El volcán comenzó a hacer erupción durante el Plioceno y estuvo activo hasta finales del Pleistoceno y el Holoceno . Varias capas de tefra [a] encontradas en núcleos de hielo en toda la Antártida, pero en particular en el Monte Moulton , se han vinculado al Monte Berlín, que es la fuente más importante de este tipo de tefra en la región. Las capas de tefra se formaron por erupciones explosivas que generaron altas columnas de erupción . En la actualidad, la actividad fumarólica ocurre en el Monte Berlín y forma torres de hielo a partir del vapor helado.
Geografía y geomorfología
El monte Berlín se encuentra en la Tierra de Marie Byrd , Antártida occidental , [3] a 100 kilómetros (62 millas) tierra adentro [4] de la costa Hobbs del mar de Amundsen . [5] El volcán fue estudiado durante viajes de campo en diciembre de 1940, noviembre de 1967, noviembre-diciembre de 1977 [6] y 1994-1995. [7] Lleva el nombre de Leonard M. Berlin, quien dirigió la visita de investigación de 1940 a la montaña. [6]
Mapa topográfico del monte Berlín
El monte Berlín alcanza una altura de 3.478 metros (11.411 pies) sobre el nivel del mar, [3] [8] lo que lo convierte en el volcán más alto de la cordillera Flood . [9] Es el extremo occidental de la cordillera; [10] Wells Saddle lo separa del volcán Mount Moulton más al este. [8] El pico del monte Berlín está 2,1 kilómetros (1,3 millas) [11] por encima de la elevación local más alta de la capa de hielo de la Antártida occidental . [12] [b] El cráter de la cumbre (cráter Berlín) tiene 2 kilómetros (1,2 millas) de ancho [15] y tiene bordes muy definidos, [16] coronados de hielo; [17] el punto más alto del volcán está en el margen sureste. [18] El monte Berlín consta de dos edificios superpuestos: el monte Berlín propiamente dicho y el pico Merrem a 3,5 kilómetros (2,2 millas) al oeste-noroeste. [9] El pico Merrem tiene unos 3.000 metros (9.800 pies) de altura y tiene un cráter de 2,5 por 1 kilómetro de ancho (1,55 mi × 0,62 mi) en su cima. [19] Estos cráteres están alineados de este a oeste, como otras calderas de Flood Range . [20] El monte Berlín ha sido descrito de diversas formas como un volcán compuesto , un volcán escudo o un estratovolcán [21] con un volumen de unos 200 kilómetros cúbicos (48 mi3). [9] Todo el edificio combinado tiene una longitud de unos 20 kilómetros (12 mi). [22] Sus laderas tienen inclinaciones de unos 12-13°. [9]
El volcán está cubierto por glaciares , lo que hace que solo se vean unos pocos afloramientos rocosos en la montaña. [23] [24] A pesar de esto, se considera que el volcán está bien expuesto en comparación con otros volcanes de la región. [6] Los volcanes monogenéticos en el flanco norte del Monte Berlín han generado dos afloramientos de lava máfica y escoria , [25] uno de los cuales se encuentra en Mefford Knoll [26] [10] en un respiradero lineal. [27] En el flanco sureste, aflora una ignimbrita rica en fiamme [25] y está correlacionada con un respiradero de flanco en el flanco noreste. [19] Una cresta se extiende hacia el noroeste desde Merrem Peak; a su pie se encuentra Brandenberger Bluff , [8] un afloramiento de lava y toba de 300 metros de altura (980 pies). Esta estructura se formó freatomagmáticamente ; Anteriormente se interpretó como una hialoclastita subglacial . [19] Otras ubicaciones topográficas en el Monte Berlín son Fields Peak en el flanco norte, Kraut Rocks en el pie oeste-suroeste, Walts Cliff en el flanco noreste y Wedemeyer Rocks en el pie sur. [8] [10] Se ha informado de la existencia de tuyas en el Monte Berlín. [28] Según un informe de 1972, la tefra se superpone al hielo en algunos sitios. [17] Las características no volcánicas incluyen circos incipientes en el lado norte y oeste. [4]
Geología
La provincia volcánica de Marie Byrd Land cuenta con 18 volcanes centrales y respiraderos parásitos que los acompañan , [29] que forman islas frente a la costa o nunataks en el hielo. [3] Muchos de estos volcanes forman cadenas volcánicas distintas, como la cordillera Executive Committee , donde la actividad volcánica se ha desplazado hacia el oeste a un ritmo de aproximadamente 1 centímetro por año (0,4 pulgadas/año). [30] Este movimiento también es evidente en la cordillera Flood, donde la actividad migró del monte Moulton al monte Berlín. [10] Este movimiento parece reflejar la propagación de fracturas de la corteza, ya que el movimiento de las placas es extremadamente lento en la región. [31] La actividad volcánica parece tener lugar en tres fases, una fase máfica temprana , a menudo seguida de una segunda fase félsica . El vulcanismo de etapa final se produce en forma de pequeñas erupciones que forman conos. [32] Las ignimbritas son raras en Marie Byrd Land; el afloramiento en el flanco sureste del monte Berlín es una excepción poco común. [25]
