Введение

Геизерные бассейны и другие геотермальные объекты в Национальном парке Йеллоустоун

Геотермальные районы Йеллоустоуна включают несколько бассейнов гейзеров в Национальном парке Йеллоустоун, а также другие геотермальные объекты, такие как горячие источники, грязевые горшки и фумаролы. Количество термальных объектов в Йеллоустоне оценивается в 10 000. Исследование, завершенное в 2011 году, показало, что в Йеллоустоне в общей сложности извергается 1283 гейзера, из которых 465 активны в течение среднего года. Они распределены между девятью бассейнами гейзеров, а несколько гейзеров находятся в небольших термальных зонах по всему парку. Количество гейзеров в каждом гейзерном бассейне следующее: Верхний гейзерный бассейн (410), бассейн гейзеров Мидуэй (59), Нижний гейзерный бассейн (283), бассейн гейзеров Норрис (193), бассейн гейзеров Уэст-Тумб (84), бассейн гейзеров Гиббон (24), бассейн гейзеров Лон-Стар (21), бассейн гейзеров Шошоне (107), бассейн гейзеров Лейк-Харт (69), другие районы (33). Хотя известные крупные гейзеры, такие как Олд Фейфул, входят в общее число, большинство гейзеров Йеллоустоуна небольшие, их высота всего около метра. Гидротермальная система, снабжающая гейзеры горячей водой, располагается в древней активной кальдере. Многие термальные объекты в Йеллоустоне накапливают вокруг себя и внутри себя отложения синтера, гейзерита или травертина. Различные бассейны гейзеров расположены там, где дождевая вода и тающий снег могут просачиваться в землю, косвенно перегреваться подлежащей Йеллоустону горячей точкой, а затем извергаться на поверхности в виде гейзеров, горячих источников и фумарол. Таким образом, большинство крупных геотермальных зон расположены в плоских долинах между древними лавовыми потоками и ледниковыми моренами. Меньшие геотермальные зоны можно найти там, где линии разломов достигают поверхности, в местах вдоль круговой зоны разломов вокруг кальдеры и у основания склонов, собирающих избыточные грунтовые воды. Вода, извергающаяся из гейзеров Йеллоустоуна, перегревается выше точки кипения до среднего значения 95,5 °C, покидая жерло. Вода значительно остывает в воздухе и перестает быть обжигающей, когда достигает земли, близлежащих настилов или даже зрителей. Из-за высокой температуры воды в этих объектах важно, чтобы зрители оставались на настилах и обозначенных тропах. В парке произошли несколько смертельных случаев в результате падений в горячие источники. Доисторические артефакты коренных американцев были найдены в горячих источниках Мамонты и других геотермальных районах Йеллоустоуна. Некоторые источники утверждают, что древние люди использовали горячую воду из геотермальных объектов для купания и приготовления пищи. В XIX веке отец Пьер Жан Де Смет сообщил, что местные жители, с которыми он беседовал, считали, что извержения гейзеров – это «результат битвы между адскими духами». Экспедиция Льюиса и Кларка прошла к северу от района Йеллоустоуна в 1806 году. Местные жители, с которыми они встретились, редко осмеливались войти в то, что мы теперь знаем как кальдеру, из-за частых громких шумов, напоминающих гром, и веры в то, что духи, владеющие этой территорией, не одобряют вторжение людей в их владения. Первым белым человеком, вошедшим в кальдеру и увидевшим геотермальные объекты, был Джон Колтер, покинувший экспедицию Льюиса и Кларка. Он описал увиденное как «горячие серные источники». В 1830 году охотник на бобров Джозеф Мик рассказал, что пар, поднимающийся из различных бассейнов гейзеров, напомнил ему дым, выходящий из промышленных труб в холодное зимнее утро в Питтсбурге, штат Пенсильвания. В 1850-х годах знаменитый охотник Джим Бриджер назвал это «местом, где вырвался ад». На такой глубине рассол перегревается до температур, превышающих, но остается жидким из-за высокого давления (как в огромной скороварке). Конвекция перемешивающегося рассола и теплопроводность от окружающих пород передают тепло на налегающий слой пресной грунтовой воды. Движение двух жидкостей облегчается высокой трещиноватостью и пористостью горных пород под Йеллоустонским плато. Часть кремнезема растворяется из трещиноватого риолита в горячую воду, когда она проходит через трещины. Часть этого твердого минерала позже повторно откладывается на стенках трещин и разломов, образуя почти герметичную систему. Кремнезем осаждается на поверхности, образуя гейзерит или синтёр, создавая массивные гейзерные конусы, зубчатые края горячих источников и, казалось бы, бесплодный ландшафт гейзерных бассейнов. В Йеллоустоне можно найти как минимум пять типов геотермальных объектов:

