Кальдера Ханнегана
Геологическая кальдера в Вашингтоне (штат)
Южная стена пика Ханнеган с перевала Ханнеган, показывающая внутрикальдерные структуры. Десятиметровый блок брекчии обведен кружком.
Контурная карта кальдеры Ханнеган в Северных Каскадах. Посткальдерные плутоны вторгаются в юго-западную часть кальдеры. [1]

Кальдера Ханнеган — вулканическая структура возрастом 3,72 миллиона лет в Северных Каскадах американского штата Вашингтон . [2] Кальдера обрушилась в результате двух отдельных вулканических извержений , в результате которых было выброшено около 140 км 3 риолитового пепла. [3] [4]

Контакт между темным игнимбритом горы Рут и бледным игнимбритом пика Ханнеган в 1,4 км к северо-востоку от горы Рут (линия горизонта) в кальдере Ханнеган. [2] [1]

Кальдера заполнена 55-60 км3 туфа , состоящего из игнимбрита , [5] брекчии стеновых пород , [6] и посткальдерных осадочных пород . [7] Породы, заполняющие кальдеру, объединены в стратиграфическую единицу, называемую вулканитами Ханнегана. [8] [9] Эта геологическая единица подразделяется на игнимбрит пика Ханнегана, который перекрывается немного более молодым игнимбритом горы Рут. Кальдера Ханнегана расположена в 8,9 км к северо-востоку от горы Шуксан . [10] Выдающиеся географические точки в пределах кальдеры включают пик Ханнегана , перевал Ханнегана, гору Рут , пик Айси , западную часть хребта Коппер и верховья реки Чилливак . Западная окраина кальдеры находится в Национальном лесу Маунт-Бейкер-Сноквалми , но большая часть структуры находится в Национальном парке Норт-Каскейдс . Кальдеру пересекают части перевала Ханнеган, [11] пика Ханнеган, [12] реки Чиллвак, [13] хребта Коппер и тропы Боундари, но большая ее часть проходит по нетронутой и пересеченной горной местности. Это одна из самых открытых и молодых кальдер с люками в мире, и считается единственной описанной кальдерой с двойным люком на Земле. [2] [14]

Геологическая история

Докальдерный вулканизм и топография

Весь регион был глубоко размыт повторными континентальными и альпийскими оледенениями. Ни одна вулканическая структура или порода, предшествовавшая обрушению кальдеры, не пережила многократные оледенения и обрушение кальдеры. Однако присутствие фрагментов вулканической породы в туфе внутри кальдеры является свидетельством докальдерного вулканизма, как и дайки за пределами кальдеры, имеющие геохимический состав, отличный от пород, связанных с обрушением кальдеры и более поздним вулканизмом внутри кальдеры. [1] [15] [16]

Первый обвал кальдеры

Сваренный туф, или игнимбрит, на пике Ханнеган. Нож указывает на фьямме , обломки пемзы, сплющенные уплотнением горячих пирокластических потоков.

Около 4 миллионов лет назад большие объемы риолитовой магмы поднялись высоко в земную кору. Это вторжение, скорее всего, привело к тому, что поверхность поднялась куполом вверх. Трещины, вызванные этой деформацией, могли стать каналами для некоторой части магмы, чтобы достичь поверхности и извергнуться в относительно небольшие вулканические структуры, такие как фельзитовые и промежуточные потоки лавы и купола , шлаковые конусы и, возможно, небольшие стратовулканы . За 10 или 100 тысяч лет эта восходящая деформация в конечном итоге привела к образованию полукруглого разлома или кольцевого разлома в хрупкой коре. [2] Этот разлом окружал северный край поднятой области и достигал магматической камеры, вызывая внезапное высвобождение сдерживающего давления на магму. В результате магма извергла огромные объемы магмы в виде возвышающихся колонн вулканического пепла и пемзы, а также пирокластических потоков. По мере того, как магма опустела, поверхность обрушилась в виде люка вниз на север, с шарниром на юге. [14] Хотя они больше не сохранились из-за миллионов лет интенсивной эрозии, обжигающие пирокластические потоки , должно быть, пронеслись на десятки километров вниз по речным долинам за пределами границ кальдеры, сжигая все на своем пути. Когда поверхность просела на километр или больше во время извержения, вулканический пепел заполнил образовавшуюся подковообразную кальдеру. Порода за пределами кольцевого разлома сползла внутрь в виде крупных оползней и оставила линзы брекчий и мегабрекчий стеновых пород, перемежающихся с туфом, заполняющим обрушающуюся кальдеру. Этот туф, извергнутый в результате одного извержения, был литифицирован и сохранился как игнимбрит пика Ханнеган; его толщина составляет не менее 900 метров, при этом основание не обнажено. [17] [9] Он ограничен северной половиной структурного края кальдеры. Относительно точный 40 Ar/ 30 Ar радиометрический возраст датирует этот блок 3,722 +/- 0,020 миллионов лет назад. [2] Эта северная часть кальдеры Ханнеган ограничена областью между горой Рут и пиком Ханнеган и включает самую верхнюю часть долины реки Чилливак.

