Геотермальные зоны Йеллоустона включают несколько гейзерных бассейнов в Йеллоустонском национальном парке , а также другие геотермальные объекты, такие как горячие источники , грязевые котлы и фумаролы . Количество термальных объектов в Йеллоустоуне оценивается в 10 000. [1] Исследование [2] , завершенное в 2011 году, показало, что в Йеллоустоуне извергалось в общей сложности 1283 гейзера, 465 из которых активны в течение среднего года. Они распределены по девяти гейзерным бассейнам, а несколько гейзеров находятся в более мелких термальных зонах по всему парку. Количество гейзеров в каждом бассейне гейзеров следующее: Верхний бассейн гейзеров (410), Мидуэйский бассейн гейзеров (59), Нижний бассейн гейзеров (283), Норрисский бассейн гейзеров (193), Вест-Тамбский бассейн гейзеров (84), Гиббонский бассейн гейзеров (24), Одинокий бассейн гейзеров (21), Шошонский бассейн гейзеров (107), Харт-Лейк-Бэйс (69), другие области (33). Хотя известные крупные гейзеры, такие как Старый Служака, являются частью общего числа, большинство гейзеров Йеллоустона небольшие, извергаясь всего на фут или два. Гидротермальная система, которая снабжает гейзеры горячей водой, находится внутри древней активной кальдеры . [3] Вокруг и внутри многих термальных объектов Йеллоустоуна образуются отложения нагара , гейзерита или травертина .
Различные гейзерные бассейны расположены там, где дождевая вода и талый снег могут просачиваться в землю, косвенно перегреваться подстилающей горячей точкой Йеллоустоуна , а затем извергаться на поверхность в виде гейзеров, горячих источников и фумарол. Таким образом, плоскодонные долины между древними потоками лавы и ледниковыми моренами являются тем местом, где расположено большинство крупных геотермальных зон. Меньшие геотермальные зоны можно найти там, где линии разломов достигают поверхности, в местах вдоль круговой зоны разлома вокруг кальдеры и у основания склонов, которые собирают избыток грунтовых вод. [3] Из-за большой высоты плато Йеллоустоун средняя температура кипения в гейзерных бассейнах Йеллоустоуна составляет 199 °F (93 °C). При правильном ограничении и близком расположении к поверхности он может периодически выпускать часть накопленного давления в виде извержений горячей воды и пара, которые могут достигать высоты до 390 футов (120 м) в воздух (см. гейзер Стимбот , самый высокий гейзер в мире). [4] Вода, извергающаяся из гейзеров Йеллоустона, перегревается выше этой точки кипения до средней температуры 204 °F (95,5 °C), когда она покидает жерло. [5] Вода значительно остывает в воздухе и уже не обжигающе горячая к тому времени, когда она ударяется о землю, близлежащие настилы или даже зрителей. Из-за высоких температур воды в объектах важно, чтобы зрители оставались на настилах и обозначенных тропах. В парке произошло несколько смертей в результате падений в горячие источники.
