Айра Кальдера
Крупная затопленная прибрежная вулканическая кальдера в Японии
Айра
Переводчик Google
Радиолокационное изображение кальдеры Айра, полученное с борта космического челнока в 1999 году, с Сакурадзимой в заливе, образованном кальдерой.
Самая высокая точка
Высота1117 м (3665 футов)
ИзвестностьСакурадзима
Координаты31°39′00″с.ш. 130°42′00″в.д. / 31.65000°с.ш. 130.70000°в.д. / 31.65000; 130.70000
География
Геология
Рок-эпоха29 428–30 148 лет, калиброванных до настоящего времени [1]
Тип(ы) горВулкан Кальдера
Сомма
Последнее извержение1955 по настоящее время

Кальдера Айра — гигантская вулканическая кальдера , расположенная на южном конце острова Кюсю , Япония. Считается, что она образовалась около 30 000 лет назад в результате ряда пирокластических волн . [1] [2] В настоящее время здесь проживает более 900 000 человек. Берега кальдеры Айра являются домом для редкой флоры и фауны, включая японский лавр и японскую черную сосну . [3] В кальдере находится гора Сакурадзима , а к северу от кальдеры расположена группа стратовулканов горы Киришима . Самым известным и активным из этой группы является Синмоэдакэ .

Кальдера Айра имеет подземную магматическую камеру , которая соединяется с магматической системой Киришима. Это позволило магме из кальдеры поступать в стратовулкан Сакурадзима, заставляя его расширяться с течением времени. Таким образом, Сакурадзима вызвала ряд катастроф, таких как извержение в 1914 году, в результате которого погибло 58 человек [4] и магматическая камера затонула на 60 см. [5]

История

Расположение

Кальдера Айра расположена на Кюсю, самом южном острове Японии. Высота супервулкана составляет 1117 м. [6]

Извержение, образовавшее кальдеру Айра, произошло примерно 30 000 лет назад и привело к образованию тефры и игнимбрита из огромного количества магмы, повлиявшей на близлежащую землю. Извержение также способствовало образованию залива Кинко глубиной 200 м (660 футов) , который образовался после того, как в этот район попала морская вода. [3]

Кальдера Айра окружена крупным городом Кагосима с населением более 900 000 человек. Жители не против небольших извержений, потому что у них есть меры защиты. Например, школьники обязаны носить каски для защиты от падающих обломков. [3] Кроме того, была введена в действие система предотвращения стихийных бедствий с лучшей в мире высокотехнологичной системой мониторинга вулканов. Кальдера теперь находится под пристальным наблюдением Центра исследований вулкана Сакурадзима, который является частью Университета Киото и Научно-исследовательского института по предотвращению стихийных бедствий. [6] Это обеспечивает безопасность жителей и мирное сосуществование с людьми Кагосимы и активной кальдерой.

Геологическое обоснование

Фотография современной Японии с зоной извержения вулкана Айра-Кальдера (красный) Ито, непосредственно затронутой извержением, с примерным распределением 10 см или более тефры (пепла) в белой штриховке и игнимбрита (желтый) из симметричного пирокластического потока.

Кальдера Айра имеет почти прямоугольную форму, связанную с локальным разломом, и была создана серией крупномасштабных пирокластических волн, которые способствовали образованию пирокластического плато Сирасу-Даичи , последняя из которых в настоящее время датируется 29 428–30 148 годами ранее [7] [1] [2], хотя в более ранних работах эта дата составляла ~22 000 лет назад с широким возможным диапазоном от 34 500 до 16 500 лет до настоящего времени. [8] [9] Извержение образовало кальдеру размером 17 км (11 миль) на 23 км (14 миль). Кальдера Айра является одним из ряда вулканических комплексов в грабене Кагосима [10] , который, как предполагается, простирается на север от подводной кальдеры Кикай до кальдеры Ата Южная, кальдеры Ата Северная (см. Кальдера Ата ), кальдеры Айра, связанной с заливом Кагосима , и в прошлом до группы вулканов Киришима . [11] Это выравнивание было впервые отмечено в 1940-х годах. [12] Тектонические процессы довольно сложны в этом регионе, где плита Окинава сталкивается с плитой Амур , а Тихоокеанская плита погружается под обе.

