Галан | |
---|---|
Самая высокая точка | |
Высота | 6 100 м (20 000 футов) |
Координаты | 25°56′ю.ш. 66°55′з.д. / 25,93°ю.ш. 66,92°з.д. / -25,93; -66,92 [1] |
География | |
Расположение | Провинция Катамарка , Аргентина |
Родительский диапазон | Анды |
Геология | |
Рок-эпоха | 2,08 ± 0,02 млн лет |
Горный тип | Кальдера |
Последнее извержение | Неизвестный |
Серро-Галан — кальдера в провинции Катамарка в Аргентине . Это одна из крупнейших открытых кальдер в мире, которая является частью Центральной вулканической зоны Анд , одного из трех вулканических поясов, обнаруженных в Южной Америке. Одна из нескольких крупных кальдерных систем в Центральной вулканической зоне, гора входит в состав вулканического комплекса Альтиплано-Пуна .
Вулканическая активность в Галане является косвенным следствием погружения плиты Наска под Южноамериканскую плиту и включает в себя проникновение расплавов в земную кору и образование вторичных магм , которые после накопления в земной коре дают начало дацитовым и риодацитовым породам, извергаемым вулканом.
Галан был активен между 5,6 и 4,51 миллиона лет назад, когда он сгенерировал ряд игнимбритов, известных как группа Токонкис, которые выходят на поверхность в основном к западу от кальдеры. Самое крупное извержение Галана произошло 2,08 ± 0,02 миллиона лет назад и стало источником игнимбрита Галана, который покрыл окрестности кальдеры вулканическим материалом. Объем этого игнимбрита оценивается примерно в 650 кубических километров (160 кубических миль); после этого извержения произошли гораздо меньшие извержения игнимбрита, и в настоящее время в кальдере активны два горячих источника .
Кальдера Галан находится в северо-западной провинции Катамарка в Аргентине и была обнаружена в 1975 году в отдаленном районе Анд [2] с помощью спутниковых снимков. [3] Город Антофагаста-де-ла-Сьерра находится к западу-юго-западу от кальдеры Галан, [4] Такуиль находится почти точно на северо-восток от кальдеры, а Эль - Пеньон — к юго-западу от вулкана. [5] Кальдера труднодоступна. [6] В Лагуна-Диаманте располагалось тамбо инков [7] [8] , и через кальдеру проходил важный доисторический маршрут. [9] На вершине Галана совершались жертвоприношения. [10]
Галан является частью Центральной вулканической зоны Анд, [11] [12] , которая находится на западной окраине Южной Америки, [13] где плита Наска погружается под Южноамериканскую плиту . В Центральной вулканической зоне насчитывается около 50 вулканов с недавней активностью, а дополнительные вулканы существуют в Северной вулканической зоне и Южной вулканической зоне , двух других вулканических поясах к северу и югу. [14]
Вулканическая дуга проходит вдоль границ Боливии и Аргентины с Чили, а за вулканической дугой находится цепь кремниевых [a] вулканов, южным членом которой является Галан. [16] Весь регион подвергся существенному игнимбритообразующему вулканизму со многими извержениями, производящими объемы породы более 100 кубических километров (24 кубических миль), хотя фактические жерла часто видны только на космических снимках. [17] Многие жерла группируются в области, известной как вулканический комплекс Альтиплано-Пуна , который занимает поверхность около 70 000 квадратных километров (27 000 квадратных миль) [13] примерно в 200 километрах (120 миль) к северу от Галана, [18] и которая включает в себя крупные кальдеры Ла-Пакана , Серро-Гуача , Пастос-Грандес и Серро-Панисос , а также более поздние геотермальные системы. [19] Этот вулканизм, по-видимому, является поверхностным выражением плутона , [ 20] и на глубине 17–19 километров (11–12 миль) под вулканическим комплексом Альтиплано-Пуна электрические, гравитационные и сейсмические томографические данные локализовали структуру частично расплавленной породы, называемую «Магматическое тело Альтиплано-Пуна». [b] [22] Вулканизм в этом «заднем» регионе может быть не связан напрямую с процессами субдукции, несмотря на то, что сам регион находится близко к субдукционной границе. [23]
