 | ВУЛКАНЫ |
Примерно 200 вулканов четвертичного возраста найдено в Японии. 70 % вулканов - андезитовые стратовулканы. Остальные – маленькие щитовые вулканы, пирокластическое плато, вулканы кальдеры, поля лавы, лавовые купола, пирокластические конусы (главным образом скория), туфовые кольца и маары (maar). Куполы лавы и конусы скория часто находятся на спратовулканах. Стратовулканы и вулканические кальдеры сформированы повторными извержениями, они используют тот же самый вентиль или смежные вентили (многогенетический вулкан). Так как японские островные дуги находятся в области сжатия, магма не может легко повыситься к поверхности. Поэтому магма неоднократно использует вентиль, который был произведен до этого и формирует здесь новые вулканы.
СТРАТОВУЛКАНЫ
Стратовулканы имеют коническую форму и созданы из слоев лавы, чередующейся с подошвенным вулканическим материалом. Тела большинства стратовулканов - 10 - 100 км3 в объем, но вулкан Фудзияма имеет исключительно большое тело в 400 км3. Хотя Сан Фудзияма представляет типичную форму стратовулкана, такие превосходные конические вулканы малочисленны. Формы стратовулканов изменяются в зависимости от способов извержения и эрозии: некоторые стратовулканы имеют лавовые купола на вершине, а другие, типа вулкана Bandai потеряли часть их тела. Moriya (1992) предложил следующую модель морфологического развития, основанную на его изучениях многих стратовулканов:
Стадия 1: конический вулкан типа Сан Фудзияма сформирован как извержение базальтовой или базальтово-андезитовой лаву и scoria. Извержения являются умеренными, а не взрывчатыми (стромболианский тип извержения - Сан Фудзияма, Yotei-zan, и Iwate- zan.
Стадия 2: Вулканы извергают андезитовую лаву. Лава с высокой вязкостью не течет далеко от вентиля даже на крутых склонах, так что конец потока лавы представляет эскарп{уступ}. Кроме того, поток лавы прямо у жерла гасится взрывом,разлетаясь вокруг вентиля (тип извержения Vulcanian). В результате, наклон, окружающий вершину, становится крутым. Тело вулкана гравитационно непостоянно, так как состоит из несвязанных легких частиц типа scoria. Извержение или землетрясение провоцируют крах верхней части. Вулканическая деятельность в этой стадии меньше по сравнению со стадией 1; интервал извержений более длинен и объем вулканических продуктов значительно меньше (пример - Shiretoko Io-zan и Iwaki-san) .
Стадия 3: Дацитовая магма с более высокой вязкостью чем андезитовая. Изменчивые компоненты не улетучиваются из магмы вследствие высокой вязкости, а быстрое расширение вызывает пену у к поверхности и взрывное извержение (извержение типа Plinian). Вершина нарушена извержением. Возникает пирокластический поток. Вулканические продукты состоят главным образом из пемзы (Asama-yama и на Хоккайдо Komaga-dake).
Стадия 4: маленькая кальдера сформирована на вершине. В этой кальдере произведены дацитовые и риолитовые купола лавы. Извержение взрывчатое с пирокластическим потоком и отложениями (извержение типа Plinian) - Akagi-san и Haruna-san.
Большинство японских стратовулканов можно классифицировать по любому из этих типов, но некоторые вулканы развиваются через различные процессы в зависимости от их местной тектоники. Например, Unzen-dake на Кюсю, вероятно во второй стадии извергал дацитовую лаву, а не андезитовую и неоднократно формировал мощный поток лавы и куполы лавы. Unzen-dake расположен в области растяжения (грабен Beppu-Shimabara) и полагают, что здесь механизм подъема магмы отличается от других областей Японии, потому что кора в этой области имеет много трещин (fissures).
Процесс развития стратовулканов можно объяснить с моделью диапира. Частично плавясь, диапир поднимается в верхнюю мантию и останавливается под слэбом. Жидкость (базальтовая магма), способна внедриться выше в кору до стадии 1. Хотя диапир остывает, он нагревает нижнюю кору и производит felsic магму. Магма, полученная из расплавления смесей коры с внедренной базальтовой магмой порождает андезитовую магму и выплескиват ее к поверхности (стадия 2). Магма становится более вязкойи причиняет взрывчатые извержения (ержения типа извVulcanian и Plinian), искажающие вулканическое тело (стадия 3). В конечном счете магма в нижней коре становится дацитовой и риолитовой. Эта магма медленно поднимается к поверхности и формирует купола лавы (стадия 4).
