Bandelier Tuff

Bandelier Tuff
Bandelier Tuff
Stratigrafiskt område : Pleistocene , 1,85–1,256 Ma PreꞒ Ꞓ O S D C P T J K sid N ↓
	Kwage Mesa, en typisk finger mesa eroderad ut ur Bandelier Tuff i Pajarito-platån
Typ	Geologisk formation
Enhet av	Tewa Group
Underenheter	La Cueva-medlem, Otowi-medlem, Tshirege-medlem
Överlag	Tschicoma-formation, Paliza Canyon-formation
Tjocklek	330 m (1 080 fot)
Litologi
Primär	Ignimbrit
Övrig	Pimpsten
Platskoordinater
_
Område	New Mexico
Land	Förenta staterna
Typ avsnitt
Uppkallad efter	Bandelier National Monument
Namngiven av	Harold TU Smith
År definierat	1938
	; Karta över Bandelier Tuff exponeringar

Bandelier Tuff är en geologisk formation exponerad i och runt Jemez-bergen i norra New Mexico . Den har en radiometrisk ålder på 1,85 till 1,25 miljoner år, vilket motsvarar Pleistocene -epoken . Tuffen bröt ut i en serie av minst tre kalderautbrott i centrala Jemezbergen.

Bandelier Tuff var en av de första ignimbriterna som upptäcktes i det geologiska rekordet och har studerats omfattande av geologer som försöker förstå processerna som är involverade i vulkaniska superutbrott .

Beskrivning

Formationen är sammansatt av ignimbriter producerade av en serie av minst tre kvartära calderautbrott som kulminerade i Valles Caldera- utbrottet 1,256 miljoner år före nutid ( Mya ). Valles caldera är typplatsen för återuppväxande calderautbrott , och Bandelier Tuff var en av de tidigaste erkända ignimbriterna.

Calderan ligger i skärningspunkten mellan Rio Grande Rifts västra kant och Jemez Lineament . Här magma som producerats från det bördiga berget i en forntida subduktionszon upprepade gånger hittat sin väg till ytan längs förkastningar som skapats av sprickning. Detta har producerat ett långlivat vulkanfält , med de tidigaste utbrotten som började för minst 13 miljoner år sedan och fortsatte nästan till idag.

Båda de övre delarna av tuffen uppvisar sammansättningszonindelning, där de nedre pyroklastiska flödena är mer kiselhaltiga och innehåller mindre maffiska (magnesium- och järnrika) mineraler än de övre flödena. Detta tolkas som ett progressivt utbrott av en gravitationellt zonerad magmakammare där flyktiga ämnen är koncentrerade i toppen av kammaren och maffiska mineraler har delvis satt sig i de lägre, hetare delarna av magmakammaren.

Tuffen innehåller upp till 30 % litiska fragment, som i Otowi-medlemmen uppskattas ha en total volym på 10 km ³ och vara tillräckliga för att släcka svetsning genom sin kyleffekt. De litiska fragmenten är 90% tidigare vulkanisk sten, 10% paleozoisk sedimentär sten , och endast spår av prekambrisk sten, vilket antyder att utbrottsöppningarna blossar upp kraftigt. En del av bergarten visar tecken på kontaktmetamorfos i magmakammarens väggar med en magma rik på vatten och fluor .

Medlemmar

Bandelier Tuff består av tre medlemmar som motsvarar minst tre distinkta calderautbrott.

Bandelier Tuff i San Diego Canyon nära Jemez Springs
Förklaring för föregående bild

La Cueva Member är en osvetsad till dåligt svetsad tuff med fenokristaller av kvarts och sanidin och spår av pyroxen och magnetit . Den har delats upp i två enheter; den övre enheten är osvetsad till lätt svetsad och innehåller stora pimpstensband , medan den nedre enheten är osvetsad och innehåller rikligt med litiska fragment. Att separera de två enheterna är en bädd av omarbetad pimpsten och skräpflöden . Men ⁴⁰ Ar/ ³⁹ Ar-åldrarna går inte att särskilja, vid 1,85 ± 0,07 och 1,85 ± 0,04 Ma för de övre respektive nedre enheterna. Den maximala observerade tjockleken är 80 meter (260 fot).

