From deposition to caldera resurgence: pyroclastic density current dynamics as revealed by magnetic anisotropy of the Teplice rhyolite, Bohemian Massif

Abstract

Better understanding of pyroclastic density current (PDC) dynamics is one of the key volcanological focuses, as PDCs represent one of the most life-threatening volcanic hazards. PDCs associated with explosive collapse calderas are difficult to observe and examine directly, and thus research of internal architecture of calderas and their PDC deposits is focused on extinct and partly eroded volcano-plutonic systems. Such a case is the Late-Carboniferous Altenberg-Teplice caldera in NW Bohemian Massif, which exposes a large body of ignimbrites (deposits of the PDC) called Teplice rhyolite (an intra-caldera fill). This body is well exposed on the southern flank of the Krušné hory/Erzgebirge Mts., mainly its members: Teichweg, Lugstein-Pramenáč, Vlčí kámen-Medvědí vrch and Přední Cínovec. As these ignimbrites appear macroscopically isotropic, I employed the Anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) in order to quantify their internal structure. A total of 1232 specimens from 63 sampling stations were analyzed for the AMS, complemented by susceptibility vs. temperature variations and petrographic observations. Obtained AMS data, carried by a mixture of paramagnetic ferrosilicates and low-Ti titanomagnetite, indicate various processes recorded in ignimbrites. The relatively oldest and moderately welded Teichweg...

Porozumění dynamice pyroklastických hustotních proudů (PDC) je jednou z klíčových otázek moderní vulkanologie, jelikož PDC jsou jedním z nejvíce život ohrožujících vulkanických rizik. PDC jsou často spojovány se silně explozivními kolapsovými kalderami, avšak pro jejich nebezpečnou povahu se nedají studovat přímo. Výzkumy vnitřních struktur kalder a PDC se tudíž soustředí na vyhaslé a erozí odhalené horniny kalder. Jedním z příkladů je svrchně karbonská altenbersko-teplická kaldera situovaná v severozápadní části Českého masívu, uvnitř které se zachovaly relikty intrakalderové výplně souhrnně nazývané teplický ryolit. Na jižních svazích Krušných hor vystupují jednotlivé členy teplického ryolitu: Teichweg, Lugstein-Pramenáč, Vlčí kámen-Medvědí vrch a Přední Cínovec, které jsou složené téměř výhradně z ignimbritů, uloženin PDC. Jelikož se tyto horniny jeví makroskopicky izotropní, použil jsem metodu Anisotropie magnetické susceptibility (AMS) ke kvantifikaci jejich vnitřních staveb. Celkem bylo odebráno 1232 AMS válečků ze 63 lokalit na analýzu AMS struktur, která byla doplněna měřením závislosti susceptibility na měnící se teplotě a petrografickým popisem. Získaná AMS data, jejichž susceptibilita je dominována paramagnetickými ferosilikáty a titanomagnetitem s nízkým obsahem Ti, zaznamenávají různorodé...