Формирование кальдеры Айра началось с плинианского извержения пемзового водопада Осуми [2] из жерла около того места, где сейчас находится Сакурадзима [10] , за которым вскоре последовал окисленный пирокластический поток Цумайя. [9] Вероятно, последующие извержения в этой серии происходили в жерлах в том, что было названо кальдерой Вакамико на северо-западе. [10] Фрагменты фундаментной породы и пемзовые материалы от мощного взрыва образовали пирокластический поток Ито, который отложил более 800 км 3 (190 кубических миль) игнимбрита Ито (известного как «Ширасу» на местном уровне) и 300 км 3 (72 кубических мили) тефры Айра-Тн . [13] Учитывая, что большая часть кальдеры находится под водой, причина большой площади жерла заключается в том, что кальдера извергнула намного больше, чем предполагалось ранее, 140 км 3 (34 куб. мили) магмы за короткий промежуток времени. [9] Кальдера известна своими гравитационными аномалиями, связанными с воронкообразной формой в пластах.

Структура кальдеры казалась уникальной в ранних работах, поскольку она отличалась от типичной тогда кальдеры типа Валлеса , определяющими характеристиками которой является кольцевой разлом типа Валлеса, который действует как канал для таких крупномасштабных пирокластических потоков. [9] Такие диффузные ненаправленные пирокластические потоки, подавляющие местный ландшафт, теперь также описаны в Новой Зеландии , например, при извержении Хатепе . [14]

Извержение вулкана Ито местного значения

До первоначального извержения 25 000 лет назад существовал широкий и неглубокий бассейн почти такого же размера, как и нынешняя кальдера Айра, занимающий северную часть залива Кагосима с ориентацией восток-запад. [9] Бассейн отделен от остальной части залива хребтом высотой от 300 м (980 футов) до 500 м (1600 футов) над уровнем моря. Топография охватывает очертания более старой кальдеры, что позволяет предположить, что существовали пирокластические потоки, предшествовавшие образованию современной кальдеры Айра.

Первая фаза активности возникла в результате инъекции мафических магм, которые дестабилизировали хранящуюся риолитовую магму [11] и представляли собой в основном однородный пемзовый водопад Осуми (названный так потому, что пемзовый водопад простирался через полуостров Осуми на юго-восток). [9] Выше отложения пемзового водопада Осуми находится вторая фаза пирокластического потока Цумайя, которая полностью ограничена бассейном до Айры. Пирокластический поток Цумайя похоронил топографию до Айры, такую ​​как коробчатые каньоны (образованные более древними пирокластическими потоковыми отложениями). Максимальная толщина в кальдере составляет 130 м (430 футов) в районе Кокубу, а средняя толщина составляет 30 м (98 футов) или меньше. [9] Пирокластический поток Цумайя состоит из «бледно-розовато-коричневой стеклянной матрицы, содержащей небольшое количество пемзы и литических фрагментов» [9], что согласуется с падением пемзы Осуми, а пирокластический поток Цумайя произошел из того же жерла. Между пирокластическим потоком Цумайя и образованием нынешней кальдеры во время извержения Ито был очень короткий период. [9]

Напротив, пирокластический поток Ито простирается за пределы бассейна, а также занимает внутреннюю часть бассейна. [9] Падения тефры Айра-Тн от этого извержения [2] имели толщину до 0,800 м (2 фута 7,5 дюйма) на юго-востоке, и это, а также игнимбрит Ито толщиной до 160 м (520 футов) являются наиболее значительными пирокластическими отложениями. [8] Глубина падения пепла над всем островом Кюсю составила более 32 см (13 дюймов) и более 4 см (1,6 дюйма) для большей части Японии [13]

Вулканическая активность

Связь между магматическими системами Айра и Киришима

Кальдера Айра — одна из самых активных и опасных кальдер в мире. Здесь находятся вулканы Киришима, группа действующих вулканов на северном конце кальдеры Айра. Один из этих вулканов, Синмоэдаке , произвел два сильных магматофреатических извержения, разделенных почти 300 годами. Начиная с декабря 2009 года, были замечены активные погружения и инфляция перед извержением. Затем с 19 по 31 января произошла серия субплинианских событий. [15] Первая фаза (кульминация извержения) сопровождалась сильной коэруптивной дефляцией.

Кальдера Айра может реагировать на небольшие извержения, которые происходят из общего резервуара. Однако не все вулканические системы связаны все время, поскольку пути магмы открываются и закрываются. Связь между Айрой и Киришимой представляет собой ярчайший пример взаимосвязанности вулканов, выявленный геодезическим мониторингом. Раздувание одного вулкана может повысить вероятность извержения соседнего вулкана. Субдукция Филиппинской морской плиты под Евразийскую плиту является причиной активного вулканизма. [15]

Кальдера Айра и хранилище магмы Киришимы связаны туннелями, которые простираются горизонтально на десятки километров, что можно объяснить наличием горячих точек. [15] Однако вулканические системы не всегда связаны, поскольку пути магмы открываются и закрываются. Например, вертикальное соединение Синмоэдаке было закрыто примерно 300 лет до реактивации.

