Sobolewski, Linda, Hansteen, Thor H. , Zorn, Edgar U., Stenner, Christian, Florea, Lee J., Burgess, SarahA., Ionescu, Artur, Cartaya, Eduardo and Pflitsch, Andreas (2023) The evolving volcano-ice interactions of Crater Glacier, Mount St. Helens, Washington (USA). Bulletin of Volcanology, 85 . Art.Nr. 22 (2023). DOI 10.1007/s00445-023-01632-5.

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Abstract

Interactions between volcanoes and glaciers provide insight to the evolution of a volcanic edifice and may be an indicator for renewed volcanic activity. At Mount St. Helens, Crater Glacier, which has formed in the volcanic crater after the eruption in 1980, is one of the world’s last expanding glaciers and provides a unique opportunity to characterize the evolution of a glacier expanding onto an area of significant thermal flux. We combine photographic documentation and glaciovolcanic cave surveys with remote sensing data from Google Earth, UAS, and LiDAR to analyze the present state of Crater Glacier and reconstruct its development since the emplacement of the 2004–2008 lava dome. Our results show that snow accumulation has caused Crater Glacier to grow from 2009 to 2019 by approximately 13.8 × 106 m3, during which time the glacier toe advanced by several hundred meters. The glacier-dome interface shift toward higher elevations against the 2004–2008 lava dome and subsequent encroachment onto thermally active areas led to glacier modification via extensive subglacial cave system formation. Analysis of subglacial tephra layers revealed the existence of juvenile material from the 2004–2008 eruption cycle, providing insights about glacier subsidence of ~ 40 m since 2004/2005 in spite of net growth. Although the lava dome is cooling, the glacier-dome interface seems to have become increasingly stable in the past few years. Our results suggest that glacier development in the accumulation area adjacent to the dome is now being affected by the thermal characteristics of the lava dome itself, making monitoring internal glacier development via tracking glaciovolcanic cave expansion a potentially important volcano monitoring tool.

Zusammenfassung

Die Interaktionen von Vulkanen und Gletschern tragen häufig zum Verständnis über die Entwicklung eines vulkanischen Systems bei und können als Indikator für wiederkehrende vulkanische Aktivität dienen. Crater Glacier, der nach der Eruption 1980 im Krater des Mount St. Helens entstanden ist, ist einer der letzten wachsenden Gletscher weltweit und bietet somit eine einmalige Chance, die Entwicklung eines Gletschers in Verbindung mit erheblichen Wärmeflüssen zu charakterisieren. Neben einer fotografischen Dokumentation des Gletschers machen wir uns die Kartierung vulkanischer Gletscherhöhlen zu Nutze. Diese kombinieren wir mit Fernerkundungsdaten von Google Earth sowie Drohnen- und LiDAR-Daten, um den aktuellen Zustand des Gletschers zu charakterisieren und seine Entwicklung seit dem letzten Lavadomwachstum zwischen 2004 und 2008 zu rekonstruieren. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die ausreichende Akkumulation von Schnee zum Wachstum des Gletschers mit einem Massenzuwachs von ca. 13,8 x 106 m3 zwischen 2009 und 2019 geführt hat. Neben dem Voranschreiten der Gletscherzunge um mehrere hundert Meter hat sich das Wachstum ebenfalls rund um den neuen Lavadom bemerkbar gemacht. Durch die Verschiebung der Kontaktzone von Gletscher und Lavadom hin zu höheren Bereichen des Doms und der damit verbundenen Interaktion zwischen Gletscher und geothermaler Aktivität ist es zu einer deutlichen Veränderung des Gletschers durch die Ausbildung subglazialer Höhlensysteme gekommen. Analysen von im Gletscher eingebetteten Tephraschichten, die vermutlich der letzten Aktivität zwischen 2004 und 2008 zuzuordnen sind, deuten trotz des allgemeinen Wachstums auf eine Setzung des Gletschers um etwa 40 m seit 2004/05 hin. Obwohl der Lavadom an Hitze verliert, scheint die Kontaktzone von Gletscher und Dom in den letzten Jahren zunehmend konstant geworden zu sein. Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Gletscher in diesem Bereich derzeit vor allem durch die thermalen Eigenschaften des Lavadoms beeinflusst wird. Dadurch kommt dem Monitoring interner Gletscherstrukturen mittels Beobachtung vulkanischer Gletscherhöhlen eine potenziell wichtige Bedeutung bei der Vulkanüberwachung zu.

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