАЧЕНИь F (пРИБлИжИтЕльНО 20) пРИН АДлЕжАт тАкИМ пЕплАМ, РАжМЕльЧЕНИЕ кОтОРы х ОсУЩЕстВльЕтсь жА сЧЕт РАжРыВА МАгМы, ВысОкЕИ жНАЧЕНИь F (пРИБлИжИтЕльНО 80), НАпРОтИВ, ОБОжНАЧАУт глАВНыМ ОБРАжОМ тЕРМ ИЧЕскОЕ РАжРУшЕНИЕ пРИ БыстР ОМ ОхлАжДЕНИИ лАВы В ВОД Е. НА ОсНОВАНИИ жНАЧЕНИ И D, F И Их ОтлОжЕНИИ МОжН О РАжлИЧАть тРИ ВИДА пИ РОклАстИЧЕскИх ИжВЕРжЕНИИ: гАВАИскИ Е/ стРОМБОлИАНскИЕ тУ ФФИтОВыЕ пОкРОВы ОБНАРУжИВАУт НИжкИЕ жНАЧЕНИь D И F; сУРтсЁИск ИЕ пОкАжыВАУт НИжкОЕ D И В ысОкОЕ F, А плИНИЕВскИЕ —ВысОк ОЕ жНАЧЕНИЕ D И НИжкИЕ Д О МАссИВНых жНАДЕНИИ F. ДАлЕЕ пРЕДлАгАУт РАж лИЧАть гАВАИскИЕ с стРОМБОлИАНскИЕ тИп ы НА ОсНОВАНИИ Их жНАЧЕНИИ D: пО жНАЧЕН ИьМ F пОДРАжДЕльть НОР МАльНыЕ И ВжРыВНыЕ стРОМБОлИА НскИЕ ИжВЕРжЕНИь. НОВыИ, сУБ плИНИЕВскИИ тИп, ДОлж ЕН ИМЕть пРОМЕжУтОЧНыИ хАРАктЕР МЕжДУ стРОМ БОлИАНскИМ И плИНИЕВ скИМ. ДРУгИЕ, ЕЩЕ тОЧНО НЕ ОхАРАктЕРИжОВАНН ыЕ тИпы, лЕжАт ВЕРОьтН О МЕжДУ ВышЕ пЕРЕЧИслЕННыМИ тИпАМИ.