6.2: Призначення - вивчення вулканічних особливостей Сполучених Штатів

Last updated
Save as PDF

Page ID: 37306

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Модуль 6 Призначення

Вивчення вулканічних особливостей США

Малюнок 1. Більше дев'яти годин вивергався енергійний шлейф попелу, в кінцевому підсумку досягаючи 12-15 миль (20-25 кілометрів) над рівнем моря. Шлейф рухався на схід із середньою швидкістю 60 миль на годину (95 кілометрів/год), а попіл досяг Айдахо до полудня. До початку 19 травня руйнівне виверження закінчилося. Тут показаний крупним планом вигляд шлейфу попелу 18 травня.

Огляд

Розпочати діяльність можна після того, як виконаєте завдання на читання.

Гора Сент-Хеленс Пробуджується

Перші землетруси сталися 20 березня 1980 року. Сейсмологи швидко визначили, що землетруси були зосереджені під сніговою горою, відомою їм, але не широкій громадськості, як потенційно небезпечний вулкан, який був сплячим більше століття. Протягом наступного тижня кількість землетрусів зросла, і ці землетруси спровокували снігові лавини, що в свою чергу змусило закрити зони зимового відпочинку навколо гори. Геологи і геофізики зійшлися на місці події, щоб стежити за діяльністю і зустрілися з місцевою владою, щоб попередити їх про можливість виверження. 27 березня пара і попіл вибухнули з вершини вулкана і ознаменували початок кількох невеликих вивержень протягом наступних двох місяців.

Малюнок 2. Гора Сент-Хеленс перед виверженням 18 травня 1980 року. Вид з північного сходу озера Спіріт.

Державні органи завбачливо закрили територію навколо гори після того, як їх повідомили про минулу насильницьку поведінку вулкана тими, хто проводив ретельні геологічні дослідження протягом попередніх 20 років. Хоча закриття було необхідним запобіжним заходом, воно викликало невдоволення і навіть гнів з боку деяких громадян, які хотіли отримати доступ до свого майна та місць відпочинку. Продовження спостереження за вулканом показало, що його північний фланг, який височів над найпопулярнішою зоною відпочинку, ставав все більш нестабільним. Попередження видавалися за зсуви і масштабні снігові лавини. Ці попередження підтримували необхідність продовження закриття району, хоча суспільний тиск врешті-решт призвів до коротких, дозволених набігів на територію власниками каюти для вилучення речей. Одна така поїздка була запланована на ранок 18 травня, але вона так і не відбулася.

Малюнок 3. Автомобіль після виверження гори Сент-Хеленс 1980 року (31 травня). Автомобіль Рейда Блекберна (фотограф, National Geographic, Ванкувер Колумбійський), приблизно в 10 милі від гори Сент-Хеленс.

Більше дев'яти годин вивергався енергійний шлейф попелу, в кінцевому підсумку досягаючи 12-15 миль (20-25 кілометрів) над рівнем моря. Шлейф рухався на схід із середньою швидкістю 60 миль на годину (95 кілометрів/год), а попіл досяг Айдахо до полудня. До початку 19 травня руйнівне виверження закінчилося.

О 8:32 ранку 18 травня землетрус спричинив гігантський зсув на нестабільному північному фланзі, який, в свою чергу, розв'язав палючий вибух гарячого газу, навантаженого уламками гірських порід; масивні повені бруду та скелі по більшості річкових долин; потоки гарячої, багатої газом вулканічної породи; і величезний шлейф попелу. Намочені водою зсувні сміття виробляли серію щільних суспензій, які мчали вниз за течією і майже розірвали міждержавне шосе 5 та залізничну лінію AMTRAK, що з'єднує Портленд, Орегон та Сіетл, Вашингтон. Ці потоки сміття призупинили судноплавство на річці Колумбія і наблизилися до блокування водозаборів охолоджуючої води на діючій атомній електростанції. Ці події перетворили пишний ландшафт густого зеленого лісу в запилений вулканічний пустир і вбили 57 людей, які були занадто близько до гори. Східна половина держави, де люди практично не підозрювали про будь-яку вулканічну небезпеку, була покрита попелом. Кількість загиблих, хоч і велика, могла бути набагато, набагато вищою без попередніх попереджень і внаслідок цього закриття земель. Удача також зіграла роль у збереженні кількості смертельних випадків.

