Инкапильо — кальдера плейстоценового возраста (впадина, образованная обрушением вулкана ) в провинции Ла-Риоха в Аргентине . Это самый южный вулканический центр в Андской центральной вулканической зоне (CVZ), извергавшийся во время плейстоцена. Инкапильо — одна из нескольких игнимбритовых [a] или кальдерных систем, которые вместе с 44 активными стратовулканами составляют CVZ.
Субдукция плиты Наска под Южноамериканскую плиту ответственна за большую часть вулканизма в CVZ. После того, как активность в вулканической дуге западного пояса Марикунга прекратилась шесть миллионов лет назад, вулканизм начался в регионе Инкапильо, образовав высокие вулканические сооружения Монте-Писсис , Серро-Бонете-Чико и Сьерра-де-Веладеро . Позднее между этими вулканами образовалось несколько лавовых куполов .
Инкапильо является источником игнимбрита Инкапильо, месторождения среднего размера, сопоставимого с игнимбритом Катмай . Игнимбрит Инкапильо извергался 0,52 ± 0,03 и 0,51 ± 0,04 миллиона лет назад и имеет объем около 20,4 кубических километров (4,9 кубических миль). Кальдера с размерами 5 на 6 километров (3,1 мили × 3,7 мили) образовалась во время извержения. Более поздний вулканизм породил больше лавовых куполов внутри кальдеры и обломочный поток в Сьерра-де-Веладеро. Озеро внутри кальдеры может покрывать область продолжающейся гидротермальной активности.
Инкапильо, расположенный в аргентинской провинции Ла-Риоха , [4] является самой высокой кальдерой , возникшей в результате взрывного вулканизма в мире. Название Инкапильо означает «Корона инков» на языке кечуа ; [5] он также известен как кальдера Бонете, [2] Корона дель Инка [6] или Инка Пильо. [7] Окружающие горные вершины посещались доиспанскими людьми . [8] Кратер рекламируется как туристическое направление , посещение которого возможно с декабря по апрель. [9]
Инкапильо является частью Андской центральной вулканической зоны (CVZ), которая простирается через страны Чили , Боливия и Аргентина и включает шесть или более четвертичных кальдер или игнимбритовых систем, около 44 стратовулканов и более 18 более мелких центров. Один из этих стратовулканов, Охос-дель-Саладо , является самым высоким вулканом в мире. [10] Эта зона также включает вулканический комплекс Альтиплано-Пуна и кальдеру Галан к югу от него. [11] Инкапильо является самым южным вулканом CVZ, который извергался во время плейстоцена ; следующий вулкан на юге, который извергался во время плейстоцена, — Тупунгато в Южной вулканической зоне на 33° южной широты. [12]
Инкапильо — это кальдера диаметром 5 на 6 километров (3,1 мили × 3,7 мили), расположенная на высоте 5750 метров (18 860 футов) [1] или 5386 метров (17 671 фут). [7] Три соседних вулканических центра Монте-Писсис (6882 метра (22 579 футов)), Серро-Бонете-Гранде (6436 метров (21 115 футов)) и Серро-Бонете-Чико (6759 метров (22 175 футов)) также считаются частью вулканического комплекса Инкапильо и являются одними из самых высоких на Земле. [13] Эти центры окружают купола игнимбритов и лавы . [5] Глубина кальдеры составляет около 400 метров (1300 футов) [7] , а ее стены достигают высоты 250 метров (820 футов). [14] Содержащий пемзу игнимбрит Инкапильо образует основную часть стен кальдеры. [15]
Сорок лавовых куполов окружают кальдеру, [1] распределенных в направлении с северо-запада на юго-восток. [16] Между Монте-Писсис и Серро-Бонете-Чико есть восточная группа лавовых куполов, а на Сьерра-де-Веладеро — западная. Купола имеют высоту 100–600 метров (300–2000 футов), а эродированный материал купола образует шлейф шириной около 1 километра (0,6 мили) вокруг многих из них. Шлейфы состоят из эрозионного материала. [17] Некоторые купола имеют заполненные водой кратеры шириной 20 метров (66 футов) на своей вершине. [18] Купола на северной стороне кальдеры дацитовые и демонстрируют признаки гидротермальных изменений . Некоторые купола, вероятно, являются частью докальдерного вулканического комплекса, а несколько риодацитовых куполов были эродированы после образования кальдеры; [5] Раньше их считали остатками эрозии. [15] На спутниковых снимках более старые купола имеют красноватые окисленные цвета. [19] Общий объем куполов составляет около 16 кубических километров (3,8 кубических миль). [20]
