Mount Cayley — это размытый, но потенциально активный стратовулкан в Тихоокеанских хребтах на юго-западе Британской Колумбии , Канада. Расположенный в 45 км (28 миль) к северу от Скуомиша и в 24 км (15 миль) к западу от Уистлера , вулкан находится на краю ледяного поля Powder Mountain . Он состоит из массива , который возвышается над долинами рек Чекамус и Скуомиш . Все основные вершины имеют высоту более 2000 м (6600 футов) , гора Cayley является самой высокой — 2385 м (7825 футов) . Окрестности были заселены коренными народами более 7000 лет, а геотермальная разведка проводилась там в течение последних четырех десятилетий.
Часть вулканического пояса Гарибальди , гора Кейли была образована вулканизмом зоны субдукции вдоль западной окраины Северной Америки. Эруптивная активность началась около 4 000 000 лет назад и с тех пор прошла три стадии роста, первые две из которых сформировали большую часть вулкана. Последний период извержений произошел где-то в последние 400 000 лет, а меньшая активность продолжается и по сей день.
Будущие извержения, вероятно, будут угрожать соседним поселениям пирокластическими потоками , лахарами (вулканически вызванными грязевыми потоками , оползнями и грязевыми потоками ) и наводнениями. Для мониторинга этой угрозы вулкан и его окрестности контролируются Геологической службой Канады (GSC). Последствия извержения будут в значительной степени результатом концентрации уязвимой инфраструктуры в близлежащих долинах.
Вулкан находится в середине простирающейся с севера на юг зоны вулканизма, называемой вулканическим полем горы Кейли . [3] Он состоит преимущественно из вулканов, которые образовались под ледником в эпоху позднего плейстоцена , таких как Пали-Доум , Слаг-Хилл , Ринг-Маунтин и Эмбер-Ридж , но активность продолжалась в Пали-Доум и Слаг-Хилл в эпоху голоцена . Вулканическое поле горы Кейли является частью вулканического пояса Гарибальди , который, в свою очередь, представляет собой северное продолжение вулканической дуги Каскад . [3] [4] Вулканизм дуги Каскад в значительной степени является результатом скольжения плиты Хуан-де-Фука под Северо-Американскую плиту в зоне субдукции Каскадия . [5]
Три основные вершины составляют массив горы Кейли. [6] Самая высокая и северная — гора Кейли высотой 2385 м (7825 футов) . [7] Ее северо-восточный склон примыкает к южному концу ледяного поля Паудер-Маунтин. [6] [7] Это ледник неправильной формы длиной 9 км (5,6 миль) и шириной 5 км (3,1 мили), который слегка наклонен на северо-запад. [7] К юго-западу от горы Кейли находится Пирокластический пик высотой 2341 м (7680 футов) . Он содержит зубчатый вершинный хребет из множества тонких скальных вершин , самая большая из которых известна как Палец Вулкана . [4] Пик Визард высотой 2240 м (7350 футов) находится к востоку от пика Пирокластика и является самой низкой из трех главных вершин. [7]
Как стратовулкан, гора Кейли состоит из застывшей лавы и пепла, образовавшихся в результате последовательных вулканических извержений. Она преимущественно дацитового состава, хотя риодацит также распространен. Ее первоначальный и текущий объемы остаются неопределенными. [6] Возможно, ее объем составлял 13 км 3 (3,1 куб. мили) , но с тех пор эрозия уменьшила ее до ледниково-размытых скал. Современный вулкан имеет предполагаемый объем 8 км 3 (1,9 куб. мили) , что составляет лишь скромную часть от общего объема ее кремниевых продуктов извержения. Ее проксимальный рельеф составляет 550 м (1800 футов) , а драпирующий рельеф — 2070 м (6790 футов) , с почти вертикальной скалой высотой более 500 м (1600 футов) непосредственно над долиной реки Турбид-Крик. [6] [7] [a] Турбид-Крик, Дасти-Крик, Эвеланш-Крик и Шовелноуз-Крик текут со склонов горы Кейли. [7] [8] [9]
Глубокое сейсмическое профилирование на глубине от 12,5 до 13 км (от 7,8 до 8,1 миль) под вулканом выявило большое яркое пятно , отражатель, интерпретируемый как магматический очаг в средней части земной коры или тело очень горячей породы. [10] [11] Аналогичные отражатели в средней части земной коры были обнаружены под вулканами зоны субдукции в Японии. [11]
