Hotspot Anahim - Anahim hotspot
  Hotspot Anahim (British Columbia)
Localização do ponto de acesso Anahim na Colúmbia Britânica
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| País | Canadá |
|---|---|
| Província | Columbia Britânica |
| Região | Platô Interior |
| Coordenadas | 52 ° 56′N 123 ° 44′W / 52,93 ° N 123,73 ° W Coordenadas : 52,93 ° N 123,73 ° W52 ° 56′N 123 ° 44′W / -Cone de Nazko |
| Última atividade | Emissões de dióxido de carbono |
| Última erupção | 7.200 anos atrás |
O hotspot Anahim é um hotspot hipotético no Interior Central da Colúmbia Britânica , Canadá. Foi proposto como fonte candidata para vulcanismo no Cinturão Vulcânico de Anahim , uma cadeia de vulcões de 300 km (190 milhas) e outras feições magmáticas que sofreram erosão. Essa rede se estende da comunidade de Bella Bella, no oeste, até perto da pequena cidade de Quesnel, no leste. Embora a maioria dos vulcões seja criada por atividade geológica nos limites das placas tectônicas , o ponto de acesso Anahim está localizado a centenas de quilômetros de distância do limite das placas mais próximo.
O ponto de acesso foi proposto pela primeira vez na década de 1970 por três cientistas que usaram a teoria clássica de ponto de acesso de John Tuzo Wilson . Essa teoria propõe que uma única pluma de manto fixo constrói vulcões que, então, cortados de sua fonte pelo movimento da placa norte-americana , tornam-se cada vez mais inativos e eventualmente erodem ao longo de milhões de anos. Uma teoria mais recente, publicada em 2001 pela Geological Society of America , sugere que o hotspot Anahim pode ser fornecido por uma pluma do manto superior em vez de uma pluma profunda proposta por Wilson. A imagem tomográfica já identificou uma anomalia de baixa velocidade , indicativa de uma pluma ressurgente, que mede cerca de 400 km (250 mi) de profundidade. Essa medição, no entanto, pode ser subestimada, pois a anomalia pode se originar nas profundezas da Terra.
O vulcanismo já em 14,5 milhões de anos atrás foi associado ao hotspot Anahim, com a última erupção ocorrendo nos últimos 8.000 anos. Esta atividade vulcânica produziu rochas que apresentam uma distribuição bimodal na composição. Enquanto essas rochas estavam sendo depositadas, o hotspot coincidiu com períodos de extensão e elevação da crosta terrestre . A atividade nos tempos modernos foi limitada a terremotos e emissões de gases vulcânicos .
Teorias
As placas tectônicas geralmente focam a deformação e o vulcanismo nos limites das placas. No entanto, o ponto de acesso Anahim fica a cerca de 500 km (310 mi) do limite de placa mais próximo. Enquanto estudavam o Cinturão Vulcânico Anahim em 1979, os geólogos canadenses Mary Bevier, Richard Armstrong e Jack Souther usaram a teoria dos pontos quentes para explicar esta zona de vulcanismo tão distante das condições normais. A teoria foi inventada pelo geofísico canadense John Tuzo Wilson em 1963 para explicar a formação das ilhas havaianas .
Teoria do ponto de acesso estacionário de Wilson
Em 1963, Wilson propôs que áreas pequenas, de longa duração e excepcionalmente quentes de magma existissem sob a superfície da Terra; esses centros de calor criam plumas de manto termicamente ativas, que por sua vez sustentam a atividade vulcânica de longa duração. Este vulcanismo intraplaca cria picos que se elevam acima da paisagem circundante. As placas tectônicas fazem com que a placa tectônica local (no caso do hotspot Anahim, a placa norte-americana) deslize lentamente sobre o hotspot, carregando seus vulcões consigo sem afetar a pluma. Ao longo de centenas de milhares de anos, o suprimento de magma para o vulcão foi lentamente interrompido, acabando por se extinguir. Não é mais ativo o suficiente para dominar a erosão, o vulcão se desgasta lentamente. Conforme o ciclo continua, um novo centro vulcânico se manifesta e um pico vulcânico surge novamente. O processo continua até que a própria pluma do manto entre em colapso.