La actividad en la provincia volcánica de la Tierra de Marie Byrd comenzó durante el Mioceno medio y continuó hasta finales del Cuaternario ; la datación argón-argón arrojó edades tan jóvenes como 8.200 años. [33] Cuatro volcanes en la provincia volcánica de la Tierra de Marie Byrd – el monte Berlín, el monte Siple , el monte Takahe y el monte Waesche – fueron clasificados como "posiblemente o potencialmente activos" en la Serie de Investigación Antártica de 1990 por LeMasurier et al., y se han identificado volcanes subglaciales activos sobre la base de estudios aerofísicos. [34]
La provincia volcánica está relacionada con el Rift Antártico Occidental [33] , que se interpreta como un rift [35] o como un límite de placa . El Rift Antártico Occidental ha estado volcánica y tectónicamente activo durante los últimos 30 a 25 millones de años. El basamento aflora cerca de la costa y consiste en rocas paleozoicas con granitos cretácicos y devónicos intrusos que fueron aplanados por la erosión, dejando una superficie de erosión cretácica sobre la que descansan los volcanes. [36] La actividad volcánica en el Monte Berlín puede estar relacionada en última instancia con la presencia de una pluma del manto que está incidiendo sobre la corteza en la Tierra de Marie Byrd. [37]
Depósitos locales
Dos depósitos de precipitación piroclástica [16] afloran en el borde del cráter, alcanzando espesores de 150 metros (490 pies). Otros afloramientos de depósitos de precipitación se encuentran en el pico Merrem. [15] Los depósitos del Monte Berlín alcanzan espesores de más de 70 metros (230 pies) cerca del cráter, disminuyendo a 1 metro (3 pies) en el pico Merrem. Se formaron por la precipitación piroclástica durante las erupciones, que cubrieron la topografía. A medida que las características de la erupción cambiaron, estos procesos generaron depósitos distintos. Los depósitos de toba que contienen lapilli y depósitos piroclásticos ricos en ceniza volcánica en el borde del cráter fueron erupcionados durante eventos hidromagmáticos . [25]
Algunos flujos de lava presentan formas similares a diques en sus márgenes. [15] En el pasado, se pensaba que ciertos depósitos de lluvia radiactiva en el borde del cráter eran flujos de lava. [38] Se han recuperado hialotufa , [39] obsidiana y piedra pómez del Monte Berlín. [34] Están presentes brechas piroclásticas y tobáceas soldadas y no soldadas . Consisten en bombas de lava , rocas líticas , fragmentos de obsidiana y piedra pómez. [25] La hialoclastita se encuentra alrededor de la base del Monte Berlín. [40]
Composición
La mayoría de las rocas volcánicas del Monte Berlín definen una suite de traquita , que presenta tanto comendita como pantellerita . La fonolita es menos común. [25] Se han reportado rocas máficas en los respiraderos de los flancos, [41] basanita y hawaiita de Mefford Knoll, [15] benmoreita del flanco sureste [19] en Wedemeyer Rocks, [10] fonotefrita de Brandenberger Bluff, [39] y mugearita sin ninguna localidad en particular. [1]
El magma que brotó del Monte Berlín parece haberse originado en forma de pequeños lotes discretos [45] en lugar de en una gran cámara de magma . [24] La composición de las rocas volcánicas varió entre erupciones [25] y probablemente también durante diferentes fases de la misma erupción. [46] La fonolita erupcionó temprano durante la evolución volcánica y seguida por la traquita durante el Cuaternario. [47] Una tendencia a largo plazo en el hierro y el azufre de las tefras puede indicar una tendencia hacia composiciones de magma [c] más primitivas . [49]
Historial de erupciones
El monte Berlín estuvo activo desde el Plioceno hasta el Holoceno . [1] Las partes más antiguas se encuentran en Wedemeyer Rocks [10] y Brandenberger Bluff y tienen 2,7 millones de años. Luego, la actividad tuvo lugar en el pico Merrem entre 571.000 y 141.000 años atrás; durante esta fase también se produjeron erupciones en los flancos del monte Berlín. Después de hace 25.500 años, la actividad se trasladó al monte Berlín propiamente dicho [19] y el volcán creció más de 400 metros (1.300 pies). [44] Con el tiempo, la actividad volcánica en el monte Berlín se ha movido en dirección sur-sureste. [39]
