Caldera - Caldera

Pro další použití viz Caldera (disambiguation).

Mount Mazama časová osa erupce, příklad formování kaldery

A kaldera je velký kotel - jako dutina, která se tvoří krátce po vyprázdnění a magmatická komora / nádrž v sopečné erupci. Když v krátkém čase vybuchnou velké objemy magmatu, dojde ke ztrátě strukturální podpory horniny nad magmatickou komorou. Povrch země se poté zhroutí dolů do vyprázdněné nebo částečně vyprázdněné magmatické komory a zanechá na povrchu masivní prohlubeň (v průměru od jednoho do desítek kilometrů).[1] Ačkoli někdy popisován jako a kráter, funkce je ve skutečnosti typ závrt, jak se formuje skrz pokles a zhroutí se spíše než výbuch nebo náraz. Od roku 1900 je známo pouze sedm kolapsů vytvářejících kalderu, naposledy v Bárðarbunga sopka, Island v roce 2014.[2]

Etymologie

Termín kaldera pochází z španělština kaldera, a latinský Caldaria, což znamená „hrnec na vaření“. V některých textech anglický výraz kotel je také používán. Termín kaldera byl zaveden do geologického slovníku německým geologem Leopold von Buch když vydal své paměti své návštěvy v roce 1815 Kanárské ostrovy,[poznámka 1] kde poprvé spatřil kalderu Las Cañadas Tenerife, s Montañou Teide dominující krajině a poté Caldera de Taburiente na La Palma.

Tvorba kaldery

Animace analogového experimentu ukazujícího původ sopečné kaldery v krabici naplněné moukou.
Landsat obrázek uživatele Jezero Toba, na ostrově Sumatra, Indonésie (100 km / 62 mi dlouhý a 30 km / 19 mi široký, jeden z největších kalder na světě). A ožívající kopule tvořil ostrov Samosir.

Kolaps je spuštěn vyprázdněním magmatická komora pod sopkou, někdy následkem velké výbušniny sopečná erupce (vidět Tambora[3] v roce 1815), ale také během výbušných erupcí na bocích sopky (viz Piton de la Fournaise v roce 2007)[4] nebo v připojeném fisurovém systému (viz Bárðarbunga v letech 2014–2015). Pokud dost magma je vyhozen, vyprázdněná komora není schopna unést váhu sopečné stavby nad ní. Zhruba kruhový zlomenina „porucha prstence“ se vyvíjí kolem okraje komory. Zlomeniny prstenců slouží jako podavače poruch narušení které jsou také známé jako kruhové hráze. Nad zlomeninou prstence se mohou tvořit sekundární sopečné otvory. Když se magmatická komora vyprázdní, střed sopky uvnitř zlomeniny prstence se začne hroutit. Ke kolapsu může dojít v důsledku jediné kataklyzmatické erupce nebo k ní může docházet v několika fázích v důsledku řady erupcí. Celková plocha, která se zhroutí, může být stovky kilometrů čtverečních.

Mineralizace v kalderách

Tvorba kaldery pod vodou.

O některých kalderách je známo, že jsou bohatými hostiteli ložiska rudy. Kapalinou mohou cirkulovat kapaliny bohaté na kov, které tvoří hydrotermální rudné usazeniny kovů, jako je olovo, stříbro, zlato, rtuť, lithium a uran.[5] Jeden ze světově nejzachovalejších mineralizovaný calderas je Jeseterské jezero Caldera v severozápadní Ontario, Kanada, která se vytvořila během Neoarchean éra[6] asi před 2,7 miliardami let.[7]

Druhy kaldery

Výbušné výbuchy kaldery

Další informace: Výbušná erupce

Pokud magma je bohatý na oxid křemičitý, kaldera je často naplněna ignimbrite, tuf, ryolit, a další vyvřeliny.[8] Magma bohaté na oxid křemičitý má vysoké viskozita, a proto neteče snadno jako čedič. Výsledkem je, že plyny mají tendenci se zachycovat pod vysokým tlakem v magmatu. Když se magma přiblíží k povrchu Země, rychlé vyložení nadložního materiálu způsobí, že se zachycené plyny rychle dekomprimují, což způsobí explozivní destrukci magmatu a šíří se sopečný popel v širokých oblastech. Dále láva toky mohou vybuchnout.