Малюнок 4. Гора Сент-Хеленс в 1982> Після виверження 1980 року сталася масивна лавина сміття, яка зменшила висоту вершини гори з 9,677 футів (2950 м) до 8 363 футів (2549 м), залишивши 1 милю (1,6 км) широкий підковоподібний кратер.

Якби виверження сталося в понеділок, а не неділю, кілька сотень лісорубів, працюючи в районі поблизу вулкана, але поза закритою територією, загинули б. Протягом наступного десятиліття тривале дотримання заборонених зон і ретельне спостереження та прогнозування активності попередили громадськість про майбутні виверження, і ніяких додаткових життів не було втрачено. Дослідження того, що спричинило катастрофічне виверження, призвело до збільшення оцінки властивої нестійкості високих, засніжених вулканів та небезпек, які вони становлять. (Витяги з життя з вулканами, Т.Л. Райт і Т.К. Пірсон, Програма небезпеки вулканів Геологічної служби США: Циркуляр геологічної служби США 1073, 57p. 1992)

Малюнок 5. Гора Сент-Хеленс до і після виверження 1980 року показує зменшення висоти і утворився кратер.

Як тануть гірські породи

Більшість магми утворюється в основі земної кори; на малюнку нижче наведена діаграма тиску і температури. На лівій стороні суцільної чорної лінії (званої солідусом) знаходиться область, де температура занадто низька для розплавлення гірської породи. На правій стороні лінії солідуса знаходиться область, де скеля буде танути. Зверніть увагу, що лінія солідуса не є вертикальною лінією, що йде прямо вниз, але нахилена під кутом менше вертикального, демонструючи, що зі збільшенням тиску температура також повинна збільшуватися, щоб гірська порода розплавилася.

Малюнок 6. Графік тиску і температури гірських порід земної кори. Лінія, яка розділяє область твердої та рідкої породи, називається солідусом. Зверніть увагу, що гірська порода в точці X не може розплавитися, якщо не відбудеться одна з наступних умов: або підвищення температури (стрілка «a»), або зменшення тиску (стрілка «b»), або будь-яка комбінація цих двох змін (стрілка «c»), або шляхом додавання води для зміни умов плавлення, що зміщує лінію солідусу вліво ( стрілка «d»).

Тепер поглянемо на умови біля основи скоринки, в точці «Х». Ця порода на «Х» недостатньо гаряча, щоб розплавити; або можна сказати, що скеля в точці X знаходиться під занадто великим тиском, щоб розплавити. Щоб ця порода розплавилася, або температура повинна збільшуватися (стрілка «а»), або тиск має зменшуватися (стрілка «b»), або ми можемо мати як більш гарячу температуру, так і більш низький тиск відбуватися одночасно (стрілка «c»). Незалежно від пройденого шляху, ми можемо змусити цю скелю X перетнути суцільну лінію і стати магмою. Єдиний інший спосіб, яким ми можемо змусити скелю X перетнути суцільну лінію і стати магмою, - це перемістити цю лінію (стрілка «d» на малюнку); іншими словами, змінити температуру плавлення породи. Це можна зробити, додаючи воду, яка знижує температуру плавлення гірської породи, і тепер ми можемо змусити скелю X розплавити, фактично не змінюючи умови температури та тиску.

Тепер давайте подумаємо про тектоніку плит і типах меж, які мають магму, пов'язану з ними (див. Малюнок нижче). Тектонічні плити, які розходяться (або тягнуться), змушують нижню область мантії відчувати умови зниженого тиску. Якщо мантія вже досить тепла, зниженого тиску може просто вистачити для отримання магми (стрілка «б» на малюнку нижче). Там, де тектонічні плити сходяться (зливаються), одна з плит може підпорядковуватися нижче іншої плити; нагадаємо, що субдукція відбудеться лише в тому випадку, якщо тектонічна плита має тип океанічної кори. Ця субдукційна плита з океанічною корочкою буде містити мінерали, які гідратовані (вода в їх кристалічній структурі), і в міру субдукції пластини гідратовані мінерали стануть нестабільними і вода буде виділятися.

Малюнок 7. Області генерації магми на певних границях пластин (b і d) або всередині пластини за рахунок гарячої точки (а). Стрілки a, b і d відповідають тим же стрілкам, як показано на малюнку 6.

