Kaldera Hannegana
Kaldera Hannegan to licząca sobie 3,72 miliona lat struktura zapadnięcia się wulkanu w Północnych Kaskadach w amerykańskim stanie Waszyngton . Kaldera zapadła się podczas dwóch oddzielnych erupcji wulkanów, które wytworzyły aż 140 km 3 popiołu ryolitu .
Kalderę wypełnia 55-60 km 3 tufu składającego się z ignimbrytu , brekcji skalnej i skał osadowych po kalderze . Skały wypełniające kalderę są skupione w jednostce stratygraficznej zwanej wulkanami Hannegana. Ta jednostka geologiczna jest podzielona na ignimbryt Hannegan Peak, na który nakłada się nieco młodszy ignimbryt Ruth Mountain. Kaldera Hannegan znajduje się 8,9 km na północny wschód od góry Shuksan . Wybitne punkty geograficzne w obrębie kaldery obejmują Hannegan Peak , Hannegan Pass, Ruth Mountain , Icy Peak , zachodnia część Copper Ridge i najwyższy bieg rzeki Chilliwack . Zachodni kraniec kaldery znajduje się w Lesie Narodowym Mount Baker-Snoqualmie , ale większość struktury znajduje się w Parku Narodowym North Cascades . Kaldera jest poprzecinana fragmentami Hannegan Pass, Hannegan Peak, Chillwack River, Copper Ridge i Boundary, ale większość z nich znajduje się na nieutwardzonym i nierównym terenie górskim. Jest to jedna z najlepiej odsłoniętych i najmłodszych kalder zapadni na świecie i uważa się, że jest to jedyna opisana kaldera z podwójną zapadnią na Ziemi.
Historia geologiczna
Wulkanizm i topografia przed kalderą
Cały region został głęboko zniszczony przez powtarzające się zlodowacenia kontynentalne i alpejskie. Żadne struktury wulkaniczne ani skały sprzed zapadnięcia się kaldery nie przetrwały wielu zlodowaceń i zapadnięcia się kaldery. Jednak obecność fragmentów skał wulkanicznych w tufie wewnątrz kaldery jest dowodem na wulkanizm przed kalderą, podobnie jak groble poza krawędzią kaldery, które mają skład geochemiczny inny niż skały związane z zapadaniem się kaldery i późniejszym wulkanizmem w kalderze.
Pierwsze zawalenie się kaldery
magmy ryolitowej wznosiły się wysoko w skorupę. To wtargnięcie najprawdopodobniej spowodowało wybrzuszenie powierzchni w górę. Pęknięcia spowodowane tą deformacją mogły zapewnić kanały, przez które część magmy mogła dotrzeć na powierzchnię i wybuchnąć w stosunkowo małe struktury wulkaniczne, takie jak strumienie i kopuły lawy felsycznej i pośredniej , stożki żużlowe i być może małe stratowulkany . W ciągu 10 lub 100 tysięcy lat ta deformacja w górę ostatecznie doprowadziła do półkolistego pęknięcia lub uskoku pierścienia tworzącego się w kruchej skorupie. Uskok ten otaczał północny brzeg wypiętrzonego obszaru i sięgał aż do komory magmowej, powodując nagłe uwolnienie ograniczającego ciśnienia na magmę. W rezultacie magma wyrzuciła ogromne ilości magmy w postaci wysokich kolumn popiołu wulkanicznego i pumeksu, a także przepływów piroklastycznych. Gdy magma opadła, powierzchnia zapadła się w dół na północ, z zawiasami na południe. Chociaż nie jest już zachowany z powodu milionów lat intensywnej erozji, palący spływy piroklastyczne musiały zamiatać przez 10 kilometrów w dół dolin rzecznych poza granicami kaldery, spalając wszystko na swojej drodze. Gdy powierzchnia opadła na kilometr lub więcej podczas erupcji, popiół wulkaniczny wypełnił powstałą kalderę w kształcie podkowy. Skały poza uskokiem pierścienia osunęły się do wewnątrz, gdy duże osuwiska i lewe soczewki brekcji skalnych i megabrekcji wtopiły się w tuf wypełniający zapadającą się kalderę. Ten tuf, który wybuchł podczas jednej erupcji, został lityfikowany i zachował się jako ignimbryt Hannegan Peak; ma grubość co najmniej 900 metrów bez odsłoniętej podstawy. Jest ograniczony do północnej połowy krawędzi strukturalnej kaldery. Stosunkowo precyzyjny Wiek radiometryczny 40 Ar / 30 Ar datuje tę jednostkę na 3,722 +/- 0,020 miliona lat temu. Ta północna część kaldery Hannegan jest ograniczona do obszaru między Ruth Mountain a Hannegan Peak i obejmuje najwyższą część doliny rzeki Chilliwack.
Przerwa i sedymentacja
Zawalenie nastąpiło prawdopodobnie w ciągu kilku dni. W pewnym momencie w zagłębieniu powstało jezioro, a na jego dnie osadził się drobnoziarnisty osad, zachowany na północnym zboczu góry Ruth do dziś jako łupek i piaskowiec . Skały te zawierają skamieniałe liście i pozostają niedatowane.
