Kaldera — kas tai? Vulkaninės kilmės krateriai, pavyzdžiai ir poveikis

Kaldera – tai didelis vulkaninis darinys, susidaręs tada, kai po milžiniško ugnikalnio išsiveržimo magmos kamera ištuštėja tiek, kad virš jos esantis žemės paviršius nusėda arba įgriūna. Tokiu atveju susidaro platus, dažnai apskritas arba ovalus gilių įdubų kompleksas, kurio skersmuo gali siekti nuo kelių kilometrų iki kelių šimtų kilometrų.

Kaip susidaro kaldera?

Kaldera susiformuoja, kai didelis kiekis magmos išsiveržia per trumpą laiką arba kai magmos išgavimas palieka nepastovų, tuščią ertmės porelį po ugnikalnio kūnu. Viršutiniai uolienų sluoksniai pritrūksta atramos ir dalinai arba visiškai įgriūna į ištuštėjusią kamerą. Procesui būdingi keli variantai:

Griūties (kolapso) kaldera – susidaro pagrindiniu būdu, kai stogo nuosmukis vyksta į vidų.
Išsiveržimo arba sprogstamoji kaldera – kaldera gali būti susijusi su itin sprogstamu išsiveržimu, kai didžiuliai kiekiai pelenų ir piroklastinių nuosėdų išstumiami į atmosferą.
Sudėtinės ir daugkartinės kalderos – viena kaldera gali užsidengti kita, susidaryti resurgentiniai kupolai ar „žingsniuotos“ griūtys po kelių išsiveržimų.

Tipiški bruožai

Kalderos dugne dažnai kaupiasi piroklastinės nuosėdos, lapiliai ir kitos uolienos.
Dažnai susiformuoja kalderos ežerai – vanduo užpildo įdubą.
Kalderos gali turėti resurgentinius kupolus, fumaroles, geizerius ir kitą geoterminę veiklą.
Jų forma ir dydis priklauso nuo magmos tūrio, ugnikalnio konstrukcijos ir geologinės aplinkos.

Pavyzdžiai

Keletas gerai žinomų kalderų:

Yellowstone'o kaldera (JAV) – vienas gerai ištirtų supervulkanų pavyzdžių; maždaug prieš 650 000 metų įvykusio paskutinio didelio išsiveržimo metu iš jos išsiveržė apie 1 000 km³ medžiagos. Tai padarė didžiulę įtaką Šiaurės Amerikos geologijai ir kraštovaizdžiui.
Tobos ežero (Indonezija) kaldera – apie prieš 74–75 000 metų įvykusi Tobos katastrofa išmetė maždaug 2 800 km³ piroklastinių medžiagų, tai vienas didžiausių žinomų sprogstamųjų išsiveržimų per pastaruosius milijonus metų.
Mount Mazama (Crater Lake, JAV) – maždaug prieš 7 700 metų įvyko kalderos susidarymas, dabar dugną dengia gilus Crater Lake ežeras.
Santorinis (Thera, Graikija) – garsus senovinis sprogstamasis išsiveržimas sukūrė apskritą kalderą ir turėjo reikšmingą poveikį viduržemio regiono civilizacijoms.
Long Valley (Kalifornija) ir Campi Flegrei (Neapolis, Italija) – pavyzdžiai didelių, aktyvių arba „neramių“ kalderų, kuriose stebimas žemės judėjimas ir geoterminė aktyvumas.

Ekologinis ir žmonių poveikis

Didelio masto kalderų išsiveržimai gali turėti vietinius ir globalaus masto padarinius:

Gausus pelenų kritulys uždengia dirvą, pastatus ir vandens šaltinius, kenkia augalijai ir gyvuliams.
Dideli piroklastiniai srautai (nuožulnos) sunaikina teritorijas aplink išsiveržimo vietą.
Dideli sprogstamieji išsiveržimai gali paskatinti trumpalaikį ar ilgesnį atšalimą (vadinamąją vulkaninę žiemą) dėl atmosferinių aerosolių atspindimos saulės spinduliuotės, o tai paveikia derlius ir ekosistemas.
Kitos pasekmės – liūtys su pelenų nuosėdomis, lavinų formos laharai, potvyniai ir, jei vyksta jūroje, cunamių pavojus.

Istoriniai duomenys rodo, kad Tobos išsiveržimas paskatino diskusijas apie galimą žmonių populiacijos susitraukimą. XX a. pabaigoje antropologas Stenlis Ambrozas (Stanley Ambrose) pasiūlė hipotezę, kad dėl vulkaninės žiemos žmonių populiacija galėjo sumažėti iki maždaug 2 000–20 000 asmenų; kai kurie autoriai siūlė kiek kitokias vertes (pvz., 5–10 tūkst.). Tačiau ši hipotezė išlieka ginčytina ir tiesioginių, vienareikšmiškų įrodymų nėra.