Este ciclo de crescimento e dormência une vulcões ao longo de milhões de anos, deixando um rastro de montanhas vulcânicas e intrusões que se estendem da costa da Colúmbia Britânica através das Montanhas Costeiras até o Planalto Interior . De acordo com a teoria de Wilson, os vulcões Anahim deveriam ser progressivamente mais velhos e cada vez mais erodidos quanto mais longe eles estão do hotspot e isso é facilmente observável; a rocha mais antiga na costa da Colúmbia Britânica, a do enxame de dique da Passagem de Gale , tem cerca de 14,5 milhões de anos e está profundamente erodida, enquanto a rocha em Nazko Cone , o atual centro do hotspot, é comparativamente jovem com 0,34 milhão de anos de idade ou menos. A datação por radiocarbono da turfa diretamente acima e abaixo de uma camada de tefra que se estende por 4 km (2,5 milhas) do Cone de Nazko sugere que a última erupção ocorreu há aproximadamente 7.200 anos.
Os geofísicos acreditam que os hotspots se originam em um ou dois limites principais nas profundezas da Terra, seja uma interface rasa no manto inferior entre uma camada de convecção superior e uma camada de não convecção inferior, ou um D mais profundo ″ ("D double-prime") camada , aproximadamente 200 km (120 mi) de espessura e imediatamente acima do limite núcleo-manto . Uma pluma de manto iniciaria na interface quando a camada inferior mais quente aquecer uma parte da camada superior mais fria. Esta porção aquecida, flutuante e menos viscosa da camada superior se tornaria menos densa devido à expansão térmica e subiria em direção à superfície como uma instabilidade de Rayleigh-Taylor . Quando a pluma do manto atinge a base da litosfera , a pluma a aquece e produz derretimento. Esse magma então chega à superfície, onde entra em erupção como lava .
Os argumentos para a validade da teoria do hotspot geralmente centram-se na progressão de idade constante dos vulcões Anahim e características próximas: uma tendência espaço-temporal semelhante para o leste existe para a trilha do hotspot de Yellowstone 1.400 km (870 mi) a sudeste. A presença de duas faixas de pontos de acesso no mesmo continente e sua concordância geral entre si fornecem uma ferramenta única para avaliar e testar o movimento da América do Norte.
Teoria do ponto de acesso raso
Outra hipótese é que o hotspot Anahim é fornecido por um miniplume. Essas plumas do manto têm suas raízes no manto superior, mas podem posteriormente se originar do manto inferior. Os argumentos para um miniplume Anahim são centrados na existência de dois pequenos enxames de diques na extremidade ocidental (portanto, a mais antiga) do Cinturão Vulcânico de Anahim. Essa suposição, por sua vez, é baseada na noção de que enxames de diques gigantes marcam a chegada de plumas de manto profundas.
História de estudo
Em 1977, Jack Souther produziu uma síntese de vulcanismo no Canadian Cordillera e delineados vários Neogene Para- Quaternário Cintura vulcânica em todo British Columbia. Um deles era o Cinturão Vulcânico Anahim linear, que incluía o campo vulcânico Wells Gray-Clearwater em sua extremidade oriental. No entanto, sua origem ainda não havia sido compreendida. Em 1979, dois modelos tectônicos de vulcão foram propostos por Jack Souther, Mary Bevier e Richard Armstrong. Isso incluiu um ponto de acesso e uma rachadura de propagação controlada por campos de tensão relacionados a placas tectônicas em grande escala do oeste da América do Norte.
Garry C. Rogers, do Geological Survey of Canada, especulou em seu artigo de 1981 da NRC Research Press sobre a sismicidade do lago McNaughton - mais evidências de um hotspot Anahim? que o terremoto enxameia no lago McNaughton (agora chamado de lago Kinbasket ) pode estar relacionado ao hotspot Anahim. Rogers observou que se a sismicidade está relacionada a um ponto quente, a expressão da superfície deve estar 100 km (62 mi) atrasada em relação à passagem do ponto quente. Uma teoria alternativa proposta por Rogers é que se o hotspot Anahim está localizado sob a área de Wells Gray-Clearwater, o campo de tensão ao redor do hotspot deve precedê-lo em aproximadamente 100 km (62 mi) .
