Der Garibaldi-Vulkangürtel (engl. Garibaldi Volcanic Belt) ist eine von Nordwest nach Südost verlaufende Kette von Vulkanen im Südwesten der kanadischen Provinz British Columbia. Er liegt in den Pacific Ranges der Coast Mountains und erstreckt sich von Watts Point im Süden bis zum Ha-Iltzuk Icefield im Norden. Der Vulkangürtel bildet den nördlichsten Abschnitt der Kaskaden-Vulkane, zu dem auch der Mount St. Helens und der Mount Baker gehören. Die meisten Vulkane des Gürtels sind schlafende Schichtvulkane und Subglaziale Vulkane, die von Gletschereis erodiert wurden. Weniger häufige Vulkanformen sind Lavadome, Schlackenkegel, Vulkanpfropfen und Calderas. Diese unterschiedlichen Formationen wurden durch unterschiedliche Typen vulkanischer Aktivität wie Plinianische und Peléanische Eruptionen geschaffen.
Die Ausbrüche entlang des Gürtels haben mindestens 3 Hauptzonen geschaffen. Die ersten begannen im Powder Mountain Icefield vor 4 Mio. Jahren. Die Anfänge des Mount Cayley sind in diese Zeit zu datieren. Multiple Eruptionen von vor 2,2 Mio. bis vor 2.350 Jahren schufen das Mount-Meager-Massiv, und Eruptionen von vor 1,3 Mio. bis vor 9.300 Jahren formten den Mount Garibaldi und andere Vulkane im Gebiet des Garibaldi Lake. Diese Hauptzonen befinden sich in drei gestaffelten Abschnitten und werden als Nord-, Zentral- und Süd-Abschnitt bezeichnet. Jeder Abschnitt enthält eine der Hauptzonen. Abgesehen von diesen großen vulkanischen Zonen liegen zwei große, spärlich untersuchte Vulkankomplexe am Nordende der Pacific Ranges, namentlich die Silverthrone Caldera und der Franklin-Gletscher-Vulkan. Sie werden als Teil des Garibaldi-Vulkangürtels angesehen, aber ihre tektonischen Beziehungen zu den anderen Vulkanen des Garibaldi-Gürtels sind aufgrund der nicht ausreichenden Untersuchungen unklar.
Geologie
Vorgeschichte Vor der Herausbildung des Garibaldi-Gürtels wurden eine Reihe älterer, aber verbundener Vulkangürtel entlang der Südküste von British Columbia geschaffen. Dazu gehört der von Ost nach West verlaufende Alert-Bay-Vulkangürtel im Norden von Vancouver Island und der Pemberton-Vulkangürtel entlang der Küste des Festlands. Der Pemberton-Gürtel wurde geformt, als die frühere Farallon-Platte vor 29 Mio. Jahren während des Oligozäns unter die British Columbia Coast subduziert wurde. Zu dieser Zeit begann gerade die Subduktion des nördlich-zentralen Abschnitts der Farallon-Platte unter den heutigen US-Bundesstaat Kalifornien und spaltete sich in einen nördlichen und einen südlichen Abschnitt. Zwischen vor 18 und vor fünf Millionen Jahren während des Miozäns zerbrach ein nördliches Überbleibsel der Farallon-Platte in zwei neue tektonische Platten, die Gorda- und die Juan-de-Fuca-Platte. Nach diesem Bruch könnte die Subduktion der Juan-de-Fuca-Platte mit dem Nordende von Vancouver Island vor acht Millionen Jahren während des Miozäns zusammengefallen sein. Zu dieser Zeit wurde der Alert-Bay-Gürtel aktiv. Ein kurzes Intervall des Stillstands in der Plattenbewegung vor etwa 3,5 Millionen Jahren könnte die Bildung basaltischen Magmas am abtauchenden Plattenrand angestoßen haben. Diese eruptive Periode ging der Herausbildung des Garibaldi-Gürtels voraus. Für jüngeren Vulkanismus im Alert-Bay-Gürtel wurden keine Hinweise gefunden, was darauf hindeutet, dass die vulkanische Aktivität im Alert-Bay-Gürtel erloschen ist.
Das anstehende Gestein unter der Garibaldi-Kette besteht aus granitischen und dioritischen Felsen des Coast Range Arc, welche einen Großteil der Coast Mountains ausmachen. Dieser ist ein großer Batholith-Komplex, der gebildet wurde, als die Farallon- und die Kula-Platte an der Westkante der Nordamerikanischen Platte im Jura und Tertiär subduziert wurden. Er liegt auf den Überbleibseln des Inselbogens, auf ozeanischen Plateaus und dicht gedrängten Kontinentalrändern, welche zwischen dem Trias und der Kreidezeit am Westrand von Nordamerika angefügt wurden.
