Кальдера Силвертрон — потенциально активный [3] кальдерный комплекс на юго-западе Британской Колумбии , Канада, расположенный более чем в 350 километрах (220 милях) к северо-западу от города Ванкувер и примерно в 50 километрах (31 миле) к западу от горы Уоддингтон в Тихоокеанских хребтах Береговых гор . Кальдера является одной из крупнейших из немногих кальдер в западной Канаде, ее длина (с севера на юг) составляет около 30 километров (19 миль), а ширина (с востока на запад) — 20 километров (12 миль). [1] Гора Силвертрон , эродированный лавовый купол на северном склоне кальдеры высотой 2864 метра (9396 футов), может быть самым высоким вулканом в Канаде. [1]
Главные ледники в районе Силвертрона — это ледники Пашлет , Кингком , Трудел , Клинаклини и Силвертрон . Большая часть кальдеры находится на ледяном поле Ха-Илцук , которое является крупнейшим ледяным полем в южной половине Береговых гор; это одно из пяти ледяных полей на юго-западе Британской Колумбии, которые истончились между серединой 1980-х и 1999 годами из-за глобального потепления . [4] Почти половина ледяного поля истощается ледником Клинаклини, который питает реку Клинаклини . [4]
Кальдера Силвертрон очень удалена и редко посещается или изучается геологами, такими как вулканологи . До нее можно добраться на вертолете или — с большими трудностями — пешком по одной из нескольких речных долин, простирающихся от побережья Британской Колумбии или от Внутреннего плато . [1]
Silverthrone является частью вулканического пояса Пембертон , который ограничен группой эпизональных интрузий . В другом глубоко эродированном кальдерном комплексе, называемом комплексом ледника Франклина , вулканический пояс Пембертон сливается с вулканическим поясом Гарибальди , северо-западным поясом вулканических конусов и полей, простирающимся от границы Канады и США к востоку от Ванкувера на побережье Британской Колумбии . [5] Предполагается, что интрузии являются субвулканическими телами, связанными с вулканическим фронтом, который был активен в миоцене , во время ранних стадий субдукции плиты Хуан-де-Фука . [6] За заметным исключением острова Кинг , все интрузивные и изверженные породы являются известково-щелочными, в основном гранодиоритовыми телами и выбросами дацита . [6]
В более широком масштабе интрузивные и изверженные породы являются частью Прибрежного плутонического комплекса , который является крупнейшим смежным выходом гранита на поверхность в Северной Америке. [7] Интрузивные и метаморфические породы простираются примерно на 1800 километров (1100 миль) вдоль побережья Британской Колумбии, Аляскинского выступа и юго-западного Юкона . Это остаток некогда обширной вулканической дуги, называемой Береговой дугой хребта , которая образовалась в результате субдукции плит Фараллон и Кула в периоды юрского и эоценового периода. [7] Напротив, области Гарибальди , Мигер , Кейли и Сильвертрон имеют недавнее вулканическое происхождение. [8]
Как и другие кальдеры, Silverthrone образовался в результате опустошения магматической камеры под вулканом. Если извергнется достаточно магмы , опустевшая камера не сможет выдержать вес вулканического сооружения над ней. Примерно круглая трещина — «кольцевой разлом» — развивается по краю камеры. Эти кольцевые трещины служат питателями для интрузий разломов, которые также известны как кольцевые дайки . Вторичные вулканические жерла могут образовываться над кольцевым разломом. По мере опустошения магматической камеры центр вулкана внутри кольцевого разлома начинает разрушаться. Обрушение может произойти в результате одного катастрофического извержения или может происходить поэтапно в результате серии извержений. Общая площадь обрушения может составлять сотни тысяч квадратных километров.
Крутые контакты между толстой базальной брекчией горы Силвертрон и более древними кристаллическими породами соседних пиков предполагают, что брекчия является частью последовательности заполнения кальдеры. [1] Наличие нерегулярных субвулканических интрузий и обилие даек внутри брекчии, но не в прилегающих вмещающих породах , предоставляют дополнительные доказательства кальдеры Силвертрон. [1] Калий-аргоновые даты в 750 000 и 400 000 лет на риолитовых лавовых куполах над базальной брекчией согласуются с высокими скоростями подъема и эрозии, зафиксированными в других местах Береговых гор. [1]
До сих пор в значительной степени необъяснимые тектонические причины вулканизма, который создал кальдеру Silverthrone, являются предметом продолжающихся исследований. Silverthrone не находится над горячей точкой , как Nazko или Hawaii . Однако он может быть продуктом зоны субдукции Cascadia, поскольку андезит , базальтовый андезит, дацит и риолит можно найти на вулкане и в других местах вдоль зоны субдукции. [9] [10] Вопрос заключается в текущей конфигурации плиты и скорости субдукции , но химия Silverthrone указывает на то, что Silverthrone связан с субдукцией. [8] [11]
Зона субдукции Каскадия представляет собой длинную конвергентную границу плит , которая разделяет плиты Хуан-де-Фука , Эксплорер , Горда и Североамериканскую . Здесь океаническая кора Тихого океана погружается под Северную Америку со скоростью 40 миллиметров (1,6 дюйма) в год. [12] Горячая магма, поднимающаяся над нисходящей океанической плитой, создает вулканы, каждый из которых извергается в течение нескольких миллионов лет. По оценкам, зона субдукции существует не менее 37 миллионов лет; за это время она создала линию вулканов, называемую Каскадной вулканической дугой , которая простирается более чем на 1000 километров (620 миль) вдоль зоны субдукции от Северной Калифорнии до острова Ванкувер . [13] [14] Несколько вулканов в дуге потенциально активны. [15] Все известные исторические извержения в дуге произошли в Соединенных Штатах . Два из последних извержений — Лассен-Пик в 1914—1921 годах и крупное извержение вулкана Сент-Хеленс в 1980 году . Это также место последнего крупного извержения в Канаде, около 2350 лет назад на массиве Маунт-Мигер . [8]
Очень мало известно об истории извержений Силвертрона. Однако, как и в других кальдерах , извержения Силвертрона носят взрывной характер, включающий вязкую магму, раскаленные лавины горячего вулканического пепла и пирокластические потоки . Исходная магма этой породы классифицируется как кислая , имеющая высокие или средние уровни кремнезема , как в риолите , даците и андезите . [9] [16] Андезитовая и риолитовая магма обычно ассоциируется с двумя формами взрывных извержений, называемыми плинианскими и пелеанскими извержениями . [16] Силвертрон значительно моложе своего ближайшего выдающегося соседа Франклинского ледникового комплекса на востоке-юго-востоке.
Большинство продуктов извержения кальдеры были сильно размыты альпийскими ледниками и теперь обнажаются на крутых склонах, простирающихся от уровня моря до высот менее 3000 метров (9800 футов). [1] Основная часть комплекса, по-видимому, изверглась между 100 000 и 500 000 лет назад, но также присутствуют постледниковые андезитовые и базальтовые андезитовые конусы и потоки лавы. Аномально старые калийно-аргоновые даты в 1 000 000 и 1 100 000 лет были получены из большого потока лавы длиной не менее 10 километров (6,2 мили) в постледниковых долинах рек Пашлет-Крик и Махмелл . Этот глыбовый поток лавы явно намного моложе, чем калий-аргоновая дата, и высокоэнергетические ледниковые потоки только начали протачивать канал вдоль края потока лавы. [9] Более молодые андезитовые породы, вышедшие из скопления жерл, теперь в основном покрытых льдом, располагались по периферии кальдеры. На больших высотах проксимальная брекчия и шлаки из нескольких эродированных конусов покоятся на грубом коллювии, полученном из более старых частей вулканического комплекса. Наличие неконсолидированных ледниковых речных отложений под потоком позволяет предположить, что ему менее 1000 лет. [1]
Хотя конкретный индекс вулканической эксплозивности (VEI) кальдеры Сильвертрон неизвестен, химию и структуру вулкана можно сравнить с другими кальдерами, которые имеют историю производства некоторых из самых сильных извержений в мире. Он составляет около 30 километров (19 миль) в длину и 20 километров (12 миль) в ширину, в то время как кальдера озера Крейтер в штате Орегон , США, имеет длину 10 километров (6 миль) и ширину 8 километров (5 миль). Такие кальдеры обычно образуются в результате крупных катастрофических извержений, достигающих 7 по индексу вулканической эксплозивности (описываемых как «суперколоссальные»). [17]
Silverthrone Caldera — один из одиннадцати канадских вулканов, связанных с недавней сейсмической активностью : другие — Castle Rock , [18] Mount Edziza , [18] Mount Cayley , [18] Hoodoo Mountain , [18] The Volcano , [18] Crow Lagoon , [18] Mount Garibaldi , [18] Mount Meager Massif , [18] Wells Gray-Clearwater Volcanic Field [18] и Nazko Cone . [19] Сейсмические данные свидетельствуют о том, что эти вулканы все еще содержат системы подпитки магмой, что указывает на возможную будущую изверженную активность. [20] Хотя имеющиеся данные не позволяют сделать четкий вывод, эти наблюдения являются дополнительными указаниями на то, что некоторые из вулканов Канады потенциально активны, и что связанные с ними опасности могут быть значительными. [3] Сейсмическая активность коррелирует как с некоторыми из самых молодых вулканов Канады, так и с долгоживущими вулканическими центрами с историей значительных взрывных явлений, такими как кальдера Сильвертрон. [3]
Извержения вулканов в Канаде редко приводят к смертельным случаям из-за их удаленности и низкого уровня активности. Единственный известный смертельный случай из-за вулканической активности в Канаде произошел на конусе Цеакс в 1775 году, когда поток лавы длиной 22,5 км (14,0 миль) спустился по рекам Цеакс и Насс , уничтожив деревню нисгаа и убив около 2000 человек вулканическими газами . [21] Города к югу от Силвертрона являются домом для более чем половины населения Британской Колумбии, и существует вероятность того, что будущие извержения нанесут ущерб населенным районам, делая Силвертрон и другие вулканы пояса Гарибальди, расположенные южнее, серьезной потенциальной опасностью. [22] По этой причине Геологическая служба Канады планирует дополнительные проекты по изучению Силвертрона и других вулканов пояса Гарибальди на юге . [23] Практически все канадские вулканы представляют значительную опасность, для которой требуются карты опасностей и планы действий в чрезвычайных ситуациях. [23] Вулканы, которые демонстрируют значительную сейсмическую активность, такие как Сильвертрон, по-видимому, извергнутся с наибольшей вероятностью. [23] Значительное извержение любого из вулканов пояса Гарибальди окажет значительное влияние на шоссе 99 и такие сообщества, как Пембертон , Уистлер и Скуомиш , а также, возможно, на Ванкувер . [23]
Взрывной характер прошлых извержений в кальдере Сильвертрон предполагает, что этот вулкан представляет значительную угрозу на большом расстоянии для сообществ по всей Канаде. Крупное взрывное извержение может произвести большое количество пепла, которое может существенно повлиять на сообщества по всей Канаде. Столбы пепла могут подняться на несколько сотен метров над вулканом, что сделает это опасным для воздушного движения вдоль прибрежной воздушной трассы между Ванкувером и Аляской . Вулканический пепел снижает видимость и может вызвать отказ реактивного двигателя, а также повреждение других систем самолета. [24] Кроме того, пирокластическое падение также может оказать пагубное воздействие на ледяное поле Ха-Ильцук , окружающее вулкан. Таяние ледникового льда может вызвать лахары или селевые потоки . [25] Это, в свою очередь, может поставить под угрозу водоснабжение на реке Махмелл и других местных источниках воды.
Поскольку регион Силвертрон находится в отдаленной и исключительно пересеченной части Прибрежных гор, опасность от потоков лавы будет от низкой до умеренной. Магма с высоким или средним содержанием кремнезема ( как в андезите , даците или риолите ) обычно движется медленно и, как правило, покрывает небольшие площади, образуя крутые холмы, называемые лавовыми куполами . [26] Лавовые купола часто растут путем выдавливания множества отдельных потоков толщиной менее 30 метров (98 футов) в течение нескольких месяцев или лет. [26] Такие потоки будут накладываться друг на друга и, как правило, движутся менее чем на несколько метров в час. [26] Но извержения лавы в кальдере Силвертрон могут быть более интенсивными, чем в других вулканах Каскад. Потоки лавы с высоким или средним содержанием кремнезема редко простираются более чем на 8 километров (5 миль) от своего источника, в то время как Силвертрон произвел андезитовый поток лавы длиной 10 километров (6 миль) в долинах рек Пашлет-Крик и Махмелл. [1] Также имеются доказательства того, что потоки лавы могли когда-то частично заблокировать или, по крайней мере, изменить русло реки Махмелл. [27] Возобновление активности в этой области может нарушить русло реки и оказать серьезное воздействие на людей, живущих или работающих ниже по течению.
Вулканический газ включает в себя множество веществ. К ним относятся газы, запертые в полостях ( везикулах ) в вулканических породах , растворенные или диссоциированные газы в магме и лаве или газы, выделяющиеся непосредственно из лавы или косвенно через грунтовые воды, нагретые вулканической деятельностью . Вулканические газы, которые представляют наибольшую потенциальную опасность для людей, животных, сельского хозяйства и имущества, - это диоксид серы , диоксид углерода и фтористый водород . [28] Локально диоксид серы может привести к кислотным дождям и загрязнению воздуха по ветру от вулкана. В глобальном масштабе крупные взрывные извержения, которые выбрасывают огромный объем аэрозолей серы в стратосферу, могут привести к снижению температуры поверхности и способствовать ослаблению озонового слоя Земли . [28] Поскольку диоксид углерода тяжелее воздуха, газ может течь в низменные районы и собираться в почве. [26] Концентрация диоксида углерода в этих районах может быть смертельной для людей, животных и растительности. [28]
В настоящее время Геологическая служба Канады не контролирует Силвертрон достаточно тщательно , чтобы определить, насколько активна магматическая система вулкана. [29] Существующая сеть сейсмографов была создана для мониторинга тектонических землетрясений и находится слишком далеко, чтобы обеспечить хорошее представление о том, что происходит под кальдерой. [29] Он может почувствовать увеличение активности, если вулкан становится очень беспокойным, но это может только предупредить о крупном извержении. [29] Он может обнаружить активность только после того, как вулкан начал извергаться. [29]
Возможным способом обнаружения извержения является изучение геологической истории Сильвертрона, поскольку каждый вулкан имеет свою собственную модель поведения с точки зрения стиля извержения, величины и частоты, так что его будущее извержение, как ожидается, будет похоже на его предыдущие извержения. [29] Но от этого, вероятно, откажутся, отчасти из-за удаленности вулкана. [29]
Вероятность того, что Канада будет критически затронута локальными или близкими вулканическими извержениями, говорит о том, что требуется некая программа улучшения. [3] Мысли о выгодах и затратах имеют решающее значение для борьбы со стихийными бедствиями. [3] Однако для анализа выгод и затрат необходимы точные данные о типах, масштабах и случаях возникновения опасностей. Для вулканов в Британской Колумбии или в других местах Канады они не существуют в требуемой детализации. [3]
Другие вулканические методы, такие как картирование опасностей, отображают историю извержений вулкана в деталях и предполагают понимание опасной активности, которая может ожидаться в будущем. [3] В настоящее время карты опасностей для кальдеры Сильвертрон не созданы, поскольку уровень знаний недостаточен из-за ее удаленности. [3] Крупной программы по вулканической опасности никогда не существовало в Геологической службе Канады. [3] Большая часть информации была собрана длительным, отдельным способом при поддержке нескольких сотрудников, таких как вулканологи и другие ученые -геологи . Текущие знания лучше всего установлены для массива горы Мигер и, вероятно, значительно возрастут с временным проектом по картированию и мониторингу. [3] Знания о кальдере Сильвертрон и других вулканах в вулканическом поясе Гарибальди не так хорошо установлены, но определенный вклад вносится, по крайней мере, для горы Кейли . [3] Интенсивная программа классификации инфраструктурных воздействий вблизи всех молодых канадских вулканов и быстрая оценка опасности в каждой отдельной вулканической постройке, связанной с недавней сейсмической активностью, будет осуществляться заранее и позволит быстро и продуктивно определить приоритетные области для дальнейших усилий. [3]
Существующая сеть сейсмографов для мониторинга тектонических землетрясений существует с 1975 года, хотя она оставалась небольшой по численности до 1985 года. [3] За исключением нескольких краткосрочных экспериментов по сейсмическому мониторингу, проведенных Геологической службой Канады, ни один мониторинг вулканов не был проведен в кальдере Сильвертрон или на других вулканах Канады на уровне, приближающемся к уровню в других устоявшихся странах с исторически активными вулканами. [3] Активные или беспокойные вулканы обычно контролируются с использованием по крайней мере трех сейсмографов, все в пределах приблизительно 15 километров (9,3 мили), а часто в пределах 5 километров (3 мили), для лучшей чувствительности обнаружения и снижения ошибок определения местоположения, особенно для глубины землетрясения. [3] Такой мониторинг обнаруживает риск извержения, предлагая возможность прогнозирования, которая важна для снижения вулканического риска. [3] В настоящее время в кальдере Сильвертрон нет сейсмографа ближе, чем 124 километра (77 миль). [3] С увеличением расстояния и уменьшением количества сейсмографов, используемых для индикации сейсмической активности, возможности прогнозирования снижаются, поскольку точность определения местоположения и глубины землетрясений снижается. [3] Неточные местоположения землетрясений в вулканическом поясе Гарибальди составляют несколько километров, а в более изолированных северных регионах они достигают 10 километров (6 миль). [3] Уровень магнитуды местоположения в вулканическом поясе Гарибальди составляет около 1–1,5, а в других местах — 1,5–2. [3] На «тщательно контролируемых вулканах» как обнаруженные, так и замеченные события регистрируются и исследуются немедленно, чтобы улучшить понимание будущего извержения. [3] Необнаруженные события не регистрируются и не исследуются в Британской Колумбии немедленно, а также в легкодоступном процессе. [3]
В таких странах, как Канада, возможно, что небольшие сейсмические рои-предвестники могут остаться незамеченными, особенно если не наблюдалось никаких событий; более значительные события в более крупных роях будут обнаружены, но только незначительное подразделение событий роя будет сложным для того, чтобы с уверенностью определить их как вулканические по своей природе или даже связать их с отдельным вулканическим сооружением. [3]
