Брокен-Топ — это сложный стратовулкан , образовавшийся в результате ледниковой эрозии . Он находится в Каскадной вулканической дуге , части обширного Каскадного хребта в американском штате Орегон . Расположенный к юго-востоку от пиков Три сестры , вулкан, находящийся в заповеднике Три сестры [4] , находится в 20 милях (32 км) к западу от Бенда, штат Орегон , в округе Дешутс . Извержение прекратилось примерно 100 000 лет назад, и с тех пор эрозия ледниками уменьшила конус вулкана до того места, где его содержимое обнажается. На вершине есть два названных ледника: Бенд и Крук .
Разнообразные виды флоры и фауны населяют этот район, который подвержен частым снегопадам, редким дождям и резким колебаниям температур между сезонами. Брокен-Топ и его окрестности являются популярными местами для пеших походов, скалолазания и восхождений.
Брокен-Топ находится в Каскадной вулканической дуге , примерно в точке с координатами 44°05′N 121°42′W / 44.08°N 121.70°W / 44.08; -121.70 . Это часть Каскадного хребта в Орегоне [5] в заповеднике Три сестры , который находится в округе Дешутс [6] . Высота горы составляет 2797 метров (9177 футов) по данным Хилдрета (2007). [1]
Заповедник Три сестры занимает площадь в 281 190 акров (1 137,9 км 2 ), что делает его второй по величине зоной дикой природы в Орегоне [7] после заповедника Игл-Кап . [8] Обозначенный Конгрессом США в 1964 году, он граничит с заповедником Маунт-Вашингтон на севере и делит свой южный край с заповедником Уолдо-Лейк . Район включает в себя 260 миль (420 км) троп и множество лесов, озер, водопадов и ручьев, включая исток Уайчус -Крик [ 7] Заповедники Три сестры и Брокен-Топ составляют около трети заповедника Три сестры, и этот район известен как регион Альпийского гребня. Поднимаясь на высоту от 5200 футов (1600 м) до 10358 футов (3157 м), регион Альпийского хребта отличается наиболее посещаемыми ледниками, озерами и лугами в этой дикой местности. [9]
Погода в этом районе сильно варьируется из-за дождевой тени , создаваемой Каскадным хребтом. Воздух с Тихого океана поднимается над западными склонами, что заставляет его охлаждаться и сбрасывать свою влагу в виде дождя (или снега зимой). Осадки увеличиваются с высотой. После того, как влага отжимается из воздуха, она опускается на восточную сторону гребня, что делает воздух более теплым и сухим. На западных склонах осадки составляют от 80 до 125 дюймов (от 200 до 320 см) в год, в то время как осадки над восточными склонами колеблются от 40 до 80 дюймов (от 100 до 200 см) на востоке. Экстремальные температуры достигают 80-90 °F (от 27 до 32 °C) летом и от −20 до −30 °F (от −29 до −34 °C) зимой. [10]
До заселения этой местности в конце 19 века местные леса часто страдали от лесных пожаров , особенно леса сосновых деревьев на восточных склонах. Из-за борьбы с пожарами за последнее столетие леса заросли, а на возвышенностях они стали еще более уязвимыми для летних пожаров, которые угрожают жизни и имуществу окружающих. В 21 веке лесные пожары стали масштабнее и более распространенными в Национальном лесу Дешут. [11] В сентябре 2012 года удар молнии вызвал пожар, который уничтожил 41 квадратную милю (110 км 2 ) в районе Pole Creek в заповеднике Three Sisters Wilderness, оставив территорию закрытой до мая 2013 года. [12] В августе 2017 года должностные лица закрыли 417 квадратных миль (1080 км 2 ) в западной половине заповедника Three Sisters Wilderness, [13] включая 24 мили (39 км) тропы Pacific Crest Trail , [14] для общественности из-за 11 пожаров, вызванных молниями, включая пожар Milli . [13] [15] В результате участившихся случаев пожаров государственные должностные лица учли роль лесных пожаров при планировании, [11] включая организацию предписанных пожаров с участием ученых для защиты находящихся под угрозой местообитаний при минимизации неблагоприятного воздействия на качество воздуха и состояние окружающей среды. [16]
Брокен-Топ — сложный стратовулкан . Он расположен к северо-западу от Болл-Бьютт и к юго-востоку от Саут-Систер (часть сложного вулкана Три сестры ), который расположен на долготе 121,7° з. д. и широте 44,08° с. ш. Его высота составляет 9186 футов (2800 м), а объем — 2,4 кубических мили (10 км 3 ). [1] Как и другие вулканы Каскад, Брокен-Топ питался магматическими очагами, образовавшимися в результате субдукции тектонической плиты Хуан-де-Фука под западный край Североамериканской тектонической плиты . [17] Гора также была сформирована меняющимся климатом эпохи плейстоцена , в течение которого произошло несколько ледниковых периодов , а ледниковое наступление размыло местные горы. [18]
