Eruptive activity at Turrialba volcano (Costa Rica): Inferences from 3He/4He in fumarole gases and chemistry of the products ejected during 2014 and 2015

Abstract

A new period of eruptive activity started at Turrialba volcano, Costa Rica, in 2010 after almost 150 years of quiescence. This activity has been characterized by sporadic explosions whose frequency clearly increased since October 2014. This study aimed to identify the mechanisms that triggered the resumption of this eruptive activity and characterize the evolution of the phenomena over the past 2 years. We integrate 3He/4He data available on fumarole gases collected in the summit area of Turrialba between 1999 and 2011 with new measurements made on samples collected between September 2014 and February 2016. The results of a petrological investigation of the products that erupted between October 2014 and May 2015 are also presented. We infer that the resumption of eruptive activity in 2010 was triggered by a replenishment of the plumbing system of Turrialba by a new batch of magma. This is supported by the increase in 3He/4He values observed since 2005 at the crater fumaroles and by comparable high values in September 2014, just before the onset of the new eruptive phase. The presence of a number of fresh and juvenile glassy shards in the erupted products increased between October 2014 and May 2015, suggesting the involvement of new magma with a composition similar to that erupted in 1864–1866. We conclude that the increase in 3He/4He at the summit fumaroles since October 2015 represents strong evidence of a new phase of magma replenishment, which implies that the level of activity remains high at the volcano.

En 2010 se inició un nuevo periodo de actividad eruptiva en el volcán Turrialba, Costa Rica, tras casi 150 años de inactividad. Esta actividad se ha caracterizado por explosiones esporádicas cuya frecuencia aumentó claramente desde octubre de 2014. Este estudio tiene como objetivo identificar los mecanismos que desencadenaron la reanudación de esta actividad eruptiva y caracterizar la evolución de los fenómenos en los últimos 2 años. Integramos los datos de 3He/4He disponibles en los gases de las fumarolas recogidos en la zona de la cumbre del Turrialba entre 1999 y 2011 con nuevas mediciones realizadas en muestras recogidas entre septiembre de 2014 y febrero de 2016. También se presentan los resultados de una investigación petrológica de los productos que hicieron erupción entre octubre de 2014 y mayo de 2015. Se infiere que la reanudación de la actividad eruptiva en 2010 fue desencadenada por una reposición del sistema de tuberías de Turrialba por un nuevo lote de magma. Esto es apoyado por el aumento de los valores de 3He/4He observados desde 2005 en las fumarolas del cráter y por los altos valores comparables en septiembre de 2014, justo antes del inicio de la nueva fase eruptiva. La presencia de un número de fragmentos vítreos frescos y juveniles en los productos eruptivos aumentó entre octubre de 2014 y mayo de 2015, lo que sugiere la participación de un nuevo magma con una composición similar al que entró en erupción en 1864-1866. Concluimos que el aumento de 3He/4He en las fumarolas de la cumbre desde octubre de 2015 representa una fuerte evidencia de una nueva fase de reposición de magma, lo que implica que el nivel de actividad sigue siendo alto en el volcán.