Kaskaden-Vulkane (Kanada)

Die Kaskaden-Vulkane in Kanada (engl. Canadian Cascade Arc oder Canadian Cascades) sind der in der kanadischen Provinz British Columbia liegende Abschnitt der nordamerikanischen Kaskaden-Vulkane (engl. Cascade Volcanic Arc). Sie liegen vollständig in der Provinz British Columbia und verteilen sich von der Kaskadenkette im Süden bis zu den Coast Mountains im Norden. Genau genommen beginnt das Südende dieses Abschnitts an der Grenze zwischen Kanada und den Vereinigten Staaten. Die genauen Grenzen im Norden sind jedoch nicht so präzise definiert, und die Geologie in diesem Teil des Vulkangürtels ist nicht vollständig bekannt. Von Geologen wird weithin akzeptiert, dass der Canadian Cascade Arc sich durch die Pacific Ranges der Coast Mountains erstreckt. Es gibt aber auch die ausdrückliche Besorgnis, dass sich der Vulkangürtel möglicherweise weiter nordwärts bis in die Kitimat Ranges erstreckt, eine weitere Untereinheit der Coast Mountains, und sogar so weit nach Norden, dass er bis nach Haida Gwaii (früher als Queen Charlotte Islands bekannt) reicht.

Über die vergangenen 29 Millionen Jahre hinweg ist im Canadian Cascade Arc eine Kette von Vulkanen entlang der British Columbia Coast ausgebrochen. Mindestens vier vulkanische Zonen in British Columbia stehen im Zusammenhang mit dem Vulkanismus in der Kaskadenkette. Dazu gehören ein großes vulkanisches Plateau im British Columbia Interior und drei lineare Vulkangürtel an der British Columbia Coast. Sie wurden in unterschiedlichen geologischen Epochen geformt, die durch Jahrmillionen voneinander getrennt sind, und kommen in drei Regionen vor, die als back-arc (dt. etwa „rückwärtiger Bogen“), main-arc (dt. „Haupt-Bogen“) und fore-arc (dt. etwa „vorgelagerter Bogen“) bezeichnet werden. Der jüngste der drei Vulkangürtel war über die vergangenen 4,0–3,0 Millionen Jahre sporadisch aktiv; der letzte Ausbruch fand möglicherweise in den letzten 1.000 Jahren statt. Vor etwa 2.350 Jahren ereignete sich eine gewaltige explosive Eruption, von der eine massive Eruptionssäule in die Atmosphäre gesandt wurde. Es ist vermutlich der größte Vulkanausbruch auf dem Gebiet des heutigen Kanada in den letzten 10.000 Jahren.

In historischen Zeiten war der Canadian Cascade Arc wesentlich weniger aktiv als der US-amerikanische Abschnitt des Vulkanbogens. Es gibt auch keine Aufzeichnungen oder Daten über historische Eruptionen. Gleichwohl stellt der Vulkanbogen eine potenzielle Gefahr für die Umgebung dar. Jegliche Gefährdung – von Erdrutschen bis hin zu Vulkanausbrüchen – stellt sowohl für Menschen als auch andere Lebewesen ein erhebliches Risiko dar. Auch wenn keine historischen Eruptionen im Canadian Cascade Arc bekannt sind, kann sich die Ausbruchstätigkeit sehr wahrscheinlich fortsetzen; wenn dies einträte, würden umgehend Hilfsmaßnahmen organisiert. Die im Interagency Volcanic Event Notification Plan (IVENP) zusammengefassten Organisationen und Behörden sind darauf vorbereitet, Menschen zu warnen, die durch Vulkanausbrüche gefährdet werden könnten.

