Кальдера - Caldera

Для использования в других целях см. Кальдера (значения).

Гора Мазама Хронология извержения, пример образования кальдеры

А кальдера большой котел -подобная пустота, которая образуется вскоре после опорожнения магматическая камера / резервуар в результате извержения вулкана. Когда большие объемы магмы извергаются за короткое время, структурная опора породы над магматическим очагом теряется. Затем поверхность земли обрушивается вниз, в опустошенный или частично опустошенный магматический очаг, оставляя на поверхности массивную депрессию (от одного до нескольких десятков километров в диаметре).[1] Хотя иногда описывается как кратер, эта функция на самом деле является разновидностью воронка, поскольку он формируется через проседание и коллапс, а не взрыв или удар. Известно, что с 1900 г. произошло всего семь обрушений, образующих кальдеру, последний из которых Bárðarbunga вулкан, Исландия в 2014 году.[2]

Этимология

Период, термин кальдера происходит от испанский кальдера, и латинский Caldaria, что означает «котелок». В некоторых текстах английский термин котел также используется. Период, термин кальдера был введен в геологический словарь немецким геологом Леопольд фон Бух когда он опубликовал свои воспоминания о своем визите в 1815 г. Канарские острова,[примечание 1] где он впервые увидел кальдеру Лас-Каньядас на Тенерифе, с Монтанья Тейде доминирует над пейзажем, а затем Кальдера де Табуриенте на Ла Пальма.

Формирование кальдеры

Анимация аналогового эксперимента, показывающая происхождение вулканической кальдеры в ящике, наполненном мукой.
Ландсат изображение Озеро Тоба, на острове Суматра, Индонезия (100 км / 62 миль в длину и 30 км / 19 миль в ширину, одна из крупнейших кальдер в мире). А возрождающийся купол сформировал остров Самосир.

Коллапс вызывается опорожнением магматическая камера под вулканом, иногда в результате сильного взрыва извержение вулкана (видеть Тамбора[3] в 1815 г.), но и во время эффузивных извержений на склонах вулкана (см. Питон-де-ла-Фурнез в 2007)[4] или в связанной системе фиссур (см. Bárðarbunga в 2014–2015 гг.). Если достаточно магма выбрасывается, опустошенная камера не в состоянии выдержать вес вулканического сооружения над ней. Примерно круглый перелом, «кольцевой дефект», развивается по краю камеры. Кольцевые трещины служат источником разлома вторжения которые также известны как кольцевые дамбы. Вторичные вулканические жерла могут образовываться над разломом кольца. Когда магматический очаг опустеет, центр вулкана внутри кольцевой трещины начинает разрушаться. Обрушение может произойти в результате единичного катаклизмического извержения или может происходить поэтапно в результате серии извержений. Общая площадь обрушения может составлять сотни квадратных километров.

Минерализация в кальдерах

Формирование кальдеры под водой.

Известно, что некоторые кальдеры богаты рудные месторождения. Богатые металлами флюиды могут циркулировать через кальдеру, образуя гидротермальные рудные месторождения металлов, таких как свинец, серебро, золото, ртуть, литий и уран.[5] Один из наиболее хорошо сохранившихся в мире минерализованный кальдеры - это Осетровые озера Кальдера в северо-западный Онтарио, Канада, образовавшаяся в Неоархейский эра[6] около 2,7 миллиарда лет назад.[7]

Типы кальдеры

Взрывные извержения кальдеры

Дальнейшая информация: Взрывное извержение

Если магма богат кремнезем, кальдера часто заполнена игнимбрит, туф, риолит, и другие Магматические породы.[8] Магма, богатая кремнеземом, имеет высокий вязкость, и поэтому не течет легко, как базальт. В результате газы имеют тенденцию попадать в ловушку высокого давления внутри магмы. Когда магма приближается к поверхности Земли, быстрая разгрузка вышележащего материала приводит к быстрой декомпрессии захваченных газов, что приводит к взрывному разрушению магмы и ее распространению. вулканический пепел на обширных территориях. Дальше лава потоки могут быть извергнуты.