Кальдера Галан расположена на восточной окраине Анд, где начинаются Сьерра-Пампеаны . [24] Регион характеризуется Пуной , высоким плато, похожим на Тибет в Азии. [25]
Галан — это кальдера с топографическими размерами 38 на 26 километров (24 мили × 16 миль), из которых около 26 на 18 километров (16 миль × 11 миль) являются частью самой кальдеры. [26] Такие размеры делают Галан одной из крупнейших кальдер на Земле; [18] он был описан как супервулкан . [27] Дно кальдеры достигает высоты 4500 метров (14 800 футов) [2] [17] или около 4600 метров (15 100 футов), [28] и вся кальдера имеет эллиптическую форму [17], простирающуюся в направлении север-юг. [29] Однако только западный край структуры кальдеры, по-видимому, является настоящим краем кальдеры [30] , при этом другие формы рельефа формируют остальную часть стен кальдеры [31] , а фактическая кальдера обрушения покрывает только часть топографического проявления кальдеры; [32] последняя была определена как вулкано-тектоническая депрессия. [33]
Кальдера содержит возрождающийся купол , [34] [35] наивысшая точка которого [2] в разрушенном морозом массиве Галан [36] достигает высоты около 5912 метров (19 396 футов) [37] -6100 метров (20 000 футов). [28] Сейсмическая томография выявила аномалию медленной скорости под Галаном, которая имеет объем около 22 000 кубических километров (5 300 кубических миль) и считается резервуаром магмы вулкана. [38]
Вершины вдоль края кальдеры включают Серро Агуас Кальентес (лавовый купол [39] ) на севере, Серро Леон Муэрто на юго-востоке, Серро Пабельон на юго-западе и Серро Токонкис на северо-западе. [4] На западном краю достигаются высоты 5200 метров (17 100 футов). [29] Более молодые вулканы образовались на западном и северном краях кальдеры Галан. [35]
Кальдера содержит озеро размером 7 на 3 километра (4,3 мили × 1,9 мили) [40] в своем юго-западном углу, [35] [41] которое известно как Лагуна Диаманте [4] и, возможно, раньше занимало большую часть кальдеры. [42] Лагуна Диаманте привлекла внимание ученых из-за экстремальных условий окружающей среды, которые должна выдерживать жизнь в озере, включая высокое содержание мышьяка в водах и высокую инсоляцию ультрафиолетовым излучением . [43] [44] Вода гиперщелочная и в пять раз соленее морской, но поддерживает микроорганизмы, которые образуют микробные маты и обеспечивают пищей колонию фламинго . [43] Также сообщалось о микробиолитах в форме трубок . [37] Меньшее озеро, известное как Лагуна Пабельон, находится к югу от Лагуны Диаманте. К северу от возрождающегося купола река Рио-Агуас-Кальентес стекает с кальдеры на север, а к востоку от нее река Рио-Леон-Муэрто вытекает из кальдеры на восток. [4] Другая река Леон-Муэрто стекает с южной стороны кальдеры в лагуну Пабельон. [45]
Реки в кальдере и окрестностях демонстрируют речные террасы , которые могут отражать докальдерное формирование поднятия рельефа и поднятия, связанного с возрождающимся куполом. [46] Эти стоки в конечном итоге сходятся в Рио-де-Лос-Патос и заканчиваются в Салар-дель-Омбре-Муэрто к северу от Галана. [47] [48] Высокий Серро-Галан перехватывает влагу, транспортируемую с востока, таким образом питая Рио-де-Лос-Патос в регионе, где длинные постоянные водотоки нетипичны. [49] Западные склоны кальдеры стекают в долину Антофагаста-де-ла-Сьерра через ряд стоков, таких как Рио-Пунилья, Рио-Токонкис, Рио-Миригуака, Рио-Лас-Питас; воды в конечном итоге заканчиваются в Лагуне Антофагаста к югу от Антофагаста-де-ла-Сьерра. [50]
