Thin-skinned mass-wasting responsible for widespread deformation at Arenal volcano

Abstract

The shape and stability of a volcano’s edifice depends on the relationship between eruption rate and the loss or redistribution of material due to erosion, mass-wasting or deformation. This work provides measurements of deformation and shallow mass-wasting at a stratovolcano immediately after an extended period of growth, and demonstrates that high rates of deformation can be associated with shallow edifice processes. We measure displacements and surface property changes on the upper flanks of Arenal, Costa Rica, after a ~40 year period of edifice growth. We present high-resolution satellite radar imagery of the 2011-2013 period that provides evidence of frequent rockfalls and of at least 16 slow-moving, shallow landslides (estimated to be 5-11m thick, total volume = 2.4 × 107 m3 DRE). The 2012 Nicoya Earthquake (Mw 7.4) had no measurable impact on the velocities of sliding units at Arenal, but did result in an increase in the area affected by rockfall.

La forma y estabilidad del edificio de un volcán depende de la relación entre la tasa de erupción y la pérdida o redistribución de material debido a la erosión, la pérdida de masa o la deformación. Este trabajo proporciona mediciones de deformación y pérdida de masa superficial en un estratovolcán inmediatamente después de un período prolongado de crecimiento, y demuestra que las altas tasas de deformación pueden asociarse con procesos de edificios superficiales. Medimos los desplazamientos y los cambios en las propiedades de la superficie en los flancos superiores del Arenal, Costa Rica, después de un período de ~ 40 años de crecimiento del edificio. Presentamos imágenes de radar satelital de alta resolución del período 2011-2013 que proporcionan evidencia de frecuentes desprendimientos de rocas y de al menos 16 deslizamientos de tierra poco profundos y lentos (estimado en 5-11 m de espesor, volumen total = 2.4 × 107 m3 DRE). El terremoto de Nicoya de 2012 (Mw 7.4) no tuvo un impacto medible en las velocidades de las unidades de deslizamiento en Arenal, pero resultó en un aumento en el área afectada por el desprendimiento de rocas.

A forma e a estabilidade do edifício de um vulcão dependem da relação entre a taxa de erupção e a perda ou redistribuição de material devido à erosão, perda de massa ou deformação. Este trabalho fornece medições de deformação e perda de massa superficial em um estratovulcão imediatamente após um longo período de crescimento e demonstra que altas taxas de deformação podem estar associadas a processos de construção rasa. Medimos os deslocamentos e as mudanças nas propriedades da superfície nos flancos superiores de Arenal, Costa Rica, após um período de aproximadamente 40 anos de crescimento do edifício. Apresentamos imagens de radar de satélite de alta resolução do período 2011-2013 que fornecem evidências de quedas de rochas frequentes e de pelo menos 16 deslizamentos de terra rasos e lentos (estimados em 5-11 m de espessura, volume total = 2,4 × 107 m3 DRE). O terremoto de Nicoya em 2012 (Mw 7,4) não teve impacto mensurável nas velocidades das unidades deslizantes em Arenal, mas resultou em um aumento na área afetada pela queda de rochas.