Morphology and Formation of Glassy Volcanic Ash from the August 12-15, 1991 Eruption of Hudson Volcano, Chile

Abstract

The 1991 explosive eruption of Hudson volcano in Chile ejected about 2.7 km3 (DRE) of basalt and trachyandesite magma as tephra fall. A majority of the fallout occurred from an eruption during the period August 12-15, 1991, producing an extensive deposit to the east of the volcano in Chile and Argentina. Dacitic, glassy tephra from this phase of the eruption exhibit a remarkable variety in particle morphology and color, ranging from dark, poorly-vesicular shards to light-colored, pipe-vesicular micropumice. Fractal analysis of glassy particle outlines shows that at least four distinct types can be discriminated: blocky, poorly-vesicular, highly vesicular with spherical vesicles, and pipe vesicular. A quantitative comparison of particle morphologies using principal component analysis of fractal spectrums of the Hudson tephra with other tephra produced by eruptions with known fragmentation mechanisms, together with SEM imaging of particle surfaces, indicates that production of the Hudson tephra involved both interaction with external water and exsolution of dissolved volatiles. Blocky particles likely represent magma that was fragmented by magma-water interactions before exsolution of all dissolved volatiles could occur. The great diversity of particle types in the August 12-15, 1991 Hudson tephra fall can be attributed to eruption of volatile-rich trachyandesite magma through an ice-filled caldera where subglacial melting led to a supply of external water that interacted intermittently with the discharge of magma driven primarily by volatile exsolution.

La erupción explosiva de 1991 del Volcán Hudson en Chile expulsó cerca de 2,7 km3 (DRE) de magma traquiandesítico y basáltico en forma de caída de tefra. La mayoría de la caída se produjo durante el período del 12 al 15 de agosto de 1991, a partir de una erupción que produjo un extenso depósito hacia el este del volcán, en Chile y en Argentina. Para esta fase de la erupción, la fracción vítrea correspondiente a la tefra traquiandesítica muestra composición dacítica, con fragmentos de forma y color muy variados, que fluctúan desde trizas oscuras y poco vesiculadas hasta fragmentos pumíceos de color claro e intensa vesiculación de canalículos. El análisis fractal del contorno de las partículas vítreas permite la separación en por lo menos cuatro tipos distintos: blocosas, poco vesiculadas, altamente vesiculadas con vesículas esféricas y canalículo-vesiculadas. El análisis cuantitativo de las formas de las partículas, mediante el análisis de componentes principales de los espectros fractales de las partículas de la tefra del Hudson, y su comparación con los de otras tefras producidas por erupciones cuyos mecanismos de fragmentación son conocidos, junto con las imágenes de microscopio electrónico de barrido de la superficies de las partículas, indica que la producción de tefra del Hudson es resultado de un proceso mixto que comprende la interacción del magma con agua externa y la exsolución de los volátiles disueltos en el magma. Las partículas blocosas probablemente representan magma fragmentado por interacción con agua antes de que tuviera lugar la exsolución de todos los volátiles disueltos. La gran variedad de partículas en la caída de cenizas de la erupción del 12 al 15 de agosto de 1991 del volcán Hudson puede atribuirse a la erupción de un magma traquiandesítico rico en volátiles a través de una caldera rellena de hielo, en la cual la fusión de la base del relleno de hielo aportó agua externa al sistema magmático, que interactuó intermitentemente con la descarga de magma impulsada por la exsolución de volátiles.