"Acqua calda" nel Parco nazionale vulcanico di Lassen: fumarole, terreno fumante e pozzanghere bollenti
Le caratteristiche idrotermali (acqua calda) del Parco Nazionale Vulcanico di Lassen affascinano i visitatori di questa regione della California nord-orientale. Fanghi bollenti, terreno fumante, fumarole ruggenti e gas solforosi sono collegati al vulcanismo attivo e sono tutti ricordi del potenziale in corso di eruzioni nell'area di Lassen. In nessun'altra parte della gamma di vulcani Cascade è possibile vedere una tale gamma di caratteristiche idrotermali. Un recente lavoro di scienziati con il US Geological Survey (USGS), in collaborazione con il National Park Service, sta gettando nuova luce sui meccanismi interni del sistema idrotermale di Lassen.
Le straordinarie caratteristiche idrotermali nel Parco nazionale vulcanico di Lassen includono fumarole ruggenti (sfiati di vapore e gas vulcanico), fanghi tonanti, piscine bollenti e terreno fumante. Queste caratteristiche sono legate al vulcanismo attivo e sono indicazioni del potenziale in corso per ulteriori eruzioni dal "centro vulcanico" di Lassen.
La regione di Lassen si trova all'estremità meridionale della catena di vulcani Cascade e al margine occidentale del bacino e della provincia di Range. I vulcani della Cascade Range sono creati dall'innalzamento della roccia fusa (magma). Questo magma viene generato come la placca oceanica Juan de Fuca, una delle placche tettoniche che compongono il guscio esterno della Terra, si tuffa (viene "sottotottata") sotto la Placca nordamericana continentale. Il confine tra queste placche, chiamato Cascadia Subduction Zone, scende verso est sotto il Pacifico nord-occidentale in una fossa offshore. La geologia della regione di Lassen è anche influenzata dall'estensione orizzontale (allungamento) della crosta terrestre nel Bacino e nella Provincia di Range, appena ad est.
Quasi tutte le rocce vulcaniche nella regione di Lassen sono state eruttate negli ultimi 3 milioni di anni. L'attività vulcanica nel centro vulcanico di Lassen è iniziata con la formazione dello stratovulcano di Brokeoff circa 600.000 anni fa. Attività più recenti hanno creato Lassen Peak, una cupola vulcanica collocata circa 27.000 anni fa; Chaos Crags, un complesso a cupola formato circa 1.100 anni fa; e Cinder Cone, che è scoppiato circa 350 anni fa. Le ultime eruzioni nell'area si verificarono tra il 1914 e il 17 a Lassen Peak.
Quasi tutte le rocce vulcaniche nella regione di Lassen sono state eruttate negli ultimi 3 milioni di anni. L'attività vulcanica nel centro vulcanico di Lassen è iniziata con la formazione dello stratovulcano di Brokeoff circa 600.000 anni fa. Attività più recenti hanno creato Lassen Peak, una cupola vulcanica collocata circa 27.000 anni fa; Chaos Crags, un complesso a cupola formato circa 1.100 anni fa; e Cinder Cone, che è scoppiato circa 350 anni fa. Le ultime eruzioni nell'area si verificarono tra il 1914 e il 17 a Lassen Peak.
Caratteristiche idrotermali
Le aree di attività idrotermale nel Parco Nazionale Vulcanico di Lassen includono Bumpass Hell, Little Hot Springs Valley, Pilot Pinnacle, Sulphur Works, Devils Kitchen, Boiling Springs Lake e Terminal Geyser, che non è un vero geyser ma il risultato di un flusso freddo che scorre sopra uno sfiato del vapore. Le caratteristiche correlate si verificano anche a sud del parco di Mill Canyon a Morgan e Growler Hot Springs.
Tutte le caratteristiche del parco sono guidate dal vapore generato dall'ebollizione di un serbatoio sotterraneo di acqua calda. Le caratteristiche più calde e vigorose sono a Bumpass Hell, che segna l'area principale di deflusso e scarico del vapore dal sistema idrotermale di Lassen. La temperatura del getto di vapore ad alta velocità proveniente da Big Boiler, la più grande fumarola del parco, è stata misurata fino a 161° C (322° F), rendendola una delle fumarole idrotermali più calde del mondo. La maggior parte delle caratteristiche idro-termiche contengono miscele di vapore condensato e acque sotterranee superficiali e hanno temperature vicine al punto di ebollizione dell'acqua alle rispettive quote. Le acque riscaldate a vapore sono tipicamente acide e non sono sicure, nemmeno per fare il bagno, tranne che nel Drakesbad Guest Ranch.
Il vigore delle caratteristiche idrotermali di Lassen varia sia stagionalmente che di anno in anno. In primavera, quando l'acqua freatica fresca proveniente dalla fusione delle nevi è abbondante, le fumarole e le piscine hanno temperature più basse e il fango nei fanghi è più fluido. Alla fine dell'estate e negli anni di siccità, le caratteristiche diventano più secche e più calde perché c'è meno miscelazione con acque sotterranee basse e fresche. Su una scala temporale più lunga, le caratteristiche idrotermali possono cambiare posizione, estinguersi o evolversi in diversi tipi di caratteristiche. Ad esempio, una zona di terreno fumante nelle Opere di zolfo superiori è crollata all'inizio degli anni '80 per formare un enorme fango bollente. Per proteggere i visitatori e anche per capire l'origine e l'evoluzione di tali caratteristiche, il personale e gli scienziati del National Park Service (NPS) con il US Geological Survey (USGS) monitorano continuamente le caratteristiche fisiche e chimiche dell'attività idrotermale di superficie nel Parco Nazionale Vulcanico di Lassen.