Если вулканическая активность продолжится, центр кальдеры может быть поднят в виде возрождающийся купол такие как видно на Серро Галан, Озеро Тоба, Йеллоустон и др., путем последующего внедрения магмы. А кремний или же риолитовый кальдера может извергнуть сотни или даже тысячи кубических километров материала за одно событие. Даже небольшие кальдерообразующие извержения, такие как Кракатау в 1883 г. или Гора Пинатубо в 1991 году может привести к значительным локальным разрушениям и заметному падению температуры во всем мире. Большие кальдеры могут иметь еще больший эффект.

Когда кальдера Йеллоустоун в последний раз извергалась около 650 000 лет назад, она высвободила около 1000 км3 материала (в эквиваленте плотной горной породы (DRE)), покрывающего значительную часть Северная Америка в мусоре до двух метров. Для сравнения, когда Mount St. Helens извергался в 1980 г., выпустил ~ 1,2 км3 (DRE) выброса. Экологические последствия извержения большой кальдеры можно увидеть в записях Озеро Тоба извержение в Индонезия.

Тоба

Основные статьи: Озеро Тоба и Теория катастрофы Тоба

Около 74000 лет назад этот индонезийский вулкан выпустил около 2800 кубических километров (670 кубических миль). эквивалент плотной породы выброса. Это было самое крупное известное извержение за все время Четвертичный период (последние 2,6 миллиона лет) и крупнейшее из известных взрывных извержений за последние 25 миллионов лет. В конце 1990-х гг. антрополог Стэнли Эмброуз[9] предложил, чтобы вулканическая зима вызванное этим извержением, сократило человеческую популяцию примерно до 2 000–20 000 особей, что привело к узкое место населения. В последнее время, Линн Джорд и Генри Харпендинг предположил, что человеческий вид был сокращен примерно до 5 000-10 000 человек.[10] Однако нет прямых доказательств того, что та или иная теория верна, и нет никаких доказательств какого-либо другого упадка или исчезновения животных, даже экологически чувствительных видов.[11] Есть свидетельства того, что человеческое жилище продолжалось в Индия после извержения.[12]

Известны извержения, образующие еще более крупные кальдеры, особенно Ла Гарита Кальдера в Горы Сан-Хуан из Колорадо, где 5000 кубических километров (1200 кубических миль) Туф Fish Canyon был извергнут около 27,8 миллиона лет назад.[13][14]

В некоторые моменты в геологическое время риолитовые кальдеры появились в отдельных группах. Остатки таких скоплений можно найти в таких местах, как горы Сан-Хуан в Колорадо (образованные во время Олигоцен, Миоцен, и Плиоцен эпох) или Горный хребет Сен-Франсуа из Миссури (вспыхнул во время Протерозойский эон).[15]

Спутниковый снимок кальдеры вершины на Остров Фернандина в Галапагосские острова архипелаг.
Космический аэрофотоснимок кальдеры Немрут, озеро Ван, Восточная Турция

Невзрывоопасные кальдеры

Кальдера Соллипулли, расположенная в центральной части Чили недалеко от границы с Аргентиной, заполнена льдом. Вулкан находится в южных Андах, на территории национального парка Вилларика в Чили.[16]

Некоторые вулканы, например, большой щитовые вулканы Килауэа и Мауна-Лоа на острове Гавайи, по-другому образуют кальдеры. Магма, питающая эти вулканы, базальт, который беден кремнеземом. В результате магма намного меньше вязкий чем магма риолитового вулкана, и магматический очаг осушается большими потоками лавы, а не взрывными событиями. Образовавшиеся кальдеры также известны как кальдеры опускания и могут формироваться более постепенно, чем взрывные кальдеры. Например, кальдера на вершине Остров Фернандина рухнул в 1968 году, когда часть дна кальдеры упала на 350 метров (1150 футов).[17]