Drugie zawalenie się kaldery
W skorupie pozostała duża ilość niewybuchłej magmy, która mogła zostać powiększona przez kolejne intruzje. Już po krótkiej przerwie ciągła deformacja spowodowała, że uskok północnego pierścienia rozprzestrzenił się na południe, tworząc podłużny owal nad pozostałą magmą, która ponownie wybuchła w kolejnej kataklizmicznej erupcji. Następnie południowa część kaldery zawaliła się, tym razem w sposób opadający w dół na południe. W ten sposób powstała kaldera z podwójną pułapką, unikalna struktura geologiczna. Druga część zawalenia się Hannegana została wypełniona ignimbrytem z Góry Ruth, odsłoniętym od północno-wschodniego zbocza Góry Ruth do południowo-wschodniego zbocza Icy Peak na południu. Ruth Mountain ignimbryt zawiera wiele klastów skał wulkanicznych, które poprzedzają upadek kaldery. Jednostka ta musiała również pokrywać północną część kaldery, ale została zniszczona w tej części przez erozję. W tej jednostce nie znaleziono skały nadającej się do datowania.
Intruzje plutonu po upadku
Dwa granodiorytowe ciała magmy zaatakowały ignimbryt Ruth Mountain i są dziś odsłonięte jako para plutonów na Icy Peak i wschodniej ścianie Nooksack Cirque. Starsza z tych granitowych mas jest datowana na 3,42 miliona lat, a zatem ogranicza skałę wypełniającą drugi epizod zawalenia się kaldery do geologicznie krótkiej 300 000 tysięcy lat przerwy między ignimbrytem Hannegana (3,72 miliona lat) i 3,42 miliona lat dla plutonu. Jest prawdopodobne, że ignimbryt Ruth Mountain jest znacznie bliższy starszemu wiekowi. Drugi mały pluton był tuż za nim i ma 3,36 miliona lat. Oba są częścią Chilliwack Batolitu . Analizy minerałów z tych plutonów wskazują, że ostygły one co najmniej 1 km pod powierzchnią. Jednak oba są dziś odsłonięte z powodu erozji. Wychodzą na szczyt Icy Peak (2156 m) i w odległości kilkuset stóp od szczytu Ruth Mountain (2169 m), najwyższego punktu kaldery. Wskazuje to na głęboką erozję co najmniej 1 km skał wulkanicznych wewnątrz kaldery w ciągu 3,36 miliona lat od wtargnięcia tych plutonów, w tym wszelkich osadów wulkanicznych, które mogły być związane z plutonami.
Koniec aktywności wulkanicznej w kalderze
Groble i małe strąki ryolitu wtargnęły w tuf intracaldera po zakończeniu zapadania się kaldery. W obrębie kaldery rozrzuconych jest kilka małych wychodni andezytowych , pozostałości lawy. Jedna sekwencja trzech strumieni lawy odsłoniętych na grzbiecie grzbietu między Ruth Mountain a Chilliwack Pass ma zachowaną grubość 240 metrów i jest datowana na 2,96 +/- 0,30 miliona lat. Jest to najmłodsza datowana jednostka skalna w obrębie wulkanów Hannegan. Po zakończeniu magmatyzmu w rejonie Hannegan, ognisko intruzji magmy i wulkanizmu przeniosło się na południowy zachód i kolejno umieściło jezioro Ann Stock (2,75 miliona lat), Kaldera Kulshan (1,15 miliona lat temu) oraz liczne otwory wentylacyjne na polu wulkanicznym Mount Baker, w tym obecnie czynna sama Mount Baker .
Porównanie z innymi kalderami Cascades
Nieliczne znane kaldery Cascade są małe i wybuchły stosunkowo małe ilości popiołu i ignimbrytu. Kaldera Hannegan ma tylko 8 x 3,5 km w zarysie, z obliczoną objętością erupcji 55-60 km sześciennych magmy. Od czasu zawalenia się Hannegan w Kaskadach powstały tylko trzy kaldery, a każda z nich wyrzuciła mniej więcej taką samą ilość magmy jak Hannegan. Kaldera Kulshan (1,11 mln lat temu) ma wymiary 4 x 8 km. Najbardziej znana i najmłodsza kaldera Cascade Range znajduje się na 7700-letnim Jeziorze Kraterowym , 8 x 10 km. Pod szczytem Lassen Peak leży mało znana kaldera Rockland sprzed 600 000 lat centrum wulkaniczne. Ma 600 000 lat i szacuje się, że mierzy 6 x 6 km. Dwie inne znacznie starsze kaldery Cascade zostały wystarczająco opisane w literaturze geologicznej, aby można je było tu uwzględnić. Są to 21-milionowa Coquihalla na wschód od Hope w Kolumbii Brytyjskiej (około 6 x 6 km) i 25-milionowa kaldera Mount Aix (6x9 km) 40 km na wschód od Mount Rainier .
Zobacz też
Linki zewnętrzne
Geology of the North Cascades - A Mountain Mosaic - książka zawierająca krótkie opisy geologiczne obszaru przełęczy Hannegan, w tym szkic kaldery Hannegan.