L'origine del sistema idrotermale di Lassen
Le prese di vapore e le sorgenti di acqua calda sono espressioni superficiali dei sistemi idrotermali, in cui l'acqua di superficie fredda percola in profondità nel terreno, dove viene riscaldata dal lento rilascio di energia termica da una fonte di calore. Il centro vulcanico di Lassen ospita un tale sistema perché ha i tre elementi richiesti: abbondante acqua di falda, roccia permeabile e una fonte di calore in profondità.
FAGLIE E ALTERAZIONE IDROTERMALE
L'acqua che alimenta il sistema idrotermale di Lassen proviene dalla pioggia e dalla neve che cade sugli altopiani del Parco nazionale vulcanico di Lassen. Quest'acqua entra nel terreno attraverso rocce permeabili e lungo percorsi favorevoli, come fratture e faglie nella roccia o confini tra i flussi vulcanici. Una volta in profondità, l'acqua viene riscaldata. La fonte di calore è un corpo di magma o un corpo di roccia solida ma ancora molto calda legata al recente vulcanismo. Questa fonte di calore si trova probabilmente ad una profondità da 5 a 6 miglia (8-10 km) sotto il picco di Lassen.
Quando l'acqua penetra nella roccia calda che circonda la fonte di calore, viene riscaldata per conduzione. L'acido cloridrico, i gas solforosi e altri volatili emessi dal corpo di magma o roccia calda si dissolvono nell'acqua quando viene riscaldata. Poiché è meno denso dell'acqua fredda, l'acqua riscaldata aumenta per convezione. Quando l'acqua sale, gli acidi reagiscono con la roccia circostante, arricchendo l'acqua in silice disciolta (SiO2) e metalli. L'acqua calda in evoluzione chimica sale a una profondità di circa mezzo miglio a un miglio (1-2 km) sotto la superficie, dove satura la roccia permeabile e si accumula nelle fratture al di sotto delle caratteristiche termiche del Parco Nazionale Vulcanico di Lassen. Questo serbatoio di acqua calda nella parte più profonda del sistema idrotermico è chiamato zona a liquido. Usando le analisi della composizione chimica dei gas delle fumarole ad alta temperatura nel parco, gli scienziati USGS calcolano che la temperatura di questa parte del sistema idrotermale di Lassen è compresa tra 235 e 240° C (455-440° C).
Quando l'acqua calda in aumento raggiunge una profondità di circa mezzo miglio (1 km), dove la pressione del fluido sovrastante (pressione idrostatica) è diminuita a circa 30 volte la pressione atmosferica, si verifica l'ebollizione. Bolle di vapore si alzano attraverso l'acqua e migrano in superficie, trasportando la maggior parte dei gas che sono stati dissolti nell'acqua (anidride carbonica, acido solfidrico, idrogeno, azoto ed elio). La zona del sottosuolo in cui vapore e gas prevalgono nelle fratture aperte è chiamata zona dominata dal vapore.
Quando l'acqua penetra nella roccia calda che circonda la fonte di calore, viene riscaldata per conduzione. L'acido cloridrico, i gas solforosi e altri volatili emessi dal corpo di magma o roccia calda si dissolvono nell'acqua quando viene riscaldata. Poiché è meno denso dell'acqua fredda, l'acqua riscaldata aumenta per convezione. Quando l'acqua sale, gli acidi reagiscono con la roccia circostante, arricchendo l'acqua in silice disciolta (SiO2) e metalli. L'acqua calda in evoluzione chimica sale a una profondità di circa mezzo miglio a un miglio (1-2 km) sotto la superficie, dove satura la roccia permeabile e si accumula nelle fratture al di sotto delle caratteristiche termiche del Parco Nazionale Vulcanico di Lassen. Questo serbatoio di acqua calda nella parte più profonda del sistema idrotermico è chiamato zona a liquido. Usando le analisi della composizione chimica dei gas delle fumarole ad alta temperatura nel parco, gli scienziati USGS calcolano che la temperatura di questa parte del sistema idrotermale di Lassen è compresa tra 235 e 240° C (455-440° C).
Quando l'acqua calda in aumento raggiunge una profondità di circa mezzo miglio (1 km), dove la pressione del fluido sovrastante (pressione idrostatica) è diminuita a circa 30 volte la pressione atmosferica, si verifica l'ebollizione. Bolle di vapore si alzano attraverso l'acqua e migrano in superficie, trasportando la maggior parte dei gas che sono stati dissolti nell'acqua (anidride carbonica, acido solfidrico, idrogeno, azoto ed elio). La zona del sottosuolo in cui vapore e gas prevalgono nelle fratture aperte è chiamata zona dominata dal vapore.
Nelle aree idrotermali attive, l'acqua calda arricchita con metalli disciolti e altre sostanze chimiche evapora. Ciò lascia dietro di sé minerali colorati di solfati come il giallo copiapite (solfato di ferro idrato) e la pirite nera o brassy (solfato di ferro o oro folle) vista qui a Devils Kitchen.
Il vapore proveniente dal sistema idrotermale di Lassen raggiunge la superficie attraverso i condotti per formare fumarole ad alta temperatura. Può anche condensare e riscaldare le acque sotterranee vicino alla superficie. Questo vapore condensato e acqua riscaldata possono far bollire la falda freatica, creando aree di terreno fumante o elementi di superficie come fanghi bollenti e “padelle frizzanti” (pozze poco profonde e vigorosamente bollenti di acqua chiara). Il gas idrogeno solforato (il gas che fa odorare le uova marce) viene ossidato in questo ambiente vicino alla superficie e ricco di ossigeno per formare zolfo elementare e acido solforico, producendo acque acide (basso pH) e con un'alta concentrazione di solfati. Le acque ricche di bicarbonato (HCO-3) si verificano ai margini delle aree riscaldate a vapore, dove il vapore e l'anidride carbonica (CO2) dalla zona sottostante dominata dal vapore vengono condensati in acque sotterranee scarsamente ossigenate ed emergono come sorgenti calde che depositano il travertino (carbonato di calcio).
