Modelling the lava dome extruded at Soufrière Hills Volcano, Montserrat, August 2005–May 2006. Part II: Rockfall activity and talus deformation

During many lava dome-forming eruptions, persistent rockfalls and the concurrent development of a substantial talus apron around the foot of the dome are important aspects of the observed activity. An improved understanding of internal dome structure, including the shape and internal boundaries of the talus apron, is critical for determining when a lava dome is poised for a major collapse and how this collapse might ensue. We consider a period of lava dome growth at the Soufrière Hills Volcano, Montserrat, from August 2005 to May 2006, during which a 100 × 106 m3 lava dome developed that culminated in a major dome-collapse event on 20 May 2006. We use an axi-symmetrical Finite Element Method model to simulate the growth and evolution of the lava dome, including the development of the talus apron. We first test the generic behaviour of this continuum model, which has core lava and carapace/talus components. Our model describes the generation rate of talus, including its spatial and temporal variation, as well as its post-generation deformation, which is important for an improved understanding of the internal configuration and structure of the dome. We then use our model to simulate the 2005 to 2006 Soufrière Hills dome growth using measured dome volumes and extrusion rates to drive the model and generate the evolving configuration of the dome core and carapace/talus domains. The evolution of the model is compared with the observed rockfall seismicity using event counts and seismic energy parameters, which are used here as a measure of rockfall intensity and hence a first-order proxy for volumes. The range of model-derived volume increments of talus aggraded to the talus slope per recorded rockfall event, approximately 3 × 103–13 × 103 m3 per rockfall, is high with respect to estimates based on observed events. From this, it is inferred that some of the volumetric growth of the talus apron (perhaps up to 60–70%) might have occurred in the form of aseismic deformation of the talus, forced by an internal, laterally spreading core. Talus apron growth by this mechanism has not previously been identified, and this suggests that the core, hosting hot gas-rich lava, could have a greater lateral extent than previously considered.

Cyclic extrusion of a lava dome based on a stick-slip mechanism

Lava dome eruptions are sometimes characterised by large periodic fluctuations in extrusion rate over periods of hours that may be accompanied by Vulcanian explosions and pyroclastic flows. We consider a simple system of nonlinear equations describing a 1D flow of lava extrusion through a deep elastic dyke feeding a shallower cylindrical conduit in order to simulate this short-period cyclicity. Stick-slip conditions depending on a critical shear stress are assumed at the wall boundary of the cylindrical conduit. By analogy with the behaviour of industrial polymers in a plastic extruder, the elastic dyke acts like a barrel and the shallower cylindrical portion of the conduit as a die for the flow of magma acting as a polymer. When we applied the model to the Soufrière Hills Volcano, Montserrat, for which the key parameters have been evaluated from previous studies, cyclic extrusions with periods from 3 to 30 h were readily simulated, matching observations. The model also reproduces the reduced period of cycles observed when a major unloading event occurs due to lava dome collapse.

Pulsatory andesite lava flow at Bagana Volcano

Using a time series of TerraSAR-X spaceborne radar images we have measured the pulsatory motion of an andesite lava flow over a 14-month period at Bagana volcano, Papua New Guinea. Between October 2010 and December 2011, lava flowed continuously down the western flank of the volcano forming a 3 km-long blocky lava flow with a channel, levees, overflows and branches. We captured four successive pulses of lava advancing down the channel system, the first such behaviour of an andesite flow to be recorded using radar. Each pulse had a volume of the order of 107 m3 emplaced over many weeks. The average extrusion rate estimated from the radar data was 0.92 ± 0.35 m3 s-1 , and varied between 0.3 and 1.8 m3 s-1, with higher rates occurring earlier in each pulse. This, together with observations of sulphur dioxide emissions, explosions and incandescence suggest a variable supply rate of magma through Bagana’s conduit as the most likely source of the pulsatory behaviour.

