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Quantitative textural analysis of Vulcanian pyroclasts (Montserrat) using multi-scale X-ray computed microtomography: comparison with results from 2D image analysis

Authors :
Laurent Arbaret
Alain Burgisser
Karim Kelfoun
Thomas Giachetti
Timothy H. Druitt
Laboratoire Magmas et Volcans (LMV)
Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand (OPGC)
Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de Géographie Physique et Environnementale (GEOLAB)
Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Institut Sciences de l'Homme et de la Société (IR SHS UNILIM)
Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Clermont Auvergne (UCA)
Institut des Sciences de la Terre d'Orléans (ISTO)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Université de Tours (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut de Recherche pour le Développement et la société-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand (OPGC)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
ANR-05-CATT-0003,EXPLANT,EXPLANT : Explosivité de domes de lave - approche analytique, expérimentale et numérique - application aux volcans Antillais(2005)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand (OPGC)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand 2 (UBP)-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Université Clermont Auvergne (UCA)-Institut Sciences de l'Homme et de la Société (IR SHS UNILIM)
Université de Limoges (UNILIM)-Université de Limoges (UNILIM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Tours-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut de Recherche pour le Développement et la société-Université Clermont Auvergne [2017-2020] (UCA [2017-2020])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand (OPGC)
Source :
Bulletin of Volcanology / Bull Volcanic Eruptions, Bulletin of Volcanology / Bull Volcanic Eruptions, 2011, 73 (9), pp.1295-1309. ⟨10.1007/s00445-011-0472-1⟩
Publication Year :
2011
Publisher :
Springer Science and Business Media LLC, 2011.

Abstract

International audience; X-ray computed microtomography (μCT) was carried out on four pyroclasts from the 1997 Vulcanian explosions of Soufrière Hills Volcano, Montserrat. Three-dimensional data from multiple image stacks with different spatial resolutions (0.37, 4-8, and 17.4 μm px−1) were combined to generate size distributions of vesicles, inter-vesicle throats, crystals, and Fe-Ti oxides over a 3.4-860-μm size range, and to compare the results with those obtained by 2D image analysis on the same samples. Qualitative textural observations are in good agreement with those made in 2D, but μCT provides better resolution of textural features and spatial relationships. Calculation of size distributions requires automated decoalescence of the connected vesicle network. Problems related to this process, in part due to the high porosity of pumice, result in potential artefacts in the calculated size distributions, which are discussed in detail. The main modes of the 3D vesicle volume distributions are systematically shifted to larger sizes compared with those of the 2D distributions. Sample total vesicularities obtained in 3D are within 13 vol.% of those found in 2D, and within 10 vol.% of those measured by He-pycnometry. Total number densities of vesicles and Fe-Ti oxides from the two methods are consistent only to the first order, 3D values ranging from 37% to 309% of those in 2D. Vesicle coalescence, investigated by examining inter-vesicle throat size distributions, occurred in all pyroclasts between neighbouring vesicles of many sizes. The larger the vesicle, the more connected it is.

Details

ISSN :
14320819 and 02588900
Volume :
73
Database :
OpenAIRE
Journal :
Bulletin of Volcanology
Accession number :
edsair.doi.dedup.....01deb9d5c792870386e4d5ac5956f107