Вулканическая плотина
Вулканическая плотина — это тип естественной плотины, созданной прямо или косвенно в результате вулканизма , которая удерживает или временно ограничивает поток поверхностных вод в существующих ручьях, как искусственная плотина . Существует два основных типа вулканических плотин: созданные потоками расплавленной лавы и созданные первичным или вторичным отложением пирокластического материала и обломков . Эта классификация обычно исключает другие, часто более крупные и долгоживущие геологические образования типа плотин, отдельно называемые кратерными озерами , хотя эти вулканические центры могут быть связаны с источником материала для вулканических плотин, а самая нижняя часть его ограничивающего края может рассматриваться как такая плотина, особенно если уровень озера внутри кратера относительно высок.
Вулканические плотины обычно встречаются по всему миру, в связи с бывшими и активными вулканическими провинциями, и известно, что они существовали в геологических летописях в исторические времена и встречаются в наши дни. Аналогичным образом фиксируется их удаление или выход из строя. Продолжительность жизни и масштабы варьируются в широких пределах: периоды варьируются от нескольких дней, недель или лет до нескольких сотен тысяч лет и более, а размеры - от нескольких метров до сотен и нескольких тысяч.
Расположение, внутренняя структура, распределение и долговечность таких плотин могут быть по-разному связаны с количеством, скоростью и продолжительностью высвобождения ( первичной ) геотермальной энергии и доступного горного материала; другие соображения включают типы добываемых горных пород, их физические характеристики и характеристики прочности, а также различные способы их отложения. Режимы осадконакопления включают гравитационный поток расплавленной лавы на поверхности, гравитационный поток или падение пирокластики через воздух, а также перераспределение и транспортировку этих материалов под действием силы тяжести и воды.
Лавовая плотина
[ редактировать ]Лавовые плотины образуются в результате потока или разливания лавы в речную долину в достаточном количестве и на высоте, чтобы временно преодолеть взрывной характер (пар) ее контакта с водой, а также эрозионную силу текущей воды для ее удаления. Последнее зависит от величины расхода воды и уклона ручья. Лава может течь во время многочисленных последовательных или повторяющихся извержений и может истекать из одиночных или многочисленных жерл или трещин. Лава такой природы, как и базальт , обычно связана с менее взрывными извержениями; более вязкие лавы с более низким содержанием основного вещества , такие как дациты и риолиты , также могут течь, но, как правило, более тесно связаны с извержениями большей эксплозивности и образованием пирокластики.
После первоначального возникновения продолжающийся поток лавы создает более крутой склон вверх по течению, поскольку он борется с поднимающейся водой, но при этом большая часть лавы беспрепятственно течет вниз по течению, покрывая теперь высохшее русло реки и его аллювиальные отложения, иногда на многие мили. Установленная таким образом лавовая плотина по форме напоминает вытянутую каплю, застрявшую на дне долины. При этом вода продолжает течь, озеро продолжает подниматься и накапливать наносы, которые ранее беспрепятственно мигрировали вниз по течению. Неизбежно следуют заполнение отложениями, переливы, нисходящая эрозия, водопады и подрезка. [1] если не установлен альтернативный выпуск, для воды и осадков в другом месте дренажа.
Крупные примеры лавовых плотин из геологических данных включают те, которые неоднократно создавались на западной стороне Гранд-Каньона , причем самый большой остаток теперь называется Проспект-Дэм . [1] и в нескольких местах в пределах русла реки Снейк . Бывшее «озеро Айдахо», существовавшее более 6,5 миллионов лет, заполнило западную часть позади такой структуры и создало западную часть равнины реки Снейк , а также накопило 4000 футов (1200 м) озерных отложений. [2] Другие места включают вблизи Американского водопада, штат Айдахо , и многие другие. Многие из них были затоплены, размыты или окружены прорывным наводнением, берущим начало в древнем озере Бонневиль . [3]
Во всем мире существует множество других примеров, в том числе озеро Кабургуа в Чили и Миватн в Исландии. Примеры в западной Канаде и других северо-западных Соединенных Штатах включают Лавовое озеро и Барьер , который до сих пор задерживает озеро Гарибальди . [4] и Лава Бьютт .
Пирокластическая плотина
[ редактировать ]Пирокластические плотины создаются в существующем дренаже либо путем их прямого размещения, либо путем накопления широко варьирующихся пирокластических частиц, широко называемых тефрой . В отличие от лавовых плотин, которые образуются за счет когерентного гравитационного поверхностного потока расплавленной жидкости, непосредственно заполняющего дно долины и быстро затвердевающего снаружи внутрь, пирокластические плотины образуются менее когерентными воздушными гравитационными потоками или падениями частиц тефры из атмосферы, которые затвердевают. на поверхности медленнее от внутренней части наружу; пирокластика также залегает как в днище долины, так и широко распространена на прилегающих склонах. Их переносимый по воздуху характер в меньшей степени ограничивается непосредственным дренажем, и они могут выходить за границы дренажа; их дисперсные компоненты позволяют продолжать перераспределение после первоначального размещения под действием силы тяжести и воды. Взрывоопасность пирокластических извержений, как по горизонтали, так и по вертикали, варьируется от огненных волн до горячих потоков и теплых падений тефры; первый может иметь тенденцию непосредственно возводить плотину, а второй имеет тенденцию улучшать размещение или предоставлять дополнительный материал. Если не выбрасываться насильственно и, вообще говоря, тефра большего размера падает ближе всего к кратеру, а тефра меньшего размера приземляется дальше, причем на ее распределение в большей степени влияют преобладающие скорость и направление ветра.