Доисторические артефакты коренных американцев были найдены в Мамонтовых горячих источниках и других геотермальных зонах Йеллоустона. В некоторых источниках говорится, что первые люди использовали горячую воду из геотермальных источников для купания и приготовления пищи. В 19 веке отец Пьер-Жан де Смет сообщил, что опрошенные им аборигены считали, что извержения гейзеров были «результатом битвы между адскими духами». [6] Экспедиция Льюиса и Кларка путешествовала к северу от района Йеллоустона в 1806 году. Местные аборигены, с которыми они столкнулись, редко осмеливались входить в то, что мы теперь знаем как кальдеру, из-за частых громких звуков, похожих на гром , и веры в то, что духи, которые владели этой территорией, не любили вторжения людей в их владения. [7] Первым белым человеком, который, как известно, путешествовал в кальдеру и видел геотермальные объекты, был Джон Колтер , который покинул экспедицию Льюиса и Кларка. Он описал увиденное как «горячий источник серы». Охотник на бобров Джозеф Мик рассказывал в 1830 году, что пар, поднимающийся из различных гейзерных бассейнов, напомнил ему дым, выходящий из промышленных труб холодным зимним утром в Питтсбурге, штат Пенсильвания . В 1850-х годах знаменитый охотник Джим Бриджер назвал это место «местом, где бурлил ад». [3]
Тепло, которое стимулирует геотермальную активность в районе Йеллоустона, исходит от рассола (соленой воды), который находится на глубине 1,5–3 мили (7900–15800 футов; 2400–4800 м) под поверхностью. [3] На самом деле это находится под твердой вулканической породой и осадком , который простирается на глубину от 3000 до 6000 футов (от 900 до 1800 м) и находится внутри горячей, но в основном твердой части плутона , содержащей магматическую камеру Йеллоустона . [8] На этой глубине рассол перегревается до температур, превышающих 400 °F (204 °C), но может оставаться жидким, поскольку находится под большим давлением (как в огромной скороварке ). [9]
Конвекция перемешивающегося рассола и проводимость от окружающей породы передают тепло вышележащему слою пресной грунтовой воды . Движение двух жидкостей облегчается сильно трещиноватой и пористой природой пород под Йеллоустонским плато. Часть кремнезема растворяется из трещиноватого риолита в горячей воде, когда она проходит через трещиноватую породу. Часть этого твердого минерала позже переоткладывается на стенках трещин и разломов, образуя почти герметичную систему. Кремнезем осаждается на поверхности, образуя либо гейзерит, либо агломерат, создавая массивные гейзерные конусы, зубчатые края горячих источников и, казалось бы, бесплодный ландшафт гейзерных бассейнов.
В Йеллоустоуне обнаружено по меньшей мере пять типов геотермальных объектов:
Медиа, связанные с Norris Geyser Basin на Wikimedia Commons
Бассейн гейзеров Норрис 44°43′43″ с. ш. 110°42′16″ з. д. / 44.72861° с. ш. 110.70444° з. д. / 44.72861; -110.70444 (бассейн гейзеров Норрис) является самым горячим гейзерным бассейном в парке [10] и расположен недалеко от северо-западного края Йеллоустонской кальдеры около Норрис-Джанкшен и на пересечении трех крупных разломов . Коридор Норрис-Мамонт — это разлом, который проходит от Норриса на север через Мамонт до района Гардинер, штат Монтана . Разлом озера Хебген проходит с северо-запада от Западного Йеллоустона, штат Монтана , до Норриса. В 1959 году этот разлом пережил землетрясение магнитудой 7,4 по шкале Рихтера (источники различаются по точной магнитуде от 7,1 до 7,8; см. землетрясение в озере Хебген 1959 года ). Бассейн гейзера Норрис такой горячий и динамичный, потому что эти два разлома пересекаются с кольцевой зоной разлома, которая возникла в результате образования Йеллоустонской кальдеры 640 000 лет назад. [11]
Бассейн состоит из трех основных областей: Porcelain Basin, Back Basin и One Hundred Springs Plain. В отличие от большинства других бассейнов гейзеров в парке, воды из Норриса кислые [12], а не щелочные (например, гейзер Эхинус имеет pH ~3,5). Разница в pH позволяет другому классу бактериальных термофилов жить в Норрисе, создавая различные цветовые узоры в водах бассейна Норриса и вокруг него.
Ragged Hills, которые лежат между Back Basin и One Hundred Springs Plain, представляют собой термически измененные ледниковые камы . По мере отступления ледников основные термические особенности снова начали проявляться, расплавляя остатки льда и вызывая сброс масс обломков. Затем эти кучи обломков были изменены паром и горячей водой, протекающими через них. Мэдисон находится в пределах эродированных ручьевых каналов, прорезанных через потоки лавы, образовавшиеся после извержения кальдеры . Водопады Гиббон находятся на границе кальдеры, как и каскады Вирджинии. [10]
Самый высокий активный гейзер в мире, Стимбот , [11] находится в бассейне Норрис. В отличие от немного меньшего, но гораздо более известного гейзера Old Faithful, расположенного в Верхнем бассейне гейзеров, у Стимбота нерегулярный и длительный график между крупными извержениями. Во время крупных извержений, которые могут быть разделены интервалами более года (самый длинный зарегистрированный промежуток между крупными извержениями составил 50 лет), Стимбот извергается более чем на 300 футов (90 м) в воздух. Стимбот не находится в состоянии покоя между извержениями, вместо этого демонстрируя небольшие извержения примерно на 40 футов (12 м).