Pokud sopečná činnost pokračuje, může být střed kaldery pozvednut ve formě a ožívající kopule jak je vidět na Cerro Galán, Jezero Toba, Yellowstone atd. následným vniknutím magmatu. A křemičitý nebo rhyolitic kaldera může vypuknout stovky nebo dokonce tisíce kubických kilometrů materiálu v jedné události. I malé erupce tvořící kalderu, jako např Krakatoa v roce 1883 nebo Mount Pinatubo v roce 1991 může vést k významnému místnímu zničení a znatelnému poklesu teploty na celém světě. Velké kaldery mohou mít ještě větší účinky.

Když Yellowstone Caldera naposledy vybuchla před asi 650 000 lety, uvolnila asi 1 000 km3 materiálu (měřeno v ekvivalentu husté horniny (DRE)), pokrývající podstatnou část Severní Amerika až do dvou metrů trosek. Pro srovnání, kdy Mount St. Helens vypukla v roce 1980, uvolnila ~ 1,2 km3 (DRE) ejecta. Ekologické účinky erupce velké kaldery jsou patrné ze záznamu Jezero Toba erupce v Indonésie.

Toba

Hlavní články: Jezero Toba a Teorie katastrofy Toba

Asi před 74 000 lety tato indonéská sopka vypustila asi 2 800 kubických kilometrů (670 cu mi) ekvivalent husté horniny ejecta. Jednalo se o největší známou erupci během probíhající Kvartérní období (posledních 2,6 milionu let) a největší známá explozivní erupce za posledních 25 milionů let. Na konci 90. let antropolog Stanley Ambrose[9] navrhl, aby a sopečná zima vyvolaná touto erupcí snížila lidskou populaci na přibližně 2 000–20 000 jedinců, což mělo za následek a zúžení populace. Poslední dobou, Lynn Jorde a Henry Harpending navrhl, aby byl lidský druh snížen na přibližně 5 000–10 000 lidí.[10] Neexistují však žádné přímé důkazy o tom, že obě teorie jsou správné, a neexistují žádné důkazy o žádném dalším úbytku nebo vyhynutí zvířat, a to ani u druhů citlivých na životní prostředí.[11] Existují důkazy o tom, že lidské bydlení pokračovalo i v roce Indie po erupci.[12]

Známé jsou zejména erupce tvořící ještě větší kaldery La Garita Caldera v Pohoří San Juan z Colorado, kde je 5 000 kubických kilometrů (1 200 cu mi) Fish Canyon Tuff byla vybuchnuta při erupcích asi před 27,8 miliony let.[13][14]

V některých bodech v geologický čas, rhyolitické kaldery se objevily v odlišných klastrech. Zbytky těchto klastrů lze nalézt na místech, jako jsou pohoří San Juan v Coloradu (vytvořené během Oligocen, Miocén, a Pliocén epochy) nebo Pohoří Saint Francois z Missouri (vybuchla během Proterozoikum eon).[15]

Satelitní snímek vrcholné kaldery zapnutý Ostrov Fernandina v Galapágy souostroví.
Šikmý letecký snímek Nemrut Caldera, Van Lake, východní Turecko

Nevýbušné kaldery

Sollipulli Caldera, která se nachází ve středním Chile poblíž hranic s Argentinou, je plná ledu. Sopka se nachází v jižních Andách v chilském Parque Nacional Villarica.[16]

Některé sopky, například velké štítové sopky Kilauea a Mauna Loa na ostrově Havaj, tvoří kaldery jiným způsobem. Magma napájející tyto sopky je čedič, což je chudé na oxid křemičitý. Výsledkem je, že magma je mnohem menší viskózní než magma rhyolitické sopky a magmatická komora je vypouštěna spíše velkými lávovými proudy než výbušnými událostmi. Výsledné kaldery jsou také známé jako poklesové kaldery a mohou se tvořit pomaleji než výbušné kaldery. Například kaldera na vrcholu Ostrov Fernandina se zhroutil v roce 1968, kdy části podlahy kaldery klesly o 350 metrů (1150 stop).[17]

