Йеллоустонская вулканическая зона: геология и история извержений.

Введение

Вулканическая горячая точка в Соединенных Штатах

Йеллоустонская горячая точка – это вулканическая горячая точка в Соединенных Штатах, ответственная за масштабный вулканизм в Айдахо, Монтане, Неваде, Орегоне и Вайоминге, сформированная в результате движения Североамериканской тектонической плиты над ней. Она образовала восточную равнину реки Снейк посредством последовательности извержений, формирующих кальдеры. В результате образовались кальдеры, включая кальдеру Айленд-Парк, кальдеру Генри-Форк и кальдеру Брунеу-Джарбидж. В настоящее время горячая точка находится под Йеллоустонской кальдерой. Последнее крупное извержение, сформировавшее кальдеру, известное как извержение Лава-Крик, произошло 640 000 лет назад и создало туф Лава-Крик и самую последнюю Йеллоустонскую кальдеру. Йеллоустонская горячая точка – одна из немногих вулканических горячих точек, расположенных под Североамериканской тектонической плитой; другим примером является горячая точка Анахим.

Равнина реки Снейк

Восточная равнина реки Снейк – это топографическое понижение, прорезающее горные структуры области Бассейна и Хребта, примерно параллельно движению Североамериканской плиты. Под более молодыми базальтами залегают риолитовые лавы и игнимбриты, образовавшиеся в результате извержений при прохождении литосферы над горячей точкой. После прохождения над горячей точкой на равнине в некоторых местах образовались молодые вулканы, покрывшие её молодыми базальтовыми лавовыми потоками, в том числе в Национальном памятнике и заповеднике «Кратеры Луны». Центральная равнина реки Снейк аналогична восточной, но отличается наличием мощных переслоенных озерных и речных отложений, включая местонахождение окаменелостей Хагерман.

Невада-Орегонские кальдеры

Хотя вулканическое поле Макдермит на границе Невады и Орегона часто указывается как место первоначального воздействия горячей точки Йеллоустоуна, новые данные геохронологии и картографирования показывают, что область, затронутая этим вулканизмом середины миоцена, значительно больше, чем предполагалось ранее. Три силикатные кальдеры были недавно идентифицированы в северо-западной Неваде, к западу от вулканического поля Макдермит, а также кальдера Виргин-Вэлли. Эти кальдеры, вместе с кальдерами Виргин-Вэлли и Макдермит, образовались в короткий интервал 16,5–15,5 миллионов лет назад, на стадии угасания базальтовых излияний Стинса. Диаметры кальдер северо-западной Невады варьируются от 15 до 26 км, и они отложили высокотемпературные риолитовые игнимбриты на площади около 5000 км². По мере дрейфа горячей точки под современной Невадой и Орегоном, она увеличила локальное экологическое бета-разнообразие, фрагментировав ранее связанные среды обитания и повысив топографическое разнообразие в западной части Северной Америки. Вулканическое поле Брунеу-Джарбидж изверглось между десятью и двенадцатью миллионами лет назад, распространив толстый слой пепла во время события Брунеу-Джарбидж и образовав широкую кальдеру. Животные задохнулись и сгорели в пирокластических потоках в радиусе ста миль от извержения, а также погибли от медленного удушья и голода на значительно большем расстоянии, в частности, в Ashfall Fossil Beds, расположенном в 1000 милях вниз по ветру в северо-восточной Небраске, где был отложен слой пепла толщиной в фут. Там, в двухметровом слое вулканического пепла, сохранилось двести окаменелых носорогов и множество других животных. Благодаря своему характерному химическому отпечатку, а также отличительным размерам и форме кристаллов и стеклянных осколков, этот вулкан выделяется среди десятков заметных горизонтов выпадения пепла, сформировавшихся в меловом, палеогеновом и неогеновом периодах центральной Северной Америки. Событие, ответственное за выпадение этого вулканического пепла, было идентифицировано как Брунеу-Джарбидж. Преобладающие западные ветры распространили дистальный пепел на обширную территорию Великих равнин.

Although the McDermitt volcanic field on the Nevada–Oregon border is frequently shown as the site of the initial impingement of the Yellowstone Hotspot, new geochronology and mapping demonstrates that the area affected by this mid Miocene volcanism is significantly larger than previously appreciated. Three silicic calderas have been newly identified in northwest Nevada, west of the McDermitt volcanic field as well as the Virgin Valley Caldera. These calderas, along with the Virgin Valley Caldera and McDermitt Caldera, are interpreted to have formed during a short interval 16.5–15.5 million years ago, in the waning stage of the Steens flood basalt volcanism. The northwest Nevada calderas have diameters ranging from 15 to 26 km and deposited high temperature rhyolite ignimbrites over approximately 5000 km2. As the hotspot drifted beneath what is now Nevada and Oregon, it increased ecological beta diversity locally by fragmenting previously connected habitats and increasing topographic diversity in western North America. The Bruneau Jarbidge volcanic field erupted between ten and twelve million years ago, spreading a thick blanket of ash in the Bruneau Jarbidge event and forming a wide caldera. Animals were suffocated and burned in pyroclastic flows within a hundred miles of the event, and died of slow suffocation and starvation much farther away, notably at Ashfall Fossil Beds, located 1000 miles downwind in northeastern Nebraska, where a foot of ash was deposited. There, two hundred fossilized rhinoceros and many other animals were preserved in two meters of volcanic ash. By its characteristic chemical fingerprint and the distinctive size and shape of its crystals and glass shards, the volcano stands out among dozens of prominent ashfall horizons laid down in the Cretaceous, Paleogene, and Neogene periods of central North America. The event responsible for this fall of volcanic ash was identified as Bruneau Jarbidge. Prevailing westerlies deposited distal ashfall over a vast area of the Great Plains.

Вулканические поля Твин-Фоллс и Пикабо

Вулканические поля Твин-Фоллс и Пикабо были активны примерно 10 миллионов лет назад. Кальдера Пикабо примечательна тем, что образовала туф Арбонской долины 10,2 миллиона лет назад.

Вулканическое поле Хайзе

Вулканическое поле Хайзе в восточном Айдахо извергало взрывные кальдеры, формирование которых началось 6,6 миллиона лет назад и продолжалось более 2 миллионов лет, последовательно порождая четыре крупных риолитовых извержения. Общий объем первых трех кальдерообразующих риолитов – туфа Блэктейл, туфа Уолкотта и туфа Конант-Крик – составил не менее 2250 км³ извергнутой магмы. Заключительное, чрезвычайно мощное, кальдерообразующее извержение – туф Килгор – извергло 1800 км³ пепла и произошло 4,5 миллиона лет назад.

Йеллоустонское плато

Вулканическое поле Йеллоустонского плато состоит из четырех смежных кальдер. Озеро Уэст-Тумб само по себе образовано меньшей кальдерой, которая изверглась 174 000 лет назад. (Смотрите карту Йеллоустоунской кальдеры.) Кальдера Генри-Форк в штате Айдахо образовалась в результате извержения более 1,3 миллиона лет назад и является источником туфа Меса-Фоллс. Исследование, проведенное в 2020 году, предполагает, что горячая точка может ослабевать.