Herausbildung mini|alt=Karte der Cascadia-Subduktionszone und Lage der nahegelegenen Vulkane entlang der Küsten der Vereinigten Staaten und Kanadas|Gebiet der Cascadia-Subduktionszone einschließlich des Kaskaden-Vulkanbogens (rote Dreiecke); der Garibaldi-Vulkangürtel ist mit den drei nördlichsten roten Dreiecken dargestellt.
Der Garibaldi-Gürtel bildete sich in Reaktion auf die fortlaufende Subduktion der Juan-de-Fuca-Platte unter die Nordamerikanische Platte entlang der Küste von British Columbia heraus. Es handelt sich dabei um eine 1094 km lange Verwerfungszone, die 80 km von der Küste des Pazifischen Nordwestens entfernt von Nordkalifornien bis zum Südwesten von British Columbia verläuft. Die Platten bewegen sich mit einer Rate von mehr als 10 mm pro Jahr in einem einigermaßen schrägen Winkel zur Subduktionszone. Aufgrund des sehr großen Gebiets der Verwerfung kann die Cascadia-Subduktionszone sehr starke Erdbeben mit einer Magnitude von 7,0 oder größer hervorbringen. Die Schnittstelle zwischen der Juan-de-Fuca- und der Nordamerikanischen Platte verharrt für Zeiträume von ungefähr 500 Jahren in einer Art Blockade. Während dieser Zeiträume bauen sich an der Schnittstelle der Platten Spannungen auf, und der Rand der Nordamerikanischen Platte hebt sich. Wenn die Platten schließlich aneinander vorbeirutschen, entlädt sich die über 500 Jahre aufgestaute Energie in einem Mega-Erdbeben.
Anders als andere Subduktionszonen weltweit gibt es in der Tiefsee der Cascadia-Zone keine Tiefseerinne am Kontinentalrand. Dies rührt daher, dass die Mündung des Columbia River direkt in die Subduktionszone reicht, Sedimente am Grunde des Pazifik ablagert und so die ozeanische Rinne zuschüttet. Gewaltige Fluten aus dem prähistorischen Lake Missoula lagerten im Jungpleistozän ebenfalls riesige Mengen von Sedimenten in der Rinne ab. Mit anderen Subduktionszonen hat sie jedoch gemeinsam, dass der äußere Rand langsam zusammengedrückt wird, ähnlich wie eine gigantische Feder. Wenn die gespeicherte Energie plötzlich durch eine Rutschung entlang der Verwerfung in unregelmäßigen Abständen freigesetzt wird, kann die Cascadia-Subduktionszone sehr schwere Erdbeben hervorrufen wie dies beim Kaskadien-Erdbeben am 29. Januar 1700 mit einer Magnitude von 9,0 geschah. Erdbeben an der Cascadia-Subduktionszone sind jedenfalls seltener als erwartet, und es gibt Hinweise auf eine nachlassende vulkanische Aktivität über die letzten Jahrmillionen. Eine mögliche Erklärung liegt in der Konvergenzrate zwischen der Juan-de-Fuce- und der Nordamerikanischen Platte. Diese beiden tektonischen Platten konvergieren gegenwärtig mit 3–4 cm pro Jahr. Das ist nur etwa die Hälfte der Rate von vor sieben Millionen Jahren.
Wissenschaftler haben geschätzt, dass es in den vergangenen 6.000 Jahren mindestens 13 schwere Erdbeben gab. Das jüngste, das Kaskadien-Erdbeben von 1700, wurde in die mündlichen Überlieferungen der First Nations von Vancouver Island aufgenommen. Es verursachte beträchtliche Erdstöße und einen schweren Tsunami, der den Pazifik überquerte. Die bedeutenden Erschütterungen, die mit dem Erdbeben verbunden waren, zerstörten Häuser der Cowichan auf Vancouver Island und verursachten mehrere Erdrutsche. Die Erschütterungen aufgrund des Erdbebens machten es den Cowichan unmöglich zu bleiben. Die Erdstöße waren so langwierig, dass sie erkrankten. Der vom Erdbeben ausgelöste Tsunami zerstörte schließlich ein Winterdorf bei Pachena Bay und tötete alle dort lebenden Personen. Das Kaskadien-Erdbeben von 1700 verursachte küstennahe Senkungen sowie überschwemmte Sümpfe und Wälder an der Küste, die später unter Geröll begraben wurden.