Denna medlem placerades av det första och minsta (men fortfarande enorma) kända calderautbrottet i Jemez vulkanfält. Den är exponerad på endast ett fåtal platser, inklusive San Diego Canyon, den sydvästra calderaväggen och på utspridda platser på Pajarito-platån . Det är möjligt att Toledo Embayment, ett strukturellt inslag i den nordvästra kanten av calderan som sammanfaller med en gravitationslåg , är kvarlevan av La Cueva-calderan. Å andra sidan antyder närvaron av litisk breccia i denna medlem i La Cueva-området att kalderan var belägen i sydväst.

Tältstenar eroderades ur La Cueva-medlemmen nära La Cueva

Otowi -medlemmen består av en basal luftfallspimpstensbädd ( Guaje-pimpstenen ) och en massiv, vanligtvis osvetsad, ignimbrit, även om denna är tätt svetsad på några få platser. Den övre ignimbriten är en rhyolitisk askflödestuff som innehåller rikliga fenokristaller av sanidin och kvarts, och glesa maffiska mikrofenokristaller. Sanidinen kan uppvisa en blå iriserande färg ( chatoyance ). Medlemmen innehåller rikligt med fragment av countryrock . ⁴⁰ Ar/ ³⁹ Ar radiometriska åldrar för elementet sträcker sig från 1,61 ± 0,01 till 1,62 ± 0,04 Ma. Den maximala exponerade tjockleken är cirka 120 meter (390 fot).

Denna medlem fick utbrott i Toledo-händelsen, som fick sitt namn efter Toledo Embayment, ett strukturellt inslag i den nordöstra kalderaväggen som länge troddes vara resterna av Toledo-calderan. Senare arbete har dock visat att Toledo-calderan troligen mer eller mindre sammanfaller med Valles-calderan. totala täta bergsekvivalentvolym , inklusive pyroklastiska flöden och askfall, var mellan 216 kubikkilometer (52 cu mi) och 550 kubikkilometer (130 cu mi), med den större uppskattningen som placerade utbrottet i den nedre delen av supereruptionområdet ( VEI 8). Medlemmen är exponerad över hela Jemez-området, förutom inom själva Valles-calderan, där den bara finns i underytan. Det är särskilt omfattande exponerat på Jemez-platån väster om kalderan, men exponeras också över mycket av Pajarito-platån öster om kalderan vid basen av dess karakteristiska fingermesas . Avlägsna isolerade hällar tyder på att tunna askflöden från Otowi-medlemmen kan ha täckt Española- och Santo Domingo-bassängerna. Dessa har sedan till största delen eroderats bort.

Aska som matchar Otowi-medlemmen i ålder och kemi har hittats så långt bort som Mount Blanco , Texas, där den bildar en bädd 30 centimeter (12 tum) tjock.

Guaje Pimpstensbädd norr om Los Alamos.
Vägavskärning som exponerar Otowi-medlem i Pueblo Canyon. Ovan är klipporna Tsherige Member.
Kontakt med Tsherige och Otowi-medlemmar vid Bandelier National Monument

The Tshirege Member har beskrivits som "utan tvekan New Mexicos mest kända rock". Den består av flera flöden av tätsvetsad till osvetsad ryolitisk askflödestuff. Dessa innehåller rikligt med fenokristaller av sanidin och kvarts, glesa mikrofenokristaller av klinopyroxen och ortopyroxen, och extremt sällsynta mikrofenokristaller av fayalit . I de mer tätt svetsade delarna av elementet är sanidinen chatoyant. Medlemmen innehåller vanligtvis fragment av countryrock och har lokalt en tunn (mindre än 2 meter (6,6 fot)) basal pimpsten och överspänningsbädd, Tsankawi Pumice Bed . Denna bädd innehåller ungefär 1 % hornblende dacite pimpsten.

