Кальдера

Хронология извержения вулкана Мазама , пример формирования кальдеры

Кальдера является большим котел -как полых форм , что вскоре после опорожнения из магматической камеры в вулканических извержениях. 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 впадину (от одного до нескольких десятков километров в диаметре). ^[1] Хотя иногда его называют кратером , на самом деле эта особенность представляет собой тип провала , так как образовалась в результате проседания.и коллапс, а не взрыв или удар. Известно, что с 1900 года произошло только семь обрушений, образующих кальдеру, последний из которых произошел на вулкане Бардарбунга , Исландия, в 2014 году ^[2].

Этимология [ править ]

Термин « кальдера» происходит от испанской кальдеры и латинского caldaria , что означает «котелок». ^[3] В некоторых текстах также используется английский термин « котел» ^[4], хотя в более поздних работах термин « котел» относится к кальдере, которая подверглась глубокой эрозии, обнажив слои под дном кальдеры. ^[3] Термин « кальдера» был введен в геологический словарь немецким геологом Леопольдом фон Бухом, когда он опубликовал свои воспоминания о своем визите на Канарские острова в 1815 году ^{[примечание 1].}где он впервые увидел кальдеру Лас Каньядас на Тенерифе с возвышающейся над ландшафтом гору Тейде , а затем кальдеру Табуриенте на Ла Пальма . ^{[5] [3]}

Формирование кальдеры [ править ]

Коллапс вызывается опустошением магматического очага под вулканом, иногда в результате большого взрывного извержения вулкана (см. Tambora ^[6] в 1815 году), но также и во время эффузивных извержений на склонах вулкана (см. Piton de la Fournaise в 2007 г.) ^[7] или в системе связанных трещин (см. Bárðarbunga в 2014–2015 гг.). Если выбрасывается достаточное количество магмы , опустевший очаг не сможет выдержать вес вулканического сооружения над ним. По краю камеры образуется примерно круглая трещина , «кольцевой разлом». Переломы кольца служат в качестве питателей для аварийных вторженийкоторые также известны как кольцевые дайки . ^{[8] : 86–89} Над трещиной кольца могут образоваться вторичные вулканические жерла. ^[9] 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. ^[3]

Минерализация в кальдерах [ править ]

Известно, что в некоторых кальдерах находятся месторождения богатых руд . Богатые металлами флюиды могут циркулировать через кальдеру, образуя гидротермальные рудные месторождения металлов, таких как свинец, серебро, золото, ртуть, литий и уран. ^[10] Одной из наиболее хорошо сохранившихся минерализованных кальдер в мире является кальдера Осетрового озера на северо-западе Онтарио , Канада, которая образовалась в неоархейскую эпоху ^[11] около 2,7 миллиарда лет назад. ^[12] В вулканическом поле Сан-Хуанрудные жилы образовались в трещинах, связанных с несколькими кальдерами, при этом наибольшая минерализация имела место около самых молодых и наиболее кислых интрузий, связанных с каждой кальдерой. ^[13]

Типы кальдеры [ править ]

Взрывные извержения кальдеры [ править ]

Взрывные извержения кальдеры производятся магматическим очагом, магма которого богата кремнеземом . Магма, богатая кремнеземом, имеет высокую вязкость и поэтому не течет легко, как базальт . ^{[8] : 23–26} Обычно магма также содержит большое количество растворенных газов, до 7 мас.% Для магм, наиболее богатых кремнеземом. ^[14] Когда магма приближается к поверхности Земли, падение ограничивающего давления заставляет захваченные газы быстро пузыриться из магмы, фрагментируя магму с образованием смеси вулканического пепла и другой тефры с очень горячими газами.^[15]

Смесь пепла и вулканических газов первоначально поднимается в атмосферу в виде колонны извержения . Однако по мере того, как объем извергнутого материала увеличивается, колонна извержения не может захватить достаточно воздуха, чтобы оставаться в плавучестве, и колонна извержения разрушается в фонтан тефры, который падает обратно на поверхность, образуя пирокластические потоки . ^[16] Извержения этого типа могут распространять пепел на обширные территории, поэтому туфы пепловых потоков , образованные извержениями кислых кальдер, являются единственным вулканическим продуктом, объемы которого сопоставимы с объемами базальтов паводков . ^{[8] : 77}Например, когда Йеллоустонская кальдера в последний раз извергалась около 650 000 лет назад, она высвободила около 1 000 км ³ материала (в эквиваленте плотных горных пород (DRE)), покрывая значительную часть Северной Америки в виде мусора размером до двух метров. ^[17]