Вулкан Кейли время от времени извергался в течение последних 4 000 000 лет, что делает его одним из самых постоянных центров извержений в вулканическом поясе Гарибальди. [5] Были выявлены три основных этапа извержения в истории вулкана. [7] Стадии Маунт-Кейли и Вулканс-Тумб произошли между 4 000 000 и 600 000 лет назад с образованием стратовулкана и куполов-пробок . Затем последовал 300 000-летний период покоя, в течение которого длительная эрозия разрушила большую часть первоначальной вулканической структуры. За этим последовала третья и последняя стадия Шовелноза примерно 300 000–200 000 лет назад с размещением паразитических лавовых куполов и потоков. [5] Хотя один из куполов Шовелноза был датирован калий-аргоновым методом и имеет возраст 310 000 лет, эта дата может быть ошибочной из-за избытка аргона . [6] [7] Породы стадии Шовелноза могут быть намного моложе, возможно, менее 15 000 лет. [6]
Извержения во время трех стадий произвели вулканические породы фельзитового и промежуточного состава, включая андезит , дацит и риодацит. [5] Отсутствие доказательств взаимодействия вулкана со льдом на горе Кейли подразумевает, что все стадии извержений, скорее всего , имели место до ледниковых периодов . Это контрастирует со многими соседними вулканами, которые содержат обильное вулканическое стекло и мелкомасштабную столбчатую трещиноватость от контакта со льдом во время извержений. [4]
Первоначальная вулканическая активность горы Кейли 4 000 000 лет назад соответствовала изменениям в региональной тектонике плит . [5] [12] Это включало разделение плит Explorer и Juan de Fuca у побережья Британской Колумбии , что имело некоторые существенные последствия для региональной геологической эволюции. После того, как эта реорганизация прекратилась, вулканизм сместился на запад от вулканического пояса Пембертон, чтобы сформировать более молодой и в настоящее время активный вулканический пояс Гарибальди. Сдвиг вулканизма на запад, возможно, был связан с крутизной плиты Juan de Fuca после формирования плиты Explorer. [12]
Ранняя стадия Маунт-Кейли характеризовалась извержением фельзитовых лавовых потоков и пирокластических пород на кристаллический фундамент . [7] [13] Первоначальный вулканизм сформировал призму из дацитовых потоков и тефры, наклоненную на юго-запад, прорезанную несколькими дайками и силлами . Эти породы были гидротермально изменены в разной степени и имеют светло-желтый или красный цвет. Они хорошо видны на выступающих юго-западных скалах вулкана. [7]
Последующая активность привела к образованию серии массивных дацитовых потоков толщиной до 150 м (490 футов) , которые образуют вершину и северный склон пика Уизард. Стадия горы Кейли завершилась образованием центрального купола-пробки, который образует узкий зубчатый вершинный хребет горы Кейли. Это сооружение состоит из подобного интрузивного дацита. [7]
Следующий период извержений, стадия Vulcan's Thumb, построил сооружение, которое выросло на юго-западном склоне предкового стратовулкана Mount Cayley. Это началось с извержения массивных дацитовых потоков и глыбовых агглютинированных брекчий на фундамент и более старые вулканические породы стадии Mount Cayley. Эти породы частично образуют хребет к югу от Wizard Peak и включают в себя выдающиеся вершинные вершины хребта Pyroclastic Peak, включая Vulcan's Thumb. [7]
Более поздняя активность привела к образованию простирающегося на юго-запад слоя рыхлой или слабо консолидированной тефры шириной 1 км (0,62 мили) и длиной 4 км (2,5 мили) . Тефра состоит из фрагментов размером с пепел и лапилли , которые были сильно размыты, образовав вертикальные скалы и хребты. Вулканизм также отложил последовательность толщиной 130 м (430 футов) глыбовой дацитовой туфовой брекчии между пиком Уизард и горой Кейли. [7]
