Published January 14, 2020
| Version v1
Publication
Open
Aeolian Remobilisation of the 2011-Cordón Caulle Tephra-Fallout Deposit: Example of an Important Process in the Life Cycle of Volcanic Ash
Creators
- 1. University of Geneva
- 2. Johannes Gutenberg University Mainz
- 3. University of Buenos Aires
- 4. University of Florence
- 5. Universitat Politècnica de Catalunya
- 6. Barcelona Supercomputing Center
- 7. National Agricultural Technology Institute
- 8. Universidad Nacional de La Pampa
- 9. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Description
Although volcanic eruptions represent short periods in the whole history of a volcano, the large amount of loose pyroclastic material produced, combined with aeolian processes, can lead to continuous, long-lasting reworking of volcanic products. Driven by wind, these processes significantly influence the geomorphology and prolong the impacts of eruptions on exposed communities and ecosystems. Since such phenomena are of interest to scientists from a range of disciplines (e.g. volcanology, atmospheric and soil sciences), a well-defined, common nomenclature is necessary to optimize the multidisciplinary characterisation of both processes and deposits. We, therefore, first describe ash wind-remobilisation processes and provide definitions for appropriate terms consistent with the World Meteorological Organization's classification of lithometeors. Secondly, we investigate the aeolian transport and deposition of ash from the 2011 Cordόn Caulle (Chile) tephra-fallout through field observations and on a physical characterisation of systematically collected ground and airborne material. In the arid regions of the Argentinian Patagonia steppe, two main types of secondary deposits have been identified associated with: i) non-erodible surface roughness elements (e.g. vegetation and rocks), and ii) pre-existing mounds or similar erodible bedforms. Grainsize analysis shows that wind-remobilised particles have a specific size range, from <0.4 to 500 m, with a 95% of the material between 1 and 255 m, median values of 25-135 m and modes of 30-95 m. We find that 15-40% of the remobilised material ranges from 63-125 m, coinciding with the size range which minimises the wind threshold friction velocity. Interestingly, particle shape analysis shows that for this size fraction, remobilised particles display the largest differences in shape descriptors (convexity, solidity and circularity) with respect to the primary ash, indicating abrasion and rounding due to saltation. Although particle (size and shape) and deposit features (morphology and structures) alone are insufficient to interpret transport mechanisms, their combination suggests that whilst saltation is the most common particle transport mechanism, suspension and creep also play an important role. In fact, our results suggest that saltation induces short-term suspension of fine particles (20-63 m).
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
على الرغم من أن الانفجارات البركانية تمثل فترات قصيرة في تاريخ البركان بأكمله، إلا أن الكمية الكبيرة من المواد البركانية السائبة المنتجة، جنبًا إلى جنب مع العمليات الأيولية، يمكن أن تؤدي إلى إعادة تشغيل مستمرة وطويلة الأمد للمنتجات البركانية. تؤثر هذه العمليات التي تحركها الرياح بشكل كبير على الجيومورفولوجيا وتطيل آثار الانفجارات على المجتمعات والنظم الإيكولوجية المكشوفة. نظرًا لأن هذه الظواهر تهم العلماء من مجموعة من التخصصات (مثل علم البراكين وعلوم الغلاف الجوي والتربة)، فمن الضروري وجود تسميات مشتركة محددة جيدًا لتحسين التوصيف متعدد التخصصات لكل من العمليات والرواسب. لذلك، نقوم أولاً بوصف عمليات إزالة الرماد من الرياح ونقدم تعريفات للمصطلحات المناسبة بما يتفق مع تصنيف المنظمة العالمية للأرصاد الجوية للأرصاد الجوية للأرصاد الجوية الصخرية. ثانياً، نقوم بالتحقيق في النقل الأيولي وترسب الرماد من كوردون كول 2011 (تشيلي) tephra - fallout من خلال الملاحظات الميدانية وعلى التوصيف المادي للمواد الأرضية والمحمولة جواً التي تم جمعها بشكل منهجي. في المناطق القاحلة من سهوب باتاغونيا الأرجنتينية، تم تحديد نوعين رئيسيين من الرواسب الثانوية المرتبطة بما يلي: 1) عناصر خشونة السطح غير القابلة للتآكل (مثل الغطاء النباتي والصخور)، و 2) التلال الموجودة مسبقًا أو أشكال الأسرة القابلة للتآكل المماثلة. يُظهر تحليل حجم الحبيبات أن الجسيمات المعاد تعبئتها