Coupled subdaily and multiweek cycles during the lava dome erupt of Soufriere Hills Volcano, Montserrat

Observations of volcanoes extruding andesitic lava to produce lava domes often reveal cyclic behaviour. At Soufriere Hills Volcano, Montserrat, cycles with sub-daily and multi-week periods have been recognised on many occasions. These two types of cycle have been modelled separately as stick-slip magma flow at the junction between a dyke and an overlying cylindrical conduit (Costa et al. 2012), and as the filling and discharge of magma through the elastic-walled dyke (Costa et al., 2007a) respectively. Here, we couple these two models to simulate the behaviour over a period of well-observed multi-week cycles, with accompanying sub-daily cycles, from 13 May to 21 September 1997. The coupled model captures well the asymmetrical first-order behaviour: the first 40% of the multi-week cycle consists of high rates of lava extrusion during short period/high amplitude sub-daily cycles as the dyke reservoir discharges itself. The remainder of the cycle involves increasing pressurization as more magma is stored, and extrusion rate falls, followed by a gradual increase in the period of the sub-daily cycles.

Measuring large topographic change with InSAR: lava thicknesses, extrusion rate and subsidence rate at Santiaguito volcano, Guatemala

Lava flows can produce changes in topography on the order of 10s-100s of metres. A knowledge of the resulting volume change provides evidence about the dynamics of an eruption. We present a method to measure topographic changes from the differential InSAR phase delays caused by the height differences between the current topography and a Digital Elevation Model (DEM). This does not require a pre-event SAR image, so it does not rely on interferometric phase remaining coherent during eruption and emplacement. Synthetic tests predicts that we can estimate lava thickness of as little as �9 m, given a minimum of 5 interferograms with suitably large orbital baseine separations. In the case of continuous motion, such as lava flow subsidence, we invert interferometric phase simultaneously for topographic change and displacement. We demonstrate the method using data from Santiaguito volcano, Guatemala, and measure increases in lava thickness of up to 140 m between 2000 and 2009, largely associated with activity between 2000 and 2005. We find a mean extrusion rate of 0.43 +/- 0.06 m3/s, which lies within the error bounds of the longer term extrusion rate between 1922-2000. The thickest and youngest parts of the flow deposit were shown to be subsiding at an average rate of �-6 cm/yr. This is the first time that flow thickness and subsidence have been measured simultaneously. We expect this method to be suitable for measurment of landslides and other mass flow deposits as well as lava flows.

Estruturação de derrames e interações lava-sedimento na porção central da província basáltica continental do Paraná

