Hannegan caldera
Hannegan-calderan är en 3,72 miljoner år gammal vulkanisk kollapsstruktur i North Cascades i den amerikanska delstaten Washington . Kalderan kollapsade under två separata vulkanutbrott som producerade så mycket som 140 km 3 ryolitaska .
Kalderan är fylld med 55-60 km 3 tuff bestående av ignimbrit , murstensbreccia och sedimentära stenar efter calderan . Stenar som fyller kalderan klumpas ihop i en stratigrafisk enhet som kallas Hannegan-vulkanerna. Denna geologiska enhet är uppdelad i ignimbriten av Hannegan Peak, som täcks av den något yngre ignimbriten av Ruth Mountain. Hannegan-calderan är centrerad 8,9 km nordost om Mount Shuksan . Framstående geografiska pekar inom kalderan inkluderar Hannegan Peak , Hannegan Pass, Ruth Mountain , Icy Peak , den västra delen av Copper Ridge och de översta delarna av Chilliwack River . Calderans västra marginal ligger i Mount Baker-Snoqualmie National Forest men det mesta av strukturen är i North Cascades National Park . Kalderan genomkorsas av delar av spåren Hannegan Pass, Hannegan Peak, Chillwack River, Copper Ridge och Boundary, men det mesta är i ospårad och oländig bergig terräng. Det är bland de bäst exponerade och yngsta falldörrscalderan i världen och tros vara den enda beskrivna dubbla falldörrscalderan på jorden.
Geologisk historia
Pre-caldera vulkanism och topografi
Hela regionen har eroderats djupt av upprepade kontinentala och alpina istider. Inga vulkaniska strukturer eller stenar som föregick kalderans kollaps överlevde flera glaciationer och kollapsen av kalderan. Närvaron av vulkaniska stenfragment i tuffen inom caldera är dock bevis för vulkanism före caldera, liksom vallar utanför calderamarginalen som har geokemiska sammansättningar som skiljer sig från bergarter relaterade till calderakollaps och senare vulkanism i kalderan.
Första calderakollapsen
För cirka 4 miljoner år sedan steg stora volymer ryolitisk magma högt upp i skorpan. Detta intrång fick med största sannolikhet att ytan välvde uppåt. Sprickor orsakade av denna deformation kan ha gett ledningar för någon magma att nå ytbehandla och bryta ut in i relativt små vulkaniska strukturer som felsic och mellanliggande lavaflöden och kupoler , askekottar och kanske små stratovulkaner . Under 10- eller 100-tals tusentals år resulterade denna uppåtgående deformation så småningom i en halvcirkelformad fraktur, eller ringfel som bildades i den spröda skorpan. Detta förkastning omgav den norra kanten av det upplyfta området och nådde ner till magmakammaren, vilket orsakade plötsligt utsläpp av begränsande tryck på magman. Följaktligen bröt magman ut enorma volymer av magma som höga kolonner av vulkanisk aska och pimpsten, såväl som pyroklastiska flöden. När magman tömdes kollapsade ytan på ett falldörrssätt ner mot norr, med gångjärnet i söder. Även om de inte längre är bevarade på grund av miljontals år av intensiv erosion, måste brännande pyroklastiska flöden ha svept i 10-tals kilometer nedför floddalar bortom calderans marginaler och förbränt allt i deras väg. Eftersom ytan subventionerade en kilometer eller mer under utbrottet, fyllde vulkanaska den resulterande hästskoformade kalderan. Sten utanför ringförkastningen gled inåt när stora jordskred och vänster linser av väggstensbreccia och megabreccia inbäddade i tuffen som fyllde den kollapsande kalderan. Denna tuff, som utbröt i ett enda utbrott, var lithifierad och är bevarad som ignimbriten av Hannegan Peak; den är minst 900 meter tjock utan någon bas är exponerad. Den är begränsad inom den norra halvan av kalderans strukturella marginal. En relativt exakt 40 Ar/ 30 Ar radiometrisk ålder daterar denna enhet till 3,722 +/- 0,020 miljoner år sedan. Denna norra del av Hannegan-calderan är begränsad till området mellan Ruth Mountain och Hannegan Peak, och inkluderar den övre delen av Chilliwack River-dalen.
Hiatus och sedimentation
Kollapsen skedde förmodligen under några dagar. Någon gång bildades en sjö i fördjupningen, och finkornigt sediment avsattes på dess golv, bevarat på den norra flanken av Ruth Mountain idag som skiffer och sandsten . Dessa stenar innehåller fossila löv och förblir odaterade.