Man mano che il vapore sale per alimentare le caratteristiche termiche di maggiore elevazione nel Parco nazionale vulcanico di Lassen, l'acqua calda impoverita di gas scorre lateralmente dal serbatoio sotterraneo lungo percorsi permeabili e raggiunge la superficie a sud del parco a quote più basse (circa 5.000 piedi o 1.500 m). Le acque a basso contenuto di gas, ad alto cloruro, a pH neutro di Growler e Morgan Hot Springs, lungo Mill Creek, sono alimentate da tale deflusso laterale dal pennacchio liquido principale che bolle sotto il fianco sud del picco di Lassen. Le temperature misurate di queste sorgenti termali vanno da 126 a 207° F (52-97° C). Il punto di ebollizione dell'acqua alle altitudini di queste sorgenti è di circa 95° C (203° F). La primavera calda di Growler ha la più alta temperatura e il più alto contenuto di cloruro di queste caratteristiche. Acqua calda ad alto contenuto di cloruro è stata trovata anche in profondità sotto Terminal Geyser, all'interno del parco. Ulteriore deflusso di acqua derivata dal sistema idrotermale di Lassen, molto diluito mescolandosi con acqua di falda fredda, avviene a Domingo Springs e mediante infiltrazioni in diversi corsi d'acqua che drenano la regione di Lassen verso sud.
Man mano che il vapore sale per alimentare le caratteristiche termiche di maggiore elevazione nel Parco nazionale vulcanico di Lassen, l'acqua calda impoverita di gas scorre lateralmente dal serbatoio sotterraneo lungo percorsi permeabili e raggiunge la superficie a sud del parco a quote più basse (circa 5.000 piedi o 1.500 m). Le acque a basso contenuto di gas, ad alto cloruro, a pH neutro di Growler e Morgan Hot Springs, lungo Mill Creek, sono alimentate da tale deflusso laterale dal pennacchio liquido principale che bolle sotto il fianco sud del picco di Lassen. Le temperature misurate di queste sorgenti termali vanno da 126 a 207° F (52-97° C). Il punto di ebollizione dell'acqua alle altitudini di queste sorgenti è di circa 95° C (203° F). La primavera calda di Growler ha la più alta temperatura e il più alto contenuto di cloruro di queste caratteristiche. Acqua calda ad alto contenuto di cloruro è stata trovata anche in profondità sotto Terminal Geyser, all'interno del parco. Ulteriore deflusso di acqua derivata dal sistema idrotermale di Lassen, molto diluito mescolandosi con acqua di falda fredda, avviene a Domingo Springs e mediante infiltrazioni in diversi corsi d'acqua che drenano la regione di Lassen verso sud.
LA VITA NEL FANGO CALDO
Le calde caratteristiche idrotermali acide del Parco nazionale vulcanico di Lassen non sono così esanime come potrebbero apparire. Tappeti colorati in alghe e batteri (in alto) sono importanti nelle parti più fredde delle sorgenti termali e dei canali di deflusso. Sotto la superficie e più in profondità nel sistema idrotermale, dove è buio e le condizioni sono più estreme, i microrganismi monocellulari vivi di tipi scoperti per la prima volta nelle sorgenti calde nel Parco Nazionale di Yellowstone negli anni '60. Chiamati "batteri termofili [che amano il calore]", questi organismi non sono veri batteri ma appartengono a un dominio della vita appena scoperto, gli Archaea (esempio a sinistra, ingrandito circa 20.000 volte). Specie di archaea sono state ora trovate in molti ambienti precedentemente ritenuti sterili, come le sorgenti di acqua calda acide, e possono sopravvivere a temperature fino a 80° C (175° F). Gli archei derivano energia metabolizzando i composti dello zolfo o il metano e quindi non dipendono dalla luce solare o da altre forme di vita per il cibo. Sebbene lo studio scientifico di questi organismi sia appena iniziato, un enzima estratto da Archaea da Yellowstone ha già generato un settore del valore di $ 300 milioni di dollari all'anno. Gli studi suggeriscono anche che la vita sulla Terra potrebbe essere nata da microbi simili ai moderni Archaea che sono nati nelle sorgenti calde sottomarine almeno 3,5 miliardi di anni fa. Ambienti simili potrebbero essere stati una culla per la vita su altri corpi planetari, come l'Europa di Marte e la luna di Giove.
Le caratteristiche del vapore all'interno del Parco nazionale vulcanico di Lassen sono direttamente correlate alle sorgenti termali e alle acque termali che si scaricano al di fuori del confine del parco sud. Sia il vapore che l'acqua ad alto contenuto di cloruro sono alimentati dallo stesso pennacchio di fluido ad alta temperatura che sale e bolle all'interno del parco. Questo pennacchio fa parte di un sistema di circolazione idrotermale che ha un'unica fonte di calore. La valutazione di queste connessioni idrologiche da parte degli scienziati USGS indica che lo sviluppo geotermico all'interno dell'area geotermica nota di Lassen, a sud del parco, influenzerebbe le caratteristiche idrotermali all'interno del parco. Per garantire che queste straordinarie caratteristiche possano continuare a essere apprezzate, il servizio forestale degli Stati Uniti ha istituito una zona cuscinetto a sud del parco, nella foresta nazionale di Lassen, dove non dovrebbe avvenire la produzione di energia geotermica.