Em 1987, a vulcanologista canadense Catherine Hickson revelou que o campo vulcânico Wells Gray-Clearwater não faz parte do Cinturão Vulcânico de Anahim, mas sim um centro separado que provavelmente representa uma área de derretimento de descompressão litosférica causada por rachaduras ao longo de fraturas crustais pré-existentes . O campo vulcânico Wells Gray-Clearwater desde então não foi considerado parte do Cinturão Vulcânico de Anahim e acredita-se agora que o hotspot Anahim esteja na área de Nazko Cone.
A existência de um hotspot Anahim foi apoiada em um relatório detalhado do Boletim de Vulcanologia de Kuehn et al. (2015). Isso incluiu novos dados geoquímicos e geocronométricos para os campos vulcânicos da Montanha Baldface e da Montanha Satah , bem como para o Cone de Nazko. Os dados obtidos indicaram que o vulcanismo nos dois campos era contemporâneo do vulcão escudo adjacente da Cordilheira Itcha e que ambos os campos vulcânicos concordam com o vetor do movimento da placa norte-americana sobre um ponto quente no interior da Colúmbia Britânica. Também foi notado que os padrões de traços e elementos de terras raras de lavas máficas no Cinturão Vulcânico de Anahim são semelhantes aos basaltos de ilhas oceânicas , fornecendo mais evidências de um hotspot.
Características
Posição
A tomografia local de alta resolução indica uma possível pluma de manto inferior e uma lagoa de material de pluma é evidenciada por uma grande zona de baixa velocidade no manto superior. Essas zonas de baixa velocidade sísmica geralmente indicam material do manto mais quente e mais flutuante. A zona de baixa velocidade é flanqueada em ambos os lados por anomalias de alta velocidade de amplitude variável. No norte, as altas velocidades podem refletir os restos de raízes batolíticas que se formaram como resultado da subducção contínua ao longo da margem continental norte , 150 a 50 milhões de anos atrás. As altas velocidades no sul representam a laje de subducção Juan de Fuca . Centrada perto do Cone de Nazko, a zona de baixa velocidade se estende a uma profundidade de aproximadamente 400 km (250 mi) . No entanto, pode se estender mais para o sul, abaixo da laje Juan de Fuca, através da zona de transição para o manto inferior. Isso levou à conclusão de que o hotspot Anahim é alimentado por uma pluma de manto sobre o fluxo da borda da laje. Estudos isotópicos de chumbo e estrôncio em lavas de Anahim indicam a presença de manto suboceânico sob o centro da Colúmbia Britânica, o que por sua vez corrobora a falta de uma laje subdutiva sob o Cinturão Vulcânico de Anahim desde o Mioceno .
Movimento
Vulcões individuais derivam para sudoeste a partir do hotspot a uma taxa de cerca de 2–3 cm (0,79–1,18 pol.) Por ano, com cada centro vulcânico sucessivo passando cerca de dois milhões de anos ativamente ligado à pluma. O vulcão Anahim mais antigo, situado na costa central da Colúmbia Britânica, formou-se há 14,5 milhões de anos. Se qualquer registro anterior na forma de montes submarinos existisse na costa da Colúmbia Britânica, esse registro provavelmente teria sido subduzido sob a América do Norte com as placas Farallon / Juan de Fuca e perdido. Portanto, não se sabe se o hotspot existia no Oceano Pacífico antes de ser localizado no continente norte-americano devido ao movimento contínuo das placas. No entanto, o mapeamento de campo geológico anterior e estudos geoquímicos sugerem que plútons massivos podem estar presentes na plataforma continental offshore. Esses corpos suspeitos estão alinhados com o Cinturão Vulcânico Anahim, com tendência ao nordeste, cuja progressão de idade sugere que esses plútons suspeitos podem ter idade do Mioceno. Uma porção anterior deslocada da trilha do ponto de acesso pode existir em Haida Gwaii como parte da Formação Masset . No entanto, análises adicionais das rochas vulcânicas de Masset ainda são necessárias para determinar se elas são composicional e istopicamente semelhantes às lavas alcalinas encontradas no continente.
