For many active volcanoes all over the world a civil protection program, normally combined with hazard maps, exists. Optimising of hazard maps and the associated hazard assessment implies a detailed knowledge of the volcanostratigraphy, because the deposits provoke information on the potential behaviour during a new activity cycle. Pyroclastic deposits, however, may vary widely in thickness and distribution over very short lateral distances. High resolution characterisation of single strata often cannot be archived, if solely sedimentological and geochemical methods are used. Gamma-ray measurements taken in the field combined with grain-size depended magnetic susceptibility measurements made in the laboratory are used in this work to optimise the resolution of volcanostratigraphic investigations. The island of Vulcano is part of the Aeolian Archipelago sited of the northern coast of Sicily. La Fossa cone is the active centre of Vulcano, where fumarolic and seismic activity can be observed. The cone was built up during the last 6,000 years, whereby the last eruption period is dated to historic times (1888-1890). For the tuff cone La Fossa the most likely volcanic hazards are the emplacement of pyroclastic deposits as well as gas hazards (especially SOx and CO2), due to this the detailed knowledge of the stratigraphy is mandatory. Most of the population resides in Vulcano Porto and the nearby sited peninsula of Vulcanello, which are highly endangered locations for a future eruption scenario. Measurements, made in standard outcrops, allow a characterisation of the successions Punte Nere, Tufi Varicolori, Palizzi, Commenda, and Cratere Attuale. A discrimination of all successions by solely one of the methods is rarely possible. In some cases, however, the combination of the methods leads to clear results. It can also be noticed that the exposition as well as the sedimentation type (wet-surge or dry-surge deposits) affect the measurements. In general it can be assumed that the higher the magma is evolved the higher the g -ray values and the lower the susceptibility values. Measurements from the Wingertsberg (Laacher See deposits, Eifel, W-Germany) show clearly that a higher degree of magma evolution correlates with lower susceptibility and higher gamma-ray values. Variations of the values can be observed not only by the change of the degree of magmatic evolution but also by the inhomogeneous deposition conditions. Particularly the gamma-ray measurements show lower values for the wet-surge deposits than for the dry-surge deposits, even though the erupted material has the same geochemical composition. This can be explained especially by reactions inside of the moist eruption cloud and short-time after deposition, when easily soluble elements like K, U, and Th can be leached by these aggressive fluids. Even extended exposition and high water content can provoke depletion of various elements within the complete or parts of the outcrop, too. If the deposits are affected by a fumarolic activity especially the susceptibility values show significant variations, whereas in general extreme low values are observed. Contamination of deposits also can occur, if they are overlain by weathered deposits of higher concentration of K, U, and Th. Weathering and mobilisation within the upper deposits can generate an element enrichment within the lower deposits. In general the element ratios of the barried underlying deposits are less affected than the exposed ones. After gauging the values of the well defined succession for standard outcrops undefined outcrops were measured. These outcrops are not clearly classified by sedimentological and geochemical methods, thus a correlation with the combined geophysical methods is useful. In general the combination of the methods allows a correlation, although in some cases more than one interpretation is possible. But in connection with time marker horizons as well as sedimentological features an interpretation is feasible. These situations show that a classification solely based on geophysical methods is possible for many cases but, if the volcanic system is more complex, a combination with sedimentological and geochemical methods may be needed. The investigations on Vulcano, documented in this work, recommend a re-interpretation of the dispersial of some successions of La Fossa cone, especially the presumption that Tufi Varicolori only exist inside of the Caldera of La Fossa. As a consequence the eruption and energy model especially for Tufi Varicolori have to be reviewed. / An den zahlreichen aktiven Vulkanen auf der Erde existiert häufig ein Programm zum Zivilschutz in Kombination mit hazard maps. Die Optimierung von hazard maps und dem damit verbundenen hazard assessement setzt eine detaillierte Kenntnis der Vulkanostratigraphie voraus, da die Ablagerungen Aufschlüsse über ein potentielles Verhalten bei erneuter Aktivität zulassen. Eine detaillierte Stratigraphie pyroklastischen Ablagerungen ist nicht immer eindeutig, da die Verbreitung der Ablagerungen sehr inhomogen sein kann und häufig ein lateraler