Il lavoro degli scienziati USGS che studiano il sistema idrotermale di Lassen, in collaborazione con l'NPS, sta contribuendo a gettare nuova luce sui pericoli dei vulcani nella regione del Parco nazionale vulcanico di Lassen. Il lavoro di questi scienziati è solo una parte degli sforzi in corso del Programma Vulcano Hazards dell'USGS per proteggere la vita e le proprietà delle persone in tutte le regioni vulcaniche degli Stati Uniti, tra cui Alaska, Hawaii, California, Wyoming e il Pacifico nord-occidentale.
Il lavoro degli scienziati USGS che studiano il sistema idrotermale di Lassen, in collaborazione con l'NPS, sta contribuendo a gettare nuova luce sui pericoli dei vulcani nella regione del Parco nazionale vulcanico di Lassen. Il lavoro di questi scienziati è solo una parte degli sforzi in corso del Programma Vulcano Hazards dell'USGS per proteggere la vita e le proprietà delle persone in tutte le regioni vulcaniche degli Stati Uniti, tra cui Alaska, Hawaii, California, Wyoming e il Pacifico nord-occidentale.
RILIEVO GEOLOGICO USA e SERVIZIO DEL PARCO NAZIONALE — I NOSTRI TERRENI PUBBLICI VULCANICI
Eruzioni di Lassen Peak, California, 1914-1917
Il 22 maggio, al 1915, Lassen eruttò in modo esplosivo a Lassen Peak, in California, il vulcano attivo più meridionale della Cascade Range, devastò le aree vicine e fece piovere cenere vulcanica fino a 200 miglia a est. Questa esplosione fu la più potente in una serie di eruzioni del 1914–17 che furono le ultime a verificarsi nelle Cascate prima dell'eruzione del 1980 di Mount St. Helens, Washington. Un recente lavoro svolto da scienziati con l'US Geological Survey (USGS) in collaborazione con il National Park Service sta gettando nuova luce su queste eruzioni.
Lassen Peak è il più grande di un gruppo di oltre 30 cupole vulcaniche scoppiate negli ultimi 300.000 anni nel Parco Nazionale Vulcanico di Lassen, nel nord della California. Questi accumuli a forma di tumulo di roccia vulcanica, chiamati cupole di lava, sono stati creati da eruzioni di lava troppo viscose per scorrere prontamente lontano dalla sua fonte. Eruzioni circa 27.000 anni fa formarono il picco di Lassen, probabilmente in pochi anni. Con un'altezza di 2000 piedi e un volume di mezzo miglio cubo, è una delle più grandi cupole di lava sulla Terra.
Quando si formò Lassen Peak, assomigliava molto alle vicine Chaos Crags Domes, risalenti a 1.100 anni fa, con i lati scoscesi ricoperti di talus di roccia angolare. Tuttavia, da 25.000 a 18.000 anni fa, durante l'ultima era glaciale, la forma di Lassen fu significativamente modificata dall'erosione glaciale. Ad esempio, la depressione a forma di scodella sul fianco nord-orientale del vulcano, chiamato circo, fu erosa da un ghiacciaio che si estendeva per 7 miglia dalla cupola.
Il 30 maggio 1914, Lassen Peak si svegliò da un sonno lungo 27.000 anni quando fu scosso da un'esplosione di vapore. Tali esplosioni di vapore si verificano quando la roccia fusa (magma) sale verso la superficie di un vulcano e riscalda le acque sotterranee poco profonde. L'acqua calda sale sotto pressione attraverso fessure e, avvicinandosi alla superficie, vaporizza e sfoga in modo esplosivo.
A metà maggio del 1915, oltre 180 esplosioni di vapore avevano fatto esplodere un cratere largo 1.000 piedi vicino alla cima del picco di Lassen. Quindi il carattere dell'eruzione è cambiato radicalmente. La sera del 14 maggio 1915, si potevano vedere blocchi incandescenti di lava che rimbalzavano lungo i fianchi di Lassen da lontano come la città di Manton, 20 miglia a ovest. La mattina dopo, una cupola crescente di lava dacite (lava contenente dal 63 al 68% di silice) si era riversata nel cratere del vulcano e l'aveva riempita.
Quando si formò Lassen Peak, assomigliava molto alle vicine Chaos Crags Domes, risalenti a 1.100 anni fa, con i lati scoscesi ricoperti di talus di roccia angolare. Tuttavia, da 25.000 a 18.000 anni fa, durante l'ultima era glaciale, la forma di Lassen fu significativamente modificata dall'erosione glaciale. Ad esempio, la depressione a forma di scodella sul fianco nord-orientale del vulcano, chiamato circo, fu erosa da un ghiacciaio che si estendeva per 7 miglia dalla cupola.
Tremori iniziali (da maggio 1914 a maggio 1915)
Il 30 maggio 1914, Lassen Peak si svegliò da un sonno lungo 27.000 anni quando fu scosso da un'esplosione di vapore. Tali esplosioni di vapore si verificano quando la roccia fusa (magma) sale verso la superficie di un vulcano e riscalda le acque sotterranee poco profonde. L'acqua calda sale sotto pressione attraverso fessure e, avvicinandosi alla superficie, vaporizza e sfoga in modo esplosivo.
A metà maggio del 1915, oltre 180 esplosioni di vapore avevano fatto esplodere un cratere largo 1.000 piedi vicino alla cima del picco di Lassen. Quindi il carattere dell'eruzione è cambiato radicalmente. La sera del 14 maggio 1915, si potevano vedere blocchi incandescenti di lava che rimbalzavano lungo i fianchi di Lassen da lontano come la città di Manton, 20 miglia a ovest. La mattina dopo, una cupola crescente di lava dacite (lava contenente dal 63 al 68% di silice) si era riversata nel cratere del vulcano e l'aveva riempita.
