Plinian eruptions of Nevado de Toluca volcano, Mexico

Zusammenfassung

Die Unteren und die Oberen Bimssteine des Toluca sind dacitische air fall-Ablagerungen, die vor etwa 24 500 bzw. 11 600 Jahren gefördert wurden. Der „Lower Toluca Pumice“ bedeckt ungefähr 400 km2 und hat ein Volumen von rund 0,33 km³ (porenfrei gerechnet von 0,16 km³). Nach der 10-cm-Mächtigkeitskurve zeigt er einen nordostgerichteten Verbreitungsfächer. Der „Upper Toluca Pumice“ bedeckt mehr als 2000 km²; sein Volumen beträgt rund 2,3 km³, wenn man die 40-cm-Mächtigkeitskurve zugrundelegt. Das Gesamtvolumen dürfte bei 3,5 km³ (porenfrei gerechnet bei 1,54 km³) liegen. Sein symmetrischer Verbreitungsfächer hat die Richtung N 65° E.

Die INMAN-Parameter, Median (Md_ϕ) und Sortierung (σ_ϕ), zusammen mit dem Zerkleinerungs-Index von granulometrischen Analysen aus 23 Bimssteinprofilen zeigen, daß beide Ausbrüche dem plinianischen Typ zuzuordnen sind. Die Korngrößen-Verteilung, verglichen mit einem einfachen mathematischen Modell, gibt einen annähernden Hinweis auf den Ausbruchsverlauf während der Ablagerung der gröbsten Anteile des unteren Teils der „Upper Toluca Pumice“-Serie. Nach Berechnungen ergibt sich eine Anfangsgeschwindigkeit der Eruption von 500 m/sek aus einem annähernd runden Schlot mit einem Durchmesser von 260 m, sowie eine horizontale Durchschnittswindgeschwindigkeit von 16,2 m/sek und eine Höhe der Eruptionswolke von 40 km. Die freigewordene kinetische Energie betrug rund 6 X 10¹⁹ erg/sek. Die jüngere Eruption dagegen hatte zehnmal mehr kinetische Energie als die ältere.

Abstract

The Lower and Upper Toluca Pumice Formations are dacitic airfall deposits that were erupted about 24,500 yr BP and 11,600 yr BP respectively. The Lower Toluca Pumice covers about 400 km², with a volume of 0.33 km³ (dense rock equivalent 0.16 km³) within the 10 cm isopach, and has a northeast-trending dispersal fan. The Upper Toluca Pumice covers more than 2,000 km², has a volume of 2.3 km³ within the 40 cm isopach, and an estimated total volume of 3.5 km³ (dense rock equivalent 1.54 km³). Its symmetrical dispersal fan trends N 65° E. The Inman parameters, median diameter (Md_ϕ) and deviation (σ_ϕ), together with the fragmentation indices, derived from granulometric studies of samples from 23 pumice sections, show that both eruptions were of Pliniantype. The particle-size distribution, compared with a simple mathematical model of a Plinian eruption, provides an approximate indication of the eruptive conditions during the deposition of the coarsest part of the Lower Member of the Upper Toluca Pumice. Computations give a muzzle velocity of 500 m/sec from a circular vent 260 m in diameter, a mean horizontal windspeed of 16.2 m/sec and an eruptive cloud 40 km high, with a maximum rate of release of kinetic energy of 6 × 10¹⁹ erg/sec. The younger eruption released about ten times more kinetic energy than the older.