بالرياح لها نطاق حجم محدد، من أقل من 0.4 إلى 500 متر، مع 95 ٪ من المواد بين 1 و 255 مترًا، وقيم متوسطة من 25-135 مترًا وأنماط من 30-95 مترًا. نجد أن 15-40 ٪ من المواد المعاد تعبئتها تتراوح بين 63-125 مترًا، بالتزامن مع نطاق الحجم الذي يقلل من سرعة احتكاك عتبة الرياح. ومن المثير للاهتمام، يُظهر تحليل شكل الجسيمات أنه بالنسبة لهذا الجزء بالحجم، تُظهر الجسيمات المعاد تعبئتها أكبر الاختلافات في واصفات الشكل (التحدب والصلابة والدوران) فيما يتعلق بالرماد الأولي، مما يشير إلى التآكل والتقريب بسبب الملوحة. على الرغم من أن الجسيمات (الحجم والشكل) وخصائص الرواسب (المورفولوجيا والهياكل) وحدها غير كافية لتفسير آليات النقل، فإن الجمع بينها يشير إلى أنه في حين أن التمليح هو آلية نقل الجسيمات الأكثر شيوعًا، إلا أن التعليق والزحف يلعبان أيضًا دورًا مهمًا. في الواقع، تشير نتائجنا إلى أن الملح يحفز تعليق الجسيمات الدقيقة على المدى القصير (20-63 م).Translated Description (French)
Bien que les éruptions volcaniques représentent de courtes périodes dans toute l'histoire d'un volcan, la grande quantité de matériau pyroclastique en vrac produite, combinée aux processus éoliens, peut conduire à un remaniement continu et durable des produits volcaniques. Poussés par le vent, ces processus influencent considérablement la géomorphologie et prolongent les impacts des éruptions sur les communautés et les écosystèmes exposés. Étant donné que de tels phénomènes intéressent les scientifiques de diverses disciplines (par exemple, la volcanologie, les sciences de l'atmosphère et des sols), une nomenclature commune bien définie est nécessaire pour optimiser la caractérisation multidisciplinaire des processus et des dépôts. Nous décrivons donc d'abord les processus de remobilisation du vent de cendres et fournissons des définitions pour les termes appropriés conformes à la classification des lithométéores de l'Organisation météorologique mondiale. Deuxièmement, nous étudions le transport éolien et le dépôt de cendres de la chute de téphra de Cordόn Caulle (Chili) en 2011 grâce à des observations sur le terrain et à une caractérisation physique des matériaux au sol et en suspension dans l'air collectés systématiquement. Dans les régions arides de la steppe de Patagonie argentine, deux principaux types de dépôts secondaires ont été identifiés associés à : i) des éléments de rugosité de surface non érodables (par exemple, la végétation et les roches), et ii) des monticules préexistants ou des formes de lit érodables similaires. L'analyse de Grainsize montre que les particules mobilisées par le vent ont une plage de taille spécifique, de <0,4 à 500 m, avec 95% du matériau entre 1 et 255 m, des valeurs médianes de 25-135 m et des modes de 30-95 m. Nous constatons que 15 à 40 % du matériau remobilisé se situe entre 63 et 125 m, ce qui coïncide avec la plage de taille qui minimise la vitesse de frottement du seuil de vent. Fait intéressant, l'analyse de la forme des particules montre que pour cette fraction de taille, les particules remobilisées présentent les plus grandes différences de descripteurs de forme (convexité, solidité et circularité) par rapport aux cendres primaires, indiquant une abrasion et un arrondi dus à la saltation. Bien que les caractéristiques des particules (taille et forme) et des dépôts (morphologie et structures) ne suffisent pas à elles seules à interpréter les mécanismes de transport, leur combinaison suggère que si la saltation est le mécanisme de transport des particules le plus courant, la suspension et le fluage jouent également un rôle important. En effet, nos résultats suggèrent que la saltation induit une suspension à court terme des particules fines (20-63 m).Translated Description (Spanish)