Mimozemské kaldery

Od počátku šedesátých let je známo, že k vulkanismu došlo na jiných planetách a měsících v Sluneční Soustava. S využitím kosmických lodí s lidskou posádkou i bez nich byl objeven vulkanismus Venuše, Mars, Měsíc, a Io, satelit z Jupiter. Žádný z těchto světů nemá tektonika desek, který přispívá přibližně 60% sopečné činnosti Země (dalších 40% je připisováno hotspot vulkanismus).[18] Struktura kaldery je u všech těchto planetárních těles podobná, i když velikost se značně liší. Průměrný průměr kaldery na Venuši je 68 km (42 mi). Průměrný průměr kaldery na Io je téměř 40 km (25 mi) a režim je 6 km (3,7 mi); Tvashtar Paterae je pravděpodobně největší kaldera o průměru 290 km (180 mi). Průměrný průměr kaldery na Marsu je 48 km (30 mi), menší než Venuše. Caldera na Zemi jsou nejmenší ze všech planetárních těles a pohybují se maximálně od 1,6–80 km (1–50 mi).[19]

Měsíc

The Měsíc má vnější plášť krystalické horniny o nízké hustotě, která je silná několik set kilometrů a která se vytvořila v důsledku rychlého stvoření. Krátery Měsíce byly dobře zachovány v čase a kdysi se o nich myslelo, že byly výsledkem extrémní sopečné činnosti, ale ve skutečnosti byly tvořeny meteority, z nichž téměř všechny se odehrály v prvních několika stovkách milionů let po vzniku Měsíce. Asi 500 milionů let poté byl plášť Měsíce schopen značně roztavit kvůli rozpadu radioaktivních prvků. Masivní čedičové erupce probíhaly obvykle na základně velkých impaktních kráterů. K erupcím také mohlo dojít kvůli magmatickému zásobníku ve spodní části kůry. To tvoří kopuli, možná stejnou morfologii štítové sopky, kde je známo, že se tvoří kaldery všeobecně.[18] Ačkoli jsou struktury podobné kaldere na Měsíci vzácné, zcela chybí. The Sopečný komplex Compton-Belkovich na odvrácená strana Měsíce je považován za kalderu, možná popel-tok kaldera.[20]

Mars

Další informace: Vulkanologie Marsu

Sopečná činnost Mars je soustředěna ve dvou hlavních provinciích: Tharsis a elysium. Každá provincie obsahuje řadu obřích sopek štítu, které jsou podobné tomu, co vidíme na Zemi a jsou pravděpodobně výsledkem pláště horká místa. Na povrchu dominují lávové proudy a všechny mají jednu nebo více kolapsových kalder.[18] Mars má největší sopku ve sluneční soustavě, Olympus Mons, což je více než trojnásobek výšky Mount Everestu, s průměrem 520 km (323 mil). Vrchol hory má šest vnořených kalder.[21]

Venuše

Další informace: Vulkanologie Venuše

Protože neexistuje tektonika desek na Venuše teplo se ztrácí hlavně vedením skrz litosféra. To způsobuje obrovské lávové proudy, které představují 80% povrchu Venuše. Mnoho hor je rozlehlých štítové sopky jejich velikost se pohybuje od 150–400 km (95–250 mi) v průměru a 2–4 ​​km (1,2–2,5 mi) vysoká. Více než 80 z těchto velkých štítových sopek má vrcholové kaldery v průměru 60 km (37 mi) napříč.[18]

Io

Další informace: Volcanology of Io

Io je neobvykle zahříván pevným ohýbáním kvůli přílivový vliv čeho Jupiter a já orbitální rezonance se sousedními velkými měsíci Evropa a Ganymede, které si svou oběžnou dráhu mírně udržují výstřední. Na rozdíl od kterékoli ze zmíněných planet je Io nepřetržitě vulkanicky aktivní. Například NASA Voyager 1 a Voyager 2 kosmická loď při průletu Io v roce 1979 detekovala devět erupčních sopek. Io má mnoho kalder s průměry desítek kilometrů.[18]