Вулканическая активность заключительной стадии Шовелноуз включала извержение двух лавовых куполов на восточной и юго-восточной окраинах горы Кейли в верхней долине Шовелноуз-Крик. [7] Юго-восточный дацитовый купол образует 400-метровые (1300 футов) высокие скалы с небольшим диаметром столбчатых соединений. [7] Он был источником 5-километрового (3,1 мили) длинного дацитового потока, который простирается вниз по долинам Шовелноуз-Крик и Турбид-Крик до реки Скуомиш. [6] [7] Восточный лавовый купол был построен на блочной слоистой тефре, залегающей над подстилающими породами, и состоит из крутосклонной столбчатой сочлененной массы дацита. [7]
Хотя гора Кейли не имеет исторических вулканических извержений, активность низкого уровня продолжалась в зарегистрированной истории . Неглубокие землетрясения происходили в окрестностях с 1985 года, а в долинах Шовелноуз и Турбид-Крик есть два и три горячих источника соответственно. Поэтому GSC считает вулкан потенциально активным. [14] Температура в горячих источниках колеблется от 18 до 40 °C (от 64 до 104 °F) . [7]
Существование горячих источников указывает на то, что магматическое тепло все еще присутствует. Обширные отложения туфа и шлака населяют основные горячие источники, в то время как ярко-красная железистая охра осаждается из нескольких холодных просачиваний поблизости. Источники ограничены куполами дацита и дайками, которые были установлены во время стадии Большого пальца Вулкана. [7]
Поскольку гора Кейли богата грубыми проксимальными пирокластическими отложениями, некоторые из которых гидротермально изменены, она особенно подвержена обрушению склонов и сходу обломочных лавин . [6] По крайней мере три крупных обломочных лавины произошли с западного склона за последние 10 000 лет, все они перекрыли реку Скуомиш и образовали временные озера выше по течению. Первое и крупнейшее событие около 4800 лет назад привело к образованию конуса выноса обломков объемом от 200 000 000 до 300 000 000 м 3 (от 7,1 × 10 9 до 1,06 × 10 10 куб. футов), обнаженного вдоль реки Скуомиш. Толщина слоя ила , песка и гальки в конусе выноса обломков от 0,5 до 40 см (от 0,20 до 15,75 дюйма) предполагает, что это может быть продуктом двух крупных, близко расположенных обломочных лавин, а не одного события. Другая крупная обломочная лавина около 1100 лет назад отложила материал непосредственно выше устья ручья Турбид. Третье событие последовало около 500 лет назад с отложением двух единиц диамиктона вдоль ручья Турбид и было наименьшим из трех крупных доисторических обломочных лавин. Отсутствие органических и палеопочвенных горизонтов между двумя единицами подразумевает, что они, скорее всего, представляют собой отдельные выбросы в рамках одного и того же события обломочной лавины. [13]
По крайней мере три обломочных лавины меньшего масштаба произошли в историческое время. Оползень объемом 5 000 000 м 3 (180 000 000 куб. футов) произошел в 1963 году с обрушением большого вулканического блока , состоящего из плохо консолидированной туфовой брекчии и столбчато-сочлененного дацита. Масса сползла в ручей Дасти-Крик, где она быстро раздробилась на агрегаты, а затем прошла примерно 1 км (0,62 мили) вниз по течению, где она вошла в более широкую плоскую долину ручья Турбид-Крик еще на 1 км (0,62 мили) . Оба ручья были заблокированы событием, что привело к образованию озер, которые в конечном итоге перелились через оползневую плотину и прорвали ее, вызвав наводнения и, возможно, селевые потоки, которые, в свою очередь, смыли ручей Турбид-Крик далеко за пределы оползневого окончания. [9] В июне 1984 года крупный оползень и грязевой поток произошли в результате обрушения 3 200 000 м 3 (110 000 000 куб. футов) в верховье ручья Аваланш. Грязевой поток достиг устья ручья Турбид, где он разрушил мост лесозаготовительной дороги и перекрыл реку Скуомиш, внеся огромное количество осадка. [8] Третье событие произошло вдоль ручья Турбид в июне 2014 года и включал грязевой поток, который уничтожил часть дороги лесной службы реки Скуомиш. [14]
