Generation of deposit-derived pyroclastic density currents by repeated crater rim failures at Stromboli Volcano (Italy)

The gravitational instability of hot material deposited during eruptive activity can lead to the formation of glowing avalanches, commonly known as deposit-derived pyroclastic density currents (PDCs). These currents can travel hundreds of metres to several kilometres from the source at exceptionally high temperatures, posing a catastrophic hazard to areas surrounding steep-slope volcanoes. The occurrence of deposit-derived PDCs is often associated with crater rim failure, which can be triggered by various factors such as magma thrust from dike injection, magma fingering, bulging or less commonly, powerful explosions. Here, the in-depth study of data from the multi-parametric monitoring network operating on Stromboli (Italy), including video surveillance, seismicity and ground deformation data, complemented by remote topographic sensing data, has facilitated the understanding of the events leading to the crater rim collapse on 9 October and 4 December 2022. The failures resulted in the remobilisation of 6.4 +/- 1.0 x 103 m3 and 88.9 +/- 26.7 x 103 m3 of material for the 9 October and the 4 December 2022, respectively, which propagated as PDCs along the NW side of the volcano and reached the sea in a few tens of seconds. These events were characterised by a preparatory phase marked by an increase in magmatic pressure in the preceding weeks, which correlated with an increase in the displacement rate of the volcano's summit. There was also an escalation in explosive degassing, evidenced by spattering accompanied by seismic tremors in the hours before the collapse.These events have been interpreted as an initial increase in magma vesicularity, followed by the release of gas once percolation threshold was reached. The degassing process induced densification of the magma, resulting in increased thrust on the conduit walls due to increased magmastatic pressure. This phase coincided with crater rim collapse, often followed or accompanied by the onset of lava overflow phases. A mechanism similar to the one proposed may shed light on similar phenomena observed at other volcanoes. The analysis performed in this study highlights the need for a multi-parametric and multi-platform approach to fully understand such complex phenomena. By integrating different data sources, including seismic, deformation and remote sensing data, it is possible to identify the phenomena associated with the different phases leading to crater rim collapse and the subsequent development of deposit-derived PDCs.L'instabilit & agrave; del materiale vulcanoclastico caldo depositato durante l'attivit & agrave; eruttiva pu & ograve; condurre alla formazione di correnti piroclastiche, dette anche valanghe ardenti. Questi flussi possono spostarsi da distanze che vanno da centinaia di metri a diversi chilometri dalla sorgente, mantenendo temperature estremamente elevate, rappresentando cos & igrave; un rischio significativo per le aree circostanti i vulcani caratterizzati da pendii ripidi. La manifestazione di tali fenomeni & egrave; frequentemente associata al collasso del bordo del cratere, evento che pu & ograve; essere innescato da vari fattori quali la pressione esercitata dal magma, l'intrusione di dicchi, il rigonfiamento o, meno frequentemente, intense esplosioni. Nel presente studio, l'analisi dettagliata dei dati provenienti dalla rete di monitoraggio multiparametrico installata a Stromboli (Italia), che include informazioni riguardanti sorveglianza video, sismicit & agrave; e deformazioni del suolo, integrate da dati topografici ottenuti tramite telerilevamento, ha facilitato l'identificazione dei fattori che hanno portato ai crolli del bordo del cratere avvenuti il 9 ottobre e il 4 dicembre 2022. Tali collassi hanno comportato la rimobilizzazione rispettivamente di 6.4 +/- 1.0 x 103 m3 e 88.9 +/- 26.7 x 103 m3 di materiale, il quale si & egrave; propagato sotto forma di correnti piroclastiche lungo il versante nord-occidentale del vulcano, raggiungendo il mare in poche decine di secondi. Questi eventi sono stati caratterizzati da una fase preparatoria caratterizzata da un aumento della pressione magmatica nelle settimane precedenti, correlato ad un incremento del tasso di deformazione. Inoltre, nelle ore precedenti il collasso, si & egrave; registrata una intensificazione del degassamento esplosivo, evidenziata da frequenti esplosioni di piccola entit & agrave; accompagnate da un incremento del tremore sismico. Tali eventi sono stati interpretati come un iniziale aumento della vescicolarit & agrave; del magma, seguito dal rilascio di gas. Il processo di degassamento ha quindi portato ad un addensamento del magma, con conseguente aumento della pressione sulle pareti del condotto magmatico. Questa fase ha coinciso con il crollo del bordo craterico, seguito o accompagnato da fasi di tracimazione lavica. Un meccanismo simile a quello proposto potrebbe fornire indicazioni utili per la comprensione di fenomeni analoghi osservati in altri vulcani. L'analisi condotta in questo studio sottolinea l'importanza di un approccio multiparametrico e a piattaforma multipla per una migliore comprensione di fenomeni cos & igrave; complessi. Integrando diverse tipologie di dati, tra cui informazioni sismiche, di deformazione del suolo e di telerilevamento, & egrave; possibile identificare i fenomeni associati alle diverse fasi che portano al collasso del bordo del cratere e al conseguente sviluppo di correnti piroclastiche.