35.45-110.1Koordinaten:35° 27′ N,110° 6′ W
DasHopi-Buttes-Volcanic-Field ist einmonogenetisches Vulkanfeld im Nordosten desUS-amerikanischen BundesstaatsArizona. Es liegt etwa 50 bis 80 Kilometer nordöstlich vonWinslow in 1650 bis 2080 Meter Höhe und hat einen Durchmesser von etwa 60 Kilometer. In einem 2500 Quadratkilometer großen Gebiet befinden sich hier rund 300Maare undDiatreme. Der Hauptteil derphreatomagmatischen Tätigkeit fand imMiozän, im Zeitraum 8,5 bis 6,0 Millionen JahreBP statt (Tortonium bisMessinium), die letzten Explosionen ereigneten sich imPliozän vor etwa 4,2 Millionen Jahren (Zancleum).
Die namensverleihendenButtes (dt. «Härtlinge») sind meist auslimburgitischen Diatremen oder Diatremkomplexen aufgebaut, dieMesas («Tafelberge») werden generell von Lavaströmen ausMonchiquit abgedeckt.
Im Vulkanfeld liegen folgende bedeutende Maare:
Die Maare können Durchmesser bis zu 800 Meter erreichen und bilden meist nur recht niedrige Erhebungen. Manche sind auch vollständig unterAlluvium verborgen. Sie entstanden durch phreatomagmatische Explosionen in einem weitläufigenPlayasystem und wurden anschließend ihrerseits mit sehr unterschiedlichenSeesedimenten verfüllt.[4] Neben feinkörnigen klastischen Sedimenten und Karbonaten (Travertin) finden sich limburgitischeTuffe und Tuffbrekzien,Agglomerate, aus den Schlotwänden herausgerissene Sedimentgesteine (in der RegelWingate Sandstone), sowieGänge,Necks undLavaströme aus Monchiquit.
Zur Erklärung der explosiven Tätigkeit bestehen zwei Möglichkeiten:
Das Hopi-Buttes-Volcanic-Field ist Teil derPainted Desert und gehört geologisch zumColorado-Plateau. Es liegt am äußersten Südrand desBlack-Mesa-Beckens, anteilig auf den Territorien derNavajo Nation und derHopi. Die alluvialen Schwemmebenen aus demPleistozän und demHolozän werden hier von zahllosenNecks undlavabedecktenMesas durchschnittlich um 180 Meter überragt. Die umgebenden Schwemmebenenterrassen sind komplex aufgebaut, ihre unterschiedlichen Niveaus zeugen von mehreren Erosions- und Sedimentationszyklen.
Die älteste im Untergrund anstehende Gesteinseinheit besteht aus rotbraunenSiltsteinen mit eingeschalteten kieselhaltigenKalklagen desOwl-Rock-Members aus derobertriassischenChinle-Formation. Darüber folgt derWingate Sandstone – rotbraune Siltsteine mit schräggeschichteten, rotbraunen und weißenSandsteinen. Diese beiden Einheiten sind im Südwestteil des Vulkanfeldes aufgeschlossen.
Die eigentlichen Vulkanite der Hopi Buttes sind in dieBidahochi-Formation eingeschaltet. Die Bidahochi-Formation – kalkhaltige lakustrische Siltsteine,Tonsteine und Tuffe in ihrem unteren Abschnitt – setzt nach einer langen Schichtlücke im mittlerenMiozän vor zirka 16 Millionen Jahren mit einer leichtenDiskordanz ein.
Tufflagen aus der 150 Meter mächtigen unteren Bidahochi-Formation wurden auf den Zeitraum 15,8 bis 13,7 Millionen Jahre BP (Mittleres Miozän –Langhium) datiert. Die Sedimentation in der unteren Bidahochi-Formation ist noch vor 8,5 Millionen Jahren BP imTortonium zu Ende gegangen.
Die Sedimente der Chinle-Formation, des Wingate Sandstone als auch der unteren Bidahochi-Formation wurden anschließend vonbasaltischen und Tuffbrekzien führenden Schloten und Gängen durchschlagen. Die Hauptmenge derradiometrischen Alter dieses explosiven, phreatomagmatischen Vulkanismus liegen zwischen 8,5 und 6,0 Millionen Jahren BP, d. h. im ZeitraumTortonium bisMessinium.[5] Gleichzeitig kam es zur Extrusion von nahezu horizontal liegenden Lavaströmen und assoziierten vulkanischen Agglomeraten. AuchTuffringe entstanden.
Nach dem Abklingen der vulkanischen Tätigkeit wurden in der oberen Bidahochi-Formation hauptsächlich fluviatile und äolischeSande sedimentiert.
Die Hanglagen der Schlote und Überreste der alluvialen Terrassen werden jetzt meist von grobem Schottermaterial bedeckt, Silte füllten die tiefergelegenen Schwemmebenen.
Die einen Großteil der Mesas abdeckenden, schwarzen Lavaströme, die Necks und die Gänge bestehen ausMonchiquit, einemLamprophyrgestein. Die Tuffe und Tuffbrekzien sind ausLimburgit zusammengesetzt. Chemisch und mineralogisch sind diese beiden Gesteinstypen jedoch sehr ähnlich, der hauptsächliche Unterschied liegt in ihrerpetrologischen Struktur. Der Monchiquit ist grobkörniger, besitzt Mikrolithen aus Augit in der Grundmasse und bildet Lavaströme. Die Limburgittuffe bestehen aus braunemGlas, Hohlräume werden vonKalzit ausgefüllt und von schwarzen, opakenEisensulfiden umrahmt.
Beide Gesteinstypen enthalten folgendePhänokristalle:
Sie unterscheiden sich von den normalenAlkaligesteinen des südlichen Colorado-Plateaus durch folgende Charakteristika:
Die Monchiquite sind sehr stark aninkompatiblen Elementen wie beispielsweiseArsen,Barium,Blei,Quecksilber,Rubidium,Seltene Erden,Silber,Strontium,Uran,Vanadium,Zink,Zinn undZirkon angereichert. Insbesondere Uran erreicht sehr hohe Konzentrationen (bis zu 5000 ppm) und wurde daher in den 1950ern in uranführenden Travertinablagerungen stellenweise abgebaut.
Die nicht vorhandeneEuropium-Anomalie deutet auf minimale Verweildauer des Magmas im Krustenbereich. Ursprungsort des Magmas war ein unterhalb des Kontinentalschilds gelegener und von Inhomogenitäten durchsetzteroberer Erdmantel.