Caldera -Caldera

Časová osa erupce Mount Mazama , příklad formování kaldery

Kaldera je velká kotlíkovitá prohlubeň, která se vytvoří krátce po vyprázdnění magmatické komory při vulkanické erupci. Když během krátké doby vybuchnou velké objemy magmatu, strukturální podpora horniny nad magmatickou komorou se ztratí. Povrch země se pak zhroutí do vyprázdněné nebo částečně vyprázdněné magmatické komory a zanechá na povrchu velkou prohlubeň (od jednoho do desítek kilometrů v průměru). Ačkoli se někdy popisuje jako kráter , tento útvar je ve skutečnosti typem propadliny , protože vzniká poklesema zhroucení spíše než výbuch nebo náraz. Ve srovnání s tisíci sopečných erupcí, ke kterým dochází každé století, je vytvoření kaldery vzácnou událostí, která se vyskytuje pouze několikrát za století. Je známo, že mezi lety 1911 a 2016 došlo pouze k sedmi kolapsům vytvářejícím kalderu. Nedávno došlo ke kolapsu kaldery v Kīlauea na Havaji v roce 2018.

Etymologie

Termín caldera pochází ze španělského caldera a latinského caldaria , což znamená „hrnec na vaření“. V některých textech se také používá anglický termín cauldron , ačkoli v novějších pracích termín kotel odkazuje na kalderu, která byla hluboce erodována, aby odhalila postele pod podlahou kaldery. Termín kaldera zavedl do geologického slovníku německý geolog Leopold von Buch , když vydal své paměti o své návštěvě Kanárských ostrovů v roce 1815 , kde poprvé spatřil kalderu Las Cañadas na Tenerife , kde krajině dominovala hora Teide , a poté Caldera de Taburiente na La Palma .

Formace kaldery

Animace analogového experimentu ukazující původ sopečné kaldery v krabici naplněné moukou.
Landsat snímek jezera Toba na ostrově Sumatra v Indonésii (100 km/62 mil na délku a 30 km/19 mil na šířku, jedna z největších světových kalder). Oživující kupole vytvořila ostrov Samosir .

Kolaps je vyvolán vyprázdněním magmatické komory pod vulkánem, někdy v důsledku velké explozivní sopečné erupce (viz Tambora v roce 1815), ale také během efuzivních erupcí na bocích sopky (viz Piton de la Fournaise v 2007) nebo v propojeném puklinovém systému (viz Bárðarbunga v letech 2014–2015). Pokud je vyvrženo dostatečné množství magmatu , vyprázdněná komora není schopna unést váhu sopečné budovy nad ní. Kolem okraje komory se rozvine zhruba kruhová zlomenina , „prstencová chyba“. Prstencové zlomeniny slouží jako podavače pro zlomové průniky , které jsou také známé jako prstencové hráze . Nad zlomem prstence se mohou vytvořit sekundární sopečné průduchy. Jak se magmatická komora vyprazdňuje, střed sopky v prstencové zlomenině se začíná hroutit. Kolaps může nastat v důsledku jediné kataklyzmatické erupce nebo k němu může dojít ve fázích v důsledku série erupcí. Celková plocha, která se zhroutí, může být stovky kilometrů čtverečních.

Mineralizace v kalderách

Tvorba kaldery pod vodou.

O některých kalderách je známo, že hostí bohatá ložiska rudy . Kapaliny bohaté na kovy mohou cirkulovat kalderou a vytvářet hydrotermální ložiska rud kovů, jako je olovo, stříbro, zlato, rtuť, lithium a uran. Jednou z nejlépe dochovaných mineralizovaných kalder na světě je kaldera Sturgeon Lake v severozápadním Ontariu v Kanadě, která vznikla během neoarchejské éry asi před 2,7 miliardami let. Ve vulkanickém poli San Juan byly rudné žíly umístěny ve zlomech spojených s několika kalderami, přičemž největší mineralizace probíhala v blízkosti nejmladších a nejvíce křemičitých intruzí spojených s každou kalderou.

Typy kaldery

Výbušné erupce kaldery

Výbušné erupce kaldery jsou produkovány magmatickou komorou, jejíž magma je bohaté na oxid křemičitý . Magma bohaté na křemík má vysokou viskozitu , a proto neteče snadno jako čedič . Magma typicky také obsahuje velké množství rozpuštěných plynů, až 7 % hmotn . u magmat nejvíce bohatých na oxid křemičitý. Když se magma přiblíží k povrchu Země, pokles omezujícího tlaku způsobí, že zachycené plyny rychle probublávají z magmatu a fragmentují magma za vzniku směsi sopečného popela a dalších tephra s velmi horkými plyny.