Las erupciones de Berlín incluyen tanto erupciones efusivas , que colocaron conos de ceniza y flujos de lava , [18] y erupciones explosivas intensas ( erupciones plinianas [50] ) [51] que generaron columnas de erupción de hasta 40 kilómetros (25 mi) de altura. Tales erupciones habrían inyectado tefra en la estratosfera [d] y la habrían depositado a través del Océano Pacífico sur y la capa de hielo de la Antártida occidental . [53] Los patrones de deposición de tefra indican que los vientos del oeste transportaron tefra desde el Monte Berlín sobre la Antártida. [54] Durante los últimos 100.000 años, el Monte Berlín ha sido más activo que el Monte Takahe, la otra fuente principal de tefra en la Antártida occidental, pero la actividad en Berlín fue episódica en lugar de constante. [55] El volcán experimentó un aumento de actividad entre 35.000/40.000 y 18.000/20.000 años atrás. [56] [49] A pesar de su tamaño, las erupciones del Monte Berlín no tuvieron un impacto significativo en el clima. [57]
La historia de la erupción del Monte Berlín está registrada en afloramientos del volcán, en una zona de hielo azul en el Monte Moulton , [e] a 30 kilómetros (19 mi) de distancia, [59] en el Monte Waesche, en núcleos de hielo [f] [53] y en núcleos de sedimentos marinos [61] del Océano Austral . [62] Varias capas de tefra encontradas en núcleos de hielo en toda la Antártida se han atribuido a volcanes de la Antártida Occidental y en particular al Monte Berlín. [63] [64] Las tefras depositadas por este volcán se han utilizado para datar [g] núcleos de hielo, [68] estableciendo que el hielo en el Monte Moulton tiene al menos 492.000 años y, por lo tanto, es el hielo más antiguo de la Antártida Occidental. [69] Las capas de polvo en los núcleos de hielo también se han relacionado con el Monte Berlín y otros volcanes de la Antártida. [70]
La ubicación de algunos lugares mencionados en el texto, excluyendo el monte Moulton, que está cerca del monte Berlín.
Entre las erupciones registradas en el Monte Berlín se encuentran:
Hace 492.400 ± 9.700 años, registrado en el monte Moulton. [19] Una lava de 443.000 ± 52.000 años de antigüedad en el pico Merrem puede estar correlacionada con esta erupción. [58]
Las tefras de los núcleos de hielo de la Estación Vostok de la Antártida Oriental, depositadas hace 406.000 años, pueden haber provenido del Monte Berlín. [71]
Hace 141.600 ± 7.500 años, registrado en el monte Moulton. [19] Puede corresponder a un depósito de 141.400 ± 5.400 años de antigüedad en el pico Merrem. [58] Una capa de tefra de 141.700 años de antigüedad en Vostok se ha relacionado con esta tefra del monte Moulton. [50]
La tefra marina B, que se ha identificado en núcleos de sedimentos marinos y en el núcleo de hielo Dome Fuji, fue erupcionada por el monte Berlín hace 130.700 ± 1.800 años. Se utiliza como marcador estratigráfico para la transición entre las etapas isotópicas marinas 6 y 5. [72]
Hace 118.700 ± 2.500 años, registrado en el monte Moulton [19] y potencialmente también en Talos Dome . [73] Los depósitos correlacionados en Siple Ice Dome indican que esta erupción fue intensa y depositó tefra en grandes áreas. [46]
Hace 106.300 ± 2.400 años, registrado en el monte Moulton. [19]
Hace 92.500 ± 2.000 y 92.200 ± 900 años, según la datación argón-argón de sus depósitos alrededor del Monte Berlín. [59] Una capa de tefra en los núcleos de hielo Dome C y Dome Fuji recuperados durante el Proyecto Europeo de Perforación de Hielo en la Antártida y datada con una antigüedad de 89.000 a 87.000 años [74] se ha atribuido a esta erupción sobre la base de su composición. [59] [75] La naturaleza de la capa de tefra traquítica indica que se produjo durante una erupción intensa y multifásica [74] que puede haber llevado a diferencias de composición entre los depósitos emplazados cerca y los emplazados lejos del volcán. [59] También se han encontrado depósitos de esta erupción en el mar de Amundsen , el mar de Bellingshausen , [76] en un núcleo de hielo de Vostok y en sedimentos marinos del margen continental de la Antártida occidental ("tefra A" [77] [78] ). [56]
Una capa de tefra de 28.500 años de antigüedad en el Monte Erebus y en dos núcleos de hielo de la capa de hielo de la Antártida occidental. [79]
Hace 27.300 ± 2.300 años, registrado en el monte Moulton. [19]
Se han obtenido edades de 25.500 ± 2.000 años a partir de dos unidades piroclásticas soldadas inferiores [38] que afloran dentro del cráter del Monte Berlín. [44]
Las unidades de obsidiana sin soldar que afloran en el cráter del Monte Berlín tienen una antigüedad de entre 18.200 y 5.800 años. [38]