Geologie

Herausbildung

Die Kaskaden-Vulkane entstanden ursprünglich durch die Subduktion der heute teilweise abgetauchten Farallon-Platte an der Cascadia-Subduktionszone. Vor 28 Millionen Jahren zerbrach die Farallon-Platte u. a. in die Juan-de-Fuca-Platte, welche fortgesetzt unter den Pazifischen Nordwesten Nordamerikas subduziert wird. In den letzten paar Jahrmillionen klang der Vulkanismus entlang des Vulkanbogens ab. Die mögliche Erklärung liegt in der Konvergenz-Rate zwischen der Juan-de-Fuca- und der Nordamerikanischen Platte. Diese beiden tektonischen Platten konvergieren aktuell mit einer Rate von 3–4 cm pro Jahr. Das ist nur ungefähr die Hälfte der Konvergenzrate von vor sieben Millionen Jahren.

mini|links|alt=Karte der Cascadia-Subduktionszone und Lage der benachbarten Vulkane entlang der Küsten der Vereinigten Staaten und Kanadas|Gebiet der Cascadia-Subduktionszone und der heutige Cascade Volcanic Arc Aufgrund des sehr großen Gebietes der Verwerfung kann die Cascadia-Subduktionszone schwere Erdbeben hervorrufen, die eine Magnitude von 7,0 oder größer haben können. Die Schnittstelle zwischen der Juan-de-Fuca- und der Nordamerikanischen Platte verharrt über einen Zeitraum von grob geschätzt 500 Jahren in einem blockierten Zustand. Während dieser Zeiträume bauen sich Spannungen an der Schnittstelle der Platten auf; außerdem werden tektonische Hebungen am Rand der Nordamerikanischen Platte verursacht. Wenn die Platten schließlich aneinander vorbeigleiten, entladen sich die während der 500 Jahre aufgestauten Energien in einem gewaltigen Erdbeben. Das jüngste davon, das Kaskadien-Erdbeben von 1700, wurde in die mündliche Überlieferung der First Nations auf Vancouver Island übernommen. Das Beben verursachte heftige Erschütterungen und einen gewaltigen Tsunami, der den Pazifik überquerte. Die heftigen, mit dem Erdbeben einhergehenden Erschütterungen zerstörten Häuser der Cowichan auf Vancouver Island und verursachten mehrere Erdrutsche. Es wurde für die Cowichan außerdem zu schwierig, weiter in der Region zu leben, und die Erschütterungen waren so langwellig, dass sie erkrankten. Der vom Erdbeben ausgelöste Tsunami zerstörte schließlich ein Winter-Dorf 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.

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.

Vulkanismus im Hauptbogen

Pemberton-Vulkangürtel

Die vulkanische Aktivität des Hauptbogens begann am südlichen Ende des Pemberton-Vulkangürtels vor etwa 29 Millionen Jahren während des mittleren Oligozäns. Sie verlagerte sich dann vor 22 Millionen Jahren nordwärts in die Coquihalla-Region, gefolgt von Vulkanismus nahe der heutigen Kleinstadt Pemberton vor 16 bis 17 Millionen Jahren. Im Gebiet des Salal Creek gab es vor 8 Millionen Jahren vulkanische Aktivität, und der nördlichste Vulkan des Pemberton-Gürtels wurde vor 6,8 Millionen Jahren geformt. Die nordwärts zunehmende Verjüngung des Pemberton-Gürtels zeigt an, dass sich unter dem heutigen British Columbia die Grenze eines Platten-Fensters (engl. slab window) nordwärts bewegte, und das mindestens seit Beginn des Vulkanismus im Bogen vor 29 Millionen Jahren bis zum Ausbruch des jüngsten Vulkans vor 6,8 Millionen Jahren. Die ausgedehnte Masset Formation auf Haida Gwaii wurde von einigen Wissenschaftlern als nördliche Erweiterung des Pemberton-Vulkangürtels vorgeschlagen. Die geochemischen und physikalisch-vulkanologischen Eigenschaften der Masset Formation zeigen jedoch an, dass sie in einer Riftzone gebildet wurde, im Gegensatz zu den anderen vulkanischen Objekten im Pemberton-Gürtel.

Die weitreichende Erosion des Pemberton-Vulkangürtels hat die meisten seiner Vulkangipfel beseitigt und ihre magmatischen Systeme exponiert. Diese formen mehrere intrusive Körper wie Batholithen und Stöcke. Das Ende des Vulkanismus im Pemberton-Gürtel könnte dadurch verursacht worden sein, dass die Juan-de-Fuca-Platte in einem steileren Winkel subduziert wird, nachdem die Explorer-Platte vor etwa 6 Millionen Jahren geformt wurde. Diese Änderung der Tektonik schuf den modernen Canadian Cascade Arc wie auch die Cascade Range insgesamt sowie die Olympic Mountains.

