Bubble size distributions and magma-water interaction at Eyjafjallajökull volcano, Iceland

• Main Author: La Rue, Alexandra
• Other Authors: Don Baker (Internal/Supervisor), Margherita Polacci (Internal/Cosupervisor2)
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: McGill University 2013
• Subjects: Earth Sciences - Geochemistry; Eyjafjallajökull; Iceland; Islande
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=114434

Volcanic eruptions have large impacts on society. The 2010 eruption at Eyjafjallajökull volcano, Iceland had major consequences for air traffic and industry due to the large amounts of ash produced. This study explores the relationship between magma-water interaction and 3-dimensional (3-D) bubble size distributions in volcanic rocks with the aim of investigating if and how power law exponents in these distributions can be correlated to the degree of explosivity of a volcanic eruption. Results obtained from Eyjafjallajökull were compared to those at Stromboli volcano, Italy, where extensive research has been conducted. Normal strombolian activity reflects power law exponents of approximately 1 whereas more explosive paroxysmal eruptions show power law exponents of approximately 1.5. Power law exponents for natural scoria samples from Eyjafjallajökull are of approximately 0.8, which is more similar to normal strombolian activity than to paroxysmal events. These lower power law exponents are not be attributed to magma-water interaction present during the eruption, because experiments simulating this environment do not show any relation between power law exponents and magma-water interaction. The power law exponents obtained for Eyjafjallajökull are likely a reflection upon the eruption mechanisms at shallow levels, similar to typical strombolian activity. This similarity with strombolian activity suggests that during the time the samples were erupted, Eyjafjallajökull was being constantly fed by new magma that was mixing in with older magma in a shallow chamber. Les éruptions volcaniques ont un important impact sur la société. L'éruption du volcan Eyjafjallajökull, Islande en 2010 a eu d'énormes conséquences sur l'industrie aérienne, et sur le trafic aérien dû à la quantité de cendres émise par le volcan. Cette étude examine la relation entre l'interaction magma-eau et la distribution tridimensionnelle de la taille des bulles dans les roches volcaniques afin d'investiguer comment et si l'exposant de la loi de puissance peut être corrélé avec le degré d'explosivité de l'éruption volcanique. Les résultats obtenus à Eyjafjallajökull ont été comparés à ceux du volcan Stromboli, Italie qui a été étudié en détail. L'activité strombolienne normale est caractérisée par des exposants de loi de puissance d'environ 1 tandis que les évènements de paroxysmes plus explosives sont représentés par des exposants d'environ 1.5. Les exposants de la loi de puissance des échantillons de scorie naturel d'Eyjafjallajökull sont d'environ 0.8, ce qui est plus semblable à l'activité strombolienne normale qu'aux évènements de paroxysme. Ces exposants peu élevés ne peuvent être attribués à l'interaction magma-eau présente durant l'éruption puisque l'expérimentation simulant l'environnement hydraté ne révèle aucune relation entre les exposants de loi de puissance et l'interaction magma-eau. Les exposants de loi de puissance reflètent sûrement les mécanismes d'éruption à basse profondeur, semblables aux éruptions typiques de Stromboli. La similarité entre les éruptions suggère qu'au moment où que les échantillons ont été produits, Eyjafjallajökull s'alimentait constamment de nouveau magma qui se mélangeait avec le magma plus vieux dans une chambre magmatique peu profonde.