Йеллоустон ұлттық саябағының гейзер алаптары мен геотермалдық ерекшеліктері

Кіріспе

Гейзерлік алаптар және Йеллоустоун ұлттық паркіндегі басқа да геотермалдық нысандар

Йеллоустоунның геотермалдық аймақтарына Йеллоустоун ұлттық паркіндегі бірнеше гейзерлік алаптар, сондай-ақ ыстық бұлақтар, лайлы қазандықтар және фумарольдар сияқты басқа да геотермалдық нысандар кіреді. Йеллоустондағы жылулық нысандардың саны 10 000-ға жуық деп есептеледі. 2011 жылы аяқталған зерттеуде Йеллоустонда барлығы 1283 гейзердің атқанын анықтады, оның 465-і орташа жыл сайын белсенді. Олар тоғыз гейзерлік алапқа тараған, ал бірнеше гейзерлер парктің ішіндегі кішігірім жылулық аймақтарда кездеседі. Әр гейзерлік алаптағы гейзерлердің саны төмендегідей: Жоғарғы гейзерлік алап (410), Ортаңғы гейзерлік алап (59), Төменгі гейзерлік алап (283), Норис гейзерлік алабы (193), Батыс Баяулық гейзерлік алабы (84), Гиббон гейзерлік алабы (24), Жалғыз жұлдыз гейзерлік алабы (21), Шошон гейзерлік алабы (107), Жүрек көлі гейзерлік алабы (69), басқа да аймақтар (33). Ескі адал сияқты үлкен гейзерлер жалпы санының бір бөлігі болғанымен, Йеллоустондағы гейзерлердің көпшілігі кішкентай, олардың атқылау биіктігі бір-екі футқа жетеді. Гейзерлерді ыстық сумен қамтамасыз ететін гидротермалдық жүйе ежелгі белсенді кальдераның ішінде орналасқан. Йеллоустондағы көптеген жылулық нысандар олардың айналасында және ішінде синтер, гейзерит немесе травертин жинақтайды. Әртүрлі гейзерлік алаптар жаңбыр суы мен қар еріген жердің астына сіңіп, Йеллоустоунның астындағы ыстық нүктесі арқылы жанама түрде қызып, содан кейін бетінде гейзерлер, ыстық бұлақтар және фумарольдар болып атқылайды. Осылайша, ежелгі лава ағындары мен мұздық мореналар арасындағы жазық түпті аңғарлар үлкен геотермалдық аймақтардың көпшілігі орналасқан жері. Кішігірім геотермалдық аймақтар жер бетіндегі жарық сызықтарында, кальдераның айналасындағы дөңгелек жарық аймағы бойымен және жер асты суларын жинап алатын беткейлердің түбінде кездеседі. Йеллоустоун гейзерлерінен шыққан су бұрқасын тастаған кезде қайнау температурасынан жоғары температурада, орташа алғанда 204 °F (95.5 °C) дейін қызып кетеді. Су ауада салқындап, жерге, жақын маңдағы жолдарға, тіпті көрермендерге тиген кезде қызып тұрған күйінде болмайды. Судың температурасы жоғары болғандықтан, көрермендердің жолдарда және белгіленген бағыттарда қалуы маңызды. Паркте бірнеше адам ыстық бұлаққа құлап қайтыс болған. Мамонт ыстық бұлақтарында және Йеллоустондағы басқа геотермалдық аймақтарда ежелгі америкалық халықтарға тиесілі артефакттар табылған. Кейбір деректерде ертедегі адамдар суға түсу және тамақ пісіру үшін геотермалдық нысандардың ыстық суын қолданған. XIX ғасырда Пьер Жан Де Смет деген діни қызметкер сұхбаттасқан жерлестердің ойынша, гейзерлердің атқылауы "тозақ рухтарының арасындағы шайқастың нәтижесі" болған. Льюис пен Кларк экспедициясы 1806 жылы Йеллоустоун аймағының солтүстігіне сапар шекті. Олар кездескен жергілікті тұрғындар қазір біз білетін кальдераға кіруге батылы жетпейтін, себебі жиі естілетін күн күркіріне ұқсайтын қатты шулар және осы аймақты иеленген рухтар өздерінің әлеміне адамның кіруін ұнатпайды деген сенімде болған. Кальдераға барып, геотермалдық нысандарды көрген алғашқы ақ адам Льюис және Кларк экспедициясынан кеткен Джон Колтер болды. Ол көргенін "қызыл күкірт" деп сипаттады. 1830 жылы бобёр аулаушы Джозеф Мик әртүрлі гейзерлік алаптардан көтерілетін бу оны Питтсбургтегі (Пенсильвания) қыстың суық таңертеңінде өнеркәсіптік түтіндіктерден шыққан түтінді еске түсірді. 