В кальдере находятся два горячих источника , первый — недалеко от ее северного конца, а второй — у юго-западного подножия возрождающегося купола, [51] оба испускают воду с температурой около 56–85 °C (133–185 °F). [52] Первый из них известен как гидротермальный источник Агуас-Кальентес и отличается отложениями туфа [30] и кипящей водой. [53] Другая геотермальная система известна как Ла-Кольча и включает фумаролы , а также кипящую воду; [54] она стекает в Лагуна-Диаманте. [55] Наконец, на северо-восточной стороне кальдеры находится Писцинас-Бурбухеантес с грязевыми вулканами и небольшими фумаролами. [56] Эти источники имеют залежи глины , соли , агломерата и травертина [ 55] и были разведаны для разработки геотермальной энергии . [57]
Фундамент под кальдерой состоит из метаморфических [58] и осадочных пород возрастом 600–365 миллионов лет от докембрийского до палеозойского возраста. [59] Они включают интрузии гранитоидного характера и перекрыты палеозойскими морскими отложениями. [60] Ордовикские образования также присутствуют [61] и образуют слои осадков толщиной до 7 километров (4,3 мили). [17] Выходы фундаментов встречаются на северо-восточном краю кальдеры. [62]
Около 14,5 миллионов лет назад в регионе началась вулканическая активность, сначала к западу от Галана, но 7 миллионов лет назад она сместилась к будущей кальдере, образовав сложные вулканы Серро Колорадо, Пабельон и Серро Токонкис на его будущем западном краю. [58] Более западные центры сегодня представлены эродированными вулканами. [63] Примерно с 6,6 миллионов лет назад вулканическая активность произвела породы как основного [c], так и кремнистого состава. [59] Увеличение вулканической активности было приписано круче плиты Наска , что позволило материалу мантии проникнуть в пространство между нижней корой и плитой. [65] Севернее 21 градуса южной широты игнимбритовый вулканизм начался раньше, образовав формации Альтос де Пика и Ошая . [66]
Мафический вулканизм происходил к югу и западу от Галана как до его крупного извержения, так и после него, в долине Антофагаста-де-ла-Сьерра , и, возможно, продолжался менее десяти тысяч лет назад. [58] Точное положение жерл контролируется недавними системами разломов в регионе. [67]
Примерно 10 миллионов лет назад эта область подверглась обратному сбросу , который нарушил фундамент вдоль линий север-юг, [61] образовав рифтовую долину , которая также тянется с севера на юг. [17] Магма, извергаемая системой Галан, также направлялась вдоль таких систем сбросов, [68] [69] и соседние вулканы также находились под их влиянием; [69] системы сбросов в самом Галане известны как разломы Диаблильос-Галан. [26] [70] Другим крупным линеаментом в этой области является линеамент Арчибарка, который образован сдвиговым сбросом , который простирается с северо-запада на юго-восток в регионе [3] и который пересекает разломы Диаблильос-Галан в месте расположения кальдеры. [70]
Галан извергал в основном богатые калием дацитовые и риолитовые породы, которые часто называют риодацитовыми [ 71] и которые отражают известково-щелочной состав. [46] Каждый игнимбрит обычно имеет однородный состав, но есть некоторые различия между отдельными игнимбритами; [72] например, более старые породы содержат амфибол , а более молодые породы вместо санидина . [73] Минералы, содержащиеся в продуктах извержения, включают алланит , апатит , биотит , роговую обманку , ильменит , магнетит , ортопироксен , плагиоклаз , кварц , санидин и циркон . Гидротермальные изменения оставили кальцит в некоторых породах. [72] Паттерны микроэлементов в игнимбритах Галана различны по сравнению с породами группы Токонкис. [74]