МОНОГЕНЕТИЧЕСКИЙ ВУЛКАН
Вулканы, сформированные только одним извержением, называются моногенетическими, включая лавовые купола и пирокластические конусы (например scoria конус, конус пемзы и cinder coneю Пример - Scoria Aso Yonezuka)
Эти вулканы обычно маленькие. В Японии большинство лавовых куполов примерно 1000 м в диаметре основания и 200 - 300 м в высотой. Лавовый купол Daisen в префектуре Тоттори на западном Хонсю является наибольшим, 4400 м в диаметре и 760 м в высоте. Обычные пирокластические конусы также примерно 1000 м в диаметре и 200 м в высоте.
Лавовые купола и конусы scoria часто создаются пирокластически в вулканах кальдеры и стратовулканах. Сан Фудзияма имеет примерно 60 конусов scoria. Моногенетические вулканы выделены в отдельные группы и их 30 в Японии. Они распространены в основном на Японской стороне, особенно в северо-западном и среднем Кюсю и северо-западном Chugoku. На Тихоокеанской стороне моногенетические вулканы сформированы только в восточной части полуострова Izu и центральном Хонсю. Область развития моногенетических вулканов находится в режиме уменьшенных сжатий или растяжений. Магма поднимается легко по открытым трещинам и не использует жерло. Хотя каждый вулкан в моногенетической группе маленький, полный объем извержений вулканов, сформированных рядом, может быть эквивалентен извержению одного стратовулкана.
Приблизительно 200 чектвертичных вулканов находится в Японии. Половина этих вулканов прорвалась в течение последних 10 000 лет и классифицируется как действующий вулкан. Метеорологическое Агентство наблюдает 108 действующих вулканов, особый контроль ведется за 34 действующими вулканнами в течение 24 часов (с июля 2010).
Вулканы распределены не беспорядочно на всем протяжении японской островной дуги. Они тянутся параллельно Курильской дуге на Хоккайдо и Японском желобе в Tohoku. Эта вулканическая цепь поворачивается на юг в центральном Хонсю и простирается параллельно желобу Izu-Bonin. Немногочисленные вулканы расположены с запада в вулканической цепи Кюсю (между Chubu и центральным Кюсю). В Кюсю вулканы занимают восток-запад в центральном Кюсю, но параллельны желобу Ryukyu Траншеей от южной части по направлению к островам Nansei. Вулканические фронты отбивают границы между невулканическими и вулканическими областями на Тихоокеанской стороне Курильской дуги, Северо-Восточной Дуги Японии, Izu-Bonin дуги, и дуги Ryukyu.
Норма субдукции и угол слэба варьируют от дуги к дуге. Норма генерации магмы связана с этими факторами. Тихоокеанская плита субдуцируется круто (примерно 30 градусов под Северо-Восточную Дугу Японии по Курильскому, Японскому и Izu-Bonin желобамиз-за ее холодной и высокой плотности. Норма субдукции здесь выше, чем для плиты Филиппинского моря. В Курильской, Северо-Восточной Японской, и Izu-Bonin дугах норма генерации магмы высока и здесь сформировано много вулканов. С другой стороны, в Юго-Западной Дуге Японии, в районе субдукции плистины Филиппинского моря по трогу Nankai , отмечается немного вулканов. Плотность пластины Филиппинского моря ниже, потому что она моложе и более теплая по сравнению с Тихоокеанской плитой. Поэтому плита Филиппинского моря с низким углом субдукции расположена в не глубокой части верхней мантии под Юго-Западной Дугой Японии. В дуге Ryukyu, однако, угол более крутой под Кюсю; ведущий край слэба достигает 100 км и даже 200 км на юге на южном Кюсю и как следствие, число вулканов на юг от центрального Кюсю.
