Facies variations in the pyroclastic density currents (PDCs) produced by the Millennium Eruption of the Changbaishan Tianchi volcano, NE China

Ｔｈｅ Ｐｌｉｎｉａｎ Ｍｉｌｌｅｎｎｉｕｍ Ｅｒｕｐｔｉｏｎ （ＭＥ）ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈａｎｇｂａｉｓｈａｎ Ｔｉａｎｃｈｉ ｖｏｌｃａｎｏ ｉｎ ９４６ ＡＤ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ａ ｔｏｔａｌ ｔｅｐｈｒａ ｖｏｌｕｍｅ ｏｆ １００ ～１７２ｋｍ３ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ａ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｏｆ ＭＥⅠ ｅｒｕｐｔｉｏｎ ａｎｄ ａ ｓｍａｌｌ ｓｃａｌｅ ｏｆ ＭＥⅡ ｅｒｕｐｔｉｏｎ Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｅｘａｍｉｎｅｓ ｔｈｅ ｆａｃｉｅｓ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｙｒｏｃｌａｓｔｉｃ ｄｅｎｓｉｔｙ ｃｕｒｒｅｎｔｓ （ＰＤＣｓ）ｅｍｐｌａｃｅｓ ｔｈａｔ ｗｅｒｅ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ＭＥ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ ｕｎｉｔｓ，ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｉｎ ５３ ｏｕｔｃｒｏｐｓ Ｇｒａｉｎｓｉｚｅ ａｎｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｕｓｉｎｇ ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｒｙ ｓｉｅｖｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｉｎ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ＰＤＣｓ ｅｍｐｌａｃｅｍｅｎｔ Ｔｈｅ ＭＥ ＰＤＣｓ ｄｅｐｏｓｉｔｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈａｎｇｂａｉｓｈａｎ Ｔｉａｎｃｈｉ ｖｏｌｃａｎｏ ｃａｎ ｂｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｗｏ ｆａｃｉｅｓ：ｃａｎｙｏｎ ｆｉｌｌｉｎｇ ＰＤＣｓ ｆａｃｉｅｓ ａｎｄ ｆａｎｓｈａｐｅｄ ＰＤＣｓ ｆａｃｉｅｓ Ｔｈｅ ｃａｎｙｏｎ ｆｉｌｌｉｎｇ ＰＤＣｓ ｆａｃｉｅｓ ａｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｃｅ ａｒｅａ ｏｆ ｔｈｅ ｖｏｌｃａｎｉｃ ｃｏｎｅ （８ ～ ２３ｋｍ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｒａｔｅｒ ａｎｄ ｓｌｏｐｅ ｂｅｔｗｅｅｎ １５° ｔｏ ６０°）ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｖｏｌｃａｎｉｃ ｖａｌｌｅｙｓ，ａｎｄ ｃａｎ ｆｕｒｔｈｅｒ ｂｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｍａｓｓｉｖｅ ｃａｎｙｏｎ ｆｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｌａｙｅｒ ｃａｎｙｏｎ ｆｉｌｌｉｎｇ ｓｕｂｆａｃｉｅｓ Ｉｎ ｃｏｎｔｒａｓｔ，ｆａｎｓｈａｐｅｄ ＰＤＣｓ ｆａｃｉｅｓ ａｒｅ ｍａｉｎｌｙ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｒｅａｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ２３ ～ ４５ｋｍ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｒａｔｅｒ ｗｈｉｃｈ ｐｒｅｓｅｎｔ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｇｅｎｔｌｅ ｓｌｏｐｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ５° ｔｏ １５° Ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｅａ，ｔｈｅ ｆａｎｓｈａｐｅｄ ＰＤＣｓ ｗｅｒｅ ｎｏｔ ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ ａｎｄ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｆｏｒｍｅｄ ｆａｎｓｈａｐｅｄ ｅｍｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ａ ｌａｒｇｅ ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ Ｆａｎｓｈａｐｅｄ ＰＤＣｓ ｃａｎ ａｌｓｏ ｂｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｆａｎ ｈｅａｄ ａｎｄ ｆａｎ ｂｏｄｙ ｓｕｂｆａｃｉｅｓ Ｔｈｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｔａｃｋｅｄ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ＰＤＣｓ ｕｎｉｔｓ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｉｎ ｂｏｔｈ ｌａｙｅｒ ｃａｎｙｏｎ ｆｉｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｆａｎ ｈｅａｄ ｓｕｂｆａｃｉｅｓ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｂｅ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｌｉｆｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｏｗ ｕｎｉｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＰＤＣｓ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｒａｎｇｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ＭＥ ＰＤＣｓ，ｉｎ ｃａｓｅ ｏｆ ａｎｏｔｈｅｒ Ｐｌｉｎｉａｎ ｅｒｕｐｔｉｏｎ ｌｉｋｅ ＭＥ，ｔｈｅ ａｒｅａ ｗｉｔｈｉｎ ａｔ ｌｅａｓｔ ４５ｋｍ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｅｒｕｐｔｉｏｎ ｃｅｎｔｅｒ ｈａｓ ａ ｈｕｇｅ ｒｉｓｋ ｏｆ ＰＤＣｓ ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｉｓ ｈｅｌｐｆｕｌ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＰＤＣｓ ｅｍｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｈａｎｇｂａｉｓｈａｎ Ｔｉａｎｃｈｉ ｖｏｌｃａｎｏ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍｉｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｄｉｓａｓｔｒｏｕｓ ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ａ ｆｕｔｕｒｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｖｏｌｃａｎｉｃ ｅｒｕｐｔｉｏｎ