Внеземные кальдеры

С начала 1960-х годов было известно, что вулканизм происходил на других планетах и ​​лунах в Солнечная система. Благодаря использованию пилотируемых и беспилотных космических кораблей вулканизм был обнаружен на Венера, Марс, то Луна, и Ио, спутник Юпитер. Ни в одном из этих миров нет тектоника плит, на который приходится примерно 60% вулканической активности Земли (остальные 40% приходятся на горячая точка вулканизм).[18] Структура кальдеры похожа на всех этих планетных телах, хотя размер значительно варьируется. Средний диаметр кальдеры на Венере составляет 68 км (42 мили). Средний диаметр кальдеры на Ио близок к 40 км (25 миль), а мода - 6 км (3,7 мили); Тваштар Патераэ вероятно, самая большая кальдера с диаметром 290 км (180 миль). Средний диаметр кальдеры на Марсе составляет 48 км (30 миль), что меньше Венеры. Кальдеры на Земле - самые маленькие из всех планетных тел и варьируются от 1,6–80 км (1–50 миль) как максимум.[19]

Луна

В Луна имеет внешнюю оболочку из кристаллической породы низкой плотности толщиной в несколько сотен километров, которая образовалась в результате быстрого сотворения. Кратеры Луны хорошо сохранились во времени и когда-то считались результатом экстремальной вулканической активности, но на самом деле они были образованы метеоритами, почти все из которых произошли в первые несколько сотен миллионов лет после образования Луны. Спустя примерно 500 миллионов лет мантия Луны смогла сильно расплавиться из-за распада радиоактивных элементов. Массивные базальтовые извержения происходили, как правило, в основании крупных ударных кратеров. Кроме того, извержения могли происходить из-за резервуара магмы в основании коры. Это образует купол, возможно, такой же морфологии, как щитовой вулкан, где, как известно, образуются кальдеры.[18] Хотя кальдероподобные структуры на Луне редки, они не отсутствуют полностью. В Комптон-Белькович вулканический комплекс на обратная сторона луны считается кальдерой, возможно, пепел кальдера.[20]

Марс

Дальнейшая информация: Вулканология Марса

Вулканическая активность Марс сосредоточен в двух крупных провинциях: Фарсида и Элизиум. В каждой провинции есть серия гигантских щитовых вулканов, похожих на те, что мы видим на Земле, и, вероятно, являются результатом действия мантии. горячие точки. На поверхностях преобладают потоки лавы, и все они имеют одну или несколько кальдер обрушения.[18] На Марсе находится самый большой вулкан в Солнечной системе, Olympus Mons, что более чем в три раза превышает высоту Эвереста и имеет диаметр 520 км (323 мили). На вершине горы есть шесть вложенных кальдер.[21]

Венера

Дальнейшая информация: Вулканология Венеры

Потому что нет тектоника плит на Венера, тепло в основном теряется из-за теплопроводности через литосфера. Это вызывает огромные потоки лавы, которые составляют 80% площади поверхности Венеры. Многие горы большие щитовые вулканы которые варьируются в размерах от 150–400 км (95–250 миль) в диаметре до 2–4 км (1,2–2,5 мили) в высоту. Более 80 из этих больших щитовых вулканов имеют кальдеры на вершине в среднем 60 км (37 миль) в поперечнике.[18]

Ио

Дальнейшая информация: Вулканология Ио

Ио, что необычно, нагревается за счет твердого изгиба из-за приливный влияние Юпитер и Ио орбитальный резонанс с соседними большими лунами Европа и Ганимед, которые немного держат свою орбиту эксцентричный. В отличие от любой из упомянутых планет, Ио постоянно вулканически активна. Например, НАСА Вояджер 1 и Вояджер 2 космический корабль обнаружил девять извергающихся вулканов, проходя мимо Ио в 1979 году. Ио имеет множество кальдер диаметром в десятки километров.[18]

Список вулканических кальдер

Смотрите также: Категория: Кальдеры

Внеземные вулканические кальдеры

Эрозионные кальдеры

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Книга Леопольда фон Буха Физическое описание Канарских островов был опубликован в 1825 г.