Hace 14.500 ± 3.800 años, registrado en el monte Moulton. [19]
Un flujo de lava y capas de tefra halladas tanto cerca como lejos del Monte Berlín parecen haberse producido durante una erupción prolongada hace unos 10.500 ± 2.500 años. [80]
9.718 AP , según la fecha del núcleo de hielo Siple Dome A. [81] Un flujo de lava en el Monte Berlín y tefras en el Monte Moulton tienen una composición similar, aunque no se ha encontrado una coincidencia exacta. [82]
Varias capas de tefra de entre 18.100 y 55.400 años de antigüedad, encontradas en los núcleos de hielo de Siple Dome, se parecen a las del Monte Berlín, [83] al igual que las tefras emplazadas hace 9.346 [82] y 2.067 a. C. (intervalo de 3,0 años) en el núcleo de hielo de Siple Dome A. [81] Las capas marinas "Tephra B" y "Tephra C" también pueden provenir del Monte Berlín, pero los métodos estadísticos no han respaldado tal relación [84] al menos para "Tephra B". [78] Una capa de tefra de 694 ± 7 años antes del presente encontrada en el núcleo de hielo TALDICE en la Antártida Oriental puede provenir del Monte Berlín o del Monte Melbourne [85] y puede haber entrado en erupción al mismo tiempo que una erupción de Las Pléyades . [86]
El Monte Berlín es geotermalmente activo, el único volcán en Marie Byrd Land con tal actividad. [39] Se encuentran torres de hielo humeantes [34] [27] en el borde occidental y norte del cráter Berlín. [92] Su existencia fue reportada por primera vez en 1968; las torres de hielo se forman cuando las exhalaciones de fumarolas se congelan en la fría atmósfera antártica [93] y son un rasgo característico de los volcanes antárticos. [92] Las imágenes satelitales ASTER no han detectado estas fumarolas, [94] presumiblemente porque están ocultas dentro de las torres de hielo. [95] Una cueva de hielo de más de 70 metros de largo (230 pies) comienza en una de estas torres de hielo; se han registrado temperaturas de más de 12 °C (54 °F) en el piso de la cueva. [38] Estos entornos geotérmicos pueden albergar hábitats geotérmicos similares a los de Victoria Land y en la Isla Decepción , pero el Monte Berlín es remoto y nunca ha sido estudiado a este respecto. [96] Se ha evaluado su potencial para obtener energía geotérmica ; al estar aislados y extensamente cubiertos de hielo, es poco probable que estos volcanes tengan un valor económico significativo como recursos geotérmicos. [87]
^ Las tefras son rocas volcánicas formadas a partir de fragmentos generados durante erupciones explosivas. [2]
^ Que alcanza una altura de 1.400 metros (4.600 pies) aquí [13] y se amontona contra el volcán, lo que da como resultado una diferencia de altura de 800 metros (2.600 pies) entre los flancos norte y sur del Monte Berlín. [14]
^ Los magmas primitivos son magmas que aún no han sufrido una diferenciación significativa, por ejemplo a través de la interacción con la corteza . [48]
^ Un proceso facilitado por la baja altura de la tropopausa sobre la Antártida. [52]
^ En el Monte Moulton se han identificado alrededor de 40 capas de tefra vinculadas al Monte Berlín [7], aunque algunas de estas capas de tefra pueden haber sido erupcionadas por el Monte Moulton. [41] No todas estas capas de tefra corresponden a depósitos de erupción conocidos en el Monte Berlín, [38] quizás debido al enterramiento debajo de erupciones más recientes; y no todas las erupciones del Monte Berlín se registran en el Monte Moulton, quizás debido a la erosión por el viento o debido a que los vientos transportan tefra a otros lugares. [58]
^ Algunas de las capas de tefra del núcleo de hielo de la Estación Byrd fueron interpretadas originalmente como productos del Monte Takahe . [60]
^ Las capas de tefra de los volcanes se pueden utilizar para datar los núcleos de hielo de la Antártida . La datación precisa es importante para la correcta interpretación de la riqueza de datos ambientales en los núcleos de hielo. [65] Los rastros de actividad volcánica en los núcleos de hielo permiten reconstruir el efecto que la actividad volcánica tuvo en el clima. [66] La datación de la edad del hielo también tiene implicaciones para pronosticar el desarrollo futuro de la capa de hielo de la Antártida occidental bajo el calentamiento global antropogénico , ya que se ha planteado la hipótesis de que esta capa de hielo colapsó durante el interglacial de la etapa isotópica marina 5 ; encontrar hielo más antiguo que esto en la capa de hielo de la Antártida occidental falsificaría la hipótesis. [67]
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