Norris Geyser Basin периодически подвергается масштабному термическому возмущению по всему бассейну, которое длится несколько недель. Уровень воды колеблется, а температура, pH, цвета и характер извержений меняются по всему бассейну. Во время возмущения в 1985 году гейзер Porkchop непрерывно выбрасывал пар и воду; в 1989 году тот же гейзер, по-видимому, засорился кремнием и взорвался, выбросив камни более чем на 200 футов (61 м). В 2003 году смотритель парка заметил, что он сильно бурлит, что стало первой подобной активностью с 1991 года. Активность резко возросла в середине 2003 года. Из-за высоких температур почвы и новых особенностей рядом с тропой большая часть Back Basin была закрыта до октября. В 2004 году дощатый настил был проложен вокруг опасной зоны и теперь ведет за гейзер Porkchop. [13]
К северу от Норриса, Роринг-Маунтин — это большая кислая гидротермальная область (сольфатара) со множеством фумарол. В конце 19-го и начале 20-го веков количество, размер и мощность фумарол были намного больше, чем сегодня. Фумаролы легче всего увидеть в прохладных условиях слабого освещения утром и вечером.
Медиа, связанные с бассейном гейзеров Гиббон на Wikimedia Commons
Бассейн гейзеров Гиббон 44°41′58″ с.ш. 110°44′34″ з.д. / 44.69944° с.ш. 110.74278° з.д. / 44.69944; -110.74278 (бассейн гейзеров Гиббон) включает в себя несколько термальных зон в окрестностях реки Гиббон между водопадами Гиббон и Норрисом. Наиболее доступной особенностью бассейна является источник Берил с небольшим дощатым настилом прямо вдоль дороги Гранд-Луп . Paintpots художников — это небольшая гидротермальная зона к югу от перекрестка Норрис, которая включает в себя красочные горячие источники и два больших грязевых котла.
Бассейн гейзеров Монумент 44 °41′03″ с. ш. 110°45′14″ з. д. / 44.68417° с. ш. 110.75389° з. д. / 44.68417; -110.75389 (Бассейн гейзеров Монумент) не имеет активных гейзеров, но его «памятники» представляют собой кремнистые отложения натечных пород, похожие на кремнистые шпили, обнаруженные на дне озера Йеллоустоун . Ученые предполагают, что структуры этого бассейна образовались из системы горячей воды в ледниковом озере во время убывающих стадий оледенения Пайндейл . Бассейн находится на хребте, к которому ведет очень крутая тропа длиной в одну милю (1,6 км) к югу от Artists' Paint Pots. Другие области термальной активности в бассейне гейзеров Гиббон лежат вдали от маршрутов.
Медиа, связанные с Верхним бассейном гейзеров на Wikimedia Commons
К югу от Норриса вдоль края кальдеры находится Верхний бассейн гейзеров 44°27′52″ с. ш. 110°49′45″ з. д. / 44.46444° с. ш. 110.82917° з. д. / 44.46444; -110.82917 (Верхний бассейн гейзеров) , который имеет самую высокую концентрацию геотермальных объектов в парке. Этот набор объектов включает в себя самый известный гейзер в парке, Старый Служака , а также четыре других предсказуемых крупных гейзера. Один из этих крупных гейзеров в этом районе — гейзер Касл , который находится примерно в 1400 футах (430 м) к северо-западу от Старого Служаки. Castle Geyser имеет интервал примерно в 13 часов между крупными извержениями, но непредсказуем после небольших извержений. Другие три предсказуемых гейзера — Grand Geyser , Daisy Geyser и Riverside Geyser . Biscuit Basin и Black Sand Basin также находятся в пределах Upper Geyser Basin.