1850 жылдары атақты аң аулаушы Джим Бриджер оны "Адамзаттың көтерілген жері" деп атады. Бұл тереңдікте тұздық температурадан асып түседі, бірақ үлкен қысыммен сұйық күйінде қалады (өте үлкен қысымды қазан сияқты). Айналадағы тау жыныстарынан соры судың конвекциясы мен өткізгіштігі жылуды астындағы таза судың үстінен өтетін қабатына жібереді. Екі сұйықтықтың қозғалысын Йеллоустоун платосының астындағы тау жыныстарының қатты сынық және саңылаулы табиғаты жеңілдетеді. Қатты тау жыныстарынан ыстық суға сіліке қышқылдары ерітіледі. Бұл қатты минералдың бір бөлігі кейін жарықтар мен жарықтардың қабырғаларына қайта орналасады, бұл қысымға жақын жүйе жасайды. Кремнийдің жауын-шашыннан пайда болған геогезирит немесе синтезге айналған гизерлер, ыстық бұлақтар мен гизерлер алабының қураған жерлері пайда болады. Йеллоустонда кем дегенде бес түрлі геотермалдық нысандар бар: Фумарольдер: Фумарольдер, немесе бу шығаратын жерлер, парктегі ең ыстық гидротермалдық нысандар. Оларда су өте аз болғандықтан, барлық суы бетке жеткенше буға айналады. Роаринг Маунтин сияқты жерлерде, нәтижесінде бу мен газдардың қатты сызылуы пайда болады. Гейзерлер: Ескі адал сияқты гейзерлер – мерзімік түрде ыстық суды атқылайтын геотермалдық нысандардың бір түрі. Үстіңгі тау жыныстары мен судың үлкен салмағынан туындаған жоғары қысым тереңдегі судың қайнауына кедерілді. Ыстық су көтерілгенде, қысым төмендеп, бу көпіршіктері пайда болады. Олар көтерілгенде кеңейеді, көпіршіктердің өте көп болуына дейін, олар тарлықтардан еркін өте алмайды. Белгілі бір нүктеде шектеулі көпіршіктер жоғарыдағы суды көтеріп, гейзердің шашырауына немесе асуына себеп болады. Бұл жүйенің қысымын төмендетеді және күшті қайнауға әкеледі. Үлкен су мөлшері зор мөлшерде буға айналып, тетікшенің ішінде судың ағынын күшейтеді: атқылау басталады. Су (және жылу) гейзердің қайта толу жылдамдығынан тез шығарылады, жүйенің қысымын біртіндеп төмендетеді және ақырында атқылауды тоқтатады. және Норис қиылысының жанында, Йеллоустоун кальдерасының солтүстік-батыс шетінде орналасқан және үш ірі жарылыстың қиылысында жатыр. Норис Маммот дәлізі – Норис солтүстікке Маммот арқылы Гардинер, Монтана аймағына дейін созылатын жарылыс. Хебген көлі жарылысы – Батыс Йеллоустоун, Монтананың солтүстік-батысынан Норисқа дейін созылады. Бұл жарылыс 1959 жылы 7.4 балдық Richter шкаласы бойынша жер сілкінісін бастан өткерді (нақты шама 7.1 мен 7.8 аралығында әртүрлі дереккөздерде келтірілген; 1959 жылғы Хебген көлі жер сілкінісін қараңыз). Норис гейзерлік алабы осы екі жарылыстың қиылысы мен 640 000 жыл бұрын Йеллоустоун кальдерасының құрылуынан пайда болған сақиналық жарық аймағының нәтижесінде өте ыстық және динамикалық. Алап үш негізгі аймақтан тұрады: Фарфор алабы, Арқа алабы және Жүз спрингс жазығы. Парктегі басқа гейзерлік алаптардың көпшілігінен айырмашылығы, Норис сулары сілкінділігіне қарағанда қышқылды (мысалы, Эхинус гейзерінің pH шамасы ~3.5). pH айырмашылығы Норис бактериялық термофилдердің басқа класын тіршілік етуге мүмкіндік береді, бұл Норис алабының суларында әртүрлі түс үлгілерін жасайды. Арқа алабы мен Жүз спрингс жазығы арасында жатқан Ragged Hills – термодинамикалық өзгерген мұздық камалары. Мұздықтар шегінгенде, астыңғы жылулық нысандар қайтадан өркендеп, мұз қалдықтарын ерітіп, қиыршық тас массаларын жинады. Бұл қиыршық тас үйінділері бу мен ыстық су арқылы өзгертілді. Мэдисон лава ағындарынан соң пайда болған кальдерадан шыққан ағындар арқылы кесілген эрозияланған арналардың ішінде жатыр. Гиббон сарқырамасы кальдера шекарасында орналасқан, сондай-ақ Вирджиния сарқырамасы да сонда. Норис солтүстігінде Роаринг Маунтин – көптеген фумарольдері бар үлкен қышқыл гидротермалдық аймақ (сольфатара). XIX ғасырдың соңы мен XX ғасырдың басында фумарольдердің саны, мөлшері және күші бүгінгіге қарағанда әлдеқайда көп болған. Фумарольдер таң мен кешкі салқын жарықта көрінуі оңай.