Фумаролы: Фумаролы, или паровые вентиляционные отверстия, являются самыми горячими гидротермальными объектами в парке. Они содержат так мало воды, что вся она мгновенно превращается в пар, прежде чем достичь поверхности. В таких местах, как Роарин Маунтин, это приводит к громкому шипению пара и газов.

Гейзеры: Гейзеры, такие как Олд Фейфул, являются типом геотермального объекта, который периодически извергает обжигающе горячую воду. Повышенное давление, оказываемое огромным весом вышележащих пород и воды, предотвращает закипание более глубокой воды. По мере подъема горячей воды давление уменьшается и образуются паровые пузыри. Они, в свою очередь, расширяются при подъеме, пока пузыри не станут слишком большими и многочисленными, чтобы свободно проходить через сужения. В критический момент заключенные пузыри поднимают воду выше, вызывая разбрызгивание или перелив гейзера. Это снижает давление в системе и приводит к бурному кипению. Большое количество воды превращается в огромное количество пара, которое выталкивает струю воды из жерла: начинается извержение. Вода (и тепло) выбрасывается быстрее, чем скорость пополнения гейзера, постепенно снижая давление в системе и в конечном итоге прекращая извержение.

Коридор Норрис-Мамонт расположен недалеко от северо-западного края кальдеры Йеллоустоун, вблизи перекрестка трех крупных разломов. Разлом Норрис-Мамонт проходит с Норриса на север через Мамонт до Гардинера, штат Монтана. Разлом Хебген-Лейк проходит к северо-западу от Уэст-Йеллоустоуна, штат Монтана, до Норриса. На этом разломе в 1959 году произошло землетрясение магнитудой 7,4 (по разным данным, магнитуда варьируется от 7,1 до 7,8; см. землетрясение в Хебгене-Лейк 1959 года). Бассейн гейзеров Норрис так горяч и динамичен, потому что эти два разлома пересекаются с кольцевой зоной разломов, образовавшейся в результате создания кальдеры Йеллоустоун 640 000 лет назад. Бассейн состоит из трех основных зон: Порселейн-Бейсин, Бэк-Бейсин и Плейн-Оне-Хундред-Спрингс. В отличие от большинства других бассейнов гейзеров в парке, воды Норриса кислые, а не щелочные (например, у гейзера Эхинус pH около 3,5). Разница в pH позволяет другому классу бактериальных термофилов жить в Норрисе, создавая различные цветовые узоры в и вокруг вод бассейна Норрис. Разорванные холмы, лежащие между Бэк-Бейсином и Плейн-Оне-Хундред-Спрингс, являются термически измененными ледниковыми камами. По мере отступления ледников подземные термальные объекты снова начали проявляться, растапливая остатки льда и вызывая сброс масс обломков. Эти обломочные отложения затем были изменены паром и горячей водой, протекающей через них. Мэдисон расположен в эродированных руслах рек, прорезанных в лавовых потоках, образовавшихся после извержения кальдеры. Водопад Гиббон расположен на границе кальдеры, как и водопады Вирджиния. К северу от Норриса Роарин Маунтин представляет собой большую кислую гидротермальную область (сольфатару) с многочисленными фумаролами. В конце XIX и начале XX веков количество, размер и мощность фумарол были намного больше, чем сегодня. Фумаролы лучше всего видны в прохладных условиях слабого освещения утром и вечером.

Горячие источники мамонтов

Горячие источники Маммота — это крупный комплекс горячих источников на холме из травертина в Национальном парке Йеллоустоун, расположенный рядом с фортом Йеллоустоун и историческим районом Маммота. Они образовались на протяжении тысяч лет, когда горячая вода из источников остывала и откладывала карбонат кальция (более двух тонн поступает в Маммота ежедневно в виде раствора). Благодаря большому количеству геотермальных выходов, травертин активно формируется. Хотя эти источники находятся за пределами кальдеры, их энергия связывается с той же магматической системой, которая питает другие геотермальные зоны Йеллоустона.