Холмы, окружающие Старый Служаку и Верхний бассейн гейзеров, напоминают о четвертичных риолитовых потоках лавы. Эти потоки, возникшие спустя долгое время после катастрофического извержения 640 000 лет назад, текли по ландшафту, как жесткие холмы хлебного теста из-за высокого содержания кремния.
Свидетельства ледниковой активности обычны, и это один из ключей, который позволяет гейзерам существовать. Отложения ледникового тилла лежат под гейзерными бассейнами, обеспечивая хранилища для воды, используемой при извержениях. Многие формы рельефа, такие как холмы Поркьюпайн к северу от Фаунтин-Флэтс, состоят из ледникового гравия и являются напоминанием о том, что 70 000–14 000 лет назад эта область была погребена подо льдом. [14]
Признаки воздействия эрозионных сил можно увидеть повсюду, от стоков, прорезанных через шлак в бассейнах гейзеров, до дренажа, созданного рекой Файрхол. Горообразование очевидно на дороге к югу от Олд Фейтфул, к перевалу Крейг. Здесь Скалистые горы достигают высоты 8262 футов (2518 м), разделяя страну на два отдельных водораздела . [15]
.jpg/1280px-Aerial_image_of_the_Midway_Geyser_Basin_(view_from_the_east).jpg)
Медиа, связанные с Midway Geyser Basin на Wikimedia Commons
Бассейн гейзеров Мидуэй 44°31′04″ с. ш. 110°49′56″ з. д. / 44.51778° с. ш. 110.83222° з. д. / 44.51778; -110.83222 (бассейн гейзеров Мидуэй) намного меньше других бассейнов, обнаруженных вдоль реки Файрхол . Несмотря на свои небольшие размеры, он содержит два крупных объекта: гейзер Эксельсиор шириной 200 на 300 футов (60 на 90 м) , который изливает более 4000 галлонов США (15 000 л; 3300 имп галлонов) в минуту в реку Файрхол . Здесь находится крупнейший горячий источник в Йеллоустоуне — Большой призматический источник шириной 370 футов (110 м) и глубиной 121 фут (37 м) . [16] Также в бассейне находятся Бирюзовый бассейн и Опаловый бассейн .
Медиа, связанные с Нижним Гейзерным Бассейном на Wikimedia Commons
Дальше на север находится Нижний бассейн гейзеров 44°32′58″ с. ш. 110°50′09″ з. д. / 44.54944° с. ш. 110.83583° з. д. / 44.54944; -110.83583 (Нижний бассейн гейзеров) , который является крупнейшим бассейном гейзеров по площади, охватывая приблизительно 11 квадратных миль. [17] Из-за своего большого размера он имеет гораздо менее концентрированный набор геотермальных особенностей, включая Фонтанные горшки с краской . Фонтанные горшки с краской — это грязевые горшки , то есть горячие источники, которые содержат кипящую грязь вместо воды. Грязь образуется из-за более высокой кислотности воды, что позволяет источнику растворять окружающие минералы, создавая непрозрачную, обычно серую грязь. Также здесь есть источник Огненная дыра, озеро Селестины, озеро Кожаная, Красный фонтан, источник Джелли и несколько фумарол.
Гейзеры в Нижнем бассейне гейзеров включают гейзер Грейт-Фонтейн , извержения которого достигают высоты от 100 до 200 футов (30–61 м) в воздухе, в то время как волны воды каскадом падают вниз по его террасным натечным образованиям. [16] Группа гейзеров Фонтан ( гейзер Клепсидра , который извергается почти непрерывно на высоту 45 футов (14 м), [18] гейзер Фонтан , гейзер Желе, гейзер Джет , гейзер Утренний и гейзер Спазм ), группа гейзеров Розовый Конус [19] ( гейзер Дилемма , гейзер Лабиальный , гейзер Нарцисс , гейзер Розовый и гейзер Розовый Конус ), группа гейзеров Белый Купол (гейзер Щелка, гейзер Близнецы, Гейзеры Pebble, Rejuvenated и White Dome ), а также гейзер Sizzler.
