Campo volcánico de Sand Mountain

El campo volcánico de Sand Mountain (también conocido como Sand Mountain Field ) es un campo volcánico ubicado en la cuenca alta del río McKenzie , en Oregón , Estados Unidos . Forma parte del arco volcánico de Cascade y se encuentra al suroeste del monte Jefferson y al noroeste del cráter Belknap y el monte Washington . Su mayor altitud es de 1665 metros (5463 pies ) . 

Activo durante el Holoceno , el Campo de Sand Mountain comenzó a erupcionar hace unos 4000 años. El campo incluye 23 conos de ceniza basáltica y andesítica basáltica y flujos de lava , para un total de 42 chimeneas volcánicas dentro de dos alineaciones orientadas aproximadamente de norte a sur. Su producción eruptiva total equivalente en roca densa es de 0,22 a 0,29 millas cúbicas (0,92 a 1,21 km³ ⁾ , con características secundarias que incluyen un campo de tefra y un sistema de tubos de lava . Es posible que haya actividad futura, pero según el Programa de Peligros Volcánicos del Servicio Geológico de los Estados Unidos , la amenaza que representa el campo en sí es baja. 

El yacimiento se encuentra dentro del Bosque Nacional Willamette, cerca del Paso Santiam . Alberga algunas zonas boscosas que crecen bien en flujos de lava con tefra, la cual constituye un suelo idóneo para rodales de abeto de Douglas y cicuta occidental , y con menos frecuencia , cedro rojo occidental . Los alrededores representan una zona de interés geológico, y se ha extraído escoria de uno de los conos volcánicos del yacimiento para la construcción de carreteras. Entre los destinos turísticos cercanos se incluyen una estación de esquí , las cataratas Tamolitch y el lago Clear .

El campo volcánico de Sand Mountain forma parte del arco volcánico de Cascade y se ubica en el borde occidental del segmento de High Cascades ^{[ 1 ]} de las Cascadas centrales de Oregón, ^{[ 2 ]} cerca de la cuenca alta del río McKenzie ^{[ 1 ]} en Oregón , en los Estados Unidos . ^{[ 3 ]} Abarca un área de 29 millas cuadradas (76 km ² ) ^{[ 4 ]} y tiene una elevación máxima de 5463 pies (1665 m) . ^{[ 5 ]} Ubicado dentro del Bosque Nacional Willamette en el Distrito de Guardabosques de McKenzie cerca del Paso Santiam , el campo volcánico de Sand Mountain está al suroeste del Monte Jefferson y al noroeste del Cráter Belknap y el Monte Washington . ^{[ 6 ]}  

El campo limita con Clear Lake , la fuente del río McKenzie, ^{[ 7 ]} y los flujos de lava del campo formaron una represa que creó el lago. ^{[ 8 ]} Clear Lake abarca 148 acres (0,60 km² ) ^{[ 9 ]} cerca ^de la Ruta 126 de Oregón , ^{[ 10 ]} con una región norte poco profunda y una zona sur más profunda, que alcanza una profundidad máxima de 175 pies (53 m) . ^{[ 9 ]} Otros lagos cercanos incluyen Lost Lake, Lava Lake y Fish Lake. Fish Lake es un lago efímero que se seca durante la temporada de verano, formado por el represamiento de los drenajes de agua locales por un flujo de lava del Campo Volcánico de Sand Mountain hace unos 3850 años. ^{[ 11 ]} La topografía local ha influido en la actividad eruptiva en el pasado, dirigiendo los flujos de lava cuesta abajo hacia el oeste y, con el viento, dirigiendo la tefra hacia el noreste. ^{[ 7 ]}  

La precipitación anual en las Cascadas de Oregón promedia entre 79 y 150 pulgadas (2000 a 3800 mm) , y aproximadamente el 80 por ciento cae durante la temporada de invierno. En las Altas Cascadas, el caudal es constante durante todo el año, y la precipitación cae principalmente en forma de nieve, que luego se derrite, se filtra en el suelo y llega a los manantiales varios años después. ^{[ 12 ]}  