Résumé

Les formations inférieures et supérieures de Ponce de Toluca sont des dépôts dacitiques d'origine aérienne, qui ont été émis il y a environ 24,500 ans AP et 11,600 ans AP respectivement. Le »Lower Toluca Pumice«, qui couvre environ 400 km², avec un volume de 0.33 km³ (équivalent à 0.16 km³ de roche compacte) dans I'isopaque de Pumice«, couvre plus de 2000 km², a un volume de 2.3 km³ dans l'isopaque de 40 cm, et un volume global estimé à 3.5 km³ (équivalent à 1.54 km³ de roche compacte). Son éventail symétrique de dispersion est dirigé vers N 65° E. Les paramètres Inman, le diamètre médian (Md_ϕ) et la déviation (σ_ϕ), comme aussi les indices de fragmentation tirés des études granulométriques d'échantillons de 23 profils de ponce, montrent que ces deux éruptions étaient du type plinien. La distribution granulométrique des particules comparée à un modèle mathématique simple d'une éruption plinienne, fournit une indication approximative des conditions d'éruption pendant le dépôt de la fraction la plus grossière du membre inférieur du »Upper Toluca Pumice«. Des calculs donnent une vitesse initiale de 500 m/sec à partir d'un évent circulaire de 260 m de diamètre, une vitesse horizontale de vent de 16.2 m/sec et une nuée éruptive de 40 km de hauteur, avec une degré maximum de libération d'énergie cinétique de 6 × 10¹⁹ erg/sec. L'éruption plus récente a libéré environ dix fois plus d'énergie cinétique que l'éruption plus ancienne.

Resumen

Las formaciones »Lower y Upper Toluca Pumice« son depósitos de caida libre, originados hace approximadamente 24,500 y 11,600 años A.P., respectivamente. El depósito »Lower Toluca Pumice« cubre un area de aproximadamente 400 km², y tiene un volumen de 0.33 km³ (0.16 km³ de roca masiva) dentro de la isopaca de 10 cm, y su area de dispersión se prolonga en dirección N.E. El depósito »Upper Toluca Pumice« cubre más de 2,000 km², tiene un volumen de 2.3 km³ dentro de la isopaca de 40 cm, y un volumen total estimado en 3.5 km³ (1.54 km³ de roca masiva); su dirección principal de dispersion es N 65° E. Considerando los parámetres de Inman; es decir, diámetro medio (Md_ϕ) y desviación estandard (σ_ϕ), además de los índices de fragmentatión, derivados todos de estudios granulométricos de muestras tomadas en 23 secciones en el campo, ambos depósitos se deben a erupciones del tipo Pliniano. La distribución de tamaños, comparada con un modelo matemático simple de una erupción tipo Pliniano, muestra los parámetres aproximados de la erupción al momenta de depositarse la fracción más gruesa del miembro inferior del depósito »Upper Toluca Pumice«. Los cálculos dan una velocidad de escape de 500 m/seg de un cráter circular 260 m de diámetro, una velocidad media del viento de 16.2 m/seg y una columna eruptiva de 40 km de altura, con un gasto máximo de energía cinética de 6 × 10¹⁹ ergios/seg. La energía cinética liberada por la última erupción fue diez veces mayor que la primera.

Краткое содержание

Нижние и верхние слои пемзы в Толука являют ся дацистскими эоловым и приносами, изверженн ыми примерно 24500 и 11600 милл ионов лет тому назад. «Lower Toluca Pumice» простирае тся на 400 км² и его объем равен в среднем 0,33 км³, если же подсчитывать без уче та пор, то — 0,16 км³. Его мощность составл яет 10 см, он простирает ся в северо-западном напр авлении веероподобно. «Upper Toluca Pumice» пр остирается более, чем на 2000 км²; его объем равен 2,3 к м³, если исходить из кр ивой мощности в 40 см. Общий объем можно счи тать 3,5 км³, что при подсч ете без учёта пор соответств ует 1,54 км³. Его симметрическ ое простирание идет с севера на восток в 65°. Как показали парамер т INMAN, медиан (Md Ø) и степень сортировки наряду с индексом раз мельчения при гранулометрическом анализе 23 профилей пемзы, оба выброса мог ут быть отнесены к тип у плиния. Распределение зернистости при срав нении с простой матем атической моделью указывает примерно на течение п роцесса выброса во вр емя отложения наиболее грубых частей нижней части «Upper Toluca Pumica». Рассчитал и начальную скорость эрупции в 500 м /сек, из примерно кругл ого отверстия кратера в 260 м диаметром, средню ю скорость по горизон тали в 16,2 м/сек. и высотуэрупцио нного облака в 40 км. Освобо жде нная кинетическая эн ергия составляла 6х10¹⁹ эрг/сек. Поздней шая эрупция обладала в 10 р аз большей кинетическо й энергией, чем древняя.