Aira Caldera
| Aira | |
|---|---|
| 姶 良 カ ル デ ラ | |
 Obraz radarowy z promu kosmicznego Aira Caldera w 1999 r., Z Sakurajimą w zatoce utworzonej przez kalderę
| |
| Najwyższy punkt | |
| Podniesienie | 1117 m |
| Rozgłos | Sakurajima |
| Współrzędne | Współrzędne : |
| Geografia | |
| Geologia | |
| Wiek skały | 29 428–30 148 lat skalibrowanych przed teraźniejszością |
| Typ górski |
Caldera Somma |
| Ostatnia erupcja | 2022 |
Aira Caldera to gigantyczna kaldera wulkaniczna położona na południowym krańcu Kiusiu w Japonii. Uważa się, że powstał on około 30 000 lat temu w wyniku kolejnych fal piroklastycznych . Obecnie jest miejscem zamieszkania ponad 900 000 osób. Brzegi Aira Caldera są domem dla rzadkiej flory i fauny, w tym japońskiego drzewa laurowego i japońskiej czarnej sosny . Kaldera jest domem dla Mount Sakurajima , a grupa stratowulkanów Mount Kirishima leży na północ od kaldery. Najbardziej znaną i aktywną z tej grupy jest Shinmoedake .
Aira Caldera ma leżącą pod spodem komorę magmową , która łączy się z systemem magmowym Kirishima. Umożliwiło to magmie z kaldery przedostanie się do stratowulkanu Sakurajima , powodując jego rozszerzanie się w czasie. W ten sposób Sakurajima spowodowała szereg katastrof, takich jak erupcja w 1914 roku, w której zginęło 58 osób i zatopiono komorę magmy o 60 cm.
Historia
Lokalizacja
Kaldera Aira znajduje się na Kiusiu, najbardziej wysuniętej na południe wyspie Japonii. Szczyty superwulkanu wynoszą 1117 m 3 .
Erupcja tworząca kalderę Aira miała miejsce około 30 000 lat temu i spowodowała powstanie tefry i ignimbrytu z ogromnej ilości magmy wpływającej na pobliski ląd. Erupcja pomogła również w utworzeniu głębokiej na 200 m (660 stóp) zatoki Kinko , która powstała po wejściu wody morskiej na ten obszar.
Kaldera Aira jest otoczona przez duże miasto Kagoshima , które liczy ponad 900 000 mieszkańców. Mieszkańcom nie przeszkadzają małe erupcje, ponieważ mają środki ochrony. Na przykład uczniowie szkół są zobowiązani do noszenia twardych kasków w celu ochrony przed spadającymi gruzami. Dodatkowo wdrożono system zapobiegania katastrofom z najlepszym na świecie zaawansowanym technologicznie systemem monitorowania wulkanów. Kaldera jest obecnie ściśle monitorowana przez Centrum Badań nad Wulkanami Sakurajima, które jest częścią Uniwersytetu w Kioto i Instytutu Badań nad Zapobieganiem Katastrofom. Zapewnia to bezpieczeństwo mieszkańcom i zapewnia pokojową koegzystencję z mieszkańcami Kagoshimy i czynnej kaldery.
Tło geologiczne
Aira Caldera ma prawie prostokątny kształt związany z lokalnymi uskokami i powstała w serii piroklastycznych fal na dużą skalę, które przyczyniły się do piroklastycznego płaskowyżu Shirasu -Daichi, z ostatnim datowanym na 29 428 do 30 148 lat, skalibrowanym wcześniej, chociaż wcześniejsze prace miały data na ~ 22 000 lat temu z szerokim możliwym zakresem od 34 500 do 16 500 lat wcześniej. Erupcja utworzyła kalderę o wymiarach 17 km (11 mil) na 23 km (14 mil). Aira Caldera jest jednym z serii kompleksów wulkanicznych w Kagoshima Graben, które postulowano rozciągać się na północ od podwodnej kaldery Kikai do Ata South Caldera, Ata North Caldera (patrz Ata Caldera ), kaldera Aira związana z Zatoką Kagoshima i poprzez przeszłość do Grupy Wulkanów Kirishima . To wyrównanie zostało po raz pierwszy zauważone w latach czterdziestych XX wieku. Procesy tektoniczne są dość złożone w tym regionie, w którym płyta Okinawa zderza się z płytą amurską , a płyta pacyficzna ulega subdukcji pod obiema.