La parte sur del campo alberga bosques maduros, pero otras zonas con depósitos de lava más jóvenes son estériles. ^{[ 13 ]} Los bosques maduros corresponden a áreas de flujo de lava con tefra; las áreas que no tienen cobertura de tefra carecen de suelo y solo albergan vegetación limitada. ^{[ 14 ]} Por debajo de las elevaciones de 4300 pies (1300 m) , estos bosques son típicos del clima templado de tierras bajas del noroeste del Pacífico , con predominio del abeto de Douglas y la cicuta occidental . ^{[ 15 ]} Cabe destacar que los bosques en el campo volcánico de Sand Mountain tienen menos cedros rojos occidentales que los que son comunes en otros bosques de la región del noroeste del Pacífico. ^{[ 7 ]} Los humedales de Fen rodean Lost Lake, que se encuentra a unos 3,1 millas (5 km) al norte-noreste del campo. ^{[ 16 ]}  

Dentro del lago Clear hay un bosque sumergido de abetos de Douglas. ^{[ 7 ]} Bien conservados bajo 37 m (120 pies) de agua, ^{[ 17 ]} se pueden ver erguidos en el fondo del lago. ^{[ 10 ]} El agua fría impide que crezca la mayor parte de la vida, lo que da nombre al lago. ^{[ 9 ]} El análisis de muestras de los árboles sumergidos en 1965 sugirió que los árboles fueron "ahogados" hace unos 3000 años, cuando un flujo de lava de Sand Mountain creó el lago Clear. ^{[ 18 ]} La erupción alteró el ecosistema y creó nuevos hábitats en el lago, en sus orillas y en los nuevos depósitos de flujo de lava. ^{[ 17 ]} Hoy en día, la vida en el lago incluye especies de peces que se reproducen naturalmente en Clear Lake, como la trucha de arroyo y la trucha degollada , y el agua se repuebla anualmente con trucha arcoíris . ^{[ 17 ]} 

La Cordillera de las Cascadas y el Arco Volcánico de las Cascadas son el resultado de la subducción de la placa tectónica Juan de Fuca bajo la placa tectónica norteamericana . ^{[ 19 ]} En las Cascadas centrales de Oregón, existen dos subsegmentos: las Cascadas occidentales (activas desde hace aproximadamente 35 a 5 millones de años) y las Cascadas altas (activas desde hace 5 millones de años). A medida que la placa norteamericana ha rotado en sentido horario sobre la zona de subducción , el vulcanismo se ha desplazado hacia el este en las Cascadas centrales de Oregón y hacia el oeste en las Cascadas septentrionales. ^{[ 6 ]}

El graben de las High Cascades limita al este con la zona de falla de Green Ridge y al oeste con la zona de falla de Horse Creek. Tiene un ancho de 19 millas (30 km) y una profundidad de 1,2 a 1,9 millas (2 a 3 km) . Predominantemente, ha generado lava máfica (rica en magnesio y hierro ), produciendo alrededor de 14 millas cúbicas (60 ^km³ ) de magma en los últimos 15 000 años. Además, muchos de los conductos eruptivos identificados del Cuaternario incluyen conos de escoria u otros conductos máficos. El graben de las High Cascades presenta una firma geoquímica única con magma toleítico de bajo contenido de K y una fuente del manto relativamente enriquecida , producida por extensión y flujo de calor . ^{[ 6 ]}   

El campo volcánico de Sand Mountain se formó después de que el magma penetrara en una roca fracturada por fallas relacionadas con la subsidencia del graben de High Cascades. Comenzando como diques, estos cuerpos de magma se movieron a través de conductos hasta separar chimeneas volcánicas en la superficie. El magma inicial era basáltico , aunque este fue reemplazado varios siglos después por un magma de andesita basáltica más evolucionado . ^{[ 20 ]} Las erupciones en el campo de Sand Mountain fueron alimentadas por dos o tres cámaras magmáticas , ^{[ 21 ]} incluyendo varias fuentes de magma máfico en un breve lapso de distancia y tiempo. ^{[ 22 ]}