Брокен-Топ присоединяется к нескольким другим вулканам в восточной части Каскадного хребта, известного как Высокие Каскады, который простирается с севера на юг. [19] Сюда входят комплекс Три Сестры, кратер Белкнап , гора Вашингтон , Блэк-Бьютт и Три-Фантерд-Джек , а также гора Бэчелор . [20] Построенные к концу эпохи плейстоцена , эти горы подстилаются более древними вулканами, которые затонули в параллельных разломах, простирающихся с севера на юг в окружающем регионе. [21] Три Сестры образуют центральную часть региона тесно сгруппированных вулканических вершин, что является исключением из типичного расстояния между вулканами в других местах Каскадных гор в 40–60 миль (от 64 до 97 км). Эта местность является одной из самых активных вулканических зон в Каскадах и одним из самых густонаселенных вулканических центров в мире [22] , а также вторым по величине вулканическим полем кремниевых пород в пределах Четвертичных Каскадов. [23] Площадь в 193 квадратных мили (500 км 2 ) от Трех Сестер до Брокен-Топ и горы Бачелор включает в себя не менее 50 извержений риолитовой и риодацитовой лавы . [23]
К востоку от Брокен-Топ, c, область площадью 115,8 квадратных миль (300 км 2 ) андезитовых и мафических шлаковых конусов, имеет схожие риолитовые и риодацитовые лавовые отложения. Вулкан Тумало распространил игнимбриты и плинианские отложения в наземных извержениях по всей области (плинианские извержения похожи на извержение Везувия, которое уничтожило Помпеи ). Эти отложения распространились от Тумало до города Бенд. [24]
Первоначальные извержения Брокен-Топ, начавшиеся около 300 000 лет назад в середине плейстоценовой эпохи [25] и перекрывавшиеся извержениями вулкана Норт-Систер [26] , состояли из базальтовой андезитовой лавы, которая способствовала образованию базового щита. [6] Центр этой постройки состоит из окисленного агломерата, который был пронизан интрузивными дайками и геологическими силлами . [6] Шлак, дайковые породы и лава, которые составляли этот конус, имели однородный состав, состоящий из вкрапленников с плагиоклазом , оливином , двумя типами пироксена и магнетитом . [27] Беспорядочные извержения продолжались и после этого, время от времени извергая кремниевую лаву [6] до 150 000 лет назад, [25] включая пироксеновые андезиты, в которых отсутствовал оливин, а также обсидиан , который был редок среди местных вулканов в тот период времени. [28] Большая часть нынешнего конуса занята потоками от извержений мафической лавы (богатой магнием и железом), включая андезит , дацит , риодацит и пирокластические потоки . Эти отложения простираются от подчиненного вулкана до вершины и достигают вулкана Тодд-Лейк, а также риодацитовой лавы на краю Там-Мак-Артура и водопада Уайчус-Крик. [28] Другой набор риодацитовых лавовых куполов простирается на 6,2 мили (10 км) от юга Брокен-Топ до озера Демарис на севере, но они были частично покрыты андезитовыми отложениями от извержений вулкана Саут-Систер. [27] В общей сложности, за 150 000 лет своей изверженной активности, Брокен Топ изверг от 1,7 до 2,4 кубических миль (от 7 до 10 км 3 ) лавы. [26] Хотя большая часть материала, который образует вулканический конус Брокен Топ, произошла из его главного жерла, сооружение также было построено вспомогательными жерлами на его флангах и паразитическими конусами , которые окружали основное сооружение. Боковые жерла извергались, образуя трещинные жерла , производя базальт и андезит, в то время как паразитические жерла извергали шлак. [28]
Вулканический кратер Брокен-Топ , сейчас имеющий диаметр 0,50 мили (0,8 км), скорее всего, был создан в результате проседания , которое создало впадину, заполненную толстыми базальтовыми андезитовыми лавовыми потоками, увенчанными тонкими лавами. После того, как центральный канал вулкана застыл, он со временем претерпел гидротермальные изменения, которые были выявлены несколькими цирками . [6] [a] Конус вершины также подвергся обширной ледниковой эрозии с заливами и крупным цирком на его южной стороне. [25] Он образует форму амфитеатра , который открывается на юго-восток. [29] Из-за этой обширной эрозии содержимое конуса Брокен-Топ обнажается, что позволяет вулканологам классифицировать Брокен-Топ как сложный стратовулкан. [30] Эрозия разрушила первоначальную вершину горы, а также ее юго-восточный склон и большую часть внутренней части вулкана, обнажив слои фиолетового, красного и черного шлака, которые чередуются с желтой, коричневой и оранжевой пемзой и туфами, а также белой пемзой, залегающей в матрице с черными фрагментами лавы. [29]