Рекомендации

  1. ^ Тролль, В. Р .; Walter, T. R .; Шминке, Х.-У. (1 февраля 2002 г.). «Циклическое обрушение кальдеры: поршневое или частичное оседание? Полевые и экспериментальные данные». Геология. 30 (2): 135–138. Bibcode:2002Гео .... 30..135т. Дои:10.1130 / 0091-7613 (2002) 030 <0135: CCCPOP> 2.0.CO; 2. ISSN  0091-7613.
  2. ^ Gudmundsson, Magnús T .; Йонсдоттир, Кристин; Хупер, Эндрю; Holohan, Eoghan P .; Halldórsson, Sæmundur A .; Feigsson, Benedikt G .; Сеска, Симона; Vogfjörd, Kristín S .; Зигмундссон, Фрейстейнн; Хёгнадоттир, Тордис; Эйнарссон, Палл; Зигмарссон, Ольгейр; Ярош, Александр Х .; Йонассон, Кристьян; Магнуссон, Эйольфур; Хрейнсдоттир, Сигрун; Багнарди, Марко; Парки, Мишель М .; Хьёрлейфсдоттир, Вала; Палссон, Финнур; Уолтер, Томас Р .; Schöpfer, Martin P. J .; Хайманн, Себастьян; Рейнольдс, Ханна I .; Дюмон, Стефани; Бали, Энико; Gudfinnsson, Gudmundur H .; Дам, Торстен; Робертс, Мэтью Дж .; Хенш, Мартин; Беларт, Хоакин М.К .; Спаанс, Карстен; Якобссон, Сигурдур; Gudmundsson, Gunnar B .; Fridriksdóttir, Hildur M .; Друэн, Винсент; Дюриг, Тобиас; Aalgeirsdóttir, Guðfinna; Riishuus, Morten S .; Pedersen, Gro B.M .; ван Бекель, Тайо; Оддссон, Бьорн; Pfeffer, Melissa A .; Барсотти, Сара; Бергссон, Бальдур; Донован, Эми; Бертон, Майк Р .; Айуппа, Алессандро (15 июля 2016 г.). «Постепенное обрушение кальдеры вулкана Бардарбунга в Исландии, регулируемое боковым оттоком магмы» (PDF). Наука. 353 (6296): aaf8988. Дои:10.1126 / science.aaf8988. PMID  27418515. S2CID  206650214.
  3. ^ Грешко, Михаил. «201 год назад этот вулкан вызвал климатическую катастрофу». Национальная география. Национальная география. Получено 2 сентября 2020.
  4. ^ "Питон де ла Фурнез". Смитсоновский институт. 2019.
  5. ^ Джон, Д. А. (1 февраля 2008 г.). «Супервулканы и месторождения металлических руд». Элементы. 4 (1): 22. Дои:10.2113 / GSELEMENTS.4.1.22.
  6. ^ «UMD: Докембрийский исследовательский центр». Университет Миннесоты, Дулут. Архивировано из оригинал 4 марта 2016 г.. Получено 20 марта 2014.
  7. ^ Рон Мортон. «Вулканы Кальдеры». Университет Миннесоты, Дулут. Получено 3 июля 2015.
  8. ^ Тролль, Валентин Р .; Емелей, К. Генри; Дональдсон, Колин Х. (1 ноября 2000 г.). «Формирование кальдеры в Центральном магматическом комплексе Рома, Шотландия». Вестник вулканологии. 62 (4): 301–317. Bibcode:2000BVol ... 62..301T. Дои:10.1007 / s004450000099. ISSN  1432-0819. S2CID  128985944.
  9. ^ "Пейдж Стэнли Амброуза". Иллинойсский университет в Урбана-Шампейн. Получено 20 марта 2014.
  10. ^ Супервулканы, BBC2, 3 февраля 2000 г.
  11. ^ Гаторн-Харди, Ф.Дж.; Харкорт-Смит, W.E.H (сентябрь 2003 г.). «Супер-извержение Тоба, вызвало ли оно человеческое узкое место?». Журнал эволюции человека. 45 (3): 227–230. Дои:10.1016 / с0047-2484 (03) 00105-2. PMID  14580592.