Изменения в объеме для систем Айра и Киришима указывают на то, что у них были разные периоды инфляции и дефляции. В период с 2009 по 2013 год были свидетельства инфляции в системе Айра. Однако после извержения Киришимы в 2011 году система Айра испытала дефляцию. Это была единственная дефляция кальдеры Айра в период с 2009 по 2013 год. [15]

Инфляция Айра Кальдера

Хранилище магмы, лежащее в основе кальдеры Айра, питало стратовулкан Сакурадзима, расширяясь со временем. Однако были моменты, когда камера сдувалась в результате извержений, высвобождая накопленное давление, что нельзя объяснить изменениями напряжения. Таким образом, это было описано как следствие оттока магмы из системы Айра, когда Киришима пополнялась. Ярким примером является извержение Сакурадзимы в 1914 году (объемом примерно 1,5 км3 ) , в результате которого магматическая камера опустилась на 60 см. В результате извержения погибло 58 человек. [4] По словам доктора Джеймса Хики и его соавторов, для извержения такого количества магмы потребуется около 130 лет, чтобы камера снова заполнилась. Доктор Хики заявил: «Эти результаты стали возможны благодаря объединению данных различных методов мониторинга и применению их к новым методам численного моделирования, что является отходом от старых методов моделирования, которые использовались с 1950-х годов». [4]

Тем не менее, существуют непрерывные измерения движения грунта, которые указывают на то, что область сейчас раздувается. Недавние измерения деформации GPS , объединенные с геофизическими данными и компьютерным моделированием, позволяют реконструировать магматическую систему под кальдерой. Благодаря этому доктор Джеймс Хики и его соавторы смогли создать изображение туннелей под кальдерой.

Они обнаружили, что магма заполняет магматическую камеру быстрее, чем извергается вулкан Сакурадзима. Водохранилище расширяется каждый год, поскольку в систему поступает объем в 14 миллионов м3. [ 4] Доктор Харухиса Накамичи, доцент Научно-исследовательского института по предотвращению стихийных бедствий Киотского университета и соавтор, сказал: «Прошло уже 100 лет с момента извержения 1914 года, осталось менее 30 лет до следующего ожидаемого большого извержения, городской офис Кагосимы подготовил новые планы эвакуации из Сакурадзимы после опыта эвакуации во время кризиса в августе 2015 года». [4]

Группа ученых под руководством доктора Доминика Реми использовала Synthetique Aperture Radar (SAR) для определения уровней инфляции кальдеры Айра над городским округом Кокубу. Они наблюдали изменение в структуре поверхности Кокубу. С помощью модели поля деформации кальдеры прогнозируется, что «максимальное увеличение объема составляет 20–30×10 6  м 3 между 1995 и 1998 годами». Они вывели инфляцию приблизительно на 70 мм (2,8 дюйма) в центре кальдеры и 40 мм (1,6 дюйма) в южной городской зоне Кокубу. [5]

Флора и фауна

Растения около Сакурадзимы восстанавливаются после извержений. Японские лавровые деревья и японские черные сосны — два вида, которые растут дальше всего. Эти растения способны восстанавливаться, однако они не могут противостоять обломкам и пемзе после извержения. Eurya japonica и Alnus firma можно найти на среднем уровне вдали от вершины. Они способны восстанавливаться после извержения и противостоять его разрушению лучше, чем растительность, расположенная дальше всего. Японская пампасная трава и спорыш растут ближе всего к вулкану. Они быстро реагируют после извержения и образуют луг из мхов и лишайников во время восстановления. Тем не менее, для восстановления леса требуется много лет. Это позволяет людям наблюдать изменения растительности от различных извержений в разные эпохи.

Залив Кагосима (залив Кинко) является домом для множества диких животных, включая 1000 различных видов рыб, популяцию дельфинов , а также редких существ, таких как трубчатый червь Сацумахаоримуши . [3] Редкие минералы находятся на морском дне с гидротермальными источниками, включая вулканические трубы.

