Туф Бандельер — геологическая формация , обнаженная в горах Джемес и вокруг них на севере Нью-Мексико . Его радиометрический возраст составляет от 1,85 до 1,25 миллионов лет, что соответствует эпохе плейстоцена . Туф извергался в ходе серии из по крайней мере трех кальдерных извержений в центральных горах Джемес.
Туф Бандельер был одним из первых игнимбритов, обнаруженных в геологической летописи, и тщательно изучался геологами, стремящимися понять процессы, происходящие при вулканических суперизвержениях .
Формация состоит из игнимбритов, образованных серией по крайней мере трех четвертичных кальдерных извержений, кульминацией которых стало извержение кальдеры Валлес за 1,256 млн лет до настоящего времени ( млн лет назад ). [1] Кальдера Валлес является типичным местом для возрождающихся кальдерных извержений , [2] а туф Банделье был одним из самых ранних известных игнимбритов. [3]
Кальдера расположена на пересечении западного края Рио-Гранде-Рифта и линеамента Хемес . [4] [5] Здесь магма, образовавшаяся из плодородной породы древней зоны субдукции , неоднократно вырывалась на поверхность по разломам , образовавшимся в результате рифтинга. Это привело к образованию долгоживущего вулканического поля , самые ранние извержения которого начались не менее 13 миллионов лет назад [6] и продолжаются почти до наших дней. [7]
Оба верхних элемента туфа показывают композиционную зональность, в которой нижние пирокластические потоки более кремнистые и содержат меньше основных (богатых магнием и железом) минералов, чем верхние потоки. Это интерпретируется как прогрессирующее извержение гравитационно-зонированной магматической камеры , в которой летучие вещества концентрируются в верхней части камеры, а основные минералы частично оседают в нижних, более горячих частях магматической камеры. [8] [9]
Туф содержит до 30% литических фрагментов, которые в Отови-члене оцениваются в общем объеме 10 км 3 и достаточны для закалки сварки за счет их охлаждающего эффекта. Литические фрагменты на 90% состоят из более ранней вулканической породы, на 10% из палеозойской осадочной породы и только из следов докембрийской породы, что подразумевает значительное расширение жерл извержений. Некоторые из пород показывают признаки контактного метаморфизма в стенках магматической камеры с магмой, богатой водой и фтором . [10]
Туф Бандельер состоит из трех частей, соответствующих по крайней мере трем различным извержениям кальдеры.
Член La Cueva представляет собой несваренный или слабосваренный туф с вкрапленниками кварца и санидина и следами пироксена и магнетита . Он был разделен на две единицы; [11] верхняя единица несваренная или слабосваренная и содержит крупные обломки пемзы , в то время как нижняя единица несваренная и включает многочисленные литические фрагменты. Разделяет две единицы слой переработанной пемзы и обломочные потоки . Однако возрасты 40 Ar/ 39 Ar неразличимы, 1,85 ± 0,07 и 1,85 ± 0,04 млн лет для верхней и нижней единиц соответственно. [12] Максимальная наблюдаемая толщина составляет 80 метров (260 футов).
Этот элемент был установлен первым и самым маленьким (но все еще огромным) известным извержением кальдеры вулканического поля Джемес. Он обнажается только в нескольких местах, включая каньон Сан-Диего, юго-западную стену кальдеры и разбросанные места на плато Пахарито . Возможно, что залив Толедо, структурная особенность северо-западного края кальдеры, совпадающая с гравитационным минимумом , является остатком кальдеры Ла-Куэва. [13] С другой стороны, присутствие литической брекчии в этом элементе в районе Ла-Куэва предполагает, что кальдера была расположена на юго-западе. [14]
Группа Отови состоит из базального слоя пемзы, выпавшей из воздуха ( пемза Гуахе ) и массивного, как правило, несваренного игнимбрита [15] , хотя в нескольких местах он плотно спаян. Верхний игнимбрит представляет собой риолитовый туф пеплового потока, содержащий обильные вкрапленники санидина и кварца и редкие основные микровкрапленники. Санидин может иметь голубую иризацию ( переливчатость ). Группа содержит обильные фрагменты вмещающей породы . Радиометрический возраст группы по 40 Ar/ 39 Ar составляет от 1,61 ± 0,01 [16] до 1,62 ± 0,04 млн лет [12] . Максимальная открытая толщина составляет около 120 метров (390 футов).