Magma
A composição do magma dos vulcões mudou significativamente com o tempo, à medida que eles crescem sobre o ponto quente e migram para longe. A atividade vulcânica de 14,5 a 3,0 milhões de anos atrás era predominantemente félsica , produzindo grandes volumes de riolito e lava de traquito . Isso pode ser explicado pela presença de estruturas graníticas espessas sob esses vulcões, que foram comprimidas tectonicamente por estarem próximas à margem da placa norte-americana. Uma característica única dos fluxos de lava félsica é que, embora tivessem alto teor de sílica , os fluxos eram excessivamente fluidos por natureza. Isso ocorre porque o conteúdo peralcalino dessas lavas félsicas diminuiu a viscosidade dos fluxos em um mínimo de 10-30 vezes em relação aos fluxos félsicos cálcio-alcalinos . A evidência de vulcanismo explosivo existe na forma de fluxos de pedra-pomes , tufos acamados , rochas do embasamento intensamente fragmentadas e o alto conteúdo de clastos grosseiros do embasamento em brechas de riolito .
A produção de magma do hotspot Anahim mudou de composições mais félsicas para mais máficas nos últimos 3,0 milhões de anos. Por exemplo, grande parte do magma criado entre 3,0 e 0,33 milhões de anos atrás era fonolito ígneo , traquito, traquianesita , basalto e basanito ; os vulcões construídos durante este período são quase inteiramente feitos desses tipos de rocha. Outras rochas ígneas, como a fonotefrita, estão presentes em quantidades menores; estes ocorrem no campo vulcânico da Montanha Satah. As erupções vulcânicas nos últimos 0,33 milhões de anos foram principalmente basaníticas e ocorreram no centro eruptivo mais jovem, Nazko Cone. Os basanitos produzidos por essas erupções são significativamente mais subsaturados do que os basaltos dos vulcões Anahim mais antigos no oeste e podem indicar uma mudança para o leste em direção a uma fonte de manto mais profunda ou menos esgotada. A química geral e a mineralogia dos magmas Anahim são análogas às regiões de rachaduras continentais incipientes acima de uma pluma de manto.
Vulcões
Nos últimos 14,5 milhões de anos, o hotspot Anahim criou pelo menos 40 vulcões. Esses centros compreendem o Cinturão Vulcânico de Anahim, uma das seis províncias vulcânicas do Neógeno-Quaternário na Colúmbia Britânica. O Cinturão Vulcânico Anahim pode ser organizado em três grupos: a seção oeste, que foi reduzida a restos de brechas eruptivas, plútons de alto nível e enxames de diques; a seção central, que consiste predominantemente em vulcões em escudo; e a seção oriental, que compreende vários pequenos cones de cinzas e é o local de todas as atividades vulcânicas modernas.
Características vulcânicas
Os vulcões Anahim são agrupados em três tipos: cones vulcânicos , vulcões-escudo e cúpulas de lava . Os escudos são caracterizados por seu grande tamanho (centenas de quilômetros de volume) e sua forma simétrica. Eles são os mais proeminentes dos três tipos de vulcão, com a Cordilheira do Arco - Íris sendo a mais alta a cerca de 2.500 m (8.200 pés) acima do nível do mar. Suas encostas externas se fundem com os fluxos mais antigos de basalto plano do Grupo Chilcotin , que cobre uma grande porcentagem do Planalto Interior. Os domos de lava e cones vulcânicos mais abundantes são muito menores em tamanho (menos de um quilômetro em volume). Estes incluem dois extensos campos vulcânicos nas proximidades da Cordilheira do Itcha.
Embora muitos vulcões Anahim sejam cercados por fluxos de basalto do Grupo Chilcotin, a natureza exata de sua relação é desconhecida. É improvável que os vulcões Anahim tenham sido uma área de origem para os basaltos Chilcotin, pois eles têm geoquímicas de transição distintas. O Grupo Chilcotin é interpretado como relacionado à extensão do arco posterior atrás da zona de subducção Cascadia .