Ця вода знизить температуру плавлення області мантії безпосередньо над субдуктивной пластиною, і в результаті утворюється магма (стрілка «d» на малюнку). Останній спосіб розплаву гірської породи полягає в тому, щоб просто збільшити температуру породи; цей конкретний механізм плавлення не повинен бути пов'язаний з якоюсь певною межею плити. Замість цього повинен бути регіон, відомий як гаряча точка, викликана мантійними шлейфами (стрілка «a» на малюнку вище). Вважається, що шлейфи мантії генеруються на кордоні ядра та мантії, і є областями підвищеної температури, які можуть спричинити танення літосферної області. З літосферою, розбитою на кілька тектонічних плит, які мігрували над цими шлейфами протягом геологічного часу, отримані в результаті гарячі точки вулканів можна знайти в будь-якій точці світу.

Інструкції

Перш ніж почати цю діяльність, будь ласка, перегляньте розділ 3.2 глави 3 у Фізичній геології про те, як утворюється магма. Ви також можете переглянути наступний уривок про те, як гірські породи тануть. Цей веб-сайт коротко розглядає 3 основні способи плавлення гірських порід (декомпресійне плавлення, плавлення флюсу [летючі речовини] та додавання тепла [провідності]).

Відвідайте Геологію USGS національних парків. Виберіть посилання для кожного з наступних парків і зробіть «стандартний» фототур, щоб вивчити регіон:

Національний парк Гавайських вулканів
Національний пам'ятник вежі дияволів
Єллоустоунський національний парк
Національний парк озера Кратер
Національний парк Pinnacles
Гора Сент-Хеленс Національний вулканічний пам'ятник
Ліжка лави Національний монумент

Виберіть чотири сайти зі списку вище, які вас найбільше заінтригують. Для кожного з чотирьох сайтів зверніться до наступних питань. Не соромтеся використовувати інші надійні веб-сайти (наприклад, NPS.gov), щоб допомогти вам вивчити відповіді (обов'язково цитуйте інші джерела):

Де знаходиться парк (наприклад, поблизу якого міста, штату чи конкретного регіону країни?).
У 2 — 3 реченнях опишіть центральну вулканічну особливість парку. Це активний, сплячий або вимерлий вулканічний сайт, чи це інший тип функції? Якщо це вулкан, який тип вулкана це (щит, стратовулкан, шлаковий конус, кальдера тощо)? Якщо це активний вулканічний сайт, який конкретний вид вулканічної активності зображує фототур USGS, щоб допомогти вам визначити це? (Включіть знімок екрана цієї дії з фототуру, де це можливо.)
У 2 — 3 реченнях, будь ласка, опишіть тектонічні процеси, що призвели до виникнення вулканічних особливостей у парку. Наприклад, чи була вулканічна особливість результатом активності на кордоні плити, гарячої точки чи якоїсь іншої діяльності?
У 2 - 3 реченнях, будь ласка, дайте власну оцінку того, який тип процесу розплаву відбувається в кожному місці. Чи існує більше одного виду розплаву? Використовуйте інформацію, яку ви дізналися в тексті та з уривка вище про те, як тануть скелі.
Які конкретні питання виникли, коли ви досліджували кожну функцію, і чи змогли ви знайти задовільні відповіді для вирішення вашої цікавості? Надішліть короткий звіт (максимум 2 сторінки, 1,5 інтервалу), обговорюючи ваші відповіді на ці питання. Ви будете оцінені за цією діяльністю, як описано в наступній рубриці.

Зверніть увагу, що бали можуть бути віднімані за орфографічні або граматичні помилки або за недотримання правил міжрядкового інтервалу та довжини.

Рубрика сортування

15 балів: Точно відповіли на питання для кожного з чотирьох вулканічних місць. Будь-які додаткові посилання, використані, цитувалися.

12 пунктів: Точно відповіли на питання по кожному з сайтів, пропускаючи або відповівши неправильно лише на один-два питання. Будь-які додаткові посилання, використані, цитувалися.

8 балів: Більше двох питань пропущено або відповіли неправильно. Посилання (якщо застосовно) не були включені.

5 балів: Надана лише дуже часткова інформація.

0 балів: Не виконали завдання.