Данные отложений показывают, что в озере Йеллоустоун за последние 13 000 лет происходили гидротермальные взрывы.

Dec 25, 2023

Геология под Йеллоустонским озером сформирована потоками лавы там, где озеро находится внутри кальдеры, а также ледниковыми и другими процессами в южной половине озера, расположенной за пределами кальдеры. (Нил Герберт/Служба национальных парков)

Северное и западное Йеллоустонское озеро находится внутри Йеллоустонской кальдеры, которую иногда называют Йеллоустонским супервулканом, и покрывает магматическую камеру глубоко под поверхностью.

Это приводит к образованию чрезвычайно активных гидротермальных зон на дне озера с очень высокими значениями теплового потока, множеству крупных (более 330 футов в диаметре) кратеров гидротермальных взрывов, десяткам гидротермальных куполов и сотням активных и неактивных жерл горячих источников на дне озера. Гидротермально измененная грязь на дне озера дает информацию о типах жидкостей, циркулирующих под дном озера, и об условиях, в которых эти жидкости вызывают химические изменения озерных отложений.

Недавние исследования, в которых изучались керны отложений, собранные на озере Йеллоустоун и вокруг него, дают новое представление о динамике гидротермальных взрывов в Йеллоустонском озере, а также о связи между типами горячих источников на дне озера, характерными гидротермальными изменениями и величиной гидротермальных взрывов. .

Гидротермальные системы на дне озера во многих важных отношениях отличаются от систем, находящихся на суше.

Горячие источники поднимаются с глубины и выходят на дно озера через отложения, состоящие из диатомовых водорослей (одноклеточные водоросли, клеточная стенка которых состоит из некристаллического кремнезема-SiO2) и мелкозернистых осадков, переносимых ручьями в озеро (в основном каменных пород). фрагменты, в том числе обсидиан, а также минеральные зерна кварца и полевого шпата). Диатомовые водоросли взаимодействуют с жидкостями горячих источников и обычно свидетельствуют о том, что, хотя некоторые части растворились, другие минералы образовались в результате реакций с горячей водой. В результате минералогия гидротермальных изменений варьируется в зависимости от типа гидротермального флюида, вызывающего изменения.

В Йеллоустонском озере известны два основных типа гидротермальных жерловых жидкостей: жидкие горячие источники, из которых выбрасываются нейтрально-щелочные (некислые) воды, называются щелочно-хлоридными жидкостями, тогда как горячие источники с преобладанием пара являются кислыми и газообразными, содержащими пар, углекислый газ и сероводород.

Щелочно-хлоридные жидкости содержат значительные количества растворенных химикатов, включая хлориды и кремнезем; они похожи на гидротермальные жидкости, которые питают такие знаковые объекты на суше, как Old Faithful и Grand Prismatic Spring. Жидкости с преобладанием пара переносят значительное количество тепла, но не содержат растворенных химикатов. Поскольку эти два типа жидкостей поднимаются на дно озера через отложения, изменения, которые они вызывают в этих отложениях, совершенно различны. Жидкости с преобладанием пара растворяют диатомовые водоросли и превращают отложения в глинистые минералы, особенно каолинит и минерал оксида алюминия, называемый бемитом. Щелочно-хлоридные жидкости также могут растворять диатомовые водоросли, но в конечном итоге откладывать кремнезем в виде кварца или халцедона и производить глинистые минералы, такие как смектиты или хлориты, но не каолинит или бемит.

Таким образом, различные типы гидротермальных систем на дне озера оставляют минеральные следы, которые позволяют нам отличить их друг от друга, даже если гидротермальная активность уже давно прекратилась.

Это важно, поскольку исследования отложений, которые были изменены в гидротермальной системе до взрыва, могут быть связаны с типом флюидов, которые присутствовали в прошлом.

Недавние исследования озерных отложений обнаружили множественные отложения гидротермальных взрывов, датируемые примерно 160–13 000 лет назад.

Два крупнейших и наиболее обширных месторождения связаны с кратером Эллиотта возрастом 8 000 лет и взрывами в заливе Мэри Бэй возрастом 13 000 лет. Они образовались из щелочно-хлоридных гидротермальных систем на основе минералогических изменений, обнаруженных в связанных с ними озерных отложениях, которые включали кремнезем, смектиты и хлориты, но не каолинит.

Другие взрывные отложения моложе, тоньше, менее обширны и содержат каолинит, что указывает на их связь с гидротермальными системами с преобладанием пара.