Evolução e construção
Cada tipo de vulcão produzido pelo hotspot Anahim tem seu próprio ciclo de vida único de crescimento e erosão. Os cones vulcânicos têm sua origem na tefra que se acumula ao redor das aberturas durante as erupções estrombolianas . Eles são compostos por traquito, traquianandesita, basalto, fonolita, basanita e, em menor grau, fonotefrita. Em contraste, os domos de lava são formados principalmente por magma traquítico viscoso que irrompe efusivamente na superfície e, em seguida, se acumula em volta das aberturas. Considerando as dimensões geralmente pequenas desses dois tipos de vulcão, eles provavelmente são produtos de atividades episódicas e de curta duração. Estruturas maiores como a montanha Satah , a montanha Baldface e o monte Punkutlaenkut são exceções. Assim que a atividade termina, a erosão eventualmente reduz os cones e cúpulas em remanescentes vulcânicos, como tampões de lava .
Vulcões-escudo passam por pelo menos dois estágios de atividade vulcânica. O estágio inicial do escudo é o mais produtivo vulcanicamente e apresenta erupções repetidas de grandes volumes de magmas félsicos peralcalinos predominantemente fluidos que se tornam progressivamente mais evoluídos. Durante esta fase, uma pequena caldeira de cume pode se formar, como é o caso da Cordilheira de Ilgachuz . Após a conclusão do estágio de escudo, o estágio de pós-escudo é bem-sucedido. Este estágio de atividade é caracterizado por pequenos volumes de lavas máficas expressos como pequenos cones de cinzas e fluxos de cobertura. A dissecção do escudo por erosão da corrente também é aparente, resultando na criação de vales radiais profundamente incisos .
A erosão prolongada eventualmente remove a maioria, senão todos os vestígios dos vulcões para expor seus sistemas subjacentes de magma solidificado. Esses sistemas podem estar de 1 a 4 km (0,62 a 2,49 mi) abaixo da superfície, com rochas que variam de hipabissais a plutônicas. A exposição do Pluton King Island e dos enxames de diques da passagem Bella Bella e Gale são exemplos importantes desta fase de erosão.
História tectônica
Tectônica extensional
Rifting e extensão da crosta em Queen Charlotte Sound até cerca de 17 milhões de anos atrás foram associados à passagem do Hotspot Anahim no Mioceno Inferior. Yorath e Chase (1981) propuseram que o derretimento subcrustal acima da pluma de Anahim resultou no enfraquecimento da crosta regional, preparando o terreno para o desenvolvimento da fenda. Posteriormente, o vulcanismo generalizado produziu fluxos subeariais de basalto e riolito na região da fenda e ao longo de falhas transcorrentes que se estendem em direção ao noroeste. Haida Gwaii foi deslocada aproximadamente 70 km (43 milhas) ao norte ao longo de uma série de falhas que se estendem por Sandspit e a ilhota Louscoone. Este período de rachadura e extensão da crosta terrestre contribuiu para a formação da Bacia Queen Charlotte .
Enquanto a fenda estava em desenvolvimento, uma fronteira de placa conservadora teria se estendido para o norte a partir da extremidade da fenda em direção à terra. Esse limite de placa pode ter sido semelhante ao sistema de falha do Golfo da Califórnia - San Andreas no estado americano da Califórnia . Esse tipo de configuração precisa existir há apenas alguns milhões de anos para ter gerado os 70 km (43 mi) de abertura na fenda. Alternativamente, o bloco Haida Gwaii pode ter sido apenas parcialmente acoplado à placa offshore durante um período mais longo de convergência oblíqua. Sedimentos batiais , talvez tão jovens quanto 15 milhões de anos, foram depositados dentro da zona do rift durante e após o riftamento ocorrer, conforme o hotspot Anahim passava.
Elevar
A partir de cerca de 10 milhões de anos atrás, o hotspot Anahim começou a passar sob a região de Bella Coola - Ocean Falls . Isso coincidiu com o aumento da elevação regional das montanhas da costa centro-sul. Depois que o ponto de acesso atingiu o planalto de Chilcotin, 8 milhões de anos atrás, a elevação diminuiu. Isso sugere que a elevação pode ter sido impulsionada termicamente pelo hotspot Anahim, que afinou a litosfera e causou mudanças no fluxo de calor subcrustal e superficial . Cerca de 1 km (0,62 mi) de elevação foi alcançado durante o tempo do hotspot nas montanhas da costa centro-sul ao longo de um período de alguns milhões de anos.