Известны извержения, образующие еще более крупные кальдеры, такие как кальдера Ла-Гарита в горах Сан-Хуан в Колорадо , где около 27,8 миллиона лет назад извержение вулкана Фиш-Каньон на 5000 куб . ^{[18] [19]}

Кальдера, образовавшаяся в результате таких извержений, обычно заполнена туфом, риолитом и другими магматическими породами . ^[20] Кальдера окружена выходящим слоем туфа пепловых потоков. ^{[21] [22]}

Если магма будет продолжать закачиваться в разрушенный магматический очаг, центр кальдеры может быть поднят в виде возрождающегося купола, такого как в кальдере Валлес , озере Тоба , вулканическом поле Сан-Хуан, ^[23] Серро-Галан. , ^[24] Йеллоустон , ^[25] и многие другие кальдеры. ^[23]

Поскольку кремневая кальдера может извергнуть сотни или даже тысячи кубических километров материала за одно событие, это может вызвать катастрофические последствия для окружающей среды. Даже небольшие извержения, образующие кальдеру, такие как Кракатау в 1883 году ^[26] или гора Пинатубо в 1991 году ^[27], могут привести к значительным локальным разрушениям и заметному падению температуры во всем мире. Большие кальдеры могут иметь еще больший эффект. Экологические последствия извержения большой кальдеры можно увидеть в записях извержения озера Тоба в Индонезии .

В некоторые моменты геологического времени риолитовые кальдеры появлялись отдельными группами. Остатки таких скоплений можно найти в таких местах, как Эоценовый ромовый комплекс в Шотландии ^[20], горы Сан-Хуан в Колорадо (образованные в эпоху олигоцена , миоцена и плиоцена ) или горный хребет Сен-Франсуа в Миссури (извергнутый извержением). в протерозойский эон). ^[28]

Валлес [ править ]

В своей статье 1968 года ^{[23], в} которой впервые в геологию была представлена ​​концепция возрождающейся кальдеры, ^[3] Р.Л. Смит и Р.А. Бейли выбрали кальдеру Валлес в качестве модели. Хотя кальдера Валлес не является необычно большой, она относительно молода (1,25 миллиона лет) и необычайно хорошо сохранилась ^[29] и остается одним из наиболее изученных примеров возрождающейся кальдеры. ^[3] Туфы пепловых потоков кальдеры Валлес, такие как туф Банделье , были одними из первых, которые подверглись тщательной характеристике. ^[30]

Тоба [ править ]

Около 74000 лет назад этот индонезийский вулкан выпустил около 2800 кубических километров (670 кубических миль) эквивалента извержения плотных горных пород . Это было самое крупное известное извержение в течение текущего четвертичного периода (последние 2,6 миллиона лет) и самое крупное из известных взрывных извержений за последние 25 миллионов лет. В конце 1990-х годов антрополог Стэнли Амброуз ^[31] предположил, что вулканическая зима, вызванная этим извержением, сократила человеческую популяцию примерно до 2 000–20 000 особей, что привело к ограничению популяции . Совсем недавно Линн Джорд и Генри Харпендингпредположил, что человеческий вид был сокращен приблизительно до 5 000-10 000 человек. ^[32] Однако нет прямых доказательств того, что любая из теорий верна, и нет никаких доказательств какого-либо другого упадка или исчезновения животных, даже у экологически чувствительных видов. ^[33] Есть свидетельства того, что люди продолжали жить в Индии после извержения. ^[34]

Невзрывоопасные кальдеры [ править ]

Некоторые вулканы, такие как большие щитовые вулканы Килауэа и Мауна-Лоа на острове Гавайи , образуют кальдеры по-другому. Магма, питающая эти вулканы, - базальт , бедный кремнеземом. В результате магма намного менее вязкая, чем магма риолитового вулкана, и магматический очаг осушается большими потоками лавы, а не взрывными событиями. Образовавшиеся кальдеры также известны как кальдеры опускания и могут образовываться более постепенно, чем взрывные кальдеры. Например, кальдера на вершине острова Фернандина обрушилась в 1968 году, когда часть дна кальдеры упала на 350 метров (1150 футов). ^[36]

Внеземные кальдеры [ править ]

С начала 1960-х годов было известно, что вулканизм происходил на других планетах и ​​лунах Солнечной системы . Благодаря использованию пилотируемых и беспилотных космических кораблей вулканизм был обнаружен на Венере , Марсе , Луне и Ио , спутнике Юпитера . Ни в одном из этих миров нет тектоники плит , на которую приходится примерно 60% вулканической активности Земли (остальные 40% связаны с вулканизмом горячих точек ). ^[37]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 являются самыми маленькими из всех планетных тел и варьируются от 1,6–80 км (1–50 миль) как максимум. ^[38]

