Pyroclastic density currents associated with the 2008-2009 eruption of Chaitén Volcano (Chile):: Forest disturbances, deposits, and dynamics

• Jon J. Major ^[1] ; Thomas C. Pierson ^[1] ; Richard P. Hoblitt ^[1] ; Hugo Moreno ^[2]
  1. [1] United States Geological Survey

     United States Geological Survey

     Estados Unidos

     
  2. [2] Servicio Nacional de Geología y Minería. Chile
• Localización: Andean geology: Formerly Revista geológica de Chile, ISSN-e 0718-7106, ISSN 0718-7092, Vol. 40, Nº. 2, 2013, págs. 324-358
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Flujos piroclásticos asociados a la erupción 2008-2009 del volcán Chaitén:: perturbación del bosque, depósitos y dinámica.
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• Resumen
  • español

    La actividad explosiva del volcán Chaitén ocurrida en mayo de 2008, y los posteriores colapsos del domo ocurridos en los nueve meses siguientes, provocó múltiples flujos piroclásticos de pequeño volumen. Esta actividad explosiva gatilló flujos hacia el norte y noreste que derribaron algunos retazos de bosque incluso a una distancia de 2 km desde el borde de la caldera. Troncos quebrados que se orientan en la dirección de flujo dominan las zonas de perturbación. El flujo piroclástico del flanco norte generó un depósito de algunos decímetros de espesor compuesto de dos niveles: una capa basal de lapilli y ceniza gruesa pumícea y lítica mal seleccionada, empobrecida en material fino, que transita abruptamente a un segundo nivel de ceniza gruesa pumíceolítica enriquecida en finos. Cerca de su base, el depósito contiene fragmentos de materia orgánica mayoritariamente sin carbonizar mientras que la vegetación que sobresale de él exhibe la misma característica. El tipo de perturbación observado en el bosque y las características del depósito, sugieren que el flujo fue diluido, de temperatura relativamente baja (<200°C), y que habría ejercido una presión dinámica de alrededor de 2-4 kPa con una velocidad de aproximadamente 30-40 ms-1. Este flujo piroclástico se habría formado como resultado de explosiones dirigidas a través del domo prehistórico. A su vez, los flujos piroclásticos diluidos y de baja temperatura que abandonaron la caldera a través de la escotadura situada al este-sureste de ella, generaron un depósito de espesor métrico bien estratificado y formado por capas de lapilli y ceniza gruesa de pómez y líticos. Estos flujos no derribaron árboles más allá de algunos cientos de metros desde el borde de la caldera y se infiere, por lo tanto, que fueron menos energéticos que aquellos del flanco norte y noreste. Probablemente, estos flujos se generaron por colapso parcial desde los márgenes de columnas eruptivas verticales. En el valle del río Chaitén, al sur del volcán, se han reconocido dos depósitos de 'bloques y ceniza' de varios metros de espesor. Ambos tienen una matriz de ceniza gruesa que contiene bloques y lapilli lítico de composición riolítica provenientes del domo, y en menor proporción obsidiana y fragmentos líticos del basamento local. Uno de estos depósitos fue generado por un flujo de tipo 'bloques y ceniza' que viajó una distancia indeterminada valle abajo entre junio y noviembre de 2008, al parecer provocado por el colapso parcial del domo que comenzó a crecer el 12 de mayo. Un segundo y mayor flujo de este tipo, relacionado con otro colapso del domo ocurrido el 19 de febrero de 2009, alcanzó hasta menos de 3 km de la localidad de Chaitén, 10 km aguas abajo del volcán. Este último generó un depósito de hasta 8-10 m de un diamicto con características sedimentarias muy similares al anterior. Los árboles localmente carbonizados incluidos en los depósitos de 'bloques y ceniza' sugieren que los flujos fueron de temperatura moderada, tal vez no superior a 300°C. La erosión de estos depósitos en valle del río Chaitén suministra una carga considerable de sedimento aguas abajo, lo que aumenta la inestabilidad del cauce y constituye un desafío para el manejo del mismo.

  • English

    Explosive activity at Chaitén Volcano in May 2008 and subsequent dome collapses over the following nine months triggered multiple, small-volume pyroclastic density currents (PDCs). The explosive activity triggered PDCs to the north and northeast, which felled modest patches of forest as far as 2 km from the caldera rim. Felled trees pointing in the down-current direction dominate the disturbance zones. The PDC on the north flank of Chaitén left a decimeters-thick, bipartite deposit having a basal layer of poorly sorted, fines-depleted pumice-and-lithic coarse ash and lapilli, which transitions abruptly to fines-enriched pumice-and-lithic coarse ash. The deposit contains fragments of mostly uncharred organics near its base; vegetation protruding above the deposit is uncharred. The nature of the forest disturbance and deposit characteristics suggest the PDC was dilute, of relatively low temperature (<200°C), and to first approximation had a dynamic pressure of about 2-4 kPa and velocity of about 30-40 ms-1. It was formed by directionally focused explosions through the volcano's prehistoric, intracaldera lava dome. Dilute, low-temperature PDCs that exited the caldera over a low point on the east-southeast caldera rim deposited meters-thick fill of stratified beds of pumice-and-lithic coarse ash and lapilli. They did not fell large trees more than a few hundreds of meters from the caldera rim and were thus less energetic than those on the north and northeast flanks. They likely formed by partial collapses of the margins of vertical eruption columns. In the Chaitén River valley south of the volcano, several-meter-thick deposits of two block-and-ash-flow (BAF) PDCs are preserved. Both have a coarse ash matrix that supports blocks and lapilli predominantly of lithic rhyolite dome rock, minor obsidian, and local bedrock. One deposit was emplaced by a BAF that traveled an undetermined distance downvalley between June and November 2008, apparently triggered by partial collapse of a newly effused lava dome that started growing on 12 May. A second, and larger, BAF related to another collapse of the new lava dome on 19 February 2009 traveled to within 3 km of the village of Chaitén, 10 km downstream of the volcano. It deposited as much as 8-10 m of diamict having sedimentary characteristics very similar to the previous BAF deposit. Charred trees locally encased within the BAF deposits suggest that the flows were of moderate temperature, perhaps as much as 300°C. Erosion of the BAF deposits filling the Chaitén River channel has delivered substantial sediment loads downstream, contributing to channel instability and challenged river management.