После первоначального создания продолжительная долговечность пирокластической плотины остается балансом между ее медленно консолидирующейся твердостью и прочностью, а также количеством и скоростью эрозионной способности текущей воды, удаляющей ее с самого начала. Неконсолидированная тефра быстро перемещается с осадками и текущей водой в дренажах, иногда образуя лахар . Выше по течению от плотины этот материал будет быстро накапливаться и заполнять озеро, а ниже по течению он будет иметь тенденцию разрушать его склоны и дно. Часто быстрое накопление рыхлого пирокластического материала на крутых склонах имеет тенденцию быть нестабильным с течением времени; пирокластические плотины могут образовываться в результате оползней такого материала в реки и ручьи. Пирокластический материал, получивший достаточно времени для консолидации или «сварки» с твердой породой, образует комплексы, по-разному классифицированные как игнимбриты, по-разному брекчии или агломераты , а также различные типы туфов и вулканического пепла , и в основном имеют кислый состав.
Хотя в геологической летописи встречаются свидетельства существования пирокластических плотин, [5] например, озеро Репороа в Новой Зеландии, [6] они наиболее известны и изучаются в связи с недавними и нынешними извержениями вулканов. Примеры во всем мире включают ассоциации с Эль-Чичоном в Мексике, [7] и вулкан Карымский в России. [8] Озеро кальдеры , связанное с вулканом Тааль , которое ранее было открыто для Южно-Китайского моря, было навсегда закрыто пирокластической плотиной во время извержения 1749 года и по сей день остается в равновесии на более высоком уровне. [9] в то время как пирокластическая плотина, образующая нижний край кратера озера Ньос в Камеруне, считается менее стабильной. [10]
Опасности
[ редактировать ]Как и все формы естественных плотин, эрозия или разрушение вулканических плотин может привести к катастрофическим наводнениям , селевым потокам и связанным с ними оползням , в зависимости от размера затопленного озера .
См. также
[ редактировать ]- Вулканическое плато - плато, образовавшееся в результате вулканической активности.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Джереми Шмидт, Национальный парк Гранд-Каньон: Путеводитель по естествознанию , стр. 34-37. Хоутон Миффлин Харкорт, (1993)
- ^ «Озеро Айдахо - Национальная тропа отдыха Халлс-Галч» . Полевой офис BLM в Четырех реках . Бюро землеустройства США . Проверено 20 июля 2011 г.
- ^ Гарольд Э. Малде, Катастрофическое наводнение в Бонневилле в позднем плейстоцене на равнине реки Снейк, Айдахо
- ^ Каталог канадских вулканов: Вулканическое поле озера Гарибальди. Архивировано 19 февраля 2006 г. на Wayback Machine. Проверено 30 июля 2007 г.
- ^ Эндрюс, Грэм Д.М., Рассел, Дж. Келли и Стюарт, Мартин Л., ФОРМИРОВАНИЕ ЛАХАРА В РЕЗУЛЬТАТЕ КАТАСТРОФИЧЕСКОГО ОБРУШЕНИЯ ПИРОКЛАСТИЧЕСКОЙ ПЛОТИНЫ: ИСТОРИЯ, ОБЪЕМ И ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ОЗЕРА САЛАЛ 2360 BP, Маунт-МИГЕР, БРИТАНСКАЯ КОЛУМБИЯ, КАНАДА , (Аннотация) Геологическое общество Америки , 2009 г.
- ^ В. Манвилл, Седиментология и история озера Репороа: эфемерное супра-игнимбритовое озеро, вулканическая зона Таупо, Новая Зеландия . В книге «Вулканокластическая седиментация в озерных условиях» , Джеймс Д.Л. Уайт, Нэнси Р. Риггс, ред., Wiley-Blackwell, (2001), стр. 194.
- ^ «Вулкан Эль-Чичон, Мексика» . www.vulkaner.no .
- ^ А. Белоусов и М. Белоусова, Эруптивный процесс, последствия и отложения 1996 г. и древние базальтовые фреатомагматические извержения в Карымском озере, Камчатна, Россия. В книге «Вулканокластическая седиментация в озерных условиях» , Джеймс Д.Л. Уайт, Нэнси Р. Риггс, ред., Wiley-Blackwell, (2001) с. 39.
- ^ «История деятельности Таала до 1911 года, изложенная отцом Садеррой Мазо» .
- ^ Танса Муса, Reuters, Камерунская плотина близка к обрушению, 10 000 жизней в опасности , Новости экологической сети, 19 августа 2005 г.