Луна [ править ]

Лунаимеет внешнюю оболочку из кристаллической породы низкой плотности толщиной в несколько сотен километров, которая образовалась в результате быстрого сотворения. Кратеры Луны хорошо сохранились с течением 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. ^[37]Хотя кальдероподобные структуры на Луне редки, они не отсутствуют полностью. Комптон-Белькович вулканического комплекса на дальней стороне Луны , как полагает, кальдеру, возможно , в золе поток кальдере. ^[39]

Марс [ править ]

Вулканическая активность Марса сосредоточена в двух крупных провинциях: Фарсида и Элизиум . Каждая провинция содержит серию гигантских щитовых вулканов, похожих на те, что мы видим на Земле, и, вероятно, являются результатом горячих точек мантии . На поверхностях преобладают потоки лавы, и все они имеют одну или несколько кальдер обрушения. ^{[37] На} Марсе находится самый большой вулкан в Солнечной системе, Олимп Монс , который более чем в три раза превышает высоту Эвереста и имеет диаметр 520 км (323 мили). На вершине горы есть шесть вложенных кальдер. ^[40]

Венера [ править ]

Поскольку на Венере нет тектоники плит , тепло в основном теряется из-за проводимости через литосферу . Это вызывает огромные потоки лавы, которые составляют 80% площади поверхности Венеры. Многие горы представляют собой большие щитовые вулканы , размер которых варьируется от 150 до 400 км (95–250 миль) в диаметре и от 2 до 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. ^[37]

Ио [ править ]

Ио, что необычно, нагревается за счет твердого изгиба из-за приливного влияния Юпитера и орбитального резонанса Ио с соседними большими лунами, Европой и Ганимедом , которые держат его орбиту слегка эксцентричной . В отличие от любой из упомянутых планет, Ио постоянно вулканически активна. Например, космические корабли НАСА « Вояджер-1» и « Вояджер-2» обнаружили девять извергающихся вулканов, проходя мимо Ио в 1979 году. Ио имеет множество кальдер диаметром в десятки километров. ^[37]

Список вулканических кальдер [ править ]