DEVASTAZIONE CAUSATA DALLE ERUZIONI DEL MAGGIO 1915
Eventi del 19-20 maggio 1915
Nella tarda serata del 19 maggio, una forte esplosione di vapore ha frammentato la cupola di dacite, creando un nuovo cratere in cima al picco di Lassen. Nessun nuovo magma fu espulso in questa esplosione, ma blocchi luminosi di lava calda dalla cupola caddero sulla cima e fianchi superiori innevati del picco di Lassen.
MAPPA GENERALIZZATA DEI DEPOSITI DA ERUZIONI DI LASSEN PEAK DEL MAGGIO 1915
Le eruzioni del picco di Lassen del maggio 1915 distrussero un'area di 3 miglia quadrate, ora semplicemente chiamata l'Area Devastata, sul fianco del vulcano. La sera del 19 maggio, una grande esplosione di vapore ha frammentato la cupola ancora calda della lava che aveva riempito il cratere sommitale di Lassen durante la settimana precedente, facendo esplodere un nuovo cratere sulla cima del vulcano e creando una valanga di blocchi di lava caldi, detriti vulcanici e neve. Mentre la neve si scioglieva, si generò un enorme flusso di fango di materiali vulcanici, chiamato lahar. Il lahar si precipitò per 7 miglia lungo Lost Creek, dove emise enormi volumi d'acqua, inondando la bassa Hat Creek Valley. Le valanghe, i lahar e le inondazioni prodotte da questa esplosione sradicarono e portarono via con facilità alberi alti 100 piedi e distrussero sei case ranch.
Durante la notte del 19-20 maggio, la nuova lava si riversò dentro e riempì il cratere creato dall'esplosione di vapore. Il 22 maggio Lassen Peak esplose di nuovo in una potente eruzione climatica che fece esplodere frammenti di roccia e pomice in alto nell'aria, creando il più grande e profondo dei due crateri visti oggi vicino alla cima del vulcano e generando una colonna di cenere vulcanica e gas. Una valanga ad alta velocità di cenere calda, pomice, frammenti di roccia e gas, chiamato flusso piroclastico, spazzò il lato del vulcano.
Gli alberi che erano ancora in piedi dopo l'eruzione del 19 maggio furono abbattuti, con i loro tronchi lasciati sdraiati sul terreno che puntavano lontano dal vulcano. Il flusso piroclastico sciolse rapidamente la neve lungo il suo cammino, creando un lahar che seguì il percorso del lahar 2 giorni prima e si precipitò giù da Lost Creek a Old Station, rilasciando acqua che inondò nuovamente la bassa Hat Creek Valley.
Questi blocchi cadenti lanciarono una valanga di neve e roccia vulcanica larga mezzo miglio che ruggì per 4 miglia lungo il ripido fianco nord-est del vulcano e su una bassa cresta all'Emigrant Pass in Hat Creek.
Mentre i blocchi di lava calda si spezzavano in frammenti più piccoli, la neve si scioglieva, generando un flusso di fango di materiali vulcanici, chiamato lahar. La maggior parte di questo lahar fu deviata a nord-ovest a Emigrant Pass e scese 7 miglia lungo Lost Creek. Anche dopo essersi riposati, sia la valanga che il lahar hanno liberato enormi volumi d'acqua, allagando la bassa Hat Creek Valley durante le prime ore del mattino del 20 maggio. Il lahar e l'inondazione hanno distrutto sei ranch estivi per lo più non ancora occupate. Fortunatamente, le poche persone in queste case sono fuggite con solo lievi ferite.
Anche durante la notte del 19-20 maggio, la lava dacitica era un po 'più fluida di quella esplosa nella notte del 14-15 maggio e riempì il nuovo cratere sulla cima di Lassen, si rovesciò su alcuni punti bassi del suo bordo e scese di 1.000 piedi i ripidi fianchi ovest e nord-est del vulcano.
Eruzione climatica del 22 maggio 1915
Nel tardo pomeriggio del 22 maggio, dopo due giorni tranquilli, Lassen Peak esplose in una potente eruzione che fece saltare in aria frammenti di roccia e pomice, creando il più grande e profondo dei due crateri visti oggi vicino alla cima del vulcano. Un'enorme colonna di cenere vulcanica e gas si innalzò più di 30.000 piedi nell'aria ed era visibile da lontano quanto Eureka, 150 miglia a ovest.
La pomice che cadeva sul pendio nord-orientale del picco di Lassen generava una valanga ad alta velocità di cenere calda, pomice, frammenti di roccia e gas, chiamata flusso piroclastico, che scorreva lungo il lato del vulcano, devastando un'area di 3 miglia quadrate. Il flusso piroclastico incorporò rapidamente e sciolse la neve sul suo cammino. L'acqua della neve sciolta trasformò il flusso in un lahar altamente fluido che seguì il percorso del lahar del 19-20 maggio e si precipitò per quasi 10 miglia lungo Lost Creek fino alla Vecchia Stazione.
Questo nuovo lahar ha rilasciato un grande volume di acqua che ha inondato una seconda volta nella bassa Hat Creek Valley.
La potente eruzione climatica del 22 maggio spazzò via anche il lobo nord-orientale del flusso di lava estruso 2 giorni prima. L'eruzione produsse piccoli flussi di fango su tutti i fianchi del picco di Lassen, depositò uno strato di cenere vulcanica e pomice tracciabile per 25 miglia a nord-est e piovve cenere fine almeno fino a Winnemucca, Nevada, a 200 miglia a est.