Medlemmen är exponerad i hela Jemez-regionen och inom Valles Caldera, och har en maximal tjocklek på över 900 meter (3 000 fot). Den ersattes av Valles-händelsen, som ägde rum för 1,256 miljoner år sedan och skapade Valles-calderan.

Tshirege Member beskrivs som en sammansatt kylenhet, sammansatt av distinkta avsättningspulser, och två scheman har utvecklats för att märka dess bäddar. Rogers-klassificeringen delar in medlemmen i bokstäverna zoner A till F baserat enbart på kartläggningsbara litologiska kriterier, medan Broxton- och Reneau-klassificeringen delar in medlemmen i numrerade Qbt 1g till Qbt 4-zoner baserat på tolkning som kylenheter. De två scheman kan placeras nära varandra över större delen av Pajarito-platån. Uppdelningen mellan A-enheten (Qbt 1g) och B-enheten (Qbt 1vc) är särskilt slående och beskrivs som en ångfas-notch. Detta känns igen över Pajarito-platån men tolkas av Broxton och Reneau som en avglasningsfront snarare än en kylenhetsgräns. Bäddarna under ångfasskåran är glasartade tuffar medan de ovanför är avglasade; bäddarna är annars kemiskt och petrologiskt omöjliga att skilja.

På många platser skiljs Tshirege-medlemmen från Otowi-medlemmen av Pueblo Canyon-medlemmen i Cerro Toledo-formationen .

Aska som matchar Tsankawi-pimpstenen i ålder och sammansättning har hittats så långt bort som Utah och kan ha nått västra Kanada. Den avlägsna spridningen är sannolikt ett resultat av att eruptionskolonnen penetrerar jetströmmen .

Närbild av Tshirege Member på Kwage Mesa
Föregående bild med sängar märkta enligt Rogers (1995) och Broxton och Reneau (1995) scheman.
Prov på Tsherige Member (förmodligen "C" säng) söder om White Rock
Överspänningssängar i "E"-enheten hos Tsherige-medlemmen.
Närbild på "E"-säng av Tsherige-medlemmen. US quarter dollar (2,4 cm) för skala.

Mycket av materialet i dessa avlagringar bildar nu Pajarito-platån, en naturskön region av kanjoner och mesas där Los Alamos ligger.

Ekonomisk geologi

Pimpsten har utvunnits i stor utsträckning från Guaje Pumice Bed på Jemezbergens östra flanker. Produktionen var tillräckligt hög 1994 för att göra New Mexico till den näst största producenten av pimpsten bland USA. Själva pimpstenen är okonsoliderad och lätt att avlägsna när överbeläggningen (vanligtvis Otowi Member ignimbrite) har tagits bort. En stor del av pimpstenen bröts från offentlig mark innan återvinningsobligationer krävdes, vilket lämnade gruvärr som sakta revegeterar.

Utredningshistoria

Formationen fick sitt namn av HTU Smith 1938. Formationen delades upp i övre och nedre enheter, som nästan på en gång kändes igen för att motsvara separata kalderautbrott . 1964 tilldelade RL Griggs de formella medlemsnamnen Otowi Member till den nedre enheten och Tshirege Member till den övre enheten och gav namnet Guaje Pumice till Otowi Members basala pimpstensbädd. I sin artikel som upprättade den stratigrafiska ramen för Jemez vulkanfält 1969, antog RL Smith, RA Bailey och CS Ross Griggs enhetsnamn och lade till namnet Tsankawi Pumice för Tsherige-medlemmens basala pimpstensbädd.

På sin karta från 2011 över Valles Caldera lade Fraser Goff och hans medutredare formellt La Cueva-medlemmen, som hittills informellt var känd som San Diego Canyons ignimbrite, till Bandelier Tuff.