Образование магмы Галана объяснялось плавлением пород нижней коры под воздействием поднимающихся базальтовых магм, которые поставляли тепло, необходимое для процессов плавления, и которые также напрямую способствовали образованию магмы посредством событий смешивания. [75] Дальнейший метасоматоз в коре и процессы фракционной кристаллизации завершили процесс генезиса магмы. [76] Вероятно, под влиянием более масштабной тектоники магма, которая накапливалась в зоне кашеобразования в средней коре, в конечном итоге переносится в неглубокие магматические камеры на глубине 8–4 километров (5,0–2,5 миль); [77] события подпитки, когда глубокая магма попадала в неглубокие магматические тела, могли спровоцировать извержения в Галане. [78] После извержения внутри коры мог образоваться остаточный плутон . [79]
На основании наличия двух отдельных популяций пемзы в игнимбритах Галана был сделан вывод, что во время извержения Галана в магматической системе присутствовало два типа магмы: больший объем так называемой «белой» магмы и «серая» магма, которая была введена в «белый» магматический бассейн и в конечном итоге поднялась над последним. [80] В более общем плане, похоже, что перед каждым извержением под вулканом присутствовало две партии магмы [78] , которые, однако, были очень похожи, возможно, из-за процесса гомогенизации, который происходил глубоко в земной коре. [81] До извержения магма, по оценкам, была горячей при температуре 790–820 °C (1450–1510 °F). [73]
Галан находится в регионе с засушливым климатом, с годовым количеством осадков около 65 миллиметров в год (2,6 дюйма/год). [82] Заморозки случаются круглый год. [83] Известны климатические данные для Салар-де-Омбре-Муэрто к северу от Галана; средние температуры там составляют 8–23 °C (46–73 °F) летом и зимой соответственно. Осадки выпадают в основном в летние месяцы. [47]
На больших высотах растительность отсутствует. [83] На высоте от 3900 до 5000 метров (12800–16400 футов) растительность представлена высокогорной степью , в которой преобладают злаки , такие как Festuca (овсяница) и Stipa (ковыль). На более низких высотах водно-болотные угодья имеют свою собственную растительность. [50] В защищенных районах можно наблюдать птиц, таких как утки и фламинго. [53]
Вулканическая активность в Галане происходила в два отдельных этапа, [58] которые разделены эрозионным несогласием [84] [28], во время которого игнимбритовый шлейф группы Токонкис был изрезан глубокими долинами. [85] Механистически начало извержений было объяснено событиями расслоения , во время которых части нижней коры откололись, астеносферный материал заменил кору, потерянную в результате расслоения, и базальтовые магмы проникли в оставшуюся кору. [86] [87]
Эти стадии оставили игнимбритовое плато, окружающее кальдеру [4], за исключением ее южной стороны, и которое заметно на спутниковых снимках. [28] Оно охватывает площадь поверхности около 3500 квадратных километров (1400 квадратных миль) [17] и является крупнейшей игнимбритовой системой на плато Пуна . [88]
Первая стадия произошла между 5,60 и 4,51 миллиона лет назад и состояла из извержения крупных игнимбритов, таких как [22] Бланко, [84] Куэва-Негра, [58], нескольких игнимбритов Мериуака [67] и игнимбритов Реал-Гранде, а также лавовых куполов , все из простирающихся с севера на юг разломов, [84] [58] образующих группу Токонкис (ранее называвшуюся формацией Токонкис ) . [89] Игнимбриты Real Grande и Cueva Negra считались гомологичными, как и восточные игнимбриты Leon Muerto и несколько игнимбритов Merihuaca, [90] но позже было обнаружено, что игнимбриты Leon Muerto и Merihuaca, вероятно, были извергнуты из разных систем жерл и имеют разные составы, [91] и игнимбриты Cueva Negra позже считались отдельной формацией от других игнимбритов группы Toconquis. [92] Более поздние классификации установили возраст игнимбритов Blanco/Merihuaca 6,5–5,5 миллионов лет, Pitas 4,8 миллионов лет, Real Grande 4,7 миллионов лет, Vega 4,5 миллионов лет и Cueva Negra 3,8 миллионов лет. [59]