Attività vulcanica continua ed eruzioni future
Per diversi anni dopo il 22 maggio 1915, l'eruzione, la fusione di neve primaverile che si riversava nel picco di Lassen innescò esplosioni di vapore, indicando che le rocce sotto la superficie del vulcano rimasero calde. Esplosioni di vapore particolarmente intense nel maggio del 1917 fecero esplodere il secondo dei due crateri che ora si vedono vicino alla cima del vulcano.
Gli sfiati di vapore si potevano trovare nell'area di questi crateri negli anni '50, ma gradualmente calarono e sono difficili da localizzare oggi. Lassen Peak dorme di nuovo, ma prese d'aria attive, sorgenti termali e pozze di fango bollente si trovano ancora altrove nel Parco nazionale vulcanico di Lassen. Nessuno può dire quando, ma è quasi certo che l'area di Lassen subirà nuovamente eruzioni vulcaniche.
Quanti anni ha il "Cinder Cone"? - Risolvere un mistero nel Parco nazionale vulcanico di Lassen, in California
Il Cinder Cone nel Parco nazionale vulcanico di Lassen è un cono vulcanico alto 700 piedi. La sua età è stata controversa dal 1870, quando molte persone pensavano che fosse solo qualche decennio. Più tardi, si pensava che il cono e i flussi di lava associati si fossero formati intorno al 1700 d.C. o durante una serie di eruzioni di 300 anni che terminò nel 1851. Tuttavia, recenti studi condotti da scienziati US Geological Survey (USGS), lavorando in collaborazione con il National Il Park Service per comprendere meglio i pericoli dei vulcani nell'area di Lassen, ha fermamente stabilito che Cinder Cone si formò in eruzioni intorno al 1650.
Questa straordinaria vista a sud-est attraverso la cima del Cinder Cone mostra il cratere a doppio bordo nella parte superiore del cono vulcanico alto 700 piedi di scoria sciolta. La foto a destra mostra una veduta aerea, guardando a nord-ovest, del cono e dei suoi flussi di lava e depositi di cenere circostanti. Molte persone sono state ingannate dall'aspetto giovanile di queste caratteristiche vulcaniche nel credere a "testimonianze oculari" di eruzioni qui durante il 1850.
Dopo aver viaggiato attraverso la California del nord nella primavera del 1851, due cercatori d'oro riferirono di aver visto un vulcano in eruzione che "aveva lanciato il fuoco a una terribile altezza". Sostenevano inoltre di aver camminato per 10 miglia su rocce così calde che i loro stivali erano completamente distrutti. La loro storia è solo uno dei numerosi rapporti di quel tempo che in seguito furono assunti per descrivere un'eruzione di "Cinder Cone", una caratteristica vulcanica situata in ciò che è ora l'angolo nord-est del Parco Nazionale Vulcanico di Lassen.
Cinder Cone è un cono alto 700 piedi di scoria sciolta. La scoria si forma quando gocce di lava carica di gas vengono lanciate in aria durante un'eruzione e si raffreddano in volo, cadendo come roccia vulcanica scura contenente cavità create da bolle di gas intrappolate. La cima del cono di Cenere ha un cratere con un doppio bordo, probabilmente creato dalla fluttuante attività eruttiva nelle fasi avanzate della sua formazione. Il cono ha anche diversi flussi di lava a blocchi associati e un relativo deposito di ceneri diffuso identificabile per 8-10 miglia dal cono.
In realtà ci sono due coni di scorie a Cinder Cone: i resti di un cono precedente quasi completamente sepolto possono essere visti sul lato sud del cono più grande. Gran parte del cono precedente fu probabilmente distrutto da flussi di lava che eruttavano dalla sua base. Blocchi di scoria rossa e cementata all'interno dei flussi di lava di Painted Dunes (vedi la mappa geologica) sono pezzi di questo cono precedente, che sono stati portati via dalla lava in scorrimento.
Inizio di una polemica
Le eruzioni e la storia vulcanica di Cinder Cone sono state una controversia in corso per oltre un secolo, in parte a causa del contrasto straordinariamente bello tra i flussi di cono e di lava dall'aspetto nuovissimo, e la foresta matura circostante. All'inizio del 1870, H.W. Harkness, medico e osservatore scienziato dilettante di San Francisco, visitò e descrisse l'area di Cinder Cone (Harkness, 1875). Rimase colpito dall'apparente giovinezza delle caratteristiche vulcaniche e descrisse una serie di linee di prova che interpretò per significare che Cinder Cone aveva solo circa 25 anni.
Dopo aver presentato le sue scoperte in una riunione della California Academy of Sciences, Harkness è stato contattato da Henry Chapman, un membro dell'Accademia, che gli ha raccontato di aver sentito i cercatori d'oro raccontare la loro storia. Fu anche contattato da molti altri che affermarono di aver assistito a un'eruzione vulcanica nell'area di Lassen intorno al 1851, tra cui un Dr. O.M. Wozencraft. Harkness pensava che tutte queste storie sull'attività vulcanica potessero essere correlate a un'eruzione del cono di Cenere.
Le circostanze relative a questi rapporti sono alquanto oscure e incoerenti. Diversi resoconti di "eruzioni vulcaniche" nella zona di Lassen erano apparsi sui giornali della California settentrionale nel 1850, ma Harkness probabilmente non ne era a conoscenza. Nei primi anni, pubblicato nel 21 agosto 1850, edizione del Daily Pacific News, un giornale di San Francisco, un osservatore senza nome riferì di aver visto un vulcano in eruzione con "lava che brucia ancora correndo lungo i lati". Nel 1859, il San Francisco Times stampò un articolo in cui si presumeva che il dottor Wozencraft e un compagno avessero visto, da una posizione a ovest della zona di Lassen, fiamme nel cielo che attribuivano a un'eruzione vulcanica. Questo articolo è stato ampiamente ristampato e reso popolare in altri documenti, ma per il loro avvistamento non è stata data alcuna data o posizione specifica. Lo Shasta Republican notò in diverse occasioni nell'aprile 1859 che "l'immaginazione del Dr. è molto più attiva di qualsiasi vulcano nella nostra Contea o Stato". Fu nel rapporto di Harkness del 1875 che la data dell'osservazione di Wozencraft fu menzionata per la prima volta come l'inverno del 1850-1851.