Interações de falha de ponto de acesso
O hotspot Anahim estava localizado em uma região tectonicamente complexa do Planalto Chilcotin entre 3,9 e 1,4 milhões de anos atrás. Essa complexidade pode ter dado origem a interações do hotspot com sistemas de fratura pré-existentes, de tal forma que o magma subiu ao longo de falhas normais para criar uma cadeia de vulcões com tendência norte-sul de 50 km (31 mi) . A Cordilheira Itcha se desenvolveu diretamente sobre a interseção, enquanto o campo vulcânico da Montanha Satah se desenvolveu ao longo das porções mais distais do sistema de fratura e longe da Cordilheira Itcha. A falta de extensos campos vulcânicos adjacentes às faixas vizinhas de Ilgachuz e Rainbow pode indicar a ausência de sistemas de fratura associados a esses vulcões.
Atividade histórica
Não se sabe que erupções vulcânicas ocorreram a partir do hotspot Anahim em tempos históricos. No entanto, desde 2007, foram registrados terremotos tectônicos vulcânicos e emissões de dióxido de carbono nas proximidades do Cone de Nazko. A falta de evidências de sismicidade histórica antes de 2007 sugere que a área é tectonicamente estável, tornando a Bacia de Nechako uma das áreas mais sismicamente inativas da Colúmbia Britânica.
Sismicidade
De 9 de outubro de 2007 a 15 de maio de 2008, uma série de terremotos medindo até 2,9 magnitude ocorreu na Bacia de Nechako cerca de 20 km (12 milhas) a oeste do Cone de Nazko. A maioria deles ocorreu 25 a 31 km (16 a 19 mi) abaixo da superfície, indicando que se originaram na crosta mais baixa. A análise das ondas sísmicas sugere que o enxame do terremoto foi causado por falha frágil e fratura de rocha em profundidade devido à intrusão de magma. Nenhuma erupção vulcânica era provável, pois o número e o tamanho dos tremores eram muito pequenos. No entanto, esses terremotos sugerem que o hotspot Anahim é sismicamente ativo e que pequenos movimentos de magma ainda são possíveis. Embora esses terremotos tenham sido pequenos demais para serem sentidos, eles geraram um interesse local substancial, pois representaram uma concentração significativa de atividade sísmica dentro do Cinturão Vulcânico de Anahim.
Emissões de dióxido de Carbono
A desgaseificação vigorosa de dióxido de carbono ocorre a partir de várias aberturas em dois pântanos próximos ao Cone de Nazko. Essas aberturas têm a forma de pequenos montes isolados de travertino na superfície do pântano. Um monte com uma abertura parcialmente submersa foi identificado em 2013 com um fluxo constante de dióxido de carbono. Várias novas aberturas sem nenhum monte de travertino estavam liberando ativamente gás de dióxido de carbono em 2015. A análise do isótopo de carbono-13 nas emissões de gás de dióxido de carbono sugere uma origem magmática. Isso levou à possibilidade de um sistema geotérmico vulcânico , cuja existência foi investigada pela Geociências BC como parte de seu projeto de Direcionamento de Recursos para Exploração e Conhecimento. A falta de fontes termais e evidências geotérmicas na superfície sugerem que a fonte de calor de tal sistema seria muito profunda no subsolo.
Riscos vulcânicos
O ponto de acesso Anahim é definido em um local remoto acessado por uma rede de estradas madeireiras de Quesnel na Rodovia 97 . Por causa disso, o risco mais imediato relacionado a erupções futuras é de preocupação apenas local. Embora não seja muito povoada, a área é o lar de operações florestais e da pequena comunidade de Nazko . A presença de madeira queimada dentro de Nazko tephra sugere que esta área está sujeita a incêndios florestais causados por erupções vulcânicas. Além disso, se uma coluna de erupção fosse produzida, ela perturbaria o tráfego aéreo local. As cinzas vulcânicas reduzem a visibilidade e podem causar falha do motor a jato, bem como danos a outros sistemas da aeronave. É provável que o vulcanismo renovado resulte na criação de cones de cinzas máficos, sendo que o último desses eventos ocorreu com a erupção do cone de Nazko, há 7.200 anos. No entanto, erupções de magma menos máfico, típicas da atividade anterior do hotspot Anahim, não podem ser descartadas.