Перерыв и седиментация

Ископаемый плиоценовый лист длиной 8 см в отложениях внутрикальдерного озера в кальдере Ханнеган.

Обрушение, вероятно, произошло в течение нескольких дней. В какой-то момент в котловине образовалось озеро, и на его дне отложился мелкозернистый осадок, сохранившийся сегодня на северном склоне горы Рут в виде сланца и песчаника . Эти породы содержат окаменелые листья и остаются недатированными.

Второй обвал кальдеры

Вулканические обломки характеризуют игнимбрит горы Рут. Серая матрица — мелкозернистый вулканический пепел, извергнутый во время второго обрушения кальдеры Ханнеган. Этот выступ находится на восточном склоне горы Рут. Яблоко — для масштаба.

Большой объем неизвергнутой магмы остался в коре и, возможно, был увеличен последующими вторжениями. После короткого интервала продолжающаяся деформация привела к тому, что северный кольцевой разлом распространился на юг, образовав продолговатый овал над оставшейся магмой, которая снова изверглась в другом катастрофическом извержении. Затем южная часть кальдеры обрушилась, на этот раз в виде люка вниз на юг. Это образовало «кальдеру с двойным люком», уникальную геологическую структуру. Вторая часть обрушения Ханнегана была заполнена игнимбритом горы Рут, обнаженным от северо-восточного склона горы Рут до юго-восточного склона Айси-Пика на юге. Игнимбрит горы Рут содержит много обломков вулканической породы, которая предшествовала обрушению кальдеры. Эта единица, должно быть, также покрывала северную часть кальдеры, но была смыта в этой части эрозией. В этом подразделении не обнаружено ни одной породы, пригодной для датирования.

Постколлапсные интрузии плутона

Два гранодиоритовых магматических тела вторглись в игнимбрит горы Рут и сегодня обнажены как пара плутонов на Айси Пик и восточной стене цирка Нуксак. Более старая из этих гранитных масс датируется 3,42 миллионами лет и, следовательно, ограничивает породу, заполняющую второй эпизод обрушения кальдеры, геологически коротким интервалом в 300 000 тысяч лет между игнимбритом Ханнеган (3,72 миллиона лет) и 3,42 миллиона лет для плутона. Вероятно, игнимбрит горы Рут гораздо ближе к более древнему возрасту. Второй небольшой плутон последовал за ним, и ему 3,36 миллиона лет. Оба являются частью батолита Чилливак . [8] Минеральные анализы из этих плутонов показывают, что они остыли по крайней мере на 1 км ниже поверхности. Тем не менее, они оба обнажены сегодня из-за эрозии. Они выходят на поверхность на вершине Айси Пик (2156 м) и в пределах нескольких сотен футов от вершины горы Рут (2169 м), самой высокой точки в кальдере. Это указывает на глубокую эрозию по крайней мере 1 км внутрикальдерных вулканических пород за 3,36 млн лет с момента внедрения этих плутонов, включая любые вулканические отложения, которые могли быть связаны с плутонами. [18]

Конец вулканической активности в кальдере

Этот 240-метровый слой андезитовой лавы к западу от перевала Чилливак в кальдере Ханнеган датируется возрастом 2,96 млн лет. Это самая молодая датированная порода в вулканических породах Ханнеган внутри кальдеры Ханнеган. Обратите внимание на геолога слева внизу. [2]

Дайки и небольшие риолитовые стручки внедрились в интракальдерный туф после того, как кальдера полностью обрушилась. Несколько небольших выходов андезитовых пород разбросаны внутри кальдеры, остатки лавовых потоков. Одна последовательность из трех лавовых потоков, обнаженных на гребне хребта между горой Рут и перевалом Чилливак, имеет сохранившуюся толщину 240 метров и датируется возрастом 2,96 +/- 0,30 миллиона лет. [2] Это самая молодая датированная горная единица в пределах вулканов Ханнегана. После окончания магматизма в районе Ханнегана очаг вторжения магмы и вулканизма сместился на юго-запад и последовательно образовал озеро Энн-Сток (возраст 2,75 млн лет) [19] [20] , кальдеру Кулшан (возраст 1,15 млн лет) [21] и многочисленные выходы на вулканическом поле Маунт-Бейкер [22] , включая сам действующий в настоящее время вулкан Маунт-Бейкер .