Fazieswechsel zu beobachten ist. Die Charakterisierung einzelner Horizonte und Einheiten aufgrund von geochemischen und sedimentologischen Untersuchungen ist nicht immer eindeutig. Mit Hilfe von Gamma-ray-Messungen vor Ort und Untersuchungen der korngrößenabhängigen Suszeptibilität wird in dieser Arbeit versucht die Auflösung der Vulkanostratigraphie zu verbessern. Vulcano gehört zur Inselgruppe der Äolischen Inseln vor der Nordküste von Sizilien. Das derzeit aktive Zentrum, La Fossa cone, zeigt heute vorwiegend fumarolische und seismische Aktivität. Hierbei ist zu beachten, daß die letzte große Eruptionsphase in historischer Zeit stattfand (1888-1890). Aufgrund der Geschichte von La Fossa cone, welche vor rund 6000 Jahren begann, kann man vermuten, daß die aktive Phase noch nicht abgeschlossen ist und weitere Eruptionen folgen können. La Fossa cone ist ein Tuffkegel, dessen größte Gefahr, neben der fumarolischen Aktivität (erhöhte Gehalte an SOx und CO2), besonders in der Bildung und Ablagerung von pyroklastischen Strömen liegt, daher ist eine genaue Kenntnis der Stratigraphie unabdingbar. Der Hauptort der Insel, Vulcano Porto, liegt am Fuß von La Fossa cone und ist somit bei einem Ausbruch extrem gefährdet. Hier und auf der angrenzenden Halbinsel Vulcanello hält sich während der Hauptsaison der Großteil der bis zu 9000 Personen (inklusive Tagestouristen) auf der Insel auf. Die Kombination der geophysikalischen Methoden hat sich innerhalb der Standardaufschlüsse von Vulcano als geeignete Methode erwiesen, um die bisher definierten Einheiten: Punte Nere, Tufi Varicolori, Palizzi, Commenda und Cratere Attuale voneinander zu unterscheiden. Dabei ist es allerdings wichtig die beiden Methoden zu kombinieren, da nicht alle Einheiten nur anhand von einer Methode zu unterscheiden sind. Auch hat sich gezeigt, daß die jeweilige Exposition wie auch der Ablagerungstyp - wet-surge oder dry-surge Ablagerung - die Werte der Messungen beeinflussen können. Allgemein gilt, je stärker das Magma differenziert ist umso geringer sind die zu erwartenden Suszeptibilitätswerte und umso höher die zu erwartenden Gamma-ray-Werte. Dies konnte in Vergleichsmessungen am Wingertsberg (Laacher See Ablagerungen, Eifel, W-Deutschland) recht gut beobachtet werden. Solche Ergebnisse sind deutlich bei gleichen Ablagerungsbedingungen zu erkennen, treten jedoch sowohl wet- wie auch dry-surge Ablagerungen auf, so beobachtet man häufig, daß wet-surge Ablagerungen geringere Werte zeigen - besonders für die Gamma-ray-Messungen - als diejenigen von dry-surge Ablagerungen des gleichen Ausgangsmaterial. Dies ist vor allem auf Reaktionen des Materials innerhalb der "feuchten" Eruptionswolke und des pyroklastischen Stromes (wet-surge Ablagerungen) zurückzuführen, bei denen es zu einer Abreicherung unter anderem von K, U, und Th kommen kann. Auch kurz nach der Ablagerung können bevorzugt Alterationsprozesse auftreten. Eine starke Exposition oder auch eine erhöhte Feuchtigkeit führen häufig zur Abreicherung verschiedener Elemente innerhalb des Aufschlusses. Hiervon sind besonders die Werte von Gamma-ray-Messungen betroffen. An Orten fumarolischer Aktivität ist eine signifikante Änderung der Suszeptibilitätswerte zu beobachten, stark betroffene Bereiche zeigen häufig extrem geringe Suszeptibilitätswerte. Überlagerung von Einheiten mit hohen Konzentrationen an K, U, und Th kann bei der Verwitterung dieser Lagen eine Kontamination der darunterliegenden Bereiche zur Folge haben. Diese zeigen dann deutlich erhöhte Elementkonzentrationen - im Gegensatz zu den Durchschnittswerten - wobei aber das Verhältnis der Elemente oft nicht signifikant verändert wird. Nach einer Eichung anhand der Standardprofile wurden Aufschlüsse mit einer nicht immer eindeutigen Zuordnung - durch die "klassischen" sedimentologischen und geochemischen Methoden - bearbeitet. Hierbei zeigte sich, daß die Kombination der beiden geophysikalischen Methoden durchaus eine Charakterisierung erlaubt. Dabei wurde allerdings auch deutlich, daß eine Korrelation durch die kombinierten geophysikalischen Methoden zwar sinnvoll ist, jedoch stellenweise verschiedene Interpretationen möglich sind, daher ist es sicherlich von Vorteil, wenn zur Charakterisierung auch die "klassischen" Methoden hinzugezogen werden. Von besonderem Vorteil erwiesen sich bei den Untersuchungen Zeitmarkerhorizonte, durch welche häufig mehrdeutige Interpretationen geklärt werden konnten. Anhand der Untersuchungen konnten, in dieser Arbeit, nun erstmals die, bisher nur innerhalb der Caldera von La Fossa bekannten, Tufi Varicolori auch außerhalb der Caldera identifiziert werden. Dieser Umstand gibt Anlaß die bisherigen Modelle für den Eruptionsmechanismus und das Energieschema der Tufi Varicolori Eruptionen zu überarbeiten, da für die Überwindung der Calderawand eine deutlich höhere Energie nötig ist als bisher für Tufi Varicolori angenommen wurde.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:198 |
| Date | January 2001 |
| Creators | Gehring, Iris |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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