Tworzenie się kaldery Aira rozpoczęło się od erupcji pumeksu Pliniusza w wyniku upadku pumeksu Osumi z otworu wentylacyjnego w pobliżu miejsca, w którym obecnie znajduje się Sakurajima , po czym szybko nastąpił utleniony przepływ piroklastyczny Tsumaya. Jest prawdopodobne, że kolejne erupcje z tej serii miały miejsce w otworach wentylacyjnych w miejscu, które nazwano kalderą Wakamiko na północnym zachodzie. Fragmenty skał piwnicznych i materiały pumeksowe z potężnej eksplozji utworzyły przepływ piroklastyczny Ito, który zdeponował ponad 800 km 3 (190 cu mil) Ito Ignimbryt (znany lokalnie jako „Shirasu”) i 300 km 3 (72 cu mil) Aira- Objętość Tn Tefry . W ramach ograniczeń związanych z tym, że znaczna część kaldery znajduje się pod powierzchnią morza, powodem dużego obszaru wentylacyjnego jest to, że kaldera wybuchła znacznie powyżej wcześniejszych szacunków 140 km 3 (34 cu mil ) magmy w krótkim czasie. Kaldera znana jest z anomalii grawitacyjnych, które są związane z lejkowatym kształtem warstw.
Struktura kaldery wydawała się wyjątkowa we wczesnych pracach, ponieważ różniła się od typowej wówczas kaldery typu Valles , której charakterystyczne cechy obejmują pęknięcie pierścienia typu Valles, które działa jako kanał dla przepływów piroklastycznych na dużą skalę. Takie rozproszone, bezkierunkowe przepływy piroklastyczne, zalewające lokalny krajobraz, zostały obecnie opisane również w Nowej Zelandii , na przykład podczas erupcji Hatepe .
Lokalny wpływ erupcji Ito
Przed początkową erupcją 25 000 lat temu istniał szeroki i płytki basen prawie tej samej wielkości co obecna kaldera Aira, zajmujący północny kraniec zatoki Kagoshima z orientacją wschód-zachód. Basen jest oddzielony od reszty zatoki grzbietem o wysokości od 300 m (980 stóp) do 500 m (1600 stóp) nad poziomem morza. Topografia obejmuje zarys starszej kaldery, co sugeruje, że istniały przepływy piroklastyczne, które poprzedzały powstanie dzisiejszej kaldery Aira.
Pierwsza faza aktywności wynikała z wstrzyknięcia magmy mafijnej, która zdestabilizowała zmagazynowaną magmę ryolitu i była głównie jednorodnym wodospadem Osumi Pumeks (nazwany tak, ponieważ wodospad pumeksu rozciągał się przez półwysep Ōsumi na południowy wschód). Powyżej złoża pumeksu Osumi znajduje się osad piroklastyczny drugiej fazy Tsumaya, który jest całkowicie ograniczony do basenu przed Airą. Przepływ piroklastyczny Tsumaya zakopał topografię sprzed Airy, taką jak kaniony skrzynkowe (utworzone przez starsze osady przepływu piroklastycznego). Maksymalna grubość kaldery wynosi 130 m (430 stóp) w obszarze Kokubu, przy czym średnia grubość wynosi 30 m (98 stóp) lub mniej. Przepływ piroklastyczny z Tsumaya składa się z „bladoróżowawo-brązowej szklanej matrycy zawierającej niewielką ilość pumeksu i fragmentów litu”, co jest zgodne z opadami pumeksu Osumi i przepływem piroklastycznym z Tsumaya, który miał miejsce z tego samego otworu wentylacyjnego. Był tylko bardzo krótki okres między przepływem piroklastycznym Tsumaya a utworzeniem obecnej kaldery podczas erupcji Ito.
W przeciwieństwie do tego przepływ piroklastyczny Ito rozciąga się na zewnątrz basenu, jak również zajmuje jego wnętrze. Wodospady tefry Aira-Tn z tej erupcji miały grubość do 0,800 m (2 stopy 7,5 cala) na południowym wschodzie, a ten i Ito Ignimbryt o grubości do 160 m (520 stóp) są najbardziej znaczącymi osadami piroklastycznymi. Głębokość opadania popiołu na całą wyspę Kyūshū wynosiła ponad 32 cm (13 cali) i ponad 4 cm (1,6 cala) w większości Japonii
Aktywność wulkaniczna
Związek między systemami Aira i Kirishima Magmatic
Aira Caldera jest jedną z najbardziej aktywnych i niebezpiecznych kalder na świecie. Jest domem dla wulkanów Kirishima, grupy aktywnych wulkanów na północnym krańcu kaldery Aira. Jeden z tych wulkanów, Shinmoedake , spowodował dwie silne erupcje magmowo-freatyczne, które dzieli prawie 300 lat. Od grudnia 2009 roku zauważono aktywne nurkowanie i inflację przed wybuchem. Seria subplinowskich wydarzeń miała miejsce od 19 do 31 stycznia. Pierwszej fazie (kulminacja erupcji) towarzyszyła silna koerupcyjna deflacja.
Aira Caldera może reagować na małe erupcje pochodzące ze wspólnego zbiornika. Jednak nie wszystkie systemy wulkaniczne są połączone przez cały czas, ponieważ ścieżki magmy otwierają się i zamykają. Połączenie między Airą i Kirishimą stanowi najwyraźniejszy przykład wzajemnego połączenia wulkanów ujawnionego przez monitoring geodezyjny. Inflacja jednego wulkanu może zwiększyć prawdopodobieństwo erupcji sąsiedniego wulkanu. Subdukcja płyty morskiej Filipin pod płytę euroazjatycką jest przyczyną aktywnego wulkanizmu.