Сравнение с другими кальдерами Каскад

Несколько известных кальдер Каскад имеют небольшие размеры и извергают относительно небольшие объемы пепла и игнимбрита. [23] [24] Кальдера Ханнеган имеет размеры всего 8 x 3,5 км в плане, с расчетным объемом извержения 55-60 кубических километров магмы. Только три кальдеры образовались в Каскадах после обрушения в Ханнегане, и каждая из них извергла примерно такой же объем магмы, как Ханнеган. Кальдера Кулшан (возраст 1,11 миллиона лет) [21] имеет размеры 4 x 8 км. Самая известная и самая молодая кальдера Каскадного хребта находится в 7700-летнем озере Кратер , 8 x 10 км. [25] [26] Малоизвестная 600 000-летняя кальдера Рокленд [27] [28] лежит под вулканическим центром Лассен-Пик . Ему 600 000 лет, и его размеры оцениваются в 6 x 6 км. Две другие, гораздо более древние кальдеры Каскад были достаточно подробно описаны в геологической литературе, чтобы включить их сюда. Это кальдера Кокихалла возрастом 21 миллион лет к востоку от Хоупа, Британская Колумбия (примерно 6 x 6 км) [29] и кальдера горы Экс возрастом 25 миллионов лет (6 x 9 км) [30] [31] в 40 км к востоку от горы Рейнир .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abc Такер, Дэвид С. (2006). "Геологическая карта плиоценовой кальдеры Ханнеган, Северные Каскады, Вашингтон". Цифровые карты Геологического общества Америки . doi :10.1130/2006.dmch003.
  2. ^ abcdefg Такер, Д.; Хилдрет, В.; Ульрих, Т.; Фридман, Р. (2007). «Геология и сложные механизмы обрушения кальдеры Ханнеган возрастом 3,72 млн лет назад, Норт-Каскейдс, Вашингтон, США». Бюллетень Геологического общества Америки . 119 ( 3–4 ): 329–342 . Бибкод : 2007GSAB..119..329T. дои : 10.1130/b25904.1. ISSN  0016-7606. S2CID  128417330. ResearchGate : 249527328 USGS 70032860. 
  3. ^ Хилдрет, Уэс (2007). Четвертичный магматизм в каскадах: геологические перспективы. Профессиональная статья Геологической службы США 1744. ISBN 978-1-4113-1945-5.
  4. ^ Хаугеруд, Ральф А.; Табор, Роуленд В. (2009). "Геологическая карта Северного Каскадного хребта, Вашингтон". Карта научных исследований Геологической службы США 2940. Карта научных исследований. doi :10.3133/SIM2940. S2CID  128560085. NLA  4761905.
  5. ^ "Центр исследований вулкана Маунт-Бейкер: история извержений". Центр исследований вулкана Маунт-Бейкер . Университет Западного Вашингтона . Получено 11 декабря 2022 г.
  6. ^ Драгович, Джо Д.; Логан, Роберт Л.; Шассе, Генри У.; Уолш, Тимоти Дж.; Лингли, младший, Уильям С.; Норман, Дэвид К.; Герстель, Венди У.; Лапен, Томас Дж.; Шустер, Дж. Эрик; Мейерс, Карен Д. (2002). "Геологическая карта Вашингтона — Северо-Западный квадрант". Геологическая карта Вашингтонского отделения геологии и ресурсов Земли GM-50 . Департамент природных ресурсов штата Вашингтон . OCLC  50325812. Catkey :5683968 Библиотеки MIT docid :alma990020728850106761.В Schuster, J. Eric; et al. (2011). "Геологические карты штата Вашингтон" (PDF) . Геологические карты Вашингтонского отделения геологии и ресурсов Земли . Департамент природных ресурсов штата Вашингтон .
  7. ^ Moen, Wayne S. (1969). "Рудники и месторождения полезных ископаемых округа Уотком, штат Вашингтон" (PDF) . Бюллетень горнодобывающей и геологической службы Вашингтона . 57. Соединенные Штаты: Департамент природных ресурсов Вашингтона . OCLC  75702. OSTI  5309872. S2CID  128474733.