Směs popela a sopečných plynů zpočátku stoupá do atmosféry jako erupční sloup . Jak se však objem erupčního materiálu zvětšuje, erupční sloup není schopen strhnout dostatek vzduchu, aby zůstal nadnášený, a erupční sloup se zhroutí do fontány tephra, která padá zpět na povrch a tvoří pyroklastické proudy . Erupce tohoto typu mohou šířit popel do rozsáhlých oblastí, takže tufy z toku popela, které jsou umístěny po erupcích křemičitých kalder, jsou jediným vulkanickým produktem s objemy konkurujícími objemům povodňových čedičů . Například, když Yellowstonská kaldera naposledy vybuchla asi před 650 000 lety, uvolnila asi 1 000 km 3 materiálu (měřeno v ekvivalentu husté horniny (DRE)), který pokryl podstatnou část Severní Ameriky až ve dvou metrech trosek.

Jsou známy erupce tvořící ještě větší kaldery, jako je kaldera La Garita v pohoří San Juan v Coloradu , kde bylo 5000 krychlových kilometrů (1200 cu mi) Fish Canyon Tuff odstřeleno při erupcích asi před 27,8 miliony let.

Kaldera produkovaná takovými erupcemi je typicky vyplněna tufem, ryolitem a jinými vyvřelými horninami . Kaldera je obklopena odtokovou vrstvou tufu s prouděním popela (také nazývaným listem proudění popela ).

Pokud bude magma nadále vstřikováno do zhroucené magmatické komory, může být střed kaldery vyzdvižen ve formě znovu se vznášející kopule , jaká je vidět ve Valles Caldera , Lake Toba , vulkanické pole San Juan, Cerro Galán , Yellowstone , a mnoho dalších kalder.

Protože křemičitá kaldera může vybuchnout stovky nebo dokonce tisíce kubických kilometrů materiálu během jediné události, může to způsobit katastrofické dopady na životní prostředí. Dokonce i malé erupce vytvářející kalderu, jako byla Krakatoa v roce 1883 nebo Mount Pinatubo v roce 1991, mohou mít za následek významnou místní destrukci a znatelný pokles teploty po celém světě. Velké kaldery mohou mít ještě větší účinky. Ekologické dopady erupce velké kaldery lze vidět na záznamu erupce jezera Toba v Indonésii .

V některých bodech geologického času se ryolitické kaldery objevily ve zřetelných shlucích. Zbytky takových shluků lze nalézt v místech, jako je eocénní rumový komplex ve Skotsku, pohoří San Juan v Coloradu (vzniklé během epoch oligocénu , miocénu a pliocénu ) nebo pohoří Saint Francois ve státě Missouri (vypuklo během proterozoika ). eon).

Valles

Valle Caldera, Nové Mexiko

Pro svůj dokument z roku 1968, který poprvé představil koncept oživující kaldery do geologie, zvolili RL Smith a RA Bailey jako svůj model kalderu Valles. Přestože kaldera Valles není neobvykle velká, je relativně mladá (1,25 milionu let) a neobvykle dobře zachovalá a zůstává jedním z nejlépe prozkoumaných příkladů oživující se kaldery. Mezi prvními, které byly důkladně charakterizovány, patřily tufy toku popela z kaldery Valles, jako je Bandelier Tuff .

Toba

Přibližně před 74 000 lety uvolnila tato indonéská sopka asi 2 800 kubických kilometrů (670 cu mi) ekvivalentu ejekty z husté horniny . Jednalo se o největší známou erupci během probíhajícího čtvrtohorního období (posledních 2,6 milionu let) a největší známou explozivní erupci za posledních 25 milionů let. Koncem devadesátých let antropolog Stanley Ambrose navrhl, že vulkanická zima vyvolaná touto erupcí zredukovala lidskou populaci na asi 2 000–20 000 jedinců, což mělo za následek zúžení populace . Nedávno Lynn Jorde a Henry Harpending navrhli, aby se lidský druh zredukoval na přibližně 5 000–10 000 lidí. Neexistují však žádné přímé důkazy, že by jedna z teorií byla správná, a neexistují žádné důkazy o žádném dalším úbytku nebo vyhynutí zvířat, a to ani u ekologicky citlivých druhů. Existují důkazy, že po erupci v Indii pokračovalo osídlení lidí.

Satelitní fotografie vrcholové kaldery na ostrově Fernandina v souostroví Galapágy .
Šikmý letecký snímek Nemrut Caldera , Van Lake, východní Turecko

Nevýbušné kaldery

Sollipulli Caldera, která se nachází ve středním Chile nedaleko hranic s Argentinou, plná ledu. Sopka se nachází v jižních Andách v chilském Parque Nacional Villarica.