В позднем плейстоцене Брокен-Топ и его окрестности были почти полностью покрыты ледниками. Единственными объектами в этом районе, не погребенными ледниками, были вершина горы Тумало и вершина Брокен-Топ, включая северо-западный гребень хребта. Никакие геологические свидетельства не указывают на то, что какая-либо изверженная активность происходила под ледником . [31]
В настоящее время ледники Бенд и Крук , расположенные на высоте 7762 футов (2366 м) [32] и 8209 футов (2502 м) [33] соответственно, продолжают разрушать внутреннее содержимое горы. Оба небольших ледяных потока , они значительно уменьшились в размерах за последние несколько десятилетий [29] и отступление продолжается быстрыми темпами. [34]
Когда ледники Малого ледникового периода отступили в 20 веке, вода заполнила оставшиеся пространства, образовав озера с моренными плотинами , которые встречаются в заповеднике Три сестры чаще, чем где-либо еще в смежных Соединенных Штатах . [35] Местная область имеет историю внезапных наводнений , в том числе в самом Брокен-Топ, где внезапное наводнение произошло 7 октября 1966 года. Анализ события, проведенный лесником Дэвидом Расмуссеном, определил, что оно возникло из озера на Брокен-Топ, расположенного на высоте 8000 футов (2400 м) с площадью 11 акров (0,045 км 2 ). Это озеро находится у подножия ледника Крук и питается ледником Бенд. Событие, вероятно, было инициировано ледниковым льдом, который упал в озеро, породив большую волну, которая прорвала морену и слила 50 000 000 галлонов США (190 000 000 л) воды в канал под озером. [36] В результате наводнение достигло глубины 10–15 футов (3,0–4,6 м), [37] спускаясь каскадом по восточным и южным склонам горы и достигая живописной дороги Каскад-Лейкс . [36] Наводнение переместило бревна, камни и грязь в луговой бассейн озера Спаркс; оно покрыло от 35 до 45 процентов бассейна озера илом и отложило не менее 10 000–20 000 коротких тонн (9 100–18 100 т) осадка в озере и окружающем лугу. [36]
Вулкан Тодд-Лейк, который изверг порфировый андезит (андезит с отчетливыми различиями в размере кристаллов) бледно-серого цвета, находится у южного подножия Брокен-Топ. Его лавовые потоки были обнажены и покрыты красным шлаком и агглютинацией из отдельного вулканического жерла. Он начал извергаться, когда Брокен-Топ прекратил извержение, так как у них обоих есть перекрывающиеся слои лавы. [38]
По мере отступления плейстоценовых ледников к югу от озера Тодд , как раз в то время, когда формировался кратер Кайюз, образовались базальтовые шлаковые конусы . [31] Кратер Кайюз, не связанный с ним постледниковый вулкан, образовавшийся 11 000 лет назад, [26] также находится на южном склоне Брокен-Топ. [39] Он состоит из базальтовой лавы и шлака , которые извергались после того, как Брокен-Топ прекратил свою деятельность, [25] что позволяет предположить, что он образовался из-за подстилающей магматической камеры ближе к Саут-Систер. [40] Кратер Кайюз также частично состоит из желтого лапиллиевого туфа и туфобрекчии . Он имеет двойной ободок, его южная стена была прорвана потоками лавы, с двумя дополнительными меньшими конусами, высотой около 30–40 футов (9,1–12,2 м) на северо-западе. [39] Более поздняя голоценовая активность на склонах вулкана привела к образованию базальтовых лавовых потоков, конусов и пепла, которые перемешались с мореной и материалом с равнин, образовавшихся в результате размыва ледникового периода. [6]
Ball Butte относится к дополнительному конусу, высотой 8091 фут (2466 м), который считается одним из подобъектов Broken Top. [41] В этом районе также есть несколько паразитических конусов, которые помогли сформировать Ball Butte с течением времени. Они также произвели много красного шлака и образовали горячие источники и фумаролы (отверстия в земле, которые испускают пар и газы). Остатки большого шлакового конуса около ледника Бенд, по большей части разрушенного льдом, включают вулканические бомбы , которые простираются до 8 футов (2,4 м) в длину. [28]
В позднем плейстоцене извергались шесть шлаковых конусов и вспомогательных жерл между Broken Top и Tumalo Mountain, давая гломеропорфировый базальтовый андезит. Все они, вероятно, произошли из одного и того же источника магмы. [27]