Magazyny magmy Aira Caldera i Kirishima są połączone tunelami, które rozciągają się poziomo na dziesiątki kilometrów, co można wytłumaczyć obecnością gorących punktów. Jednak systemy wulkaniczne nie zawsze są połączone, ponieważ ścieżki magmy otwierają się i zamykają. Na przykład pionowe połączenie Shinmoedake było zamknięte przez około 300 lat, aż do reaktywacji.
Zmiany objętości dla systemów Aira i Kirishima sugerują, że miały one różne okresy inflacji i deflacji. W latach 2009-2013 w systemie Aira pojawiły się dowody na inflację. Jednak po erupcji Kirishimy w 2011 roku system Aira doświadczył deflacji. To była jedyna deflacja kaldery Aira w latach 2009-2013.
Inflacja kaldery Aira
Magazyn magmy leżący u podstaw Aira Caldera zasila stratowulkan Sakurajima, rozszerzając się w czasie. Jednak zdarzały się momenty, w których komora opróżniała się w wyniku erupcji uwalniających wytworzone ciśnienie, czego nie można wytłumaczyć zmianami naprężeń. Tak więc zostało to opisane jako konsekwencja wycofywania się magmy z systemu Aira podczas uzupełniania Kirishimy. Doskonałym przykładem jest erupcja Sakurajima w 1914 r. ( objętość około 1,5 km 3 ), która spowodowała obniżenie komory magmy o 60 cm. W wybuchu zginęło 58 osób. Według dr Jamesa Hickeya i jego współautorów, aby wybuchła taka ilość magmy, wypełnienie komory zajęłoby około 130 lat. Dr Hickey stwierdził: „Wyniki te były możliwe dzięki połączeniu danych z różnych metod monitorowania i zastosowaniu ich do nowych technik modelowania numerycznego, odchodząc od starszych metod modelowania, które były używane od lat pięćdziesiątych”.
Niemniej jednak istnieją ciągłe pomiary ruchu gruntu, które wskazują, że obszar jest teraz nadmuchany. Najnowsze pomiary deformacji GPS , połączone z danymi geofizycznymi i modelowaniem komputerowym, umożliwiają rekonstrukcję systemu magmy pod kalderą. Dzięki temu dr James Hickey i jego współautorzy byli w stanie stworzyć przedstawienie tuneli pod kalderą.
Odkryli, że magma wypełnia komorę magmową w szybszym tempie niż wybuchy wulkanu Sakurajima. Z roku na rok zbiornik powiększa się, do systemu trafia 14 mln m 3 objętości . Dr Haruhisa Nakamichi, profesor nadzwyczajny w Instytucie Badań nad Zapobieganiem Katastrofom na Uniwersytecie w Kioto i współautor, powiedział: „Minęło już 100 lat od erupcji z 1914 r., pozostało mniej niż 30 lat do następnej oczekiwanej dużej erupcji, Kagoshima urząd miasta przygotował nowe plany ewakuacji z Sakurajimy, po doświadczeniach ewakuacji z kryzysu w sierpniu 2015 r.”
Grupa naukowców kierowana przez dr Dominique Remy wykorzystała radar Synthetique Aperture Radar (SAR) do wykrycia poziomu inflacji kaldery Aira nad dzielnicą miejską Kokubu. Zaobserwowali zmianę wzoru powierzchni Kokubu. Na podstawie modelu pola deformacji kaldery przewiduje się „maksymalny wzrost objętości o 203 x 106 m 3 w latach 1995-1998”. Wydedukowali inflację około 70 mm (2,8 cala) w środku kaldery i 40 mm (1,6 cala) w południowej części miasta Kokubu.
Flora i fauna
Rośliny w pobliżu Sakurajimy odrastają po erupcjach. Japońskie laurowe i japońskie sosny czarne to dwa gatunki, które rosną najdalej. Rośliny te są w stanie ponownie zaludnić; jednak nie mogą wytrzymać gruzu i pumeksu po erupcji. Eurya japonica i Alnus firma można znaleźć w środkowym terenie z dala od szczytu. Są w stanie odrosnąć z erupcji i wytrzymać jej zniszczenie bardziej niż najdalsza roślinność. Najbliżej wulkanu znajduje się japońska trawa pampasowa i rdestowiec pospolity . Reagują szybko po erupcji i podczas odrastania tworzą łąkę mchów i porostów. Niemniej jednak potrzeba wielu lat, aby las odrósł. Pozwala to ludziom obserwować zmiany wegetacji z różnych erupcji w różnych epokach.
Zatoka Kagoshima (zatoka Kinko) jest domem dla wielu dzikich zwierząt; w tym 1000 różnych gatunków ryb, populacja delfinów , a także rzadkie stworzenia, takie jak robak Satsumahaorimushi . Rzadkie minerały występują na dnie morskim z kominami hydrotermalnymi, w tym kominami wulkanicznymi.