Andra kalderans kollaps
En stor volym av outbruten magma fanns kvar i skorpan och kan ha förstärkts av efterföljande intrång. Efter bara ett kort intervall fick fortsatt deformation den norra ringförkastningen att fortplanta sig söderut för att bilda en avlång oval ovanför den kvarvarande magman, som återigen bröt ut i ett annat katastrofalt utbrott. Den södra delen av kalderan kollapsade sedan, denna gång på ett ned till söder falllucka sätt. Detta bildade en "dubbel fälldörrscaldera", en unik geologisk struktur. Den andra delen av Hannegan-kollapsen fylldes med ignimbriten från Ruth Mountain, exponerad från den nordöstra flanken av Ruth Mountain till den sydöstra flanken av Icy Peak i söder. Ruth Mountains ignimbrit innehåller många grupper av vulkanisk sten som föregår kalderans kollaps. Denna enhet måste ha täckt den norra delen av kalderan också, men har tagits bort i den delen av erosion. Ingen sten som lämpar sig för dejting har hittats i denna enhet.
Plutonintrång efter kollaps
Två magmakroppar av granodiorit invaderade Ruth Mountains ignimbrit och är idag exponerade som ett par plutoner på Icy Peak och den östra väggen av Nooksack Cirque. Den äldre av dessa granitiska massor är daterad till 3,42 miljoner år gammal, och begränsar därför stenfilningen den andra episoden av kalderans kollaps till det geologiskt korta intervallet på 300 000 tusen år mellan Hannegan ignimbriten (3,72 miljoner år) och 3,42 miljoner år för plutonen. . Det är troligt att Ruth Mountain ignimbrit är mycket närmare den äldre åldern. Den andra lilla plutonen följde tätt och är 3,36 miljoner år gammal. Båda är en del av Chilliwack Batholith . Mineralanalyser från dessa plutoner visar att de svalnade minst 1 km under ytan. Ändå är de båda utsatta idag på grund av erosion. De når toppen av Icy Peak (2156 m) och inom några hundra fot från toppen av Ruth Mountain (2169 m), den högsta punkten i kalderan. Detta indikerar djupgående erosion av minst 1 km av vulkaniska bergarter inom caldera under de 3,36 miljoner åren sedan dessa plutoner inträngde, inklusive eventuella vulkaniska avlagringar som kan ha associerats med plutonerna.
Slutet på vulkanisk aktivitet i kalderan
Vallar och små ryolitskidor trängde in i tuffen i calderaen efter att calderakollapsen var fullständig. Några små hällar av andesitisk sten är utspridda i kalderan, resterna av lavaflöden. En sekvens av tre lavaflöden exponerade på åsens krön mellan Ruth Mountain och Chilliwack Pass har en bevarad tjocklek på 240 meter och är daterad till 2,96 +/- 0,30 miljoner år gammal. Det är den yngsta daterade bergarten inom Hannegan-vulkanerna. Efter slutet på magmatismen i Hannegan-området, migrerade fokus för magmaintrång och vulkanism till sydväst och placerade sekventiellt Lake Ann Stock (2,75 miljoner år gammal), Kulshan-calderan (1,15 miljoner år gammal) och de många öppningarna i vulkanfältet Mount Baker, inklusive det för närvarande aktiva Mount Baker själv.
Jämförelse med andra Cascades-calderor
De få kända Cascade- calderorna är små och utbrutna relativt små volymer av aska och ignimbrit. Hannegan-calderan är bara 8 x 3,5 km i kontur, med en beräknad utbrottsvolym på 55-60 kubikkm magma. Endast tre kalderor har bildats i kaskaderna sedan kollapsen vid Hannegan, och var och en bröt ut ungefär samma volym magma som Hannegan. Kulshan-calderan (1,11 miljoner år gammal) är 4 x 8 km. Den mest kända och yngsta Cascade Range-calderan finns vid 7700 år gamla Crater Lake , 8 x 10 km. Den föga kända 600 000 år gamla Rockland-calderan ligger bakom Lassen Peaks vulkaniska centrum. Den är 600 000 år gammal och beräknas mäta 6 x 6 km. Två andra mycket äldre kaskadcalderor har beskrivits tillräckligt i den geologiska litteraturen för att inkluderas här. Dessa är den 21 miljoner år gamla Coquihalla - calderan öster om Hope, British Columbia , (ca 6 x 6 km) och den 25 miljoner år gamla Mount Aix- calderan (6x9 km) 40 km öster om Mount Rainier .
Se även
externa länkar
Geology of the North Cascades- A Mountain Mosaic – bok som innehåller korta geologiska beskrivningar av Hannegan Pass-området, inklusive en skissvy över Hannegan-calderan.