Fotnoter

Aldrich, MJ, Jr. (1986). "Tektonik av Jemez Lineament i Jemez-bergen och Rio Grande Rift" . Journal of Geophysical Research . 91 (B2): 1753–1762. Bibcode : 1986JGR....91.1753A . doi : 10.1029/JB091iB02p01753 .
Austin, George S. (februari 1994). "Pimpstensbrytning och miljöhänsyn i New Mexico" (PDF) . New Mexico Geologi . 16 (1) . Hämtad 10 juni 2020 .
Boro, Joseph Robert (december 2019). Laddning och mobilisering av Crystal Mush för att producera och utbryta en zonad magma-kammare – Tshirege-medlemmen i Bandelier Tuff, Valles Caldera, New Mexico, USA (avhandling) . Washington State University . Hämtad 12 juni 2020 .
Broxton, David; Rogers, Margaret (2007). "Jämförelse av två nomenklatursystem för Tshirege-medlemmen, Bandelier Tuff, Central Pajarito Plateau, New Mexico" . New Mexico Geological Society Field Conference Series . 58 : 37–39 . Hämtad 25 juli 2020 .
Cook, Geoffrey W.; Wolff, John A.; Själv, Stephen (12 februari 2016). "Uppskattning av eruptivvolymen av en stor pyroklastisk kropp: Otowi-medlemmen i Bandelier Tuff, Valles caldera, New Mexico". Bulletin of Volcanology . 78 (2): 10. Bibcode : 2016BVol...78...10C . doi : 10.1007/s00445-016-1000-0 . S2CID 130061015 .
Eichelberger, John C.; Koch, Frank G. (februari 1979). "Litiska fragment i Bandelier Tuff, Jemez Mountains, New Mexico". Journal of Volcanology and Geothermal Research . 5 (1–2): 115–134. Bibcode : 1979JVGR....5..115E . doi : 10.1016/0377-0273(79)90036-2 .
Goff, Fraser (vintern 2010). "The Valles Caldera: New Mexico's Supervulcano" (PDF) . New Mexico Earth Matters . New Mexico Institute of Mining & Technology . Hämtad 19 maj 2020 .
Goff, Fraser; Gardner, Jamie N.; Reneau, Steven L.; Kelley, Shari A.; Kempter, Kirt A.; Lawrence, John R. (2011). "Geologisk karta över Valles-calderan, Jemez-bergen, New Mexico" . New Mexico Bureau of Geology and Mineral Resources Kartserie . 79 : V13C–2606. Bibcode : 2011AGUFM.V13C2606G . Hämtad 18 maj 2020 .
Griggs, RL (1964). "Geologi och grundvattenresurser i Los Alamos-området, New Mexico". US Geol. Undersökningspapper för vattenförsörjning . 1753 . CiteSeerX 10.1.1.939.251 .
Heiken, G; Goff, F; Gardner, JN; Baldridge, WS; Hulen, JB; Nielson, DL; Vaniman, D (maj 1990). "The Valles/Toledo Caldera Complex, Jemez Volcanic Field, New Mexico". Årlig översyn av jord- och planetvetenskaper . 18 (1): 27–53. Bibcode : 1990AREPS..18...27H . doi : 10.1146/annurev.ea.18.050190.000331 .
Izett, Glen A.; Obradovich, John D. (10 februari 1994). "Ar/Ar åldersbegränsningar för Jaramillo Normal Subchron och Matuyama-Brunhes geomagnetiska gräns". Journal of Geophysical Research: Solid Earth . 99 (B2): 2925–2934. doi : 10.1029/93JB03085 .
Kudo, AM (1974). "KORT OVER DEN GANTISKA GEOLOGIN I JEMEZ-BERGENS VULKANISK FÄLT". New Mexico Geological Society Field Conference Series (25): 287–289. CiteSeerX 10.1.1.515.9268 .
Phillips, Erin H. (maj 2004). KOLLAPS OCH ÅTERVÄNDIGHET AV VALLES KALDERA, JEMEZ BERGEN, NYA MEXICO: 40 AR / 39 AR ÅLDERSBEGRÄNSNINGAR PÅ TIDSPUNKTEN OCH VARAKTIGHETEN FÖR ÅTERVÄNDNINGEN OCH ÅLDERNA FÖR MEGABRECCIA-BLOCKAR (magisteravhandling) . Socorro, New Mexico: New Mexico Institute of Mining and Technology. CiteSeerX 10.1.1.211.1475 .