Этот район населяли коренные народы на протяжении тысяч лет. И вулкан Маунт-Кейли, и Черный Бивень на противоположной стороне долины реки Чеакамус называются народом Скуомиш taḵ'taḵmu'yin tl'a in7in'axa7en . На их языке это означает «Место приземления Громовой Птицы». [15] Громовая Птица — легендарное существо в истории и культуре коренных народов Северной Америки . [16] Когда птица хлопает крыльями, раздается гром, а из ее глаз вылетает молния. Гора Кейли и Черный Бивень считаются священными для народа Скуомиш, поскольку они сыграли важную роль в их истории . Горная черника , канадская черника и черника с овальными листьями , являющиеся излюбленной пищей народа Скуомиш, собирались на больших ягодных полях на массиве и около него. [15] Стекловидный риодацит, собранный из небольших обнажений на склонах, был найден в местах охоты на коз и в скальном убежище Элахо, которые были в общей сложности датированы возрастом от 8000 до 100 лет. Риодацит Кейли был найден только в северных частях территории Скуомиш Нэйшн . [16]
Первого восхождения на массив не было до июля 1928 года, когда группа Альпийского клуба Канады , состоящая из альпинистов RE Knight, WG Wheatley, EC Brooks, T. Fyles и B. Clegg, поднялась на гору Cayley. Файлз представил название горы правительству Британской Колумбии в сентябре 1928 года для Beverley Cochrane Cayley , альпиниста и друга участников экспедиции по восхождению, который умер в июне того же года. Название стало официальным 2 апреля 1929 года, и фотографии вершины были опубликованы с описанием первого восхождения Файлза в Canadian Alpine Journal Vol XX 1931 года. [17]
Гора Кейли исследовалась как потенциальный источник геотермальной энергии по крайней мере с конца 1970-х годов. [18] Геотермальная разведка, проводимая Министерством энергетики, горнодобывающей промышленности и ресурсов Канады, началась в 1977 году с бурения двух неглубоких скважин на западной стороне вулкана для наблюдения за температурой. [18] [19] В результате этой работы были получены высокие геотермальные градиенты в 51 и 65 милликельвинов на метр. [18] Дальнейшее бурение на восточной и западной сторонах вулкана в 1980–1982 годах компанией Nevin Sadlier-Brown Goodbrand Limited по поручению GSC показало геотермальные градиенты в диапазоне от 45 до 95 милликельвинов на метр. [18] [19] В 2002 году компания BC Hydro опубликовала отчет, в котором определила 16 перспективных геотермальных участков по всей Британской Колумбии. Они назвали гору Кейли одним из шести участков с самым высоким потенциалом для коммерческой разработки. На вулкане есть «многообещающий» потенциал для геотермальной электростанции мощностью 100 мегаватт , но суровый рельеф делает разработку сложной и дорогой. Источник тепла также еще предстоит подтвердить путем глубокого бурения. [10]
Хотя гора Кейли в настоящее время спокойна, она по-прежнему представляет потенциальную опасность для близлежащих городов, а также лесозаготовительных и рекреационных зон. [7] Сейсмические данные GSC показывают, что вулкан все еще содержит магму, что указывает на возможную будущую изверженную активность и связанные с ней вулканические опасности , такие как оползни. [14] Сценарий извержения вулкана был организован учеными GSC в 2000 году, чтобы показать, насколько Западная Канада уязвима для такого события. Они основывали сценарий на прошлой активности в вулканическом поясе Гарибальди и включали как взрывную , так и эффузивную активность. Сценарий был опубликован в 2003 году в качестве статьи для Natural Hazards , журнала Springer, посвященного всем аспектам природных опасностей, включая управление рисками и прогнозирование катастрофических событий. [20]
