The Chaitén rhyolite lava dome: Eruption sequence, lava dome volumes, rapid effusion rates and source of the rhyolite magma

• John S. Pallister ^[1] ; Angela K. Diefenbach ^[1] ; William C. Burton ^[1] ; Jorge Muñoz ^[2] ; Julia P. Griswold ^[1] ; Luis E. Lara ^[2] ; Jacob B. Lowenstern ^[1] ; Carolina E. Valenzuela ^[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. 277-294
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • El domo riolítico del volcán Chaitén: secuencia eruptiva, tasa de emisión y fuente del magma riolítico
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• Resumen
  • español

    Mediante mapeo geológico y muestreo, análisis fotogramétrico de fotografías aéreas oblicuas y modelos de elevación digital, se documenta la secuencia eruptiva 2008-2009 del volcán Chaitén para estimar el volumen y la tasa de emisión del domo. Además, se presentan datos geoquímicos y petrológicos que contribuyen a la comprensión de la fuente de este magma riolítico y su inusualmente alta tasa de emisión. La erupción consistió en cinco fases mayores: 1. Fase explosiva (1-11 mayo, 2008), 2. Fase transicional (11-31 mayo, 2008), 3. Fase de crecimiento exógeno (junio-septiembre, 2008), 4. Fase de extrusión de la espina y crecimiento endógeno (octubre 2008 a febrero 2009), y 5. Fase de crecimiento principalmente endógeno, esta última iniciada a continuación del colapso de la prominente espina, el 19 de febrero de 2009, y seguida hasta el final de la erupción (fin de 2009 o posiblemente inicio de 2010). El domo riolítico 2008-2009 tiene un volumen total de aproximadamente 0,8 km3. La tasa de emisión promedió 66 m3/seg durante las dos primeras semanas y 45 m3/seg los primeros cuatro meses de erupción, durante los cuales fueron eruptadas 0,5 km3 de lava riolítica. Estos valores están entre los más altos registrados en el mundo para erupciones históricas de magma silíceo. La lava 2008-2009 del volcán Chaitén varía desde una obsidiana pobre en cristales a una riolita microcristalina con 75,3±0,3% SiO2. Esta lava fue evacuada a temperatura relativamente alta y es notablemente similar composicional y petrográficamente a las riolitas prehistóricas de este volcán. La composición normativa de la riolita corresponde a aquella de los fundidos de baja presión (100-200 MPa) en el sistema del granito, consistente con profundidades estimadas de 5 a 10 km obtenidas a partir de equilibrio de fases y modelos geodésicos. Entre los escasos fenocristales, la plagioclasa cálcica, el ortopiroxeno magnésico y la anfíbola aluminosa sugieren que la riolita deriva de un ensamblaje más máfico. La alta temperatura y una viscosidad relativamente baja, permitieron el rápido ascenso del magma y las altas tasas de emisión durante las fases de construcción del domo 2008-2009

  • English

    We use geologic field mapping and sampling, photogrammetrlc analysis of oblique aerial photographs, and digital elevation models to document the 2008-2009 eruptive sequence at Chaitén Volcano and to estimate volumes and effusion rates for the lava dome. We also present geochemical and petrologic data that contribute to understanding the source of the rhyolite and its unusually rapid effusion rates. The eruption consisted of five major phases: 1. An explosive phase (1-11 May 2008); 2. A transitional phase (11-31 May 2008) in which low-altitude tephra columns and simultaneous lava extrusion took place; 3. An exogenous lava flow phase (June-September 2008); 4. A spine extrusion and endogenous growth phase (October 2008-February 2009); and 5. A mainly endogenous growth phase that began after the collapse of a prominent Peléean spine on 19 February 2009 and continued until the end of the eruption (late 2009 or possibly earliest 2010). The 2008-2009 rhyolite lava dome has a total volume of approximately 0.8 km3. The effusion rate averaged 66 m3s-1 during the first two weeks and averaged 45 m3s-1 for the first four months of the eruption, during which 0.5 km3 of rhyolite lava was erupted. These are among the highest rates measured world-wide for historical eruptions of silicic lava. Chaitén's 2008-2009 lava is phenocryst-poor obsidian and microcrystalline rhyolite with 75.3±0.3% SiO2. The lava was erupted at relatively high temperature and is remarkably similar in composition and petrography to Chaitén's pre-historic rhyolite. The rhyolite's normative composition plots close to that of low pressure (100-200 MPa) minimum melts in the granite system, consistent with estimates of approximately 5 to 10 km source depths based on phase equilibria and geodetic studies. Calcic plagioclase, magnesian orthopyroxene and aluminous amphibole among the sparse phenocrysts suggest derivation of the rhyolite by melt extraction from a more mafic magmatic mush. High temperature and relatively low viscosity enabled rapid magma ascent and high effusion rates during the dome-forming phases of the 2008-2009 eruption