Primi studi geologici
Il primo geologo a studiare Cinder Cone fu Joseph Diller (Diller, 1891, 1893), che fu tra i primi scienziati del US Geological Survey (USGS) a studiare i vulcani. Diller fece un'attenta osservazione di Cinder Cone e intervistò molti nativi americani e cacciatori di coloni e coloni europei che erano nella regione di Lassen nel 1850. Nessuno di loro ricordava di aver assistito ad alcuna attività vulcanica nell'area. Diller sapeva che una "strada per emigranti" (la Nobles Trail), utilizzata dai coloni che venivano in California nei primi anni del 1850, passava vicino alla base del Cinder Cone. Parlò con diverse persone che avevano "attraversato la pista" nel 1853. Notarono che un grande e solitario cespuglio di salice (Salix scouleriana) vicino alla cima del Cinder Cone era "grande come allora". Oggi, a più di un secolo dalle interviste di Diller, questo cespuglio è ancora vivo e poco cambiato.
Poiché il "salice sculer" sulla cima del Cinder Cone era già maturo nel 1853, Diller concluse che era estremamente improbabile che potesse esserci un'eruzione lì nell'inverno del 1850. Ha anche notato che gli alberi radicati nella cenere vulcanica eruttavano dal cono avevano circa 200 anni e gli alberi più vecchi sui relativi flussi di lava avevano circa 150 anni. Diller credeva di riconoscere due sequenze eruttive, ciascuna delle quali produceva flussi di lava. Tuttavia, pensava che solo l'eruzione più vecchia fosse esplosiva, creando Ceneri e depositi di cenere. Per quanto riguarda l'eruzione esplosiva, concluse che "Qualunque sia la testimonianza storica del tempo dell'eruzione, l'evidenza geologica dimostra chiaramente che deve essere avvenuta molto prima dell'inizio del secolo in corso" (prima del 1800). Diller quindi ipotizzò che l'eruzione esplosiva fosse avvenuta tra il 1675 e il 1700 d.C. e che l'eruzione più giovane e tranquilla fosse "certamente" prima del 1840.
A metà degli anni '30, il vulcanologo USGS R.H. Finch tentò di migliorare il lavoro di Diller. Sulla base di altri studi condotti a Cinder Cone, Finch pensò:
(1) che ci fossero stati almeno cinque eventi separati di flusso di lava, come suggerito da misure magnetiche sperimentali grezze (Jones, 1928);Usando questi presupposti e misurazioni degli anelli degli alberi, Finch propose una cronologia eruttiva complessa e dettagliata per Cinder Cone che durò quasi 300 anni (Finch, 1937). Dalle misurazioni degli anelli di un particolare albero, che mostravano due periodi di crescita lenta, pensò che le due eruzioni esplosive avvennero nel 1567 e nel 1666 DC. Concluse anche che i cinque flussi di lava furono espulsi nel 1567, 1666, 1720, 1785 e 1851.
(2) che il flusso di lava più giovane fu espulso nel 1851, accettando le "prove" storiche di Harkness (1875) e ignorando le interviste e le conclusioni di Diller; e
(3) che c'erano state almeno due distinte eruzioni esplosive del cono (Finch e Anderson, 1930).
Nuovi studi geologici
Dopo che Finch pubblicò il suo lavoro nel 1937, furono fatti pochi ulteriori studi sui pericoli del vulcano nell'area di Lassen. Tuttavia, ciò è cambiato il 18 maggio 1980, quando Mount St. Helens, Washington, esplose in una delle eruzioni vulcaniche più devastanti del 20° secolo. Dopo l'eruzione, l'USGS ha iniziato a rivalutare i rischi rappresentati da altri vulcani potenzialmente attivi nella Cascade Range, compresi quelli nel Parco nazionale vulcanico di Lassen. Da quel momento, gli scienziati dell'USGS hanno lavorato in collaborazione con il National Park Service per comprendere meglio i rischi dei vulcani nell'area di Lassen. Nell'ambito di questo lavoro, la storia di Cinder Cone è stata riesaminata. La maggior parte delle caratteristiche di Cinder Cone sono cambiate poco da quando Harkness le ha descritte per la prima volta nel 1870, ma tutte le ipotesi su cui Finch basava le sue conclusioni ora hanno dimostrato di essere errate.
FOTO AEREA INFRAROSSO E MAPPA GEOLOGICA DELL'AREA
DEL CONO DI CINDRO
La foto aerea a falsi colori in alto mostra Cinder Cono e i relativi depositi vulcanici come aree grigie sterili. Il netto contrasto con la foresta circostante matura (rossa), che copre le unità rocciose più vecchie, è chiaramente visibile. La mappa geologica in alto a destra mostra le varie unità rocciose che si trovano in quest'area.
Attraverso nuovi lavori sul campo e di laboratorio e reinterpretando i dati di studi precedenti, gli scienziati dell'USGS hanno dimostrato che l'intera sequenza eruttiva al Cinder Cone rappresenta un singolo evento continuo. Durante questo evento, la composizione della roccia fusa (magma) che alimenta l'eruzione è cambiata da andesite basaltica a andesite e poi di nuovo a andesite basaltica, ma con un contenuto di titanio più elevato. Chimicamente, le andesiti basaltiche sono rocce vulcaniche contenenti dal 53 al 57% di silice (SiO2) e le andesiti sono quelle che contengono dal 57 al 63% di silice. Sebbene chimicamente distinti, i flussi di lava e le scorie di Cinder Cone sono simili nell'aspetto. Sono rocce scure a grana fine, contenenti alcuni cristalli visibili dei minerali olivina, plagioclasio e quarzo.