  12. ^ Petraglia, M .; Корисеттар, Р .; Boivin, N .; Clarkson, C .; Ditchfield, P .; Jones, S .; Koshy, J .; Lahr, M. M .; Oppenheimer, C .; Pyle, D .; Roberts, R .; Schwenninger, J.-L .; Арнольд, Л .; Уайт, К. (6 июля 2007 г.). «Среднепалеолитические комплексы Индийского субконтинента до и после супер-извержения Тоба». Наука. 317 (5834): 114–116. Bibcode:2007Научный ... 317..114С. Дои:10.1126 / science.1141564. PMID  17615356. S2CID  20380351.
  13. ^ "Какое самое большое извержение вулкана когда-либо?". livescience.com. 10 ноября 2010 г.. Получено 1 февраля 2014.
  14. ^ Бест, Майрон Дж .; Кристиансен, Эрик H .; Дейно, Алан Л .; Громме, Шерман; Hart, Garret L .; Тинги, Дэвид Г. (август 2013 г.). «Пик Индийского пика 36–18 млн лет назад и кальдеры и кальдеры игнимбритов на пике Индии, на юго-востоке Большого бассейна, США: мультициклические сверхизвержения». Геосфера. 9 (4): 864–950. Bibcode:2013Геос ... 9..864B. Дои:10.1130 / GES00902.1.
  15. ^ Кисварсани, Ева Б. (1981). Геология докембрия террейна Сент-Франсуа, юго-восток штата Миссури. Департамент природных ресурсов штата Миссури, Отдел геологии и землеустройства. OCLC  256041399.[страница нужна ]
  16. ^ «ЭО». Earthobservatory.nasa.gov. 23 декабря 2013 г.. Получено 20 марта 2014.
  17. ^ «Фернандина: Фото». Глобальная программа вулканизма. Смитсоновский институт.
  18. ^ а б c d е Parfitt, L .; Уилсон, Л. (19 февраля 2008 г.). «Вулканизм на других планетах». Основы физической вулканологии. Мальден, Массачусетс: Blackwell Publishing. стр.190 –212. ISBN  978-0-632-05443-5. OCLC  173243845.
  19. ^ Гудмундссон, Агуст (2008). «Геометрия магматической камеры, перенос жидкости, локальные напряжения и поведение горных пород во время образования кальдеры». Кальдерный вулканизм: анализ, моделирование и ответные меры. События в вулканологии. 10. С. 313–349. Дои:10.1016 / S1871-644X (07) 00008-3. ISBN  978-0-444-53165-0.
  20. ^ Chauhan, M .; Bhattacharya, S .; Саран, С .; Chauhan, P .; Дагар, А. (июнь 2015 г.). «Вулканический комплекс Комптон-Белькович (CBVC): кальдера пеплового потока на Луне». Икар. 253: 115–129. Bibcode:2015Icar..253..115C. Дои:10.1016 / j.icarus.2015.02.024.
  21. ^ Справочный атлас мира Филиппа, включая звезды и планеты ISBN  0-7537-0310-6 Издательский Дом Octopus Publishing Group Ltd п. 9
  22. ^ «Вулканическая группа Борроудейл, верхняя фаза кремниевого извержения, магматизм Карадока, ордовик, Северная Англия - разум Земли».
  23. ^ Clemens, J.D .; Берч, W.D. (декабрь 2012 г.). «Сборка зонального вулканического магматического очага из нескольких порций магмы: Cerberean Cauldron, Marysville Igneous Complex, Австралия». Lithos. 155: 272–288. Bibcode:2012 Лито.155..272C. Дои:10.1016 / j.lithos.2012.09.007.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка