Северная Кордильерская вулканическая провинция ( NCVP ), ранее известная как вулканический пояс Стикин , [1] является геологической провинцией, определяемой наличием миоценовых и голоценовых вулканов на тихоокеанском северо-западе Северной Америки . Этот пояс вулканов простирается примерно на северо-северо-запад от северо-запада Британской Колумбии и Аляскинского выступа через Юкон до юго-восточной переписной зоны Фэрбанкс на дальнем востоке Аляски , в коридоре шириной в сотни километров. Это самая последняя определенная вулканическая провинция в Западных Кордильерах . [1] Она образовалась из-за растрескивания североамериканского континента — аналогично другим наземным экстенсивным вулканическим зонам, включая Провинцию бассейнов и хребтов и Восточно-Африканский разлом . Хотя название происходит от Западных Кордильер, этот термин является геологической группировкой, а не географической. В самой южной части NCVP находится больше вулканов, и они крупнее, чем в остальной части NCVP; далее на север вулкан выражен менее четко, представляя собой большую дугу, которая тянется на запад через центральный Юкон.
По крайней мере четыре крупных вулкана сгруппированы с Северной Кордильерской вулканической провинцией, включая гору Худу в пограничных хребтах , вулканический комплекс горы Эдзиза на нагорье Талтан , а также горы Левел и пики Харт на плато Нахлин . Эти четыре вулкана имеют объем более 15 км 3 (3,6 кубических миль), самый большой и старый из которых — гора Левел площадью 1800 км 2 (690 квадратных миль) и объемом более 860 км 3 (210 кубических миль). [2] Помимо крупных вулканов, в Северной Кордильерской вулканической провинции существует несколько более мелких вулканов, включая шлаковые конусы , которые широко распространены по всей вулканической зоне. Большинство из этих небольших конусов были местами только одного вулканического извержения; Это контрастирует с более крупными вулканами вулканической зоны, которые за свою историю пережили более одного извержения.
Северная Кордильерская вулканическая провинция является частью области интенсивной сейсмической и вулканической активности вокруг Тихого океана, называемой Тихоокеанским огненным кольцом . Однако Северная Кордильерская вулканическая провинция обычно интерпретируется как часть разрыва в Тихоокеанском огненном кольце между Каскадной вулканической дугой на юге и Алеутской дугой на севере. [3] Но Северная Кордильерская вулканическая провинция, как признано, включает в себя более 100 независимых вулканов, которые были активны в течение последних 1,8 миллиона лет. По крайней мере три из них извергались за последние 360 лет, что делает ее самой активной вулканической областью в Канаде. [4] Тем не менее, рассеянное население в пределах вулканической зоны стало свидетелем небольшого количества извержений из-за удаленности и нечастой вулканической активности.
Северная Кордильерская вулканическая провинция была зоной активного вулканизма с тех пор, как начала формироваться 20 миллионов лет назад. В отличие от других частей Тихоокеанского огненного кольца, Северная Кордильерская вулканическая провинция берет свое начало в континентальном рифтинге — области, где земная кора и литосфера разрываются. [4] Это отличается от других частей Тихоокеанского огненного кольца, поскольку оно в основном состоит из вулканических дуг, образованных субдукцией океанической коры в океанических желобах вдоль континентальных окраин, окружающих Тихий океан . [5] Континентальная кора в Северной Кордильерской вулканической провинции растягивается со скоростью около 2 см (1 дюйм) в год. Этот зарождающийся рифтинг образовался в результате скольжения Тихоокеанской плиты на север вдоль разлома Королевы Шарлотты на пути к Алеутскому желобу , который простирается вдоль южного побережья Аляски и прилегающих вод у южного побережья полуострова Камчатка . [4] В результате вулканизм в Северной Кордильерской вулканической провинции также не связан с вулканизмом задугового бассейна . Когда накопленная энергия внезапно высвобождается путем проскальзывания по разлому через нерегулярные интервалы, это может привести к очень сильным землетрясениям , таким как землетрясение магнитудой 8,1 на островах Королевы Шарлотты в 1949 году . [6] Поскольку эти силы дальнего поля растягивают североамериканскую кору, приповерхностные породы трескаются вдоль крутопадающих разломов, параллельных рифтовой зоне. Горячая магма поднимается между этими разломами, создавая пассивные или эффузивные извержения . Вулканы в Северной Кордильерской вулканической провинции расположены вдоль коротких сегментов, простирающихся на север, которые в северной части вулканической провинции несомненно связаны с простирающимися на север рифтовыми структурами, включая синвулканические грабены и грабены с одной крупной линией разлома только вдоль одной из границ ( полуграбены ). [3] Грабены указывают на силы натяжения и растяжения земной коры.
Два крупных разлома северного простирания длиной в сотни километров тянутся вдоль Северной Кордильерской вулканической провинции. [1] Эти два разлома горных пород, известные как системы разломов Тинтина и Денали , были тектонически активны с мелового периода как сдвиговые разломы . [1] Разлом Денали на западе и разлом Тинтина на востоке имеют длину около 2000 км (1200 миль), простираясь от северной части Британской Колумбии до центральной Аляски. [1] Другие механизмы, предложенные для запуска вулканизма в Северной Кордильерской вулканической провинции, включают мантийные плюмы , дегляциацию и плитовые окна , хотя континентальный рифтинг является наиболее точным механизмом активации вулканизма в вулканической зоне. [1] Еще одним доказательством континентального рифтогенеза в Северной Кордильерской вулканической провинции является то, что магмы в основном щелочные , они включают в себя высокощелочные и перщелочные типы пород, основная пространственно-временная картина вулканизма находится в середине вулканической провинции, за которой следует движение на юг, север и, возможно, северо-восток, тепловой поток в Северной Кордильерской вулканической провинции высок, сейсмическая активность в вулканической провинции в основном отсутствует, а самый большой период вулканизма коррелирует с интервалом чистого растяжения между Тихоокеанской и Североамериканской плитами. [1]
Ряд более щелочных типов пород, которые обычно не встречаются в Западных Кордильерах, регионально распространены в Северной Кордильерской вулканической провинции. [1] К ним относятся нефелинит , базанит и перщелочной фонолит , трахит и комендитовые лавы. [1] Наиболее богатые оксидом магния нефелиниты, базаниты и щелочные базальты по всей Северной Кордильерской вулканической провинции демонстрируют обилие следовых элементов и изотопный состав, которые логичны с астеносферным источником, таким как у среднего океанического островного базальта и для щелочных базальтов моложе пяти миллионов лет в рифтовой провинции Бассейнов и хребтов на юго-западе США и северо-западе Мексики . [1] Одним из предполагаемых объяснений океанического островного базальта в верхней мантии Земли под Северной Кордильерской вулканической провинцией является существование окна плиты. [1] Однако не было выявлено существенных доказательств, связывающих образование магмы в верхней мантии с возможной тектонической системой. [1]
Существование разлома рядом с западным флангом вулканического комплекса горы Эдзиза обычно считается главным структурным доказательством континентального рифтогенеза в Северной Кордильерской вулканической провинции. [1] Однако более позднее картирование и сейсмические исследования в Береговых горах задокументировали наличие хрупких разломов, связанных с рифтогенезом, к юго-западу от небольшого поселения Стюарт на северо-западе Британской Колумбии. [1] Однако эти разломы стали предметом спора в 1997 году среди геологов, которые заявили, что эти разломы в последний раз были активны между 20 и пятью миллионами лет назад. [1] В 1999 году была нанесена на карту последовательность разломов, простирающихся на север, которые, по-видимому, представляют собой молодые события рифтогенеза, параллельные юго-западной границе Северной Кордильерской вулканической провинции. [1] Эти рифтовые разломы могли быть активными еще пять миллионов лет назад и они могли быть связаны с соседней миоценовой и более молодой вулканической активностью в южной части Северной Кордильерской вулканической провинции. [1] Кроме того, хрупкие разломы с аналогичными направлениями простирания на север могут расширяться на север до разлома рядом с западным флангом вулканического комплекса горы Эдзиза. [1] Эти тектонические события могли помочь сформировать структуру Северной Кордильерской вулканической провинции. [1]
Субдукция рядом с северной частью Западных Кордильер, замершая между 43 и 40 миллионами лет назад. [1] Это в конечном итоге привело к образованию окна плиты под северной частью Западных Кордильер 10 миллионов лет назад, поддерживая вход в относительно неистощенную верхнюю мантию. [1] Изменение в относительных движениях плит в разломе Королевы Шарлотты 10 миллионов лет назад вызвало последующую деформацию по всей северной части Западных Кордильер, что привело к истончению земной коры и декомпрессионному плавлению базальтообразной мантии океанических островов, что привело к щелочному вулканизму. [1] Несколько моделей движения плит указывают на отскок к чистому сжатию по всему разлому Королевы Шарлотты где-то после четырех миллионов лет назад. [1] Хотя обширный рифтинг еще не был обнаружен в Северной Кордильерской вулканической провинции, вулканизм на протяжении последних 1,6 миллионов лет, возможно, был вызван повторяющимся подъемом верхней мантии и смежной транстенсией по всему разлому Королевы Шарлотты, частично обусловленной многочисленными зонами разломов, простирающимися с востока на запад, которые простираются по всей Северной Кордильерской вулканической провинции. [1]
Вулканиты, составляющие Северную Кордильерскую вулканическую провинцию, соответствуют среде рифтинга. [3] Щелочной базальт, меньшие гавайитовые и базанитовые магмы из извержений создают массивные щитовые вулканы и небольшие шлаковые конусы по всей вулканической провинции, некоторые из которых содержат лерцолитовую магму. [3] Фельзитовые магмы из более вязких извержений создают массивные центральные вулканы и в основном состоят из трахитовых, пантеллеритовых и комендитовых лав. [3] Предполагается, что эти фельзитовые вулканы были созданы путем фракционирования в основном щелочной базальтовой магмы в коровых резервуарах. [3] Область континентального рифтинга, такая как Северная Кордильерская вулканическая провинция, способствовала бы формированию высокоуровневых резервуаров подходящего размера и термальной активности для поддержания долговременного фракционирования. [3]
Разнообразие различных температурных диапазонов от ксенолитов по всей Северной Кордильерской вулканической провинции указывает на то, что узкая литосфера лежит под северной частью вулканической провинции, а более плотная литосфера лежит под южной частью вулканической провинции. [1] Это указание дополнительно предоставляется, если геотермический градиент внутри литосферы под северной частью Северной Кордильерской вулканической провинции больше, чем в южной части провинции. [1] Больший геотермический градиент будет указывать на то, что ксенолит, регистрирующий температуру 900 °C (1650 °F), был собран с меньшей глубины, чем ксенолит из зоны с уменьшенным геотермическим градиентом, который также регистрирует температуру 900 °C (1650 °F). [1]
Дополнительные доказательства, указывающие на утолщение литосферы под средней частью Стикинии, включают повышенное обилие родственных включений и мегакристаллов плагиоклаза в вулканических породах из южной части вулканической провинции, что может быть свидетельством накопления и кристаллизации магмы в литосфере до вулканического извержения, а также ограниченное существование петрологически эволюционировавших типов пород в южной половине Северной Кордильерской вулканической провинции. [1] Если развитые магмы возникли в результате фракционирования мафических магм, фракционирования, связанного с литосферным загрязнением, или полностью в результате плавления связанной литосферы, их существование предполагает, что более плотная литосфера лежит под южной частью Северной Кордильерской вулканической провинции. [1]
В секции Ллангорсе вулканического поля Атлин на северо-западе Британской Колумбии набор ксенолитов ограничивает толщину мантийной литосферы Северной Кордильерской вулканической провинции до 18 км (11 миль) и толщину не более 39 км (24 мили). [7] Анализ последних данных, связанных с землетрясениями в юго-западной части вулканической провинции, показывает, что кора под Стикинией, которая включает коренную породу, лежащую под большим количеством вулканов в южной части Северной Кордильерской вулканической провинции, также более плотная, чем кора под близлежащим Береговым плутоническим комплексом, который состоит из широкого пояса гранитных и диоритовых интрузивных пород, которые в совокупности представляют собой более 140 миллионов лет почти непрерывного магматизма, связанного с субдукцией. [1]
Горячие источники присутствуют по всей территории Северной Кордильерской вулканической провинции, что указывает на наличие магматического тепла под Северной Кордильерской вулканической провинцией. Они образуются, если вода просачивается глубоко через земную кору и нагревается от первичного магматического тепла под поверхностью. После того, как грунтовые воды нагреваются, нагретые грунтовые воды поднимаются на поверхность в виде горячего источника. В некоторых случаях нагретые грунтовые воды могут подниматься вдоль протяженных разломов, связанных с рифтингом в Северной Кордильерской вулканической провинции. Горячие источники Лейклсе около провинциального парка Лейклсе-Лейк на севере Британской Колумбии интерпретируются как один из таких примеров. [8] При температуре 89 °C (192 °F) эти источники являются самыми горячими в Канаде. [8] Также возможно, что магма, связанная с извержением в долине Насс 250 лет назад на севере, поднялась вдоль тех же самых линий разломов, простирающихся на север, подпитывая горячие источники Лейклсе. [8] Горячие источники также имеются в провинциальном парке Искут-Ривер-Хот-Спрингс и провинциальном парке Чокетт-Хот-Спрингс на северо-западе Британской Колумбии.
Ксенолиты , обломки горных пород, которые окутываются более крупной магматической породой , широко распространены в Северной Кордильерской вулканической провинции. Ксенолиты, которые возникли в земной коре, включают богатые метаморфические породы и кислые интрузивные породы. [1] Гранулитовые ксенолиты встречаются в основном на вулканическом поле Форт-Селкирк в центральном Юконе, вулкане Приндл на самом востоке Аляски и на Касл-Роке и реке Искут на севере Британской Колумбии. [1] Ксенолиты кислого интрузивного происхождения встречаются гораздо чаще и обычно происходят из соседних гранитных интрузий, включая те, которые образуют Береговые горы. [1] Более 14 вулканических зон по всей Северной Кордильерской вулканической провинции включают ксенолиты, которые произошли из мантии Земли и расположены в основном в террейне Юкон-Танана, террейне Кэш-Крик и в вулканах, занимающих палеозойский и мезозойский террейн Стикиния . [1] Они состоят из лерцолита, гарцбургита , верлита , дунита , вебстерита и гранатового пироксенита . [1] Самые высокие и самые низкие температуры, зарегистрированные в ксенолитах мантии , увеличиваются к югу и уменьшаются к северу. [1] Ксенолиты мантии вулкана Приндл на самом востоке Аляски регистрируют минимальную температуру 860 °C (1580 °F), а ксенолиты мантии вулканического поля Форт-Селкирк в центральном Юконе регистрируют минимальный диапазон температур от 960 до 1050 °C (от 1760 до 1920 °F). [1] В Касл-Роке на севере Британской Колумбии ксенолиты мантии регистрируют максимальную температуру 1260 °C (2300 °F), а также максимальный диапазон температур от 1000 до 1260 °C (от 1830 до 2300 °F). [1] Минимальные температуры ксенолитов указывают на то, что граница между земной корой и мантией находится на наименьшей глубине под северной частью Северной Кордильерской вулканической провинции. [1] Таким образом, диапазон температур для самой северной серии ксенолитов составляет примерно половину диапазона температур, обнаруженного в ксенолитах в южной части вулканической провинции. [1]
Мегакристаллы , кристаллы или зерна, которые значительно больше окружающей матрицы , обычно встречаются в потоках лавы по всей Северной Кордильерской вулканической провинции. [1] Они состоят из трех различных групп, включая мегакристаллы амфибола керсутита , мегакристаллы клинопироксена и мегакристаллы плагиоклаза . [1] Известно, что мегакристаллы, состоящие из керсутита, встречаются в основном на горе Ллангорс в северной части Британской Колумбии. [1] Черные стекловидные мегакристаллы клинопироксена широко распространены по всей Северной Кордильерской вулканической провинции, что позволяет предположить, что их создание не зависит от структуры литосферы. [1] Напротив, прозрачные стекловидные мегакристаллы плагиоклаза встречаются в основном в южной части Северной Кордильерской вулканической провинции и в основном в пределах террейна Стикиния. [1] Это говорит о том, что мегакристаллы плагиоклаза имеют источник, чувствительный к литосфере Земли, включая загрязнение или скопление магмы. [1] Мегакристаллы, состоящие из плагиоклаза и клинопироксена, регионально демонстрируют значительные свидетельства реакции с ассоциированной магмой, включая ситовидные ядра и случайные, резорбированные и затопленные внешние границы, где бы они ни находились. [1]
Лавовые трубки широко распространены в Северной Кордильерской вулканической провинции и, как правило, имеют базальтовый состав. В Level Mountain лавовые трубки достигают диаметра от 1 м (3,3 фута) до 2 м (6,6 фута). [3] Они обязаны своим происхождением высокотекучей лаве с температурой не менее 1200 °C (2190 °F). [3] В провинциальном парке Nisga'a Memorial Lava Beds на северо-западе Британской Колумбии присутствуют лавовые трубки, которые были образованы во время одного из последних вулканических извержений Канады в 18 веке. Лавовая вилка на границе Британской Колумбии и Аляски находится под влиянием потоков лавы от недавнего вулканического извержения, которые позже обрушились в нижележащие лавовые трубки после того, как лава затвердела. [9] Участки этих обрушившихся лавовых трубок теперь образуют вулканические ямы. [9]
Обширные области почти плоских потоков лавы по всей Северной Кордильерской вулканической провинции могут охватывать площади не менее 100 км 2 (39 кв. миль) и, как правило, состоят из высокотекучей базальтовой лавы. Однако лавовые равнины, которые существовали до последнего ледникового периода, были размыты и покрыты ледниковым льдом, что придало этим более старым формам рельефа менее характерную форму. Например, лавовые пласты возрастом не менее миллиона лет в центральном Юконе содержат неконсолидированные ледниковые отложения, которые отложились, когда ледниковый лед наползал на потоки лавы, составляющие лавовые пласты. [10]
Субвулканические интрузии в Северной Кордильерской вулканической провинции обнажены в областях с высоким рельефом. [1] Сюда входят вулканические пробки, обнаруженные в вулканическом комплексе Маунт-Эдзиза, Левел-Маунтин, Худу-Маунтин и в районах Атлин и Мейтленд. [1] Вулканические пробки в районах Атлин и Мейтленд состоят из оливин-нефелинитовой и базанитовой магмы. [1] Небольшие пробки, образованные габброидной и гранитной магмой, связаны с вулканической стратиграфией в вулканическом комплексе Маунт-Эдзиза и Левел-Маунтин. [1]
Коренные породы Северной Кордильерской вулканической провинции состоят из четырех крупных террейнов , известных как Стикиния, Кэш-Крик , Юкон-Танана и Кассиар . [1] Стикиния представляет собой последовательность вулканических, плутонических и осадочных пород позднего палеозоя и мезозоя, которые, как считается, были созданы в условиях островной дуги, а затем были размещены вдоль ранее существовавшей континентальной окраины . [1] Считается, что террейн Кэш-Крик широко сформировался в ранее существовавшем океаническом бассейне . [1] Он включает в себя океанический меланж позднего палеозоя и мезозоя и абиссальные перидотиты, прорванные более молодыми гранитными интрузиями. [1] Террейны Юкон-Танана и Кассиар состоят из смещенных осадочных и метаморфических пород, которые были получены с североамериканского континента. [1]
Южная граница Северной Кордильерской вулканической провинции параллельна юго-западной Стикинии и характеризуется отдельными вулканическими жерлами и эрозионными остатками лав к югу от небольшого поселения Стюарт . [1] Южная граница Северной Кордильерской вулканической провинции также параллельна разрыву в современном вулканизме и предполагаемой северной границе зоны субдукции Каскадия , определяемой расширением на восток северного края погружающейся плиты Хуан де Фука . [1] Эти две зоны отделяют Северную Кордильерскую вулканическую провинцию от современных вулканических зон, расположенных южнее, включая широкое плато Чилкотин , простирающийся с востока на запад вулканический пояс Анахим и моногенетическое вулканическое поле Уэллс Грей-Клируотер во внутренних районах Британской Колумбии . [1] Восточная граница Северной Кордильерской вулканической провинции ограничена террейном Кассиар и примыкает к скоплению вулканических пробок в центральной Британской Колумбии. [1] Северная и западная границы примыкают к террейнам Юкон-Танана и Кэш-Крик, где залегают вулканы в восточной Аляске и выветренные остатки лавовых потоков к северу и западу от города Доусон в западно-центральной части Юкона. [1]
Разломы Тинтина и Денали являются крупнейшими зонами разломов, связанными с рифтовой зоной Северной Кордильерской вулканической провинции, при этом весь вулканизм происходит к западу от разлома Тинтина и к востоку от разлома Денали. [1] Физиографически разлом Тинтина образует Северный желоб Скалистых гор и желоб Тинтина , который является северным продолжением Северного желоба Скалистых гор. [11] Самые быстрые скорости сдвигового движения вдоль разлома Тинтина, вероятно, имели место во время двух импульсов в среднемеловой и раннем кайнозойский периоды соответственно, причем последний, вероятно, произошел в эпоху эоцена . Начиная с мелового периода, разлом Тинтина сместился на 450 км (280 миль) поверхности, хотя некоторые данные предполагают смещение до 1200 км (750 миль). [11] Смещение привело к перемещению Северной Кордильерской вулканической провинции и территорий, которые занимает вулканическая провинция, на север. [11] В контексте тектоники плит полосовое движение разлома Тинтина также связано со сдвиговым движением вдоль разлома Сан-Андреас и других систем растяжения или сдвиговых разломов западной части Северной Америки.
На западе разлом Денали является источником небольших землетрясений, которые распространяются вдоль разлома. [11] В отличие от разлома Тинтина, сдвиговое движение вдоль разлома Денали сместило не менее 370 км (230 миль) поверхности. [11] Разлом отделяет горы Островного пояса от гор к востоку от разлома. [11] Тектонические события в Островном поясе также связаны с движением вдоль разлома Денали. [11]
Термин «Вулканический пояс Стикин» был первоначально определен Джеком Саузером и Кристофером Йоратом из Геологической службы Канады в 1991 году как группа вулканических отложений, сосредоточенных вокруг реки Стикин на северо-западе Британской Колумбии. [1] По мере того, как в Западной Кордильере было завершено больше картографирования и датирования вулканических отложений, вулканический пояс Стикин был расширен, включив вулканические отложения все дальше и дальше от географической области, связанной с названием Стикин. Отчасти по этой причине ученые Бен Эдвардс и Джеймс Рассел переопределили эту область вулканизма как Северную Кордильерскую вулканическую провинцию. [1] В качестве географического описания применение названия Стикин к вулканическим породам, обнажающимся вдоль реки Юкон, кажется немного странным и запутанным. Кроме того, гораздо более старая группа совершенно не связанных между собой вулканических пород составляет Стикинскую ассамблею, которая также в основном встречается в географической области, неофициально называемой Страной Стикин . Северная Кордильерская вулканическая провинция — более широкое название, охватывающее более широкую географическую область, в которой новейший вулканизм имеет схожий характер (в основном щелочные, основные вулканические породы), схожий возрастной диапазон ( миоцен - голоцен ) и схожую тектоническую обстановку (транстензию). [1]