Pavojai, stebėjimas ir valdymas

Kalderų keliamas pavojus daro jas svarbiomis stebėjimo ir rizikos valdymo objektu:

Stebėjimas apima seismologiją (žemės drebėjimų sekimą), geodezinę deformaciją (GPS, InSAR), dujų (pvz., sieros dvideginio, CO2) išsiskyrimo matavimus ir termografinę stebėseną.
Pastaraisiais dešimtmečiais palydovinė InSAR technologija ir tankūs GPS tinklai leido anksti aptikti kupolų kilimą ar nusėdimą, kaip nutiko kai kuriuose aktyviuose kalderų sistemas.
Prevencinės priemonės daro įtaką civilinei apsaugai: rizikos zonų žymėjimas, evakuacijos planai, informavimo sistemos ir tarptautinis bendradarbiavimas mokslinių tyrimų srityje.

Teigiama įtaka

Nors kalderos gali būti labai destruktyvios, jos taip pat sukuria naujas aplinkas: kalderų ežerai ir geoterminės zonos tampa svarbiomis biologinėmis nišomis, o mineralinis pelenų sluoksnis ilgainiui prisideda prie dirvos derlingumo. Geoterminė energija ir turizmas (pvz., karštųjų šaltinių lankymas) yra papildomi ekonominiai aspektai.

Išvados: kaldera – tai ne vien tik griūties goba ar „katilas“ (kaldera kilmė iš portugalų kalbos reiškia „katilas“), bet ir dinamiška geologinė sistema, kurios formavimasis, pasekmės ir rizikos valdymas yra svarbūs tiek mokslui, tiek visuomenės saugumui. Kai kurios kalderos yra aktyvios ir reikalauja nuolatinio stebėjimo; kitos – užslėptos geologiniu požiūriu, tačiau vis tiek gali turėti ilgalaikes ekologines ir klimato pasekmes.

Kalderos formavimosi pavyzdys, nuotraukose parodytas Mazamos kalno išsiveržimo grafikas

Kraterio ežeras Oregone

Didesnės kalderos

Žinomi dar didesnes kalderas suformavę išsiveržimai. La Garitos kalderoje, esančioje San Chuano kalnuose Kolorado valstijoje, maždaug prieš 27,8 mln. metų per vieną didelį išsiveržimą išsiveržė 5 000 km ilgio ³Žuvų kanjono tufas.

Tam tikrais laikotarpiais riolitinės kalderos susiformuodavo į atskiras grupes. Tokių kalnagūbrių liekanų galima rasti tokiose vietose kaip San Chuano kalnai Kolorade (susiformavo oligoceno, mioceno ir plioceno laikotarpiais) arba Sent Fransua kalnų grandinė Misūryje (išsiveržė proterozojaus laikotarpiu).

Ngorongoro yra kaldera.

Santorino palydovinė nuotrauka. Žiūrint laikrodžio rodyklės kryptimi nuo centro: Nea Kameni; Palea Kameni; Aspronisi; Therasia; Thera

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra kalderos?

A: Kaldera - tai vulkaninis darinys, susidaręs dėl žemės paviršiaus suirimo po milžiniško ugnikalnio išsiveržimo. Ji susidaro, kai ugnikalnio magmos kamera ištuštėja tiek, kad virš jos esanti žemė nusėda.

K: Kuo kaldera skiriasi nuo kraterio?

A: Krateris susidaro sprogstant į išorę, o kaldera - griūnant į vidų.

K: Iš kur kilęs žodis "kaldera"?

A: Žodis "kaldera" kilęs iš portugalų kalbos ir reiškia "katilas".

K: Kiek medžiagos išsiskyrė per paskutinį Yellowstone'o kalderos išsiveržimą?

A: Per paskutinį Yellowstone'o kalderos išsiveržimą maždaug prieš 650 000 metų išsiveržė apie 1 000 km3 medžiagos.

K: Kada išsiveržė Tobos ežeras ir kiek medžiagos išsiskyrė?

A: Toba ežeras išsiveržė maždaug prieš 75 000 metų ir išmetė apie 2 800 km3 medžiagos. Tai buvo vienas didžiausių sprogstamųjų išsiveržimų per pastaruosius 25 mln. metų.

K: Pagal kokią teoriją šis išsiveržimas sumažino žmonių populiaciją iki 2000-20 000 žmonių?

A: Antropologas Stenlis Ambrozas (Stanley Ambrose) teigia, kad dėl šio išsiveržimo sukeltos vulkaninės žiemos žmonių populiacija sumažėjo iki 2000-20 000 žmonių.

K: Ar yra kokių nors tiesioginių įrodymų, patvirtinančių šią teoriją?

Atsakymas: Ne, nėra tiesioginių įrodymų, kurie patvirtintų šią teoriją, ir yra įrodymų, kurie rodo, kad ji gali būti neteisinga.