Формирование довольно неоднородно, некоторые игнимбриты разделены резкими контактами, а степень спаянности и содержание кристаллов пемзы варьируется от одного игнимбрита к другому. [67] Обычно игнимбриты богаты кристаллами и пемзой, не спаяны и содержат мало структур потока, [93] за исключением спаянного игнимбрита Куэва-Негра. [92] Некоторым извержениям игнимбритов предшествовало образование плинианских эруптивных колонн, которые генерировали выпадение пепла, и есть свидетельства пульсирующего потока в игнимбритах. [94]
На северной стороне комплекса Галан игнимбриты простираются на расстояние до 80 километров (50 миль) от кальдеры и, возможно, достигали еще больших расстояний до эрозии, [92] а их толщина составляет 300 метров (980 футов). [95] Игнимбриты имеют общий объем около 650 кубических километров (160 кубических миль), причем игнимбрит Реал Гранде составляет более половины его объема. [34] [96] Объем отдельных игнимбритов увеличивается по мере их моложе [97], при этом начальные игнимбриты Бланко и Мериуака имеют объем около 70 кубических километров (17 кубических миль). [96]
Последнее извержение могло образовать кальдеру, которая позже была уничтожена. [98] Выброс лавовых потоков также произошел во время фазы Токонкис, [99] в целом между извержениями наблюдалась активная вулканическая активность, которая сформировала основные игнимбриты. [100] Игнимбрит Куэва-Негра был размещен после группы Токонкис, и небольшие лавовые купола и пирокластические потоки продолжали извергаться до появления собственно игнимбрита Галан. [101] Магматическая система в это время обмелела, что привело к изменению состава извергаемых игнимбритов [102] и общему увеличению высот в регионе. [103]
2,08 ± 0,02 миллиона лет назад [34] [104] был внедрен собственно риодацитовый [ 105] игнимбрит Галана. Помимо фации, которая осталась внутри кальдеры и имеет минимальную толщину 1,4 километра (0,87 мили), [58] [68] игнимбриты простираются за пределы кальдеры на расстояние 80 километров (50 миль) [92], но со средней длиной вытекания 40 квадратных километров (15 квадратных миль) [106] и имеют толщину 200–10 метров (656–33 фута); [58] [68] ближе к кальдере он был в значительной степени размыт, и есть более полные выходы дальше от Галана. [107] Противоположная точка зрения заключается в том, что игнимбрит Галана был в значительной степени разрушен только на своей северной стороне ветром, образовав ярданги . [96] Возрождающийся купол состоит из материала игнимбрита Галана, а также из подстилающих пород. [31] Выступ «Тоба Дацитика» в 270 километрах (170 миль) от вулкана когда-то считался частью извержения Галана, но позже были обнаружены различия в составе. [108]
Игнимбрит Галан довольно однороден и имеет высокое содержание кристаллов; [67] в целом, по-видимому, извержение началось и достигло больших размеров довольно быстро, не оставив времени для формирования колонны извержения или отдельных единиц потока, за исключением некоторых мест. [109] [110] [104] Напротив, образовавшиеся потоки были относительно медленными потоками [111] , которые имели небольшую способность преодолевать топографические препятствия или перемещать породы. [112] Тем не менее, он распространился на большие расстояния, поскольку рельеф региона был выровнен предыдущими игнимбритами Токонкиса [113] и был все еще горячим к тому времени, когда он остановился. [114] Пемза встречается редко и обычно присутствует только в небольших фрагментах, а литические фрагменты также редки, за исключением оснований месторождения. С другой стороны, структуры Фьямме довольно распространены, особенно там, где игнимбрит пересекал речные долины. Игнимбрит демонстрирует различную степень сваривания, но часто имеет эффектные столбчатые соединения. [28] [115]