El campo volcánico de Sand Mountain incluye 23 conos de ceniza de basalto y andesita basáltica y flujos de lava asociados , ^{[ 5 ]} que fueron producidos por dos alineaciones aproximadamente norte-sur ^{[ 23 ]} de 42  chimeneas volcánicas. ^{[ 5 ]} Los dos grupos se cruzan cerca del cono de ceniza de Sand Mountain; sus alineaciones implican la existencia de diques volcánicos complejos bajo el campo. ^{[ 1 ]} Sand Mountain marca el cono de ceniza más grande del campo, con una altura de 820 pies (250 m) . ^{[ 1 ]} Según el Programa de Vulcanismo Global , el campo incluye seis grupos principales de chimeneas volcánicas, todos conos piroclásticos . Estos son el Grupo Central, el cráter Little Nash, el Grupo Lost Lake, el cráter Nash, los conos de Sand Mountain y el Grupo Sur. ^{[ 11 ]} Las ligeras variaciones en la alineación de las chimeneas dentro de los grupos probablemente reflejan las pequeñas diferencias en los campos de esfuerzos tectónicos locales. ^{[ 23 ]} También hay evidencia de reocupación de la chimenea, sugerida por depósitos de lava en proximidad en las unidades eruptivas de la chimenea Old Wagon Road y la chimenea Great Spring; uno de los conos de Great Spring entierra parte de una chimenea Old Wagon Road. ^{[ 24 ]} 

En el campo existen tres grupos geoquímicos principales: Sand, Lost Lake y Nash. En conjunto, suman 13 unidades eruptivas , tres de las cuales no se han asociado con chimeneas volcánicas expuestas y un grupo de conos volcánicos que no tienen flujos de lava asociados. El grupo Sand incluye cinco unidades eruptivas , mientras que los grupos Nash y Lost Lake constan de cuatro unidades cada uno. ^{[ 25 ]} El cono Jack Pine no tiene depósitos de lava asociados, y la unidad de lava SnoPark no tiene chimenea volcánica asociada. ^{[ 25 ]} Estos dos depósitos presentan composiciones únicas; la lava SnoPark tiene niveles relativamente más altos de óxido de bario y potasio que el resto del campo, con la excepción de la lava Jack Pine, que tiene concentraciones aún más altas de bario (y también niveles muy altos de estroncio ), ^{[ 26 ]} a 1081 ppm y 1343 ppm, respectivamente. ^{[ 27 ]}  

Las unidades de lava individuales en el campo tienen composiciones uniformes, lo que las distingue de otros depósitos de lava jóvenes en la región circundante; ^{[ 25 ]} los elementos distintivos principales incluyen dióxido de silicio (sílice), dióxido de titanio , óxido de magnesio y óxido de calcio . ^{[ 28 ]} El grupo Sand tiene una alta variación composicional, que va desde basalto hasta andesita basáltica, ^{[ 28 ]} mientras que el grupo Lost Lake es mayoritariamente basalto, ^{[ 29 ]} y el grupo Nash está compuesto completamente de andesita basáltica. ^{[ 28 ]} El grupo Nash muestra un contenido de sílice distintivamente alto y una relación única de óxido de hierro(II) a óxido de magnesio, y el grupo Lost Lake se distingue por su menor relación de óxido de hierro(II) a óxido de magnesio y alto contenido de óxido de magnesio. ^{[ 29 ]}

Según Wood y Kienle (1993), el campo tiene una composición de lava de basalto subalcalino y andesita basáltica. ^{[ 5 ]} Deligne et al (2016) argumentan que el campo también tiene basalto calcoalcalino . ^{[ 25 ]} Morfológicamente, las lavas del campo de Sand Mountain tienen apariencias en bloques , ^{[ 26 ]} alcanzando espesores de hasta 49 pies (15 m) ^{[ 30 ]} aunque ciertas partes del grupo Lost Lake tienen una superficie cordada, pāhoehoe . ^{[ 26 ]} 