Лагуна Корона дель Инка, считающаяся самым высокогорным судоходным озером в мире, [21] находится рядом с сильно измененным лавовым куполом в центре кальдеры. [15] Сообщалось о различных размерах: глубина озера может составлять 350 метров (1150 футов) или 13 метров (43 фута), оно может находиться на высоте 5300 метров (17 400 футов) или 5495 метров (18 028 футов), а его площадь поверхности по-разному оценивалась как 2 на 1 километр (1,24 мили × 0,62 мили), 3,34 квадратных километра (334 га) между 1986 и 2017 годами [22] [23] или 1,8 квадратных километра (0,69 квадратных миль). [7] Озеро, вероятно, образовало эвапоритовые и озерные отложения, которые лежат на дне кальдеры. Температура воды 13 °C (55 °F), полученная с помощью спутниковых измерений, свидетельствует о том, что в озере сохраняется гидротермальная активность. [15] Озеро питается талой водой ; [23] его площадь поверхности сократилась в период с 1986 по 2017 год. [24] Другие озера встречаются в топографических понижениях. [25]
Плита Наска погружается под Южноамериканскую плиту в районе CVZ со скоростью 7–9 сантиметров (2,8–3,5 дюйма) в год. Субдукция приводит к вулканизму вдоль Западных Кордильер в 240–300 километрах (150–190 миль) к востоку от желоба, образованного субдукцией . [10]
Инкапильо — один из по крайней мере шести различных игнимбритовых или кальдерных вулканов, которые являются частью CVZ в Чили, Боливии и Аргентине. CVZ — одна из четырех различных вулканических дуг в Андах. [10] Пояс Марикунга, примерно в 50 километрах (31 миля) к западу от Инкапильо, — это место, где 27 миллионов лет назад начался вулканизм. Происходили фазы игнимбритовой и стратовулканической активности, включая вулкан Копьяпо , пока активность не прекратилась с последним извержением Невадо-де-Хотабече 6 миллионов лет назад. К югу от Инкапильо регион плоской плиты Пампеи связан с тектонической деформацией и отсутствием вулканической активности до вулкана Тупунгатито , расположенного южнее. [5]
С. Л. де Сильва и П. Фрэнсис в своей книге 1991 года « Вулканы Центральных Анд» предложили разделить CVZ на две системы вулканов: одну в Перу и другую в Чили, на основе ориентации (северо-запад–юго-восток против севера–юга). Чарльз Р. Стерн отмечает, что CA Wood, G. McLaughlin и P. Francis в статье 1987 года в Американском геофизическом союзе вместо этого предложили подразделение на девять различных групп. [10]
Инкапильо находится на коре толщиной 70 километров (43 мили) — одной из самых толстых в вулканических регионах Земли. [5] Несколько исследований показывают, что тенденции в изотопных соотношениях вулканических пород Инкапильо обусловлены утолщением коры и увеличением ее вклада в магмы. [26] На широте Инкапильо северный террейн Антофалла граничит с террейном Куяния. Террейны имеют разное происхождение и были присоединены к Южной Америке во время ордовика [b] . [28]
На широте Инкапилло субдукция плиты Наска под Южноамериканскую плиту резко обмеляет к югу. Это обмеление образует границу между вулканически активной CVZ и магматически неактивной областью плоской плиты Пампеи дальше на юг. [29] Эта магматическая бездеятельность происходит из-за того, что плоская плита удаляет астеносферный клин . [4]
Инкапильо является частью вулканической системы, активной между 3,5 и 2 миллионами лет назад, которая включает Охос-дель-Саладо и Невадо-Трес-Крусес . [30] Это был последний вулканический центр, сформированный в регионе; одна точка зрения заключается в том, что впоследствии обмеление субдуцирующей плиты предотвратило вулканизм к востоку и югу от него. [31] Другая точка зрения рассматривает Инкапильо как часть северо-восточно-юго-западного тренда с Серро-Галаном и Серро-Бланко . [32] Этот тренд может быть связан с расслоением нижней коры. Кроме того, эти центры расположены между двумя доменами различной жесткости, ордовикским осадочным доменом низкой жесткости и фундаментом с более высокой жесткостью. [33]