Seznam sopečných kalder

Viz také: Kategorie: Calderas

Mimozemské vulkanické kaldery

Erozní kaldery

Viz také

  • Složitá sopka - Krajina více než jednoho souvisejícího vulkanického centra
  • Sopka Somma - Sopečná kaldera, která byla částečně zaplněna novým středovým kuželem
  • Supervolcano - Sopka, která vybuchla 1000 kubických km v jedné erupci
  • Index sopečné výbušnosti - Kvalitativní stupnice výbušnosti sopečných erupcí

Poznámky

  1. ^ Kniha Leopolda von Bucha Fyzický popis Kanárských ostrovů byla zveřejněna v roce 1825

Reference

  1. ^ Troll, V. R .; Walter, T. R.; Schmincke, H.-U. (1. února 2002). „Zhroucení cyklické kaldery: Pístové nebo postupné klesání? Polní a experimentální důkazy“. Geologie. 30 (2): 135–138. Bibcode:2002Geo .... 30..135T. doi:10.1130 / 0091-7613 (2002) 030 <0135: CCCPOP> 2.0.CO; 2. ISSN  0091-7613.
  2. ^ Gudmundsson, Magnús T .; Jónsdóttir, Kristín; Hooper, Andrew; Holohan, Eoghan P .; Halldórsson, Sæmundur A .; Ófeigsson, Benedikt G .; Cesca, Simone; Vogfjörd, Kristín S .; Sigmundsson, Freysteinn; Högnadóttir, Thórdís; Einarsson, Páll; Sigmarsson, Olgeir; Jarosch, Alexander H .; Jónasson, Kristján; Magnússon, Eyjólfur; Hreinsdóttir, Sigrún; Bagnardi, Marco; Parks, Michelle M .; Hjörleifsdóttir, Vala; Pálsson, Finnur; Walter, Thomas R .; Schöpfer, Martin P. J .; Heimann, Sebastian; Reynolds, Hannah I .; Dumont, Stéphanie; Bali, Eniko; Gudfinnsson, Gudmundur H .; Dahm, Torsten; Roberts, Matthew J .; Hensch, Martin; Belart, Joaquín M. C .; Spaans, Karsten; Jakobsson, Sigurdur; Gudmundsson, Gunnar B .; Fridriksdóttir, Hildur M .; Drouin, Vincent; Dürig, Tobias; Aðalgeirsdóttir, Guðfinna; Riishuus, Morten S .; Pedersen, Gro B. M .; van Boeckel, Tayo; Oddsson, Björn; Pfeffer, Melissa A .; Barsotti, Sara; Bergsson, Baldur; Donovan, Amy; Burton, Mike R .; Aiuppa, Alessandro (15. července 2016). „Postupný kolaps kaldery na sopce Bárdarbunga na Islandu, regulovaný bočním odtokem magmatu“ (PDF). Věda. 353 (6296): aaf8988. doi:10.1126 / science.aaf8988. PMID  27418515. S2CID  206650214.
  3. ^ Greshko, Michael. „Před 201 lety způsobila tato sopka klimatickou katastrofu“. národní geografie. národní geografie. Citováno 2. září 2020.
  4. ^ „Piton de la Fournaise“. Smithsonian Institution. 2019.
  5. ^ John, D. A. (1. února 2008). "Supervolkány a ložiska kovové rudy". Elementy. 4 (1): 22. doi:10.2113 / GSELEMENTS.4.1.22.
  6. ^ „UMD: Precambrian Research Center“. University of Minnesota, Duluth. Archivovány od originál dne 4. března 2016. Citováno 20. března 2014.
  7. ^ Ron Morton. „Caldera Volcanoes“. University of Minnesota, Duluth. Citováno 3. července 2015.
  8. ^ Troll, Valentin R .; Emeleus, C. Henry; Donaldson, Colin H. (1. listopadu 2000). „Tvorba kaldery v komplexu Rum Central Igneous, Skotsko“. Bulletin of vulcanology. 62 (4): 301–317. Bibcode:2000BVol ... 62..301T. doi:10,1007 / s004450000099. ISSN  1432-0819. S2CID  128985944.