Durante el Holoceno, la actividad volcánica se ha concentrado particularmente entre el volcán North Sister y Three Fingered Jack , con al menos 125 centros eruptivos distintos activos desde el retroceso de los glaciares del Pleistoceno. ^{[ 43 ]} La actividad eruptiva en la cuenca alta del río McKenzie se ha estado produciendo desde después de la erupción del Monte Mazama hace unos 7700 años. Por lo tanto, representa una de las regiones volcánicas más jóvenes del Arco de las Cascadas. Esta actividad se concentra en las Cascadas centrales de Oregón, en el margen noroccidental del graben de las Altas Cascadas cerca del límite entre las Altas Cascadas y las Cascadas Occidentales. ^{[ 4 ]}

La última erupción en el campo volcánico de Sand Mountain tuvo lugar hace unos 2000 años en el grupo de conos de ceniza de Lost Lake, que se encuentra en el extremo norte-noreste del campo. ^{[ 1 ]} Antes de eso, hace entre 3000 y 4000 años, flujos de lava erupcionaron desde chimeneas a lo largo de la cadena. Se desplazaron hacia el oeste y bloquearon el drenaje , creando pequeños lagos. Los flujos de lava del pasado de Sand Mountain y del cercano cráter Belknap perturbaron históricamente el río McKenzie, produciendo depósitos de lava altamente fracturados en cañones, lagos, arroyos y manantiales. También produjeron las cataratas Sahalie ^{[ 1 ]} y las cataratas Koosah, así como el lago Clear, de 2,4 km de largo, que aún contiene ramas y corteza de restos de árboles después de la erupción. ^{[ 44 ]} 

El volumen total equivalente de roca densa (DRE) para las lavas del campo volcánico y los conos volcánicos se estima entre 0,22 y 0,29 millas cúbicas (0,9 y 1,2 km³ ⁾ . El grupo Sand tiene un volumen DRE de 0,15 millas cúbicas (0,64 km³ ⁾ , Lost Lake un volumen DRE de 0,072 millas cúbicas (0,3 ^km³ ) y el grupo Nash un volumen DRE de 0,053 millas cúbicas ( ^0,22 km³ ) . ^{[ 21 ]}    

Las dataciones radiométricas anteriores dieron una edad al Campo Volcánico de Sand Mountain dentro de un rango de 1000 años. Una datación paleomagnética más precisa sugirió que el campo incluye al menos 13 unidades eruptivas distintas, que se generaron en un corto período de tiempo (probablemente solo unas pocas décadas) hace unos 2950 años. El cráter Jack Pine, que se encuentra en el borde norte del campo, tiene una composición distinta a la de las otras formas del relieve del campo; probablemente entró en erupción unos 4000 años antes que el resto del campo. ^{[ 11 ]} Deligne et al. (2016) coinciden con esta estimación de edad, argumentando que la evidencia tefrocronológica y el análisis de la composición de la lava sugieren que Jack Pine entró en erupción hace unos 7000 años, mientras que las principales erupciones del Campo Volcánico de Sand Mountain tuvieron lugar hace aproximadamente 3000 años. ^{[ 45 ]}

Según el Programa de Vulcanismo Global, una erupción confirmada datada en 950 a. C. ± 200 años tuvo un Índice de Explosividad Volcánica de 4, mientras que otra erupción confirmada en Jack Mountain datada en 5050 a. C. tuvo un Índice de Explosividad Volcánica de 2. ^{[ 11 ]} Si bien la evidencia geológica sugiere que las erupciones en Sand Mountain Field fueron explosivas, ^{[ 46 ]} se diferenciaron de las violentas erupciones estrombolianas porque sus erupciones muy explosivas se mantuvieron durante un largo período de tiempo, probablemente atribuible en parte a la interacción con el agua. ^{[ 47 ]} Walsh (2012) clasifica las erupciones como subpliniana . ^{[ 48 ] [ 49 ]}