Il precedente gruppo di depositi vulcanici eruttati a Cinder Cone, che sono relativamente poveri di titanio, sono costituiti dal cono di scoria più vecchio, dal flusso della Vecchia Panca, dai due flussi di Dune dipinte e dalla parte inferiore del diffuso strato di cenere. Il gruppo successivamente eruttato, relativamente ricco di titanio, è costituito dal cono di scoria più grande e più giovane, dalla parte superiore dello strato di cenere e dai due flussi di Letti di lava fantastici. Flow 2 of the Fantastic Lava Beds (vedi la mappa geologica) è il flusso che tutti, tranne Diller, avevano pensato che fosse scoppiato nel 1851. Le ceneri sui flussi di lava della Old Bench e Painted Dunes sono fortemente ossidate perché cadevano sui flussi di lava quando erano ancora caldo. Questa cenere ossidata appartiene allo stesso gruppo compositivo dei flussi Fantastic Lava Beds, gli ultimi flussi scoppiati a Cinder Cone. Tutti i materiali vulcanici di Cinder Cone rappresentano quindi un'unica sequenza eruttiva che probabilmente si è protratta per non più di qualche mese.
ALBERI E LAGHI AIUTANO GLI SCIENZIATI A DECIFRARE LA STORIA GEOLOGICA DEL CONO DI CINDRO
Diatomea del lago, ingrandita circa 1.200 volte |
Un'altra linea di prova per questa conclusione è il record "paleomagnetico" conservato nei flussi di lava di Cinder Cone. Man mano che la lava si raffredda, l'orientamento locale del campo magnetico terrestre in quel momento viene registrato nella roccia come una "magnetizzazione residua". Se è noto lo schema delle variazioni passate nell'orientamento del campo magnetico terrestre in una regione, gli scienziati possono confrontare una magnetizzazione residua con quello schema e possono essere in grado di identificare uno o più periodi di tempo brevi come alcuni decenni in cui il flusso avrebbe potuto raffreddarsi. Poiché l'orientamento del campo magnetico terrestre nella California settentrionale durante gli anni 1850 è ben noto ed è diverso dalle magnetizzazioni residue del Cinder Cone, i flussi di lava non avrebbero potuto essere eruttati nel 1850 o nel 1851. Inoltre, non ci sono differenze evidenti in l'orientamento magnetico registrato da uno qualsiasi dei flussi di lava del cono di cenere, e quindi i flussi dovevano essere estrusi in un intervallo di non più di 50 anni.
Sebbene le prove paleomagnetiche possano essere utilizzate per escludere il 1850 come l'età del cono di cenere, non fornisce un'età effettiva per la sua eruzione. Misurando i livelli di carbonio-14 in campioni di legno di alberi uccisi dall'eruzione del cono di cenere, gli scienziati dell'USGS hanno ottenuto una data "radiocarbonica" per l'eruzione tra il 1630 e il 1670 d.C. Tale data è anche coerente con la magnetizzazione residua conservata nei flussi di lava. La serie di eruzioni che hanno prodotto i depositi vulcanici a Cinder Cone sono state complesse e non sono affatto completamente comprese. Tuttavia, i nuovi studi condotti dagli scienziati USGS confutano i presunti resoconti di un'eruzione nei primi anni del 1850 e confermano l'interpretazione di Diller (1891, 1893) secondo cui Ceneri conobbe scoppiare nella seconda metà del XVII secolo. Suggeriscono anche che la data dell'anello di albero del 1666 proposta da Finch (1937) per la sua "seconda" eruzione esplosiva a Cinder Cone potrebbe effettivamente datare l'intera sequenza eruttiva.
Questo recente lavoro degli scienziati USGS a Cinder Cone, in collaborazione con l'NPS, sta contribuendo a fornire una migliore comprensione dei rischi del vulcano nell'area del Parco Nazionale Vulcanico di Lassen. Il lavoro di questi scienziati è solo una parte degli sforzi in corso del Programma Vulcano Hazards dell'USGS per proteggere la vita e le proprietà delle persone in tutte le regioni vulcaniche degli Stati Uniti, tra cui il Pacifico nord-occidentale, la California orientale, il Wyoming, l'Alaska e le Hawaii.
Michael
A. Clynne, Duane E. Champion, Deborah A. Trimble, James W. Hendley II, and Peter
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REFERENCES
- Diller, J.S., 1891, A late volcanic eruption in northern California and its peculiar lava: U.S. Geological Survey Bulletin 79, 33 p. https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc860793/m1/1/
- Diller,
J.S., 1893, Our youngest volcano: National Geographic Magazine, v. 4, p.93-96. https://urly.it/34zn1
- Finch,
R.H., 1937, A tree ring calendar for dating volcanic events at Cinder Cone,
Lassen Volcanic National Park, California: American Journal of Science, v. 33,
p.140-146. https://urly.it/34zn2
- Finch,
R.H., and Anderson, C.A., 1930, The quartz basalt eruptions of Cinder Cone,
Lassen Volcanic National Park, California: University of California Publications
in theGeological Sciences, v. 19, p. 245-273. https://link.springer.com/article/10.1007/BF02597025
- Harkness, H.W., 1875, A recent volcano in Plumas County: California Academy of Sciences Proceedings, v. 5, p.408-412. https://pubs.usgs.gov/fs/2000/fs023-00/
Fonte USGS
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