Когда в 1925 году была опубликована первая геологическая разведка окружающего региона, ее автор Эдвин Т. Ходж предположил, что Брокен-Топ, Три Сестры и несколько других гор в этом районе представляют собой остатки огромного обрушившегося вулкана, который был активен в эпоху миоцена или раннего плиоцена. Назвав этот древний вулкан горой Малтнома , Ходж предположил, что он обрушился, образовав кальдеру, так же как гора Мазама обрушилась, образовав Кратерное озеро . [42] В 1940-х годах Хауэл Уильямс завершил анализ окрестностей и пришел к выводу, что Малтнома никогда не существовала, вместо этого продемонстрировав, что каждый вулкан в этом районе обладал своей собственной индивидуальной историей извержений. [42] [43] В своей работе 1944 года под названием «Вулканы региона Трех Сестер, каскады Орегона» [43] он определил основные очертания региона, хотя у него не было доступа к химическим методам и радиометрическому датированию. [44] Анализ геолога и вулканолога из Университета штата Орегон Эдварда Тейлора в 1978 году [45] определил, что нынешний конус Брокен-Топ был построен на базальтовых андезитовых лавах, которые образовали платформу. [29] Поскольку дайки и силлы со временем вторглись в сооружение, оно образовало вулканический конус, состоящий из различных лав, включая базальтовый андезит, дацит и риодацит, а также тефру и пирокластические материалы от более взрывных извержений. [29]
Broken Top представляет значительную опасность для окружающей местности, особенно в пределах ближайшей опасной зоны диаметром 12 миль (19 км), которая окружает Broken Top и Three Sisters. Оползень в Broken Top или извержение близлежащего South Sister могут спровоцировать лахар (быстрые потоки воды, камней и грязи), которые могут каскадом обрушиться на речные долины в окружающей местности. [46] Хотя оползни меньшего размера объемом менее 350 000 000 кубических футов (10 000 000 м 3 ) более вероятны, чем огромные лавины, они все равно могут нанести значительный ущерб и вызвать лахары. Более крупные оползневые явления, скорее всего, будут результатом вторжения магмы, и, таким образом, их можно будет предсказать с помощью сейсмометров и приборов для вулканической разведки. [47]
Извержение вулкана Саут-Систер будет представлять угрозу для жизни поблизости, поскольку ближайшая опасная зона простирается на 1,2–6,2 мили (2–10 км) от вершины вулкана. [47] Во время извержения тефра может накопиться до 1–2 дюймов (25–51 мм) в городе Бенд, а грязевые потоки и пирокластические потоки могут стекать по склонам горы, угрожая любой жизни на своем пути. [48]
За последнее столетие в районе Трех Сестер и Брокен-Топ произошло пять или более лахаров, либо в результате прорыва ледника, либо в результате провала озер, подпруженных моренными плотинами . Однако они затронули только неразвитые районы, поскольку они простирались менее чем на 6 миль (9,7 км) от своего первоначального источника. [49] Будущие прорывы плотин, приводящие к аналогичным событиям, скорее всего, по-прежнему затронут только ближайшую опасную зону диаметром 12 миль (19 км), но они могут достичь более отдаленных районов, если они берут начало в определенных озерах, таких как озеро Карвер или безымянное озеро на восточной стороне Брокен-Топ, впадающее в озеро Спаркс. Озера с меньшей угрозой достижения дальней опасной зоны включают небольшие озера в верховьях ручья Уайчус и бассейн ниже ледника Коллиер . [50]
Broken Top и близлежащие Три Сестры представляют собой популярное место для скалолазания среди туристов и альпинистов . Лесная служба США требует разрешений (которых доступно ограниченное количество) для использования в более загруженные периоды года, и собаки должны быть на поводках на тропах Green Lakes, Moraine Lakes, South Sister, Soda Creek, Todd Lake и Crater Ditch с 15 июля по 15 сентября. Лошади запрещены, а ледорубы разумны во время зимнего сезона скалолазания из соображений безопасности. [51] Моторные транспортные средства и другие механические средства передвижения, такие как велосипеды, повозки, моторные лодки и вертолеты, как правило, запрещены в заповеднике Three Sisters Wilderness в соответствии с правилами Национальной системы сохранения дикой природы.
Пешеходная тропа на Брокен-Топ начинается в бассейне Грин-Лейкс в начале тропы к востоку от Бенда, пролегает 12 миль (19 км) и набирает 3450 футов (1050 м) высоты. По ней можно карабкаться , хотя маршрут требует альпинизма класса 4 по десятичной системе Йосемити или ниже 5 и имеет значительную выдержку. [52] Тропа Брокен-Топ начинается на пересечении с тропой Грин-Лейкс. Она тянется на 0,8 мили (1,3 км) до Кратер-Крик, включая 0,5 мили (0,80 км) тропы, которая проходит прямо мимо вулкана и ледника Крук. Существует также неофициальная тропа, которая идет вверх по морене ледника Крук. [53] К северным склонам Брокен-Топ можно добраться по тропам к северу от Там-Мак-Артура-Рим, в то время как к его южным склонам можно добраться по тропам около Кратер-Крик. [6]