Медиа, связанные с West Thumb Geyser Basin на Wikimedia Commons
Бассейн гейзеров West Thumb 44°25′07″N 110°34′23″W / 44.41861°N 110.57306°W / 44.41861; -110.57306 (бассейн гейзеров West Thumb) , включая бассейн Поттса на севере, является крупнейшим бассейном гейзеров на берегах озера Йеллоустоун. Считается, что источник тепла термальных образований в этом месте находится относительно близко к поверхности, всего в 10 000 футов (3000 м) ниже. West Thumb примерно такого же размера, как другая известная вулканическая кальдера, озеро Крейтер в Орегоне , но намного меньше большой кальдеры Йеллоустоун, которая в последний раз извергалась около 640 000 лет назад. Западный Большой Палец — это кальдера внутри кальдеры.
West Thumb был создан примерно 162 000 лет назад, когда магматическая камера выпячивалась под поверхностью земли и впоследствии растрескивала ее вдоль кольцевых зон разлома. Это, в свою очередь, высвободило заключенную магму в виде лавы и привело к обрушению поверхности над опустевшей магматической камерой. [20] Вода позже заполнила обрушившуюся область кальдеры, образовав расширение озера Йеллоустоун. Это создало источник тепла и воды, которые сегодня питают гейзерный бассейн West Thumb.
Термальные особенности в West Thumb находятся не только на берегу озера, но и простираются под его поверхностью. Несколько подводных гидротермальных особенностей были обнаружены в начале 1990-х годов и летом их можно увидеть как скользкие пятна или небольшие выпуклости. Зимой подводные термальные особенности видны как талые отверстия на ледяной поверхности озера. [20] Окружающий лед может достигать трех футов (одного ярда) в толщину. [21]
Возможно, самым известным гидротермальным объектом в Уэст-Тамбе является гейзер на берегу озера, известный как Фишинг-Кон . Уолтер Трамбулл из экспедиции Уошберн-Лэнгфорд-Доан 1870 года описал уникальное событие, произошедшее, когда мужчина рыбачил рядом с конусом: «...когда он вытаскивал форель на берег, она случайно сорвалась с крючка и упала в источник. На мгновение она металась с удивительной скоростью, словно ища выход. Затем она оказалась наверху, мертвая, и буквально сварилась». Фишинг-Кон часто извергался на высоту 40 футов (12 м) в 1919 году и на меньшую высоту в 1939 году. Один рыбак сильно обгорел в Фишинг-Кон в 1921 году. Рыбалка у гейзера теперь запрещена. [22]
Ранние посетители прибывали в West Thumb на дилижансе из района Old Faithful. У них был выбор продолжить путь на дилижансе или сесть на пароход Zillah , чтобы продолжить путешествие по воде до Lake Hotel . Лодочный причал находился недалеко от южного конца гейзерного бассейна около Lakeside Spring.
Медиа, связанные с озером Харт Гейзер Бассейн на Wikimedia Commons
Медиа, связанные с Lone Star Geyser Basin на Wikimedia Commons
Медиа, связанные с Shoshone Geyser Basin на Wikimedia Commons
Озеро Сердце 44°18′00″ с.ш. 110°30′56″ з.д. / 44,30000° с.ш. 110,51556° з.д. / 44,30000; -110,51556 (бассейн гейзеров озера Сердце) , Одинокая звезда 44°24′50″ с.ш. 110°49′04″ з.д. / 44,41389° с.ш. 110,81778° з.д. / 44,41389; -110.81778 (бассейн гейзеров Lone Star) и бассейны гейзеров Shoshone 44°21′16″N 110°47′57″W / 44.35444°N 110.79917°W / 44.35444; -110.79917 (бассейн гейзеров Shoshone) расположены вдали от дороги и требуют как минимум нескольких миль пешего похода, чтобы добраться до них. В этих районах нет дощатых настилов и других средств безопасности, характерных для развитых районов. Поскольку падение в геотермальные источники может быть фатальным, обычно рекомендуется посещать эти районы с опытным гидом или, по крайней мере, путешественникам необходимо убедиться, что они остаются на хорошо обозначенных тропах.
