Аерогеофізична зйомка показала глибинну будову гідротермальної системи Єллоустона

Дослідники отримали детальну схему глибинної будови гідротермальної системи Єллоустона. Вона була складена на основі даних аерогеофізичної зйомки з вертольота. Виявилося, що гарячі розчини піднімаються з глибин більше одного кілометра по вертикальних розломах і на шляху до поверхні змішуються з неглибокими грунтовими водами, поточними під потоками лави. Робота опублікована в.

В областях сучасного вулканізму розвинені гідротермальні системи. Це водонапірні системи, де джерелом тепла виступає магматичне вогнище або глибинний флюїд. Єллоустонська кальдера на північному заході США, яка сформувалася в результаті вибуху 639 тисяч років тому, вміщує найбільшу гідротермальну систему в світі. Вона розташована у верхньому кілометрі земної кори і пов'язана з неглибоким заляганням магми і численними розломами, які утворюють канали для циркуляції вод.

За роки досліджень в Єллоустоні були детально вивчені гарячі джерела, в тому числі їх хімічний склад і температура, інтервали вивержень гейзерів і термофільні бактерії, які живуть в цих місцях. Але мало що відомо про зв'язок гідротермальних об'єктів на поверхні з глибокими джерелами тепла і флюїдів. Сучасні уявлення полягають у тому, що водні розчини знаходяться в резервуарах з невідомою геометрією і виходять на поверхню на краях лавових потоків.

Група геологів з Данії і США під керівництвом Керол Фінн (Carol Finn) з Геологічної служби США вирішила уточнити глибинну будову гідротермальної системи Єллоустона. Для цього дослідники провели аерогеофізичну зйомку місцевості. Дані були зібрані в Йеллоустонському національному парку за допомогою вертолітної електромагнітної системи SkyTEM. Потім за профілями зйомки були побудовані геоелектричні моделі, які описують електричні властивості геологічного розрізу аж до глибини 700 метрів. Також геологи залучили результати магнітної зйомки, щоб вивчити будову на більшій глибині.

На основі електричних і магнітних властивостей гірських порід автори виділили «сухий» ріоліт, який володіє питомим електричним опором понад 450 Ом-метрів і магнітною сприйнятливістю більше 0,025, «вологий» ріоліт (15-450 Ом-метрів і більше 0,025 відповідно) і глину з питомим опором близько 15 Ом-метрів і сприйнятливістю менше 0,018. На зниження показників питомого опору впливає водонасичення та гідротермальне опрацювання порід.

Ці дані дають вказують на шляхи циркуляції водних розчинів в Йеллоустоні. Геологи виділили зони висхідного потоку з питомим опором менше 15 Ом-метрів. Тут флюїди піднімаються по розломах, прихованими під товщами глин. Зони відтоку представлені шарами з питомим опором 15-30 Ом-метрів, де водні розчини розтікаються в латеральному напрямку під потоками лав.

Аналіз детальних розрізів показав, що гарячі розчини піднімаються вертикально з глибин більше одного кілометра. На шляху до поверхні вони змішуються з ґрунтовими водами, поточними під потоками лави. Автори дослідження вважають, що розломи направляють підйом вод з глибин, а межі лавових потоків контролюють водоносні горизонти, які лежать близько до поверхні. Ця робота може стати основою для вивчення гідротермальних систем у всьому світі, а також вулканічних небезпек, наприклад гідротермальних вибухів, в регіоні.

Раніше на ми писали про «вулканічні зими», які запустив Йеллоустон 639 тисяч років тому, а також про великі виверження цієї вулканічної системи в міоцені.