Сначала предполагалось, что этот игнимбрит выходит на поверхность на площади 7500 квадратных километров (2900 квадратных миль), но позже было обнаружено, что он покрывает поверхность ближе к 2400 квадратных километров (930 квадратных миль). [92] Между внутрикальдерным игнимбритом, частями игнимбрита, которые простираются от кальдеры и выходят на поверхность на большом расстоянии, объем составляет около 650 кубических километров (160 кубических миль), [96] что ниже более ранних оценок объемов, превышающих 1000 кубических километров (240 кубических миль) [100], но извержение Галана по-прежнему является одним из крупнейших известных вулканических извержений [104] , и вулкан произвел почти половину объема игнимбритов в южной части Пуны. [116] Игнимбрит Галана является крупнейшим игнимбритом, извергнутым этим центром; [26] наблюдается тенденция увеличения объема отдельных игнимбритов по мере омоложения вулканов, не только в Галане, но и в других центрах игнимбритов Пуны, и это может быть следствием прогрессивных изменений в земной коре. [117] Такие гигантские извержения не наблюдались в историческое время и считаются одними из самых опасных известных вулканических явлений. [118]
Кей и др. предположили, что игнимбрит Галан состоял из трех отдельных единиц: внутрикальдерной, возникшей 2,13 миллиона лет назад, и двух внекальдерных 2,09 и 2,06 миллиона лет назад. [79]
Основная кальдера Галан образовалась во время извержения игнимбритов Галан [98], и вполне возможно, что обрушение крыши магматической камеры фактически послужило началом извержения. [110] Позже было обнаружено, что обрушение люка является более правдоподобной интерпретацией структуры кальдеры [30] и что кальдера, по-видимому, намного меньше своего современного топографического выражения. [32] Скорее всего, озеро образовалось внутри кальдеры после ее извержения. [119] [41]
Поздняя вулканическая активность привела к извержению лавовых потоков дацитового состава вдоль кольцевого разлома кальдеры, а также к образованию возрождающегося купола примерно на 2 километра (1,2 мили) вверх вдоль восточного краевого разлома кальдеры. [58] Это поднятие охватывает как игнимбритовые породы Галана, так и части фундамента, последний особенно в южной части купола. [31] Посткальдерный вулканизм произошел на северном краю кальдеры 2,01 ± 0,28 миллиона лет назад, [120] и несколько небольших игнимбритов были размещены после главного извержения Галана до менее чем 2 миллиона лет назад. [106] Эти игнимбриты имеют состав, аналогичный игнимбриту Галана [121] и были образованы из магмы, оставшейся после главного извержения Галана. [122] Начало возрождения в кальдере могло быть вызвано той же магмой, которая ответственна за посткальдерный вулканизм вдоль восточных краев кальдеры. [119] Однако посткальдерные вулканические системы, по-видимому, довольно плохо определены. Самая последняя активность имела тектоническую природу и состояла из движений вдоль разломов и мафического вулканизма (« формация Инкауаси » [123] ) дальше на запад. [41] [117] Сейсмическая томография показывает, что под Галаном все еще есть зона расплава, [124] «тело Серро-Галан-Муш». [125]
Вулкан производит около 200 килограммов (440 фунтов) углекислого газа в день, [126] часто в горячих источниках. [127] Докальдерные породы содержат гидротермальную систему, [56] которая питается как мантией, так и осадками. [57] В какой-то момент в прошлом в Ла-Кольче произошел фреатический взрыв, и для размещения травертинов потребовалась более сильная гидротермальная активность. [ 55 ] Рой землетрясений был зарегистрирован 25 января 2009 года, в основном под резургентным куполом, и может отражать гидротермальную или магматическую активность. [128]