El cono de ceniza del cráter Nash erupcionó flujos de lava hace unos 3850 años, que fluyeron hacia el oeste y bloquearon un arroyo para crear Fish Lake y Lava Lake. Los flujos de lava eran sin vegetación y en bloques. ^{[ 11 ]} Según Sherrod et al. (2004), estos flujos, también conocidos como el flujo de lava de Fish Lake, representan los flujos de lava más antiguos cerca de los pasos de Santiam y McKenzie después de la erupción cataclísmica del Monte Mazama. La datación por radiocarbono de una rama de conífera carbonizada encontrada en ceniza volcánica de Sand Mountain arrojó una edad de 3440 ± 250 años antes del presente (BP). ^{[ 50 ]} La datación por radiocarbono de carbón vegetal en una morrena lateral cerca del cráter Nash dio una edad de 2590 ± 150 BP. ^{[ 51 ]} Los conos de ceniza de Lost Lake erupcionaron hace unos 1950 años, a lo largo de una fisura que se extendía de norte a sur cerca del extremo norte del campo volcánico. Estas erupciones bloquearon el afluente Lost Creek , formando el lago Lost Lake. ^{[ 11 ]}

La cuenca alta del río McKenzie es un área de interés para la investigación geológica. La primera investigación allí tuvo lugar en 1929, dirigida por HT Stearns. ^{[ 4 ] [ 55 ]} En 1957, H. Williams produjo un mapa geológico de reconocimiento, ^{[ 4 ]} al que siguió un mapeo adicional por parte de EM Taylor en 1965. El trabajo de Taylor determinó la presencia de 9  unidades de lava en el Campo Volcánico de Sand Mountain y otra unidad de lava del Cráter Belknap. ^{[ 4 ] [ 56 ]} Un mapa publicado por Sherrod et al. (2004) se basó en los estudios de Taylor. ^{[ 4 ]}

En noviembre de 1963, el Servicio Forestal de los Estados Unidos envió buzos del grupo Whitewater Diver de Eugene para obtener muestras de árboles del lago Clear utilizando la tecnología Aqua-Lung . Se adquirieron dos muestras de una sección de árbol, ambas de aproximadamente 1 pie (0,30 m) de diámetro, a una profundidad de aproximadamente 13 pies (4,0 m) . ^{[ 18 ]} El análisis de datación por radiocarbono ^{[ 57 ]} sugirió que las muestras tenían una antigüedad de 3200 ± 220 y 2705 ± 200 años antes del presente, respectivamente; ^{[ 18 ]} la datación por radiocarbono realizada por Licciardi et al. (1999) encontró un resultado similar de 2750 ± 45 años antes del presente. ^{[ 58 ]} La datación por radiocarbono posterior de una rama de conífera y carbón vegetal en una morrena lateral cerca del cráter Nash en 2004 arrojó estimaciones respectivas de 3440 ± 250 y 2590 ± 150 años antes del presente. ^{[ 51 ]}  

Se ha extraído escoria roja y oxidada del cráter Little Nash para el suministro de materiales para la carretera cerca del paso de Santiam. ^{[ 11 ]} El proyecto hidroeléctrico Carmen Smith se alimenta del curso superior del río McKenzie y genera aproximadamente 115 caballos de fuerza (86 kW) de electricidad. ^{[ 6 ]} 

La cuenca alta del río McKenzie incluye Clear Lake y Tamolitch Pool , que representan lugares turísticos populares. ^{[ 6 ]} En Clear Lake, las actividades populares incluyen piragüismo , pesca y navegación sin motor, con 34 sitios para acampar disponibles en el Cold Water Cove Campground y una tienda de comestibles, una tienda de artículos de pesca y un restaurante ubicados en el Clear Lake Resort adyacente. ^{[ 17 ]}

Las formaciones volcánicas, incluidos los flujos de lava dentro del Paso McKenzie, han atraído históricamente la atención de los automovilistas que pasan por allí. ^{[ 10 ]} También hay una estación de esquí en el Paso Santiam. ^{[ 6 ]}

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