  9. ^ „Stránka Stanley Ambrose“. University of Illinois v Urbana-Champaign. Citováno 20. března 2014.
  10. ^ Supervolcanoes, BBC2, 3. února 2000
  11. ^ Gathorne-Hardy, F.J .; Harcourt-Smith, W.E.H (září 2003). „Super erupce Toby, způsobila lidské zúžení?“. Journal of Human Evolution. 45 (3): 227–230. doi:10.1016 / s0047-2484 (03) 00105-2. PMID  14580592.
  12. ^ Petraglia, M .; Korisettar, R .; Boivin, N .; Clarkson, C .; Ditchfield, P .; Jones, S .; Koshy, J .; Lahr, M. M .; Oppenheimer, C .; Pyle, D .; Roberts, R .; Schwenninger, J.-L .; Arnold, L .; White, K. (6. července 2007). “Middle Paleolithic Assemblages from the Indian Subcontinent Before and After the Toba Super-Eruption”. Věda. 317 (5834): 114–116. Bibcode:2007Sci ... 317..114P. doi:10.1126 / science.1141564. PMID  17615356. S2CID  20380351.
  13. ^ „Jaká je největší sopečná erupce?“. livescience.com. 10. listopadu 2010. Citováno 1. února 2014.
  14. ^ Nejlepší, Myron G .; Christiansen, Eric H .; Deino, Alan L .; Gromme, Sherman; Hart, Garret L .; Tingey, David G. (srpen 2013). „Indiánský vrchol 36–18 Ma - Caliente ignimbritové pole a kaldery, jihovýchodní Velká pánev, USA: Multicyklické super erupce“. Geosféra. 9 (4): 864–950. Bibcode:2013Geosp ... 9..864B. doi:10.1130 / GES00902.1.
  15. ^ Kisvarsanyi, Eva B. (1981). Geologie prekambrie St. Francois Terrane, jihovýchodní Missouri. Missouri Department of Natural Resources, Division of Geology and Land Survey. OCLC  256041399.[stránka potřebná ]
  16. ^ "EO". Earthobservatory.nasa.gov. 23. prosince 2013. Citováno 20. března 2014.
  17. ^ "Fernandina: Foto". Globální program vulkanismu. Smithsonian Institution.
  18. ^ A b C d E Parfitt, L .; Wilson, L. (19. února 2008). „Vulkanismus na jiných planetách“. Základy fyzikální vulkanologie. Malden, MA: Blackwell Publishing. str.190 –212. ISBN  978-0-632-05443-5. OCLC  173243845.
  19. ^ Gudmundsson, Agust (2008). „Geometrie magmatické komory, transport tekutin, místní napětí a chování hornin během formování kaldery“. Caldera Volcanism: Analysis, Modeling and Response. Vývoj vulkanologie. 10. 313–349. doi:10.1016 / S1871-644X (07) 00008-3. ISBN  978-0-444-53165-0.
  20. ^ Chauhan, M .; Bhattacharya, S .; Saran, S .; Chauhan, P .; Dagar, A. (červen 2015). „Sopečný komplex Compton – Belkovich (CBVC): kaldera toku popela na Měsíci“. Icarus. 253: 115–129. Bibcode:2015Icar..253..115C. doi:10.1016 / j.icarus.2015.02.024.
  21. ^ Philip's World Reference Atlas včetně hvězd a planet ISBN  0-7537-0310-6 Nakladatelství Octopus publishing Group Ltd str. 9
  22. ^ "Borrowdale Volcanic Group, upper silicic eruptive phase, Caradoc magmatism, ordovician, Northern England - Earthwise".
  23. ^ Clemens, J.D .; Birch, W.D. (prosinec 2012). “Sestava zonované vulkanické komory magmatu z několika dávek magmatu: Cerberean Cauldron, Marysville Igneous Complex, Australia”. Lithos. 155: 272–288. Bibcode:2012Litho.155..272C. doi:10.1016 / j.lithos.2012.09.007.

Další čtení

externí odkazy