A Província Basáltica Continental do Paraná (PBCP) ocupa uma área de cerca 1,2 x 106 km2 na América do Sul e tem sua origem vinculada a fragmentação do Gondwana e a abertura do Oceano Atlântico Sul durante o Cretáceo Inferior. Estudos enfocando a morfologia e origem das estruturas nos basaltos na PBCP, realizados na porção oeste do estado do Paraná, determinaram a identificação de derrames do tipo pahoehoe e ‘a‘a , com o predomínio de pahoehoe simples e compostos. Em alguns locais constatou-se o processo de interação entre lavas e sedimentos e a ocorrência de peperitos fluidais. Na área estudada verificou-se que os derrames pahoehoe compostos são formados por lobos do tipo P (pipe) e do tipo S (spongy), com o predomínio dos primeiros. A predominância de lobos do tipo P pode ser relacionada com o rompimento e geração de pequenos lobos na porção distal de espessos derrames inflados. As características destes lobos indicam um longo tempo de residência das lavas, em um sistema de distribuição antes da extrusão. As feições de superfície originadas em derrames pahoehoe e ‘a‘a estão bem preservadas e são de fácil reconhecimento. Os derrames possuem extensão lateral de até 50 km e podem ser divididos em três porções em relação ao conduto: proximal, mediana e distal. Na porção proximal os derrames pahoehoe são espessos (40-70 m) e possuem a crosta superior e o núcleo maciço bem delimitado. Na porção mediana predominam derrames pahoehoe simples com espessura entre 20 e 30 m, localmente ocorrem derrames compostos. Na porção distal predominam derrames compostos de até 5 m de espessura, formados por lobos. A geração de derrames tipo pahoehoe inflados sugerem baixas taxas de erupção na geração dos basaltos do oeste do Paraná. Estimativas baseadas na espessura da crosta superior indicam um período de 33 meses para a geração de fluxos inflados com 25 m de espessura total. Os peperitos foram gerados pela interação entre derrames e sedimentos úmidos, predominantemente silte e argila, depositados em um ambiente lacustre. A presença destes sedimentos indica uma mudança climática, que ocorreu entre a erupção da porção basal da PBCP, associada com ambiente desértico (Formação Botucatu) e a porção superior associada com ambiente lacustre. Nesta fase interrupções no vulcanismo possibilitaram a deposição de sedimentos em pequenos lagos estabelecidos sobre os derrames. A presença de sedimento vesiculado preenchendo vesículas e fraturas e a deformação de estruturas sedimentares indicam que a fração sedimentar estava inconsolidada ou pouco consolidada e úmida, quando da geração dos peperitos. As texturas presentes nos peperitos fluidais indicam que os principais fatores que influenciaram no mingling entre lava e sedimentos foram: 1- as propriedades da lava (baixa viscosidade), 2- a presença de sedimentos inconsolidados a pouco consolidados e úmidos e 3- um evento único na interação entre lava e sedimento. Neste ambiente os peperitos eram formados na base do derrame e processos posteriores, como a inflação do derrame e a extrusão de outros derrames, não causaram perturbações nos domínios de peperito gerados previamente. Os trabalhos realizados na porção oeste do Paraná indicam que os derrames da PBCP são dominantemente do tipo pahoehoe, tanto simples como compostos, associados com fluxos inflados. Estas evidências contrariam a estruturação convencionalmente estabelecida para a Formação Serra Geral onde os derrames são espessos, maciços e com geometria tabular. Esta aparente organização pode ser também gerada pela amalgamação de sucessivos e simultâneos lobos de lavas.

Chuveiro lava-olhos

Este modelo é parte de um conjunto de modelos 3D produzidos pela equipe de audiovisual da SEaD/UFSCar para o jogo de realidade virtual “O Laboratório de Química”.

Chuveiro lava-olhos

Este item é parte de um conjunto de ilustrações produzido pela equipe do Laboratório de Objetos de Apredizagem (LOA)/UFSCar para o jogo LabTecA

Sobre um novo Nicoletiidae (Zygentoma: Insecta) do Brasil vivendo com formigas lava-pés (Hymenoptera: Formicidae)

Descreve-se um novo Zygentoma (Nicoletiidae: Subnicoletiinae), mirmecófilo da formiga lava-pés Solenopsis saevissima (Formicidae: Myrmicinae) no Estado do Rio de Janeiro, Brasil: Allotrichotriura saevissima gen. nov. sp. nov. que é comparado com os géneros e subgéneros conhecidos na subfamília. As principais características diagnósticas respeitam a combinação da forma do corpo, quetotaxia cefálica e do corpo, morfologia do prétarso e número de estilos e vesículas abdominais. Embora prospecções recentes tenham sido levadas a cabo na localidade típica, apenas se conhece a amostra original, que integra exclusivamente fêmeas.

Análises moleculares das formigas lava-pés (Solenopsis spp.) (Hymenoptera : Formicidae) e da presença da endobactéria Wolbachia

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Biologia Celular e Molecular) - IBRC

Resistência de sistemas de união ao microcisalhamento de sistemas adesivos condiona-e-lava de 2 passos: efeito de diferentes tratamentos da superfície dentinária condicionada

Pós-graduação em Ciências Odontológicas - FOAR

Biologia, morfologia e bioquímica de veneno da formiga lava-pés Solenopsis saevissima Smith (Insecta, Hymenoptera, Formicidae)

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Zoologia) - IBRC