The geothermal areas of Yellowstone include several geyser basins in Yellowstone National Park as well as other geothermal features such as hot springs, mud pots, and fumaroles. The number of thermal features in Yellowstone is estimated at 10,000. A study that was completed in 2011 found that a total of 1,283 geysers have erupted in Yellowstone, 465 of which are active during an average year. These are distributed among nine geyser basins, with a few geysers found in smaller thermal areas throughout the Park. The number of geysers in each geyser basin are as follows: Upper Geyser Basin (410), Midway Geyser Basin (59), Lower Geyser Basin (283), Norris Geyser Basin (193), West Thumb Geyser Basin (84), Gibbon Geyser Basin (24), Lone Star Geyser Basin (21), Shoshone Geyser Basin (107), Heart Lake Geyser Basin (69), other areas (33). Although famous large geysers like Old Faithful are part of the total, most of Yellowstone's geysers are small, erupting to only a foot or two. The hydrothermal system that supplies the geysers with hot water sits within an ancient active caldera. Many of the thermal features in Yellowstone build up sinter, geyserite, or travertine deposits around and within them. The various geyser basins are located where rainwater and snowmelt can percolate into the ground, get indirectly superheated by the underlying Yellowstone hotspot, and then erupt at the surface as geysers, hot springs, and fumaroles. Thus flat bottomed valleys between ancient lava flows and glacial moraines are where most of the large geothermal areas are located. Smaller geothermal areas can be found where fault lines reach the surface, in places along the circular fracture zone around the caldera, and at the base of slopes that collect excess groundwater. Water erupting from Yellowstone's geysers is superheated above that boiling point to an average of 204 °F (95.5 °C) as it leaves the vent. The water cools significantly while airborne and is no longer scalding hot by the time it strikes the ground, nearby boardwalks, or even spectators. Because of the high temperatures of the water in the features it is important that spectators remain on the boardwalks and designated trails. Several deaths have occurred in the park as a result of falls into hot springs. Prehistoric Native American artifacts have been found at Mammoth Hot Springs and other geothermal areas in Yellowstone. Some accounts state that the early people used hot water from the geothermal features for bathing and cooking. In the 19th century Father Pierre Jean De Smet reported that natives he interviewed thought that geyser eruptions were "the result of combat between the infernal spirits". The Lewis and Clark Expedition traveled north of the Yellowstone area in 1806. Local natives that they came upon seldom dared to enter what we now know is the caldera because of frequent loud noises that sounded like thunder and the belief that the spirits that possessed the area did not like human intrusion into their realm. The first white man known to travel into the caldera and see the geothermal features was John Colter, who had left the Lewis and Clark Expedition. He described what he saw as "hot spring brimstone". Beaver trapper Joseph Meek recounted in 1830 that the steam rising from the various geyser basins reminded him of smoke coming from industrial smokestacks on a cold winter morning in Pittsburgh, Pennsylvania. In the 1850s famed trapper Jim Bridger called it "the place where Hell bubbled up". At that depth the brine is superheated to temperatures that exceed but is able to remain a liquid because it is under great pressure (like a huge pressure cooker). Convection of the churning brine and conduction from surrounding rock transfers heat to an overlaying layer of fresh groundwater. Movement of the two liquids is facilitated by the highly fractured and porous nature of the rocks under the Yellowstone Plateau. Some silica is dissolved from the fractured rhyolite into the hot water as it travels through the fractured rock. Part of this hard mineral is later redeposited on the walls of the cracks and fissures to make a nearly pressure tight system. Silica precipitates at the surface to form either geyserite or sinter, creating the massive geyser cones, the scalloped edges of hot springs, and the seemingly barren landscape of geyser basins. There are at least five types of geothermal features found at Yellowstone:
Fumaroles: Fumaroles, or steam vents, are the hottest hydrothermal features in the park. They have so little water that it all flashes into steam before reaching the surface. At places like Roaring Mountain, the result is loud hissing of steam and gases. Geysers: Geysers such as Old Faithful are a type of geothermal feature that periodically erupt scalding hot water. Increased pressure exerted by the enormous weight of the overlying rock and water prevents deeper water from boiling. As the hot water rises it is under less pressure and steam bubbles form. They, in turn, expand on their ascent until the bubbles are too big and numerous to pass freely through constrictions. At a critical point the confined bubbles actually lift the water above, causing the geyser to splash or overflow. This decreases the pressure of the system and violent boiling results. Large quantities of water flash into tremendous amounts of steam that force a jet of water out of the vent: an eruption begins. Water (and heat) is expelled faster than the geyser's recharge rate, gradually decreasing the system's pressure and eventually ending the eruption. and is located near the northwest edge of Yellowstone Caldera near Norris Junction and on the intersection of three major faults. The Norris Mammoth Corridor is a fault that runs from Norris north through Mammoth to the Gardiner, Montana, area. The Hebgen Lake fault runs from northwest of West Yellowstone, Montana, to Norris. This fault experienced an earthquake in 1959 that measured 7.4 on the Richter scale (sources vary on exact magnitude between 7.1 and 7.8; see 1959 Hebgen Lake earthquake). Norris Geyser Basin is so hot and dynamic because these two faults intersect with the ring fracture zone that resulted from the creation of the Yellowstone Caldera of 640,000 years ago. The Basin consists of three main areas: Porcelain Basin, Back Basin, and One Hundred Springs Plain. Unlike most of other geyser basins in the park, the waters from Norris are acidic rather than alkaline (for example, Echinus Geyser has a pH of ~3.5). The difference in pH allows for a different class of bacterial thermophiles to live at Norris, creating different color patterns in and around the Norris Basin waters. The Ragged Hills that lie between Back Basin and One Hundred Springs Plain are thermally altered glacial kames. As glaciers receded the underlying thermal features began to express themselves once again, melting remnants of the ice and causing masses of debris to be dumped. These debris piles were then altered by steam and hot water flowing through them. Madison lies within the eroded stream channels cut through lava flows formed after the caldera eruption. The Gibbon Falls lies on the caldera boundary as does Virginia Cascades. North of Norris, Roaring Mountain is a large, acidic hydrothermal area (solfatara) with many fumaroles. In the late 19th and early 20th centuries, the number, size, and power of the fumaroles were much greater than today. The fumaroles are most easily seen in the cooler, low light conditions of morning and evening.

Мамонт ыстық бұлақтары

Мамонт Ыстық бұлақтары – Йеллоустоун ұлттық паркінде, Йеллоустоун фортына және Мамонт Ыстық бұлақтары тарихи ауданына жақын, травертин төбесіндегі кеңінен жайылған ыстық бұлақтар кешені. Ол мыңдаған жылдар бойында көздерден шыққан ыстық судың салқындап, кальций карбонатын шөгіндіруі нәтижесінде қалыптасқан (күн сайын Мамонтқа ерітінді түрінде екі тоннадан астам кальций карбонаты келіп түседі). Геотермальдық тетіктердің көп болуы травертиннің өркендеуіне ықпал етеді. Бұл бұлақтар кальдера шекарасының сыртында орналасқанымен, олардың энергиясы Йеллоустондағы басқа геотермальдық аймақтарды қуаттандыратын магмалық жүйемен байланысты.