  8. ^ ab Staatz, Mortimer Hay; Tabor, Rowland W.; Weis, Paul L.; Robertson, Jacques F.; Van Noy, Ronald M.; Pattee, Eldon C. (1972). "Геология и минеральные ресурсы северной части национального парка Северные Каскадные горы, штат Вашингтон". USGS Numbered Series Bulletin 1359. Геологическая служба США: 1-132. ASIN  B000NEA2S8. doi : 10.3133/b1359 . LCCN  72600151. OCLC  768876024. Публикация в электронной библиотеке истории NPS . USGS b1359 Национальная библиотека EPA : 1303 309115 Ключ UNT : ark:/67531/metadc304328. 
  9. ^ ab Tabor, RW; Haugerud, RA; Hildreth, Wes; Brown, EH (2003). "Геологическая карта горы Бейкер 30 на 60 минут, Вашингтон". Геологическая служба США, серия "Разные исследования" (I-2660) (1-е изд.). Менло-Парк, Калифорния: Геологическая служба США. ISBN 0-607-96870-2.
  10. ^ Hildreth, Wes; Lanphere, Marvin A.; Champion, Duane E.; Fierstein, Judy (29.02.2004). «Риодациты кальдеры Кулшан, Северные каскады Вашингтона: посткальдерные лавы, охватывающие Харамильо». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 130 (3): 227– 264. Bibcode : 2004JVGR..130..227H. doi : 10.1016/S0377-0273(03)00290-7. ISSN  0377-0273.
  11. ^ "Hannegan Pass Trail 674". Лесная служба США . Получено 13 декабря 2022 г.
  12. ^ "Hannegan Pass and Peak". Washington Trails Association . Получено 13 декабря 2022 г.
  13. ↑ Национальный парк Олимпик (25 марта 2022 г.). «Тропы Коппер-Ридж / реки Чилливак». Служба национальных парков .
  14. ^ ab Tucker, David S. (2008). "Двухфазный, взаимный, двойной обвал с люком в кальдере Ханнеган, Северные Каскады, Вашингтон, США". Серия конференций IOP: Науки о Земле и окружающей среде . 3 (1): 012011. Bibcode : 2008E&ES....3a2011T. doi : 10.1088/1755-1307/3/1/012011 . ISSN  1755-1315. S2CID  250683520.
  15. ^ Маллен, Эмили К.; Пакетт, Жан-Луи; Теппер, Джеффри Х.; МакКаллум, И. Стюарт (2018). «Временная и пространственная эволюция магматизма Северной Каскадной дуги, выявленная с помощью датирования циркона U–Pb методом LA–ICP–MS». Canadian Journal of Earth Sciences . 55 (5): 443– 462. Bibcode :2018CaJES..55..443M. doi :10.1139/cjes-2017-0167. hdl : 1807/87390 . ISSN  0008-4077.
  16. ^ Теппер, Джеффри Х.; Кюнер, Скотт М. (май 2004 г.). «Геохимия мафических анклавов и вмещающих гранитоидов из батолита Чилливак, Вашингтон: процессы химического обмена между сосуществующими мафическими и кислыми магмами и их значение для интерпретации химических особенностей анклавов». Журнал геологии . 112 (3): 349– 367. Bibcode : 2004JG....112..349T. doi : 10.1086/382764. JSTOR  10.1086/382764. OCLC  98228216. S2CID  43130146.
  17. ^ Деннис Мартин, Фини (2008). Сроки и природа постколлапсного осадконакопления в кальдере Кулшан, Северные каскады, Вашингтон (диссертация). Университет Западного Вашингтона. doi : 10.25710/0wqt-v628. OCLC  1030748593. ZNy0YgEACAAJ в Google Books .
  18. ^ Маллен, Эмили К. (2011). Петрология и геохимия вулканического поля Маунт-Бейкер: ограничения на области источников и границы террейнов, а также сравнение с другими вулканическими центрами Каскадной дуги (диссертация). Вашингтонский университет. hdl :1773/20946. ProQuest  f490cf1f3c2b316b1326e6a819b69707 Academia :75469235.
  19. ^ Джеймс, Эрик Уильям (1980). Геология и петрология озера Энн-Сток и связанных с ним пород (диссертация). Университет Западного Вашингтона. doi :10.25710/r3dp-d443. OL  13589973M.
  20. ^ «Краткое изложение геологии и истории горы Бейкер». Геологическая служба США .
  21. ^ ab Hildreth, Wes (1996). "Кальдера Кулшан: четвертичная субгляциальная кальдера в Северных Каскадах, Вашингтон". Бюллетень Геологического общества Америки . 108 (7): 786– 793. Bibcode :1996GSAB..108..786H. doi :10.1130/0016-7606(1996)108<0786:kcaqsc>2.3.co;2. S2CID  129795941. USGS 70018518. 
