Hekla 2000 and Eyjafjallajökull 2010 tephra: Grain morphology characterization using microscope imaging and scanning electron microscopy

Abstract

Kornagerð og kornalögun gjósku getur gefið margvíslegar upplýsingar um myndunarferli hennar. Til að mynda hvort gjóska hafi myndast við sprengigos þar sem gas er ráðandi í tætingu kvikunnar eða hvort að utan að komandi vatn hafi haft áhrif. Tvö gjóskulög, úr gosi í Heklu árið 2000 og í Eyjafjallajökli árið 2010 voru skoðuð með tilliti til kornagerðar,- og stærðar og lögunar. Tvö sýni úr hvoru gosi fyrir sig voru rannsökuð með það í huga að hvort hægt væri að greina á milli magmatískrar og hýdrómagmatískrar tætingar kviku með eigidlengum aðferðum. Gjóskan var rannsökuð í smásjá og mynduð. Auk þess var gjóskan rannsökuð í rafeindasmásjá (SEM) sem gaf skýrar og nákvæmar myndir af löguna korna. Kornastærðir 2, 3, og 4 Φ voru skoðaðar. Heklu gosið árið 2000 var magmatískt ,,þurrt” á meðan Eyjafjallajökull 2010 gosið var phreatomagmatískt eða ,,blautt” gos. Niðurstöður benda til þess að skýr munur er á milli gosanna tveggja þegar litið er til korna stærðar, lögunannar- og gerð korna. Heklugjóskan er mun grófari og eru kornin blöðrótt og klumpalaga ásamt því að vera ílöng. Eyjafjallajökuls gjóskan er mun fínni, kornin eru einnig blöðrótt en ekki að eins miklu leiti og útlit þeirra bendir til að blöðrur þeirra hafi brotnað. Kornin eru einnig klumpalaga en þó eru nánast engin ílöng korn til staðar líkt og í Heklu. Niðurstöður þessarar rannsóknar sýna að smásjámyndataka og rannsókn á kornalögun og kornagerð í rafeindasmásjá gefur góða mynd af þeim ferlum sem eiga sér stað við tætingu kviku í sprengigosum.

Grain shape and grain size distribution can reveal useful information about the tephra formation processes. It can show whether tephra was formed by explosive eruption with gas as the main driving force or if water came in contact during the eruption process. Two tephra samples from Hekla 2000 and Eyjafjallajökull 2010 eruptions were investigated regarding grain shape and grain content. The samples from each eruption were looked at with the aim to try to distinguish between magmatic and phreatomagmatic eruptions using qualitative methods. The tephra was analysed with microscope imaging. In addition the SEM (scanning electron microscope) was used to observe detailed shapes of each grain. Grain sizes 2, 3, and 4 Φ were observed. Hekla 2000 eruption was a magmatic “dry” eruption and Eyjafjallajökull 2010 was a phreatomagmatic “wet” eruption. There is a clear difference between the tephra when looking at grain size, shape of particles and crystal content. Hekla tephra is far coarser grained with highly vesicular bulky features as well as elongate particles. Whereas Eyjafjallajökuls grains are finer grained with sharded vesicles and very few elongate particles. Results from this research show that with microscope images and grain size- and shape analyses in scanning electron microscopy gives a good indication of the processes when tephra gets fragmented in explosive eruptions.