Этот элемент был извергнут во время извержения в Толедо, которое было названо в честь залива Толедо, структурной особенности в северо-восточной стене кальдеры, которая долгое время считалась остатками кальдеры Толедо. [15] Однако более поздние работы показали, что кальдера Толедо, вероятно, более или менее совпадала с кальдерой Валлес. [13] Общий эквивалентный объем плотной породы извержения, включая пирокластические потоки и пеплопад, составил от 216 кубических километров (52 кубических миль) до 550 кубических километров (130 кубических миль), при этом большая оценка помещает извержение в нижнюю часть диапазона суперизвержения ( VEI 8). [17] Элемент обнажен по всей области Джемес, за исключением самой кальдеры Валлес, где он присутствует только в недрах. Он особенно широко представлен на плато Джемес к западу от кальдеры, но также представлен на большей части плато Пахарито к востоку от кальдеры у подножия его характерных пальцеобразных столовых гор . [18] Отдаленные изолированные выходы на поверхность предполагают, что тонкие потоки пепла из Отови-члена могли покрыть бассейны Эспаньола и Санто-Доминго. С тех пор они были в основном размыты. [17]
Пепел, соответствующий по возрасту и химическому составу группе Отови, был обнаружен даже в районе горы Бланко , штат Техас, где он образует слой толщиной 30 сантиметров (12 дюймов). [17]
Член Тширеге был описан как «возможно, самая известная порода Нью-Мексико». [19] Он состоит из нескольких потоков плотно спаянных до неспаянных риолитовых пепловых потоков туфа. Они содержат обильные вкрапленники санидина и кварца, редкие микрофенокристаллы клинопироксена и ортопироксена и чрезвычайно редкие микрофенокристаллы фаялита . В более плотно спаянных частях члена санидин переливчатый. Член, как правило, содержит фрагменты вмещающей породы и локально имеет тонкий (менее 2 метров (6,6 футов)) базальный слой пемзы и пласт отложений пульсаций, слой пемзы Цанкави . Этот слой содержит примерно 1% роговообманковой дацитовой пемзы.
Член обнажается по всему региону Джемес и в пределах кальдеры Вальес и имеет максимальную толщину более 900 метров (3000 футов). Он был размещен в результате события Вальес, которое произошло 1,256 миллиона лет назад [1] и создало кальдеру Вальес. [20]
Группа Тширеге описывается как сложная охлаждающая единица, состоящая из отдельных импульсов осаждения, и были разработаны две схемы для обозначения ее слоев. Классификация Роджерса делит группу на буквенные зоны от A до F, основанные исключительно на картируемых литологических критериях, в то время как классификация Брокстона и Рено делит группу на пронумерованные зоны от Qbt 1g до Qbt 4, основанные на интерпретации как охлаждающих единиц. Две схемы можно разместить в близком соответствии на большей части плато Пахарито. Разделение между единицами A (Qbt 1g) и B (Qbt 1vc) особенно бросается в глаза и описывается как выемка паровой фазы. Это узнаваемо по всему плато Пахарито, но интерпретируется Брокстоном и Рено как фронт девитрификации, а не граница охлаждающей единицы. Пласты ниже выемки паровой фазы представляют собой стекловидные туфы, в то время как те, что выше, девитрифицированы; в остальном пласты химически и петрологически неразличимы. [21]
Во многих местах группа Тширеге отделена от группы Отови группой каньона Пуэбло формации Серро Толедо . [20]
Пепел, соответствующий пемзе Цанкави по возрасту и составу, был обнаружен даже в Юте и, возможно, достиг западной Канады. Отдаленное рассеивание, вероятно, является результатом проникновения колонны извержения в струйный поток . [22]
Большая часть материала этих отложений теперь образует плато Пахарито — живописный регион каньонов и столовых гор , на котором расположен Лос-Аламос .
Пемза широко добывалась из пемзового пласта Гуахе на восточных склонах гор Джемес. В 1994 году добыча была достаточно высокой, чтобы сделать Нью-Мексико вторым по величине производителем пемзы в Соединенных Штатах. Сама по себе пемза неконсолидирована и легко удаляется после удаления вскрышных пород (обычно игнимбритов группы Отови). Большая часть пемзы была добыта открытым способом на общественных землях до того, как потребовались мелиоративные облигации, оставляя следы от добычи, которые медленно зарастают. [23]
Формация получила свое название от HTU Smith в 1938 году. [24] Формация была разделена на верхнюю и нижнюю части, которые почти сразу были признаны соответствующими отдельным извержениям кальдеры . В 1964 году RL Griggs присвоил формальные названия элементов Otowi Member нижней части и Tshirege Member верхней части и дал название Guaje Pumice базальному пемзовому слою Otowi Member. [25] В своей статье, устанавливающей стратиграфическую структуру для вулканического поля Jemez в 1969 году, RL Smith, RA Bailey и CS Ross приняли названия элементов Григга и добавили название Tsankawi Pumice для базального пемзового слоя Tsherige Member. [15]
На своей карте кальдеры Вальес 2011 года Фрейзер Гофф и его коллеги официально добавили группу Ла-Куэва, неофициально известную до тех пор как игнимбрит каньона Сан-Диего, к туфу Бандельер. [13]