На формирование более старых лавовых куполов могли повлиять скрытые разломы или системы питания более старых вулканов Писсис и Бонете-Чико. [34] Данные изотопов и состава показывают, что магма Инкапильо образовалась на относительно ограниченной глубине примерно 65–70 километров (40–43 мили) над неглубокой плитой. [31] В Инкапильо обнаружен очаг сейсмической активности [35] , а слабая аномалия скорости сейсмических волн под основным горным хребтом может быть связана с его ослабевающей активностью. [36]
Игнимбрит Инкапилло образован богатым калием и бедным магнием риодацитом , образуя стекловидную и пористую пемзу с отдельными обломками диаметром 5–20 сантиметров (2–8 дюймов). Типичная пемза содержит кристаллы биотита , роговой обманки , плагиоклаза , кварца и санидина с небольшими количествами апатита , оксидов железа и титанита . [37] Лавовые купола имеют однородный кристаллический состав, который богаче магнием, чем игнимбрит. Породы лавовых куполов содержат вкрапленники амфибола , биотита, плагиоклаза, кварца и титанита. Некоторые купола содержат дополнительно щелочной полевой шпат . Более старые купола имеют более высокое содержание амфибола и более низкое содержание кварца , чем более молодые купола. Посткальдерные купола сильно гидротермально изменены. [38]
Породы из Инкапильо богаты натрием и имеют высокие соотношения лантана и самария к иттербию и высокие соотношения бария к лантану, а также высокие соотношения свинца-206 к свинцу-204 и стронция -87/стронция-86. [39] Эти образцы редкоземельных элементов похожи на породы пояса Марикунга позднего миоцена и контрастируют с породами раннего миоцена. Изменения в образцах редкоземельных элементов произошли в то же время, когда дуга мигрировала на восток, положив конец активности в поясе Марикунга. [40] Соотношения элементов выраженно дугообразны с некоторыми адакитовыми признаками. [41] Породы содержат значительно больше натрия и глинозема , чем почти все кремнистые вулканические породы Центральных Анд. [42]
Состав лавовых куполов предполагает, что они были образованы дегазированной магмой, оставшейся после извержения, образовавшего кальдеру. [43] Лавовые купола до кальдер были образованы либо непосредственно из общей магматической камеры, либо косвенно через вторичные камеры. [ 34] Соотношения изотопов свинца указывают на то, что вулкан образовался на краю области гранита и риолита палеозойского возраста. [44] Магмы инкапильо, вероятно, образовались как адакитовые высоконапорные мафические магмы, полученные из коры, либо непосредственно путем анатексиса , либо косвенно из затянутых вниз фрагментов коры. [45] Затем магмы были изменены коровым загрязнением и фракционной кристаллизацией . [46] По мере того, как субдуцирующая плита опускалась, корковый гранат , содержащий лерцолит и гранулит - эклогит , — поступивший как из корового основания, так и из пород преддуги, которые были утянуты субдуцирующей плитой вниз, — становился все более важным компонентом извергающихся магм. [47] В конце концов, магматический очаг Инкапильо был отсоединен от мантии и нижней коры. [45]
Игнимбрит Инкапилло содержит ксенолиты размером 0,5–4 сантиметра (0,2–1,6 дюйма), образованные амфиболитом . Амфибол является доминирующим компонентом. [48] Кристаллы амфибола заключены в интерстициальных кристаллах плагиоклаза и иногда содержат вторичные кристаллы биотита. [49] На вулкане встречаются месторождения сырой серы . [7]
Incapillo, как высокогорное место, имеет альпийский климат с низкими температурами и низким содержанием кислорода , сильными ветрами и преимущественно летними осадками. В самом Incapillo нет метеостанций , поэтому точные климатические данные отсутствуют; однако, в Лагуна-Брава, расположенной южнее, среднее количество осадков составляет 300 миллиметров (12 дюймов), а средняя температура составляет 0–5 °C (32–41 °F). [50] Река Десагуадеро (Río Desaguadero) берет начало на Бонете. [23]
Растительность варьируется в зависимости от водоснабжения и высоты, достигая высот 4300–5000 метров (14100–16400 футов); ниже этого уровня растительность принимает форму кустарниковой степи . Травы на высоте 5000 метров (16000 футов) включают Festuca , Stipa и в более влажных районах также такие роды, как Calamagrostis . Кустарники, такие как Adesmia и Nototriche copon, иногда образуют густые пятна. [23]