Ссылки

  1. ^ abc Smith, Victoria C.; Staff, Richard A.; Blockley, Simon PE; Ramsey, Christopher Bronk; Nakagawa, Takeshi; Mark, Darren F.; Takemura, Keiji; Danhara, Toru (2013). «Идентификация и корреляция видимой тефры в осадочном архиве озера Суйгецу SG06, Япония: хроностратиграфические маркеры для синхронизации палеоклиматических записей Восточной Азии/Западной части Тихого океана за последние 150 тыс. лет». Quaternary Science Reviews . 67 : 121–137. Bibcode :2013QSRv...67..121S. doi :10.1016/j.quascirev.2013.01.026. ISSN  0277-3791.
  2. ^ abcd Мияири, Y.; Ёсида, K.; Миядзаки, Y.; Мацузаки, H.; Канеока, I. (2004). «Улучшенное датирование слоя тефры (AT тефра, Япония) методом 14 C с использованием AMS на выбранных органических фракциях». Ядерные приборы и методы в исследованиях физики B. 223–224: 555–559. Bibcode :2004NIMPB.223..555M. doi :10.1016/j.nimb.2004.04.103. ISSN  0168-583X.
  3. ^ abcd «О программе». Геопарк Сакурадзима-Кинкован . нд . Проверено 16 марта 2021 г.
  4. ^ abcde «Накопление магмы подчеркивает растущую угрозу со стороны японских вулканов». Университет Бристоля . 2016-09-13 . Получено 2021-03-16 .
  5. ^ ab Remy, Dominique; Bonvalot, Sylvain; Murakami, M.; Briole, P.; Okuyama, S. (17.02.2007). «Инфляция кальдеры Айра (Япония) обнаружена над городской зоной Кокубу с использованием данных интерферометрии SAR ERS». eEarth Discussions . 2 (1): 18–24. Bibcode : 2007eEart...2...17R. doi : 10.5194/ee-2-17-2007 . Получено 16.03.2021 .
  6. ^ ab "Aira". Центр наблюдения и моделирования землетрясений, вулканов и тектоники . nd . Получено 2021-03-16 .
  7. ^ Окуно, Мицуру (2019-04-15). «Хронологическое исследование широко распространенной тефры и вулканической стратиграфии последних 100 000 лет». Журнал Геологического общества Японии . 125 (1): 41–53. doi : 10.5575/geosoc.2018.0069 . ISSN  1349-9963. S2CID  146526393.
  8. ^ ab Baer, ​​EM; Fisher, RV; Fuller, M.; Valentine, G. (1997). «Турбулентный перенос и отложение пирокластического потока Ито: определения с использованием анизотропии магнитной восприимчивости». Journal of Geophysical Research: Solid Earth . 102 (B10): 22565–22586. Bibcode : 1997JGR...10222565B. doi : 10.1029/96JB01277.
  9. ^ abcdefghij Арамаки, С. (1984-09-30). «Формирование кальдеры Айра, южный Кюсю, ~22 000 лет назад». Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 89 (B10): 8485–8499. Bibcode : 1984JGR....89.8485A. doi : 10.1029/jb089ib10p08485 . Получено 16.03.2021 .
  10. ^ abc "IAVCEI 2013 Scientific Assembly: A Guide for Mid-Conference Field Trip" . Получено 19 сентября 2022 г.
  11. ^ ab Geshi, N.; Yamada, I.; Matsumoto, K.; Nishihara, A.; Miyagi, I. (2020). «Накопление риолитовой магмы и триггеры кальдерообразующего извержения кальдеры Айра, Япония». Бюллетень вулканологии . 82 (44): 44. Bibcode : 2020BVol...82...44G. doi : 10.1007/s00445-020-01384-6. S2CID  218652170.
  12. ^ Матумото, Тадаити (28 августа 1965). «Кальдеры Кюсю» (PDF) . Труды Лунной геологической полевой конференции . Проверено 19 сентября 2022 г.
  13. ^ ab "Публикация карт распределения крупномасштабных игнимбритов в Японии — геологические данные показывают влияние крупномасштабных извержений". GSJ/AIST. 2022-01-25 . Получено 2022-09-13 .
  14. ^ Иллсли-Кемп, Финниган; Баркер, Саймон Дж.; Уилсон, Колин Дж. Н.; Чемберлен, Калум Дж.; Хрейнсдоттир, Сигрун; Эллис, Сьюзан; Хэмлинг, Ян Дж.; Сэвидж, Марта К.; Местель, Элинор Р. Х.; Уодсворт, Фабиан Б. (1 июня 2021 г.). «Вулканические волнения на вулкане Таупо в 2019 г.: причины, механизмы и последствия». Геохимия, геофизика, геосистемы . 22 (6): 1–27. Bibcode : 2021GGG....2209803I. doi : 10.1029/2021GC009803 .
  15. ^ abcd Brotherlande, E.; Amelung, F.; Yunjun, Z.; Wdowinski, S. (2018-06-28). "Геодезические доказательства взаимосвязи между магматическими системами Айра и Киришима, Япония". Scientific Reports . 8 (1): 9811. Bibcode :2018NatSR...8.9811B. doi :10.1038/s41598-018-28026-4. PMC 6023929 . PMID  29955079. 
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Aira_Caldera&oldid=1256689092"