Některé sopky, jako jsou velké štítové sopky Kīlauea a Mauna Loa na ostrově Havaj , tvoří kaldery odlišným způsobem. Magma živící tyto sopky je čedič , který je chudý na oxid křemičitý. Výsledkem je, že magma je mnohem méně viskózní než magma ryolitické sopky a komora magmatu je vysoušena spíše velkými lávovými proudy než výbušnými událostmi. Výsledné kaldery jsou také známé jako poklesové kaldery a mohou vznikat postupně než výbušné kaldery. Například kaldera na ostrově Fernandina se zhroutila v roce 1968, když části dna kaldery klesly o 350 metrů (1 150 stop).

Mimozemské kaldery

Od počátku 60. let je známo, že vulkanismus se vyskytoval i na jiných planetách a měsících ve Sluneční soustavě . Pomocí kosmických lodí s posádkou a bez posádky byl objeven vulkanismus na Venuši , Marsu , Měsíci a Io , satelitu Jupiteru . Žádný z těchto světů nemá deskovou tektoniku , která přispívá přibližně 60 % zemské sopečné aktivity (dalších 40 % se připisuje vulkanismu aktivních bodů ). Struktura kaldery je na všech těchto planetárních tělesech podobná, i když velikost se značně liší. Průměrný průměr kaldery na Venuši je 68 km (42 mi). Průměrný průměr kaldery na Io se blíží 40 km (25 mi) a režim je 6 km (3,7 mi); Tvashtar Paterae je pravděpodobně největší kaldera s průměrem 290 km (180 mi). Průměrný průměr kaldery na Marsu je 48 km (30 mi), menší než Venuše. Kaldery na Zemi jsou nejmenší ze všech planetárních těles a liší se od 1,6 do 80 km (1 až 50 mi) jako maximum.

Měsíc

Měsíc má vnější obal z krystalické horniny s nízkou hustotou o tloušťce několika set kilometrů, která vznikla díky rychlému stvoření. Krátery Měsíce byly dobře zachovány v průběhu času a byly kdysi považovány za výsledek extrémní vulkanické činnosti, ale ve skutečnosti byly vytvořeny meteority, z nichž téměř všechny vznikly během prvních několika set milionů let po vzniku Měsíce. Přibližně 500 milionů let poté byl plášť Měsíce schopen značně roztavit v důsledku rozpadu radioaktivních prvků. Masivní čedičové erupce se odehrávaly obecně na úpatí velkých impaktních kráterů. Také k erupcím mohlo dojít kvůli nádrži magmatu na základně kůry. Toto tvoří kupoli, možná stejnou morfologii štítové sopky, kde je všeobecně známo, že se tvoří kaldery. Přestože jsou kalderové struktury na Měsíci vzácné, zcela zde nechybí. Vulkanický komplex Compton-Belkovich na odvrácené straně Měsíce je považován za kalderu, možná kalderu s prouděním popela .

Mars

Sopečná aktivita Marsu je soustředěna ve dvou hlavních provinciích: Tharsis a Elysium . Každá provincie obsahuje řadu obřích štítových sopek, které jsou podobné tomu, co vidíme na Zemi a pravděpodobně jsou výsledkem horkých míst v plášti . Povrchům dominují lávové proudy a všechny mají jednu nebo více zřícených kalder. Mars má největší sopku ve sluneční soustavě, Olympus Mons , která je více než třikrát vyšší než Mount Everest a má průměr 520 km (323 mil). Na vrcholu hory je šest vnořených kalder.

Venuše

Protože na Venuši neexistuje žádná desková tektonika , teplo se ztrácí hlavně vedením litosférou . To způsobuje obrovské lávové proudy, které tvoří 80 % povrchu Venuše. Mnohé z hor jsou velké štítové sopky , které se pohybují ve velikosti 150–400 km (95–250 mi) v průměru a 2–4 ​​km (1,2–2,5 mi) vysoké. Více než 80 těchto velkých štítových sopek má vrcholové kaldery o průměru 60 km (37 mil).

Io

Io je neobvykle zahříváno ohybem pevných látek v důsledku slapového vlivu Jupitera a orbitální rezonance Io se sousedními velkými měsíci Europa a Ganymede , které udržují svou dráhu mírně excentrickou . Na rozdíl od kterékoli ze zmíněných planet je Io nepřetržitě vulkanicky aktivní. Například sondy NASA Voyager 1 a Voyager 2 detekovaly devět sopečných erupcí, když míjely Io v roce 1979. Io má mnoho kalder s průměry desítek kilometrů.

Seznam vulkanických kalder

Mimozemské vulkanické kaldery

Erozní kaldery

Viz také

  • Maar  – Nízkoreliéfní sopečný kráter
  • Komplexní sopka  – tvar více než jednoho souvisejícího vulkanického centra
  • Sopka Somma  – vulkanická kaldera, kterou částečně zaplnil nový centrální kužel
  • Supervulkán  – sopka, která vybuchla 1000 kubických km při jediné erupci
  • Index vulkanické výbušnosti  – kvalitativní stupnice pro výbušnost sopečných erupcí

Vysvětlivky

Reference

Další čtení

externí odkazy