Если бы извержение возобновилось, ученые, вероятно, смогли бы обнаружить возросшую сейсмичность, поскольку магма прокладывает свой путь через кору. Обилие сейсмической активности и чувствительность существующей Канадской национальной сети сейсмографов в этой области предупредили бы GSC и, возможно, инициировали бы расширенные усилия по мониторингу . По мере приближения магмы к поверхности, вулкан, вероятно, раздулся бы, а поверхность растрескалась, что привело бы к значительному увеличению энергии в горячих источниках и созданию новых источников или фумарол . Могут произойти небольшие и, возможно, крупные оползни, которые могут временно заблокировать реку Скуомиш, как это случалось в прошлом без землетрясений и деформаций, связанных с вторжением. В конечном итоге, приповерхностная магма может вызвать фреатические взрывы и потоки мусора. К этому времени шоссе 99 будет закрыто, Скуомиш будет эвакуирован, а Уистлер, по крайней мере, будет рассмотрен для эвакуации. [20]
В случае взрывного извержения пепловый шлейф может достичь 20 км (12 миль) в высоту и может сохраняться в течение 12 часов. Воздушное движение будет перенаправлено из этого района, и все аэропорты, охваченные шлейфом, будут закрыты, особенно в Ванкувере , Виктории , Камлупсе , Принс-Джордже и Сиэтле . Над зоной жерла материал из шлейфа извержения обрушится, образуя пирокластические потоки, и потечет на восток и запад в долины Скуомиш и Чикамус. Они быстро растопят снег и лед в районе вершины, создав потоки мусора, которые могут достичь Скуомиш и Дэйзи-Лейк , повредив большую часть инфраструктуры. Сильные пеплопады произойдут в районе Ванкувера, долине Фрейзер , Беллингхеме , Камлупсе, Уистлере и Пембертоне . Пепел повредит линии электропередач и связи, спутниковые антенны, а также компьютерное и другое электрооборудование. Телефонная, радио, сотовая и спутниковая связь будут отключены. Слабые конструкции могут рухнуть под тяжестью пепла. Затем шлейф извержения распространится и охватит большую часть западного побережья от Сиэтла до Анкориджа , что приведет к закрытию всех закрытых аэропортов и изменению или отмене всех соответствующих рейсов. Миграция шлейфа на восток нарушит воздушное движение по всей Канаде от Альберты до Ньюфаундленда и Лабрадора . Пепел от дальнейшей незначительной взрывной активности может продолжать падать легко, но постоянно в районе Уистлера-Пембертона, за чем последуют недели роста вязкого лавового купола, прерываемого небольшими взрывами. Взрывы сгенерируют кратковременные высокие шлейфы высотой от 10 до 15 км (от 6,2 до 9,3 миль) , небольшие пирокластические потоки в долинах Скуомиш и Чикамус и шлейфы пепла на севере и востоке. [20]
Взрывы могут прекратиться и смениться медленным, непрерывным ростом лавового купола в новом кратере . Дождь и сезонное таяние снега будут регулярно повторно мобилизовать тефру в лахары, и они продолжат угрожать долинам Скуомиш и Чекамус. Затвердевающая, распространяющаяся лава может затем сгенерировать камнепады и образовать объемный шлейф осыпи в долине Скуомиш. По мере распространения лавового купола он будет периодически подвергаться гравитационному коллапсу, создавая плотные пирокластические потоки в долинах Скуомиш и Чекамус. Пепел, вымываемый из пирокластических потоков, будет образовывать шлейфы высотой до 10 км (6,2 мили) , снова сбрасывая пепел на Пембертон и Уистлер и вызывая сбои в местном воздушном движении. Изредка лавовый купол может производить небольшие взрывы, пепельные шлейфы и пирокластические потоки. Скуомиш останется эвакуированным, шоссе 99 останется закрытым и не подлежащим ремонту, а путешествие между Уистлером/Пембертоном и Ванкувером будет вынуждено проходить по гораздо более длинному маршруту на восток. [20]
Сама по себе изверженная активность может продолжаться годами, за которыми последуют годы снижения вторичной активности. Остывающая лава будет периодически раскалывать секции, образуя пирокластические потоки. Обломочный материал на склонах и в долинах будет периодически повторно мобилизоваться в обломочные потоки. Необходимо будет построить значительные структурные смягчающие меры, чтобы восстановить использование коридора шоссе 99 и района Скуомиш. [20]