Aunque las erupciones volcánicas representan períodos cortos en toda la historia de un volcán, la gran cantidad de material piroclástico suelto producido, combinada con los procesos eólicos, puede conducir a una reelaboración continua y duradera de los productos volcánicos. Impulsados por el viento, estos procesos influyen significativamente en la geomorfología y prolongan los impactos de las erupciones en las comunidades y ecosistemas expuestos. Dado que tales fenómenos son de interés para los científicos de una variedad de disciplinas (por ejemplo, vulcanología, ciencias atmosféricas y del suelo), es necesaria una nomenclatura común bien definida para optimizar la caracterización multidisciplinaria tanto de los procesos como de los depósitos. Por lo tanto, primero describimos los procesos de removilización del viento de ceniza y proporcionamos definiciones de términos apropiados consistentes con la clasificación de litometeoros de la Organización Meteorológica Mundial. En segundo lugar, investigamos el transporte eólico y la deposición de cenizas de la tefra-fallout Cordόn Caulle (Chile) de 2011 a través de observaciones de campo y en una caracterización física del material terrestre y aéreo recolectado sistemáticamente. En las regiones áridas de la estepa patagónica argentina, se han identificado dos tipos principales de depósitos secundarios asociados con: i) elementos de rugosidad superficial no erosionables (por ejemplo, vegetación y rocas), y ii) montículos preexistentes o formas de lecho erosionables similares. El análisis de tamaño de grano muestra que las partículas removilizadas por el viento tienen un rango de tamaño específico, de <0.4 a 500 m, con un 95% del material entre 1 y 255 m, valores medianos de 25-135 m y modos de 30-95 m. Encontramos que el 15-40% del material removilizado oscila entre 63-125 m, coincidiendo con el rango de tamaño que minimiza la velocidad de fricción umbral del viento. Curiosamente, el análisis de la forma de las partículas muestra que para esta fracción de tamaño, las partículas removilizadas muestran las mayores diferencias en los descriptores de forma (convexidad, solidez y circularidad) con respecto a la ceniza primaria, lo que indica abrasión y redondeo debido a la saltación. Aunque las características de las partículas (tamaño y forma) y los depósitos (morfología y estructuras) por sí solas son insuficientes para interpretar los mecanismos de transporte, su combinación sugiere que, si bien la saltación es el mecanismo de transporte de partículas más común, la suspensión y la fluencia también desempeñan un papel importante. De hecho, nuestros resultados sugieren que la saltación induce la suspensión a corto plazo de partículas finas (20-63 m).Files
pdf.pdf
Files
(11.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d2592ea3da582c3384802e141db0d9f1
|
11.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- إعادة التعبئة الأيولية لرواسب كوردون كول تيفرا- فالوت لعام 2011: مثال على عملية مهمة في دورة حياة الرماد البركاني
- Translated title (French)
- Remobilisation éolienne du gisement de Tephra-Fallout 2011-Cordón Caulle : exemple d'un processus important dans le cycle de vie des cendres volcaniques
- Translated title (Spanish)
- Removilización Eólica del Depósito 2011-Cordón Caulle Tephra-Fallout: Ejemplo de un Proceso Importante en el Ciclo de Vida de las Cenizas Volcánicas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2999799281
- DOI
- 10.3389/feart.2019.00343
References
- https://openalex.org/W1544634923
- https://openalex.org/W1633873091
- https://openalex.org/W1695834941
- https://openalex.org/W1896492402
- https://openalex.org/W1966514316
- https://openalex.org/W1971165937
- https://openalex.org/W1985657867
- https://openalex.org/W1995215860
- https://openalex.org/W1995343138
- https://openalex.org/W1995541183
- https://openalex.org/W2014866349
- https://openalex.org/W2020479369
- https://openalex.org/W2043689654
- https://openalex.org/W2055177625
- https://openalex.org/W2062848117
- https://openalex.org/W2071210279
- https://openalex.org/W2083918670
- https://openalex.org/W2090144134
- https://openalex.org/W2121117353
- https://openalex.org/W2128234961
- https://openalex.org/W2153673976
- https://openalex.org/W2169634470
- https://openalex.org/W2173932656
- https://openalex.org/W2234078202
- https://openalex.org/W2253302728
- https://openalex.org/W2296582059
- https://openalex.org/W2310525145
- https://openalex.org/W2345123877
- https://openalex.org/W2477753406
- https://openalex.org/W2504991128
- https://openalex.org/W2561033883
- https://openalex.org/W2601619474
- https://openalex.org/W2752278992
- https://openalex.org/W2769082236
- https://openalex.org/W2782101732
- https://openalex.org/W2893437937
- https://openalex.org/W2894642322
- https://openalex.org/W2904241787
- https://openalex.org/W4254338054