Активность в Инкапильо началась вскоре после окончания вулканизма пояса Марикунга и впервые проявилась в Монте-Писсис между 6,5 и 3,5 миллионами лет назад (млн лет назад). Дальнейший вулканизм произошел к югу от Инкапильо 4,7±0,5 млн лет назад, в Сьерра-де-Веладеро 5,6±1 – 3,6±0,5 млн лет назад и в районе Серро-Бонете-Чико 5,2±0,6 – 3,5±0,1 млн лет назад. [4] Некоторые из 3–2 млн лет назад основных андезитов Пиркас-Неграс , по-видимому, связаны с вулканическим комплексом Инкапильо. Эти породы образуют последний импульс вулканизма Пиркас-Неграс. [51] Определенный возраст потоков Пиркас Неграс в регионе Инкапильо составляет 4,7±0,5 млн лет, 3,2±0,3 млн лет и 1,9±0,2 млн лет. Андезитово - риолитовый вулканизм сформировал игнимбриты и лавовые купола возрастом 2,9±0,4 – 1,1±0,4 млн лет, [4] причем самый молодой купол до кальдерного периода имел возраст 0,873±0,077 млн лет. [52] Лавовые купола образовались путем невзрывной экструзии. [34]
Игнимбрит Инкапильо не спаян [34] и занимает площадь поверхности 80,47 квадратных километров (31,07 квадратных миль), простираясь на расстояние 15 километров (9,3 миль) от кальдеры. [14] Игнимбрит появляется в устье эфемерной речной долины и южной части Кебрада-дель-Веладеро, а также, возможно, рядом с верховьями Рио-Саладо . Толщина варьируется от 10 до 250 метров (от 33 до 820 футов); игнимбрит залегает под слоем богатых лититом и пеплом отложений толщиной 5 сантиметров (2 дюйма). [15] Игнимбрит демонстрирует полосчатые особенности вдали от кальдеры, а в Кебрада-де-Веладеро обломки размером с футбольный мяч смешаны с мелким пеплом. Породы из игнимбритов, находящихся дальше от их источника, указывают на то, что игнимбрит, вероятно, образовался в результате смешивания менее вязкой дацитовой магмы с риолитом. [37] Общий объем игнимбрита составляет около 20,4 кубических километров (4,9 кубических миль). Были обнаружены возрасты 0,52 ± 0,03 и 0,51 ± 0,04 млн лет назад. Это риодацитовый или риолитовый игнимбрит с высоким содержанием кристаллов и пемзы [53] и низким содержанием литических частиц. [15] Эквивалентный объем плотной породы составляет около 14 кубических километров (3,4 кубических миль). [48] Объем игнимбрита Инкапильо сопоставим с объемом игнимбрита Катмай. [34] Игнимбрит Инкапильо, вероятно, образовался в результате фонтанирующего извержения на небольшой высоте без высокой колонны извержения , [54] сначала сформировав базисную волну, а затем пирокластические потоки . [34] Изменение от лавового купола к извержениям, образующим игнимбрит, могло быть вызвано инъекцией более горячей магмы в магматическую камеру. Менее вероятная теория заключается в том, что сдвиг был вызван изменениями в тектоническом контексте. Во время извержения поршнеобразный коллапс сформировал кальдеру. [20]
Позже в ледниковой долине к югу от кальдеры образовался обломочный поток под названием Веладеро (также известный как игнимбрит Кебрада-де-Веладеро). Он богат литиками и пемзой. [53] Эти литики происходят из лав Сьерра-де-Веладеро, Серро-Бонете-Чико и Пиркас-Неграс. Толщина обломочного потока составляет от 15 до 25 метров (от 49 до 82 футов) в 5 километрах (3,1 мили) к югу от кальдеры и до 10-15 метров (от 33 до 49 футов) южнее, общий объем составляет 0,7–0,5 кубических километров (0,17–0,12 кубических миль). Обломочный поток имеет другой состав, чем основной игнимбрит Инкапильо, поскольку он содержит красно-коричневый дацит и обломки. Он имеет массивный неградуированный состав и, вероятно, является отложением лахара или грязевого потока, вероятно, на который повлияла ледниковая или кратерная озерная вода. Ветровые эффекты привели к образованию холмистых хребтов. [17]
Нет дат для куполов лавы после кальдер, которые, вероятно, возникли из магмы, поднимающейся по кальдерообразующим каналам, поскольку эти купола встречаются только внутри кальдеры. Повышенные температуры кальдерного озера предполагают, что гидротермальная активность все еще происходит под Инкапильо. [20] Сейсмическая томография выявила наличие по крайней мере частично расплавленной структуры под вулканом. [55]