Chilliwack-Batholith

mini|rechts|Der größte Teil des Slesse Mountain in der Cascade Range besteht aus dem grauen Diorit des Chilliwack-Batholithen Das erste vulkanische Ereignis vor 29 Millionen Jahren formte die intrusiven Gesteine des Chilliwack-Batholithen, welcher sich südwärts bis in den US-Bundesstaat Washington erstreckt. In Kanada besteht der Batholith aus Gesteinen, die vom hypersthenischen Quarz-Gabbro bis hin zu albitischen Graniten reicht. Es gibt drei Haupt-Plutone. Der älteste und ausgedehnteste ist ein unregelmäßig zonierter Pluton, der an den Rändern aus Quarz-Diorit zusammengesetzt ist und nach innen über Granodiorit bis hin zu einem kleinen Kern aus Granit besteht. Dieser Pluton kommt an beiden Seiten des Chilliwack Lake, einem schmalen von Nord nach Süd verlaufenden See in der Kaskadenkette, an die Oberfläche. Zwei jüngere Plutone, die aus nahezu homogenem leukokratem Biotit-Quarz-Monzonit besteht, liegen nördlich des Chilliwack Lake, 3,2 km östlich des Slesse Mountain.

Coquihalla-Vulkankomplex Vulkanismus schuf vor 22 bis 21 Millionen Jahren den Coquihalla-Vulkankomplex etwa 32 km nordöstlich von Hope. Er besteht aus vulkanischen und intrusiven Gesteinen, die in ihrer Zusammensetzung kalk-alkalin-felsisch bis intermediär sind. Der Coquihalla Mountain, der mit 2.157 m höchste Gipfel der Bedded Range, ist ein wichtiger erhaltener Schichtvulkan und repräsentiert einen der wenigen erhalten gebliebenen miozänen Vulkane im südwestlichen British Columbia. In der Folge wurde der Coquihalla-Vulkankomplex zum Gegenstand geologischer Untersuchungen, welche die Überbleibsel dessen herausstellten, was einst eine ausgedehnte Schicht vulkanischen Gesteins im frühen Miozän gewesen sein mochte. Der Coquihalla-Komplex hat auch eine andere magmatische Zusammensetzung als die Vulkane des Canadian Cascade Arc, die in den letzten zwei Millionen Jahren geformt wurden. Rhyolitische Tuffe sind die primären magmatischen Gesteine, aus denen der Coquihalla-Vulkankomplex besteht; außerdem sind kleine Anteile an Basalten oder Andesiten vorhanden. Dies bildet einen Gegensatz zu den modernen Vulkanen des Canadian Cascade Arc, weil deren vulkanische Gesteine hauptsächlich aus Basalten und Andesiten bestehen, denen eher felsische als dazitische Gesteine beigemischt sind. Changes in magma composition have also occurred in the American portion of the Cascade Arc.

mini|links|Der Coquihalla Mountain, ein Vulkangipfel im Pemberton-Vulkangürtel, der im Frühen Miozän aktive war Der Coquihalla-Vulkankomplex wurde anfänglich durch den Ausstoß großer Glutlawinen auf einer erodierten Oberfläche geformt. Die Leerung einer flachen Magmakammer verursachte eine Kippung der Diskordanz auf dem Eagle-Pluton, welcher im Südosten gelegen ist. Als Begleiterscheinung der Verwerfung, Kippung und Senkung wurden wiederholt Brekzien-Lawinen über die übersteilen oberflächlichen Strukturen der Pasayten Group und des Eagle-Pluton geschoben. Ergebnis der vulkanischen Aktivität war eine 1.000 m starke Folge von Ablagerungen aus pyroklastischen Gesteinen; eine Periode der Dormanz folgte. Während dieser Zeit wurden Konglomerate, Sandstein und eine mächtige Schicht von Pasayten-Klast-Brekzie abgelagert.