Viele Jahrtausende der Ruhe werden zwischen großen explosiven Eruptionen der Vulkane im Garibaldi-Gürtel erwartet. Eine mögliche Erklärung für die niedrigeren Raten des Vulkanismus in der Garibaldi-Kette ist, dass das zugehörige Terrain im Gegensatz zu den südlicheren Teilen des Kaskaden-Bogens zusammengepresst wird. In kontinentalen Grabenbrüchen ist Magma in der Lage, sich seinen Weg an die Erdoberfläche sehr rasch entlang von Verwerfungen zu bahnen und dabei weniger Möglichkeiten für eine Ausdifferenzierung zu bieten. Dies geschah möglicherweise südlich des Mount Hood zur Grenze nach Kalifornien hin und südwestlich des gewaltigen Newberry-Vulkans angrenzend an die Kaskadenkette im zentralen Oregon, weil die Brothers-Verwerfungszone in dieser Region liegt. Dieser Grabenbruch könnte die gewaltigen Mengen basaltischer Lava in diesem Teil des zentralen Kaskaden-Bogens erklären. Eine niedrige Konvergenzrate in einer von Kompression gekennzeichneten Umgebung mit gewaltigen stationären Magmaherden unter der Oberfläche könnte das kleine Volumen und differenzierte Magmen im gesamten Garibaldi-Vulkanbogen erklären. Der kanadische Vulkanologe Bill Mathews schlug 1958 einen Zusammenhang zwischen regionaler Vergletscherung des nordamerikanischen Kontinents während der Kaltzeiten und höheren Raten der vulkanischen Aktivität während des regionalen Abschmelzens der Gletscher auf dem Kontinent vor. Dies ist jedoch schwer vorherzusagen, weil es in der Region nur unregelmäßige geologische Untersuchungen gibt. Es gibt jedoch spezielle Daten einschließlich der zeitlichen Ballung von Eruptionen während oder nach der Vergletscherung im Garibaldi-Gürtel, die nahelegen, dass dies möglich sein könnte.
Glazialer Vulkanismus mini|alt=Felswand, bedeckt mit Bäumen Geröll, das bis zum Fuß reicht|Die Abbruchkante des Lavaflusses The Barrier an einer einstigen Gletschergrenze; die sich bis hinunter zum Fuß erstreckenden Geröllmassen kennzeichnen die Orte einstiger Erdrutsche. In der Garibaldi-Kette dominieren Vulkane und andere Vulkanformationen, die während einer Periode intensiver Vergletscherung entstanden. Dazu gehören Tafelvulkane, subglaziale Lavadome und Lavaflüsse an Eisgrenzen. Lavafluss-dominierte Tafelvulkane unterscheiden sich von den typischen basaltischen Tafelvulkanen in ganz British Columbia darin, dass sie aus Säulen flachliegender Lavaflüsse zusammengesetzt sind und ihnen Hyaloklastite und Kissenlaven fehlen. Ihre Entstehung wird so gedeutet, dass sie das Ergebnis von in Eis eindringendem Magma sind, welches ein senkrechtes Loch in das angrenzende Eis schmilzt und schließlich die Oberfläche des Gletschers durchbricht. Wenn dieses Magma aufsteigt, staut es sich und verbreitet sich in horizontalen Schichten. Lavadome, die hauptsächlich während subglazialer Aktivität geformt wurden, sind durch steile Flanken aus starken Säulenverbünden und vulkanisches Glas gekennzeichnet. Lavaflüsse an Eisgrenzen werden gebildet, wenn Lava aus einem unterirdischen Schlot austritt und sich an Gletschereis staut. The Barrier, ein Lava-Damm, welcher den Garibaldi Lake in seinem südlichen Abschnitt staut, stellt einen solchen Eisgrenzen-Lavafluss im Garibaldi-Gürtel in eindrucksvoller Weise dar.
Lavafluss-dominierte Tafelvulkane und das Fehlen von subglazial abgelagerten Bruchstücken sind zwei ungewöhnliche Eigenschaften subglazialer Vulkane in der Garibaldi-Kette. Gründe dafür sind ihre andersartige Lavazusammensetzung und der Rückgang des Lava-Wasser-Kontakts während der Eruption. Die Zusammensetzung der Lava dieser Vulkan-Aufbauten ändert ihre Struktur, weil die Temperaturen beim Ausbruch niedriger sind als bei solchen mit basaltischer Aktivität. Lava, die Silizium enthält, erhöht die Dicke der Ablagerungen und die Temperaturen bei der Ausscheidung von Glas. Im Ergebnis schmelzen subglaziale Vulkane, die Silikate enthalten, weniger Gletschereis und enthalten wahrscheinlich Wasser nahe dem Vulkanschlot. Dies bildet Vulkane mit Strukturen, die ihren Zusammenhang mit der regionalen Vergletscherung anzeigt. Die umgebende Landschaft verändert auch den Abfluss des Schmelzwassers, was Lava bevorzugt, die in von Gletschereis dominierten Tälern gestaut wird. Wenn dieses Lavabauwerk erodiert ist, könnte das auch das Hervortreten gletschervulkanischer Ablagerungen verändern.
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