  22. ^ Хилдрет, Уэс (2003). «Дополнительный материал: История извержений и геохронология вулканического поля Маунт-Бейкер, Вашингтон». Бюллетень Геологического общества Америки . 115 (6): 729–764 . doi : 10.1130/2003091 .В Hildreth, Wes; Fierstein, Judy; Lanphere, Marvin (2003). «История извержений и геохронология вулканического поля Маунт-Бейкер, Вашингтон». Бюллетень Геологического общества Америки . 115 (6): 729– 764. Bibcode : 2003GSAB..115..729H. doi : 10.1130/0016-7606(2003)115<0729:EHAGOT>2.0.CO;2. S2CID  140538576. USGS 70025620 ResearchGate : 249526873. 
  23. ^ Уэллс, Рэй Э.; Маккаффри, Роберт (2013). «Устойчивое вращение дуги Каскад». Геология . 41 (9): 1027–1030. Bibcode : 2013Geo....41.1027W. doi : 10.1130/G34514.1 . S2CID  129510320. ResearchGate : 256082766 USGS 70117449. 
  24. ^ Poland, Michael P.; Lisowski, Michael; Dzurisin, Daniel; Kramer, Rebecca; McLay, Megan; Pauk, Ben (2017). "Геодезия вулканов в Каскадной дуге, США". Bulletin of Volcanology . 79 (8): 59. Bibcode : 2017BVol...79...59P. doi : 10.1007/s00445-017-1140-x. S2CID  133965157.
  25. ^ «Краткое изложение геологии и истории горы Мазама и озера Крейтер». Геологическая служба США .
  26. ^ Бэкон, Чарльз Р. (1983). «История извержений горы Мазама и кальдеры кратерного озера, Каскадный хребет, США» Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 18 (1): 57– 115. Bibcode : 1983JVGR...18...57B. doi : 10.1016/0377-0273(83)90004-5.
  27. ^ Клинн, Майкл А. (1990). «Стратиграфические, литологические и основные геохимические ограничения элементов на магматическую эволюцию в вулканическом центре Лассен, Калифорния». Журнал геофизических исследований . 95 (B12): 19651– 19669. Bibcode : 1990JGR....9519651C. doi : 10.1029/JB095iB12p19651.
  28. ^ Ланфер, Массачусетс; Чемпион, Делавэр; Клинн, Массачусетс; Ловенстерн, Дж.Б.; Сарна-Войжитски, AM; Вуден, Дж.Л. (2004). «Возраст тефры Рокленд, запад США». Четвертичные исследования . 62 (1): 94–104 . Бибкод : 2004QuRes..62...94L. doi :10.1016/j.yqres.2004.03.001. S2CID  140689415.
  29. ^ Берман, Роберт Г.; Армстронг, Ричард Ли (1980). «Геология вулканического комплекса Кокихалла, юго-западная Британская Колумбия». Канадский журнал наук о Земле . 17 (8): 985– 995. doi :10.1139/e80-099. S2CID  129826748.
  30. ^ Swanson, Donald A.; Haugerud, Ralph Albert, ред. (1994). "Hammond, Paul E., Brunstad, Keith A., and King, John F. Mid-Tertiary volcanism east of Mount Rainier: Fifes Peak volcano-caldera and Bumping Lake pluton- Mount Aix caldera". Геологические полевые поездки на северо-западе Тихого океана. Кафедра геологических наук, Вашингтонский университет; Ежегодное собрание Геологического общества Америки, Сиэтл, Вашингтон, 24-27 октября 1994 г. OCLC  35377547.
  31. ^ Кинг, Джон Фредерик (1994). Магматическая эволюция и история извержений гранитного плутона Бампинг-Лейк, Вашингтон: источник туфов Бампинг-Ривер и Кэш-Прери (диссертация). Портлендский государственный университет. doi : 10.15760/etd.6649 . S2CID  134176687.

Дальнейшее чтение

  • Геология Северных Каскадных гор. Горная мозаика. Книга, содержащая краткие геологические описания района перевала Ханнеган, включая эскиз кальдеры Ханнеган.

48°52′24″с.ш. 121°30′33″з.д. / 48,87333°с.ш. 121,50917°з.д. / 48,87333; -121,50917

Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hannegan_caldera&oldid=1189379730"