Ross, Clarence S.; Smith, Robert L. (1961). "Askflödestuffar: deras ursprung, geologiska relationer och identifiering" . USGS Profession Paper Series . Professionellt papper (366). doi : 10.3133/pp366 .
Själv, Stephen; Goff, Fraser; Gardner, Jamie N.; Wright, John V.; Kite, William M. (1986). "Explosiv ryolitisk vulkanism i Jemezbergen: Ventilationsplatser, calderautveckling och relation till regional struktur". Journal of Geophysical Research . 91 (B2): 1779. Bibcode : 1986JGR....91.1779S . doi : 10.1029/JB091iB02p01779 .
Smith, HTU (1938). "Tertiär geologi i Abiquiu-fyrkanten, New Mexico". Journal of Geology . 46 (7): 933–965. Bibcode : 1938JG.....46..933S . doi : 10.1086/624710 . S2CID 140678910 .
Smith, RL; Bailey, RA (1968). "Resurgent kittel". Memoir av Geological Society of America . Geological Society of America memoarer. 116 : 613-662. doi : 10.1130/MEM116-p613 .
Smith, RL; Bailey, RA; Ross, CS (1969). "Stratigrafisk nomenklatur över vulkaniska stenar i Jemez-bergen, New Mexico" (PDF) . Bulletin för geologiska undersökningar (1274-P) . Hämtad 4 maj 2020 .
Spell, Terry L.; Harrison, T. Mark; Wolff, John A. (oktober 1990). "40Ar/39Ar-datering av Bandelier Tuff och San Diego Canyon ignimbrites, Jemez Mountains, New Mexico: Temporal constraints on magmatic evolution". Journal of Volcanology and Geothermal Research . 43 (1–4): 175–193. Bibcode : 1990JVGR...43..175S . doi : 10.1016/0377-0273(90)90051-G .
Spell, Terry L.; McDougall, Ian; Doulgeris, Anthony P. (december 1996). "Cerro Toledo Rhyolite, Jemez Volcanic Field, New Mexico: 40Ar/39Ar geokronologi av utbrott mellan två calderabildande händelser". Geological Society of America Bulletin . 108 (12): 1549–1566. Bibcode : 1996GSAB..108.1549S . doi : 10.1130/0016-7606(1996)108<1549:CTRJVF>2.3.CO;2 .
Stix, John; Goff, Fraser; Gorton, Michael P.; Heiken, Grant; Garcia, Sammy R. (1988). "Återställande av sammansättningszonering i Bandeliers kiselmagmakammare mellan två calderabildande utbrott: Geokemi och ursprunget till Cerro Toledo Rhyolite, Jemez Mountains, New Mexico". Journal of Geophysical Research . 93 (B6): 6129. Bibcode : 1988JGR....93.6129S . doi : 10.1029/JB093iB06p06129 .
Westgate, John A.; WoldeGabriel, Giday; Halls, Henry C.; Bray, Colin J.; Barendregt, René W.; Pearce, Nicholas JG; Sarna-Wojcicki, Andrei M.; Gorton, Michael P.; Kelley, Richard E.; Schultz-Fellenz, Emily (mars 2019). "Kvarternär tefra från Valles-calderan i vulkanfältet i Jemez-bergen i New Mexico identifierad i västra Kanada". Kvartärforskning . 91 (2): 813–828. Bibcode : 2019QuRes..91..813W . doi : 10.1017/qua.2018.139 . OTI 1495150 . S2CID 134440841 .
Whitmeyer, Steven; Karlström, Karl E. (2007). "Tektonisk modell för den proterozoiska tillväxten i Nordamerika" . Geosfär . 3 (4): 220. doi : 10.1130/GES00055.1 .
Zimmerer, Matthew J.; Lafferty, John; Coble, Matthew A. (januari 2016). "Den eruptiva och magmatiska historien om vulkanismens yngsta puls vid Valles caldera: Implikationer för att framgångsrikt datera sena kvartära utbrott" . Journal of Volcanology and Geothermal Research . 310 : 50–57. Bibcode : 2016JVGR..310...50Z . doi : 10.1016/j.jvolgeores.2015.11.021 .