Бассейн гейзеров озера Харт содержит несколько групп гейзеров и горячих источников глубокого синего цвета около озера Харт в юго-центральной части Йеллоустона, к юго-востоку от большинства основных бассейнов гейзеров. Расположенное в водоразделе реки Снейк к востоку от озера Льюис и к югу от озера Йеллоустоун, озеро Харт было названо где-то до 1871 года в честь охотника Харта Ханни. Другие исследователи в этом регионе ошибочно предположили, что название озера было написано как «heart» из-за его формы. Бассейн гейзеров озера Харт начинается в паре миль от озера и спускается вдоль ручья Витч-Крик к берегу озера. Пять групп гидротермальных объектов составляют бассейн, и все они содержат гейзеры, хотя некоторые из них бездействуют. [22]
Между озером Шошон и озером Олд-Фейтфул находится гейзерный бассейн Одинокая звезда , главной особенностью которого является гейзер Одинокая звезда , названный так из-за своей изоляции от близлежащих гейзеров Верхнего гейзерного бассейна. До бассейна можно добраться пешком или на велосипеде по 3-мильной дороге, которая закрыта для транспортных средств.
Бассейн гейзеров Шошони , до которого можно добраться пешком или на лодке, содержит одну из самых высоких концентраций гейзеров в мире — более 80 на площади 1600 на 800 футов (490 на 240 м). [23] Горячие источники и грязевые котлы усеивают ландшафт между бассейном гейзеров и озером Шошони.
Hot Spring Basin расположен в 15 милях (24 км) к северо-северо-востоку от Fishing Bridge и имеет одну из крупнейших коллекций горячих источников и фумарол в Йеллоустоуне. [24] Геотермальные особенности там выделяют большое количество серы . Это делает воду из источников настолько кислой, что она растворяет дыры в штанах людей, которые сидят на мокрой земле, и вызывает образование курганов серы высотой три фута (1 м) вокруг фумарол. Очень горячая кислая вода и пар также создали пустоты в земле, которые покрыты только тонкой коркой.
Mammoth Hot Springs — это большой комплекс горячих источников на холме травертина в Йеллоустонском национальном парке, прилегающем к Форту Йеллоустоун и историческому району Mammoth Hot Springs . [25] Он был создан на протяжении тысяч лет, когда горячая вода из источника охлаждалась и откладывала карбонат кальция (более двух тонн в виде раствора поступает в Маммот каждый день). Из-за огромного количества геотермальных источников травертин процветает. [26] Хотя эти источники находятся за пределами границы кальдеры , их энергия приписывается той же магматической системе, которая питает другие геотермальные районы Йеллоустоуна.
Медиа, связанные с геотермальными особенностями долины Хейден на Wikimedia Commons
Термальные особенности в Грязевом вулкане и Серном котле в первую очередь представляют собой грязевые котлы и фумаролы, поскольку эта область расположена на верховодке с небольшим количеством доступной воды. Фумаролы или « паровые жерла » возникают, когда грунтовые воды выкипают быстрее, чем могут быть пополнены. Кроме того, пары богаты серной кислотой, которая выщелачивает породу , превращая ее в глину . Поскольку вода не смывает кислоту или выщелоченную породу, она остается в виде липкой глины, образуя грязевой котел. Газ сероводород присутствует глубоко в земле в Грязевом вулкане и окисляется до серной кислоты микробной активностью, которая растворяет поверхностные почвы, создавая бассейны и конусы из глины и грязи. Наряду с сероводородом пар, углекислый газ и другие газы взрываются через слои грязи .
Серия неглубоких землетрясений, связанных с вулканической активностью в Йеллоустоуне, обрушилась на эту область в 1978 году. Температура почвы поднялась почти до 200 °F (93 °C). Склон между Sizzling Basin и Mud Geyser, когда-то покрытый зеленой травой и деревьями, превратился в бесплодный ландшафт из упавших деревьев, известный как «кулинарный склон».