ВУЛКАНИЧЕСКИЕ КАЛЬДЕРЫ
Кальдера - вулканическая депрессия, оправа которой - круг или почти круг. Хотя стратовулканы имеют маленькую кальдеру, вулканы с кальдерой определяются как вулкан, который извергает большой объем (> 10 км3) дацит-риолитовых вулканических продуктов и создающий широкую пирокластическую поверхность отложений и кальдеру больше чем 10 км в диаметре в центре. Приблизительно десять кальдерных вулканов поздне четвертичного времени были сформированы на Хоккайдо, северном Tohoku, и Кюсю. Кальдерные вулканы отсутствуют между южным Tohoku и средним Кюсю; однако ранне четвертичные и третичные кальдерные вулканынайдены в этой области. Большинство кальдерных вулканов имеют высоты менее 500 м., в то время как многие стратовулканы расположены на более высоких областях. Подводные кальдеры были обнаружены в островной дуге Izu-Bonin. Наибольшая кальдера в Японии – кальдера Kussharo в восточном Хоккайдо, размер которой - 23 x 24 км. Топография кальдеры неясна, потому что вулкан Mashu (Mashu-dake) был сформирован в восточной оправе кальдеры. Кальдера Aso на Кюсю имеет ясные очертания надводных кальдер, размер которых - 24 x 18 км.
Формирование кальдерных вулканов начинается несколькими извержениями, сопровождаемыми felsic пирокластическими потоками крупного масштаба. Объем пирокластических депозитов - несколько десятков до сотен куб. км. Они формируют широкую пирокластическую депозитную поверхность. Четвертый пирокластический поток Aso-Сан (Aso-4), например, распространился на расстояние в 200 км от кальдеры. Такая разгрузка большого количества магмы делает впадину в магматическом очаге, заканчивающуюся коллапсом крыши очага. Другой тип кальдер формируется при взрыве и создает депрессию. Существует много факторов, включая размер и глубину магматического очага формы и структуры кровли очага и тектоники связаны с формированием кальдеры.
Большинство японских кальдерных вулканов не имеет большого стратовулкана перед формированием кальдеры подобно Кальдере Кратерного Озера. После создания кальдеры маленькие конические вулканы формируются вокруг кальдеры. Эти вулканы составляют примерно одну десятую стратовулкана. Маленькие конические вулканы имеют те же самые стадии развития как и стратовулканы. Магма дацито-риолитового состава (SiO2: примерно 67%) на стадии формирования кальдеры, но она меняется на базальтово-андезитовую (SiO2: примерно 55 %) в начале формирования конических вулканов. Магматическое развитие кальдерных вулканов отличается от стратовулканов (от базальтового до риолитового), так как базальтовая магма недавно вторгается в очаг дацито-риолитовой магмы и провоцирует взрывчатые извержения с пирокластическими потоками создавать кальдеру. Впоследствии базальтовая магма хлещет и формирует малые конические вулканы.
Aso-san имеет большую кальдеру (24x 18 км), но область коллапса меньше, чем существующая кальдера - в 800 м. Центр кальдеры, вероятно, разрушался в форме трубы. Эта структура подтверждается аномалией Буге. Существующая кальдера следовала из четырех огромных извержений с пирокластическими потоками, особенно важно четвертое извержение для большей части кальдеры. Части обрамления, похоже, создали оползень при четвертом огромном извержении, но могут и раньше.
Известная модель кальдеры обрушения – кальдера Crater Lake, которая создана извержением дацитовой и андезитовой магмы. В этой модели большой очаг магмы расположен около поверхности под вулканом. С другой стороны, воронкообразная структура под кальдерой вероятно обычна в Японии. Фрагменты разрушенных блоков падают в глубокую впадину. Другая модель - кальдера типа Valles. Этот тип характеризуется основанием кальдеры без разрушения, центральная часть кальдеры, поднимается как купол с куполами лавы. В кальдере Kussharo, наибольший в Японии, куполы лавы распределены циркулярно. Это предлагает, что кальдера Kussharo - кальдера Valles-типа.
Жизнь кальдерного вулкана короче, чем стратовулкана. Действия последних кальдерных вулканов четвертичного времени в Японии начались 300 000 лет назад или позже. Маленькие конические вулканы также развиваются быстро; эти вулканы обычно достигают последней стадии через 20000 лет.