• Африка
  • Кратер Нгоронгоро (Танзания)
  • Кратер Мененгай (Кения)
  • Гора Элгон (Уганда / Кения)
  • Гора Фого (Кабо-Верде)
  • Гора Лонгонот (Кения)
  • Гора Меру (Танзания)
  • Эрта Але (Эфиопия)
  • Вулкан Набро (Эритрея)
  • Маллахле (Эритрея)
  • Посмотрите Европу на кальдеры на Канарских островах
• Америка
  • Аргентина
    • Агуас-Кальентес , Провинция Сальта
    • Кальдера-дель-Атуэль , провинция Мендоса
    • Галан , Провинция Катамарка
  • Соединенные Штаты
    Кратерное озеро , штат Орегон, образовалось около 5680 г. до н.э.
    Аниакчак- кальдера, Аляска
    • Гора Аниакчак ( национальный памятник и заповедник Аниакчак ) ( Аляска )
    • Кратерное озеро на горе Мазама ( Национальный парк Кратер-Лейк , Орегон )
    • Гора Катмай (Аляска)
    • Ла Гарита Кальдера ( Колорадо )
    • Лонг-Вэлли ( Калифорния )
    • Генри Форк Кальдера ( Айдахо )
    • Island Park Caldera (Айдахо, Вайоминг )
    • Вулкан Ньюберри (Орегон)
    • МакДермитт Кальдера (Орегон)
    • Вулкан Медисин-Лейк (Калифорния)
    • Гора Окмок (Аляска)
    • Валлес Кальдера ( Нью-Мексико )
    • Йеллоустонская кальдера (Вайоминг)
  • Канада
    • Сильвертрон Кальдера ( Британская Колумбия )
    • Гора Эдзиза (Британская Колумбия)
    • Вулканический комплекс озера Беннет (Британская Колумбия / Юкон )
    • Маунт Плезант Кальдера ( Нью-Брансуик )
    • Осетровые озера Кальдера ( Онтарио )
    • Вулканический комплекс горы Скукум (Юкон)
    • Комплекс Блейк Ривер Мегакальдера ( Квебек / Онтарио)
      • Новый сенатор Кальдера (Квебек)
      • Мисема Кальдера (Онтарио / Квебек)
      • Норанда Кальдера (Квебек)
  • Колумбия
    • Кальдера кратера Аренас , вулкан Невадо-дель-Руис , департамент Кальдас
    • Лагуна Верде кальдера , Азуфраль вулкан, Narino отдел
  • Мексика
    • La primavera Caldera ( Халиско )
    • Амеалко Кальдера ( Керетаро )
    • Кальдера Лас-Кумбрес ( Веракрус - Пуэбла )
    • Кальдера Лос-Азуфрес ( Мичоакан )
    • Лос-Юмерос-Кальдера (Веракрус-Пуэбла)
    • Мазахуа Кальдера ( штат Мехико )
  • Чили
    • Chaitén
    • Кордильера Невада Кальдера
    • Laguna del Maule
    • Пакана Кальдера
    • Соллипулли
  • Эквадор
    • Геоботанический заповедник Пулулахуа
    • Куикоча
    • Quilotoa
    • Остров Фернандина , Галапагосские острова
    • Сьерра-Негра (Галапагосские острова)
  • Эль Сальвадор
    Кальдера Коатепеке , кратерное озеро Сальвадора
    • Озеро Илопанго
    • Озеро Коатепеке
  • Гватемала
    • Озеро Аматитлан
    • Озеро Атитлан
    • Xela
    • Бараона
  • Другой
    • Масая (Никарагуа)
• Азия
  • Восточная Азия
    • Dakantou Caldera (大墈头) (Shanhuyan Village, Taozhu город, Linhai , Чжэцзян, Китай)
    • Кальдера Мааньшань (马鞍山) (город Шишань (石 山镇), Сюин , Хайнань, Китай)
    • Кальдера Иян (宜 洋) (город Шуанси (双 溪镇 宜 洋村), округ Пиннань, Фуцзянь , Китай)
    • Айра Кальдера ( префектура Кагосима , Япония )
    • Кусшаро ( Хоккайдо , Япония)
    • Куттара (Хоккайдо, Япония)
    • Машу (Хоккайдо, Япония)
    • Кальдера Асо , гора Асо ( префектура Кумамото , Япония)
    • Кальдера Кикаи (префектура Кагосима, Япония)
    • Товада ( префектура Аомори , Япония)
    • Тадзава ( префектура Акита , Япония)
    • Хаконэ ( префектура Канагава , Япония)
    • Гора Халла ( Чеджу-до , Южная Корея)
    • Небесное озеро ( гора Пэкду , Северная Корея)
  • Юго-Восточная Азия
    Гора Пинатубо , Филиппины
    • Кальдера Аполаки ( возвышенность Бенхам , Филиппины)
    • Коррегидор Кальдера (Манильский залив, Филиппины)
    • Гора Пинатубо ( Лусон , Филиппины)
    • Вулкан Таал (Лусон, Филиппины)
    • Лагуна Кальдера (Лусон, Филиппины)
    • Иросин Кальдера (Лусон, Филиппины)
    • Батур ( Бали , Индонезия)
    • Кракатау ( Зондский пролив , Индонезия)
    • Озеро Манинджау ( Суматра , Индонезия)
    • Озеро Тоба (Суматра, Индонезия)
    • Гора Ринджани ( Ломбок , Индонезия)
    • Гора Тондано ( Сулавеси , Индонезия)
    • Гора Тамбора ( Сумбава , Индонезия)
    • Кальдера Тенгер ( Ява , Индонезия)
  • Юго-Западная Азия
    • Дерик ( Мардин , Турция)
    • Немрут (вулкан) (Турция)
  • Россия
    Кальдера острова Янкича / Ушишир , Курильские острова
    • Академия наук ( полуостров Камчатка )
    • Головнин ( Курильские острова )
    • Карымский кальдера ( полуостров Камчатка )
    • Хангар ( полуостров Камчатка )
    • Ксудач ( полуостров Камчатка )
    • Курильское озеро ( полуостров Камчатка )
    • Львовское прошлое ( Курилы )
    • Кальдера Тао-Русыр ( Курильские острова )
    • Узон ( полуостров Камчатка )
    • Кальдера Заварицкая ( Курильские острова )
    • Янкича / Ушишир ( Курильские острова )
    • Чегемская кальдера ( Кабардино-Балкарская Республика , Северный Кавказ )

• Европа
  3D CGI вид с воздуха, вращающийся над Санторини , Греция.
  Вид с воздуха на Лаахер-Зе , Германия.
  Калдейра-ду-Файал на острове Файал , Азорские острова .
  • Банска Штьявница (Словакия)
  • Бакуриани / Кальдера Дидвели (Грузия)
  • Самсари (Грузия)
  • Санторини (Греция)
  • Нисирос (Греция)
  • Аскья (Исландия)
  • Гримсвётн (Исландия)
  • Bárðarbunga (Исландия)
  • Катла (Исландия)
  • Крафла (Исландия)
  • Флегрейские поля (Италия)
  • Озеро Браччано (Италия)
  • Озеро Больсена (Италия)
  • Гора Сомма, на которой находится Везувий (Италия)
  • Лас-Каньядас ( Тенерифе , Испания)
  • Глен Коу (Шотландия)
  • Скафелл Кальдера ( Озерный край , Англия) ^[41]
  • Лаахер-Зе (Германия)
  • Lagoa das Sete Cidades & Furnas ( Сан-Мигель , Азорские острова , Португалия)
• Океания
  Спутниковое фото озера Таупо
  • Кальдера Cerberean (Австралия) ^[42]
  • Дакатауа (Папуа-Новая Гвинея)
  • Капенга (Новая Зеландия)
  • Килауэа ( Гавайи , США)
  • Озеро Охакури (Новая Зеландия)
  • Озеро Окатаина (Новая Зеландия)
  • Озеро Роторуа (Новая Зеландия)
  • Озеро Таупо (Новая Зеландия)
  • Мароа (Новая Зеландия)
  • Кальдера Моку'авео на Мауна-Лоа (Гавайи, США)
  • Mount Warning (Австралия)
  • Проспект Хилл (Австралия)
  • Рано Кау ( остров Пасхи , Чили)
  • Репороа кальдера (Новая Зеландия)

• Антарктида
  • Остров Десепшн
• Индийский океан
  • Cirque de Mafate , Cirque de Salazie , Enclos Fouqué и Cirque de Cilaos на Реюньоне

Внеземные вулканические кальдеры [ править ]

• Марс
  • Кальдера Олимпус Монс
• Венера
  • Кальдера Маат Монс

Кальдеры эрозии [ править ]

• Америка
  • Гуайчане-Мамута (Чили)
  • Гора Техама ( Калифорния , США)
• Европа
  • Кальдера де Табуриенте (Испания)
• Океания
  • Твид-Вэлли ( Новый Южный Уэльс , Квинсленд , Австралия)
• Азия
  • Чегемская кальдера ( Кабардино-Балкарская Республика , Северо-Кавказский регион , Россия)
  • Вулкан Таал (Филиппины) Провинция Батангас

См. Также [ править ]

• Сложный вулкан  - рельеф более чем одного связанного вулканического центра
• Вулкан Сомма  - вулканическая кальдера, частично заполненная новым центральным конусом.
• Супервулкан  - вулкан, извергнувшийся за одно извержение на 1000 кубических километров.
• Индекс вулканической эксплозивности  - Качественная шкала взрывоопасности вулканических извержений

Примечания [ править ]

Ссылки [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

• Клаф, КТ; Maufe, HB; Бейли, Е.Б. (1909). «Опускание котла в Глен-Коу и связанные с ним магматические явления» . Ежеквартальный журнал Геологического общества . 65 (1–4): 611–78. DOI : 10.1144 / GSL.JGS.1909.065.01-04.35 . S2CID  129342758 .
• Гудмундссон, Агуст (2008). «Геометрия магматической камеры, перенос жидкости, локальные напряжения и поведение горных пород во время образования кальдеры». Кальдерный вулканизм: анализ, моделирование и реакция . События в вулканологии. 10 . С. 313–349. DOI : 10.1016 / S1871-644X (07) 00008-3 . ISBN 978-0-444-53165-0.
• Kokelaar, B.P; и Мур, И. Д.; 2006 г. Вулкан кальдеры Гленко, Шотландия . ISBN 9780852725252 . Паб. Британская геологическая служба, Кейворт, Ноттингемшир. Имеется соответствующая геологическая карта масштаба 1: 25000. 
• Липман, П; 1999 г. «Кальдера». В Haraldur Sigurdsson, ed. Энциклопедия вулканов . Академическая пресса . ISBN 0-12-643140-X 
• Уильямс, Хауэлл (1941). «Кальдеры и их происхождение» . Бюллетень Департамента геологических наук Калифорнийского университета . 25 : 239–346.

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме Кальдера .

Найдите кальдеру в Викисловаре, бесплатном словаре.

• Страница USGS на кальдерах
• Список вулканов кальдеры
• Сборник ссылок на кальдеры обрушения (43 страницы)
• Кальдера вулкана Твид - Австралия
• Крупнейшие взрывные извержения: новые результаты для туфа Фиш-Каньон 27,8 млн лет и кальдеры Ла-Гарита, вулканическое поле Сан-Хуан, Колорадо
• Супервулканы