Впервые обнаружены скрытые каналы под Йеллоустоуном

Великолепные природные особенности Йеллоустонского национального парка в США, питаемые горячей водой из скважин, хорошо известны миллионам посетителей, которых он привлекает каждый год. Но мы меньше знаем о "водопроводе", пролегающем под территорией парка.

Новое исследование впервые раскрывает некоторые из этих скрытых деталей, показывая пути горячих гидротермальных жидкостей, которые пробиваются на поверхность (иногда с большой скоростью), а также геологические разломы и трещины, определяющие их маршруты.

Данные были собраны с помощью прибора SkyTEM312, установленного на вертолете, который посылает вниз всплески электромагнитных сигналов, вызывающих различные отклики в зависимости от особенностей породы под поверхностью.

Выше: Подповерхностное изображение, полученное на основе данных SkyTEM, с электропроводящими гидротермальными путями синего цвета и электросопротивляющимися лавовыми потоками красного цвета.

"В наших знаниях о Йеллоустоуне уже давно существует подповерхностный пробел", - говорит геофизик Стивен Холбрук из Вирджинского технологического института. Это как "загадочный бутерброд".

"Мы знаем много о поверхностных характеристиках из прямых наблюдений и достаточно много о магматической и тектонической системе на несколько километров вниз из геофизических работ, но мы не знаем, что находится в середине. Этот проект позволил нам впервые заполнить эти пробелы".

Данные, собранные SkyTEM, были тщательно проанализированы для реконструкции поперечного сечения глубин под Йеллоустоном. Команда выяснила, что многие из самых известных особенностей парка находятся на вершине глинистых каналов с высоким потоком воды, проходящих вдоль разломов и трещин вулканической породы - они выделяются низким удельным электрическим сопротивлением.

Анализ показал, что по этим каналам текут неглубокие грунтовые воды, смешиваясь с нагретой водой, поднимающейся с глубины более километра (0,6 мили) под парком. Колебания в этой смеси приводят к декомпрессионному кипению, дегазации и кондуктивному охлаждению, вызывая тепловой феномен, которым известен Йеллоустоун.

Одним из сюрпризов исследования стало сходство глубинной структуры под некоторыми частями парка, при этом химический состав и температура на поверхности сильно отличаются. Похоже, что эти различия вызваны не столько другими геологическими факторами, сколько различными способами смешивания грунтовых и нагретых вод.

"Сочетание высокой электропроводности и низкой намагниченности - это как отпечаток гидротермальной активности, который очень четко проявляется в данных", - говорит Холбрук. "Этот метод, по сути, является детектором гидротермальных путей".

Вертолет и прикрепленный к нему SkyTEM не смогли охватить всю территорию парка площадью почти 9 000 квадратных километров (3 475 квадратных миль), а разрешение сканирования было недостаточно высоким, чтобы определить отдельные водные каналы, ведущие к конкретным объектам, но полученные данные все равно очень полезны для ученых в самых разных областях.

Биологи, геологи и гидрологи уже выразили заинтересованность в использовании этих данных, говорят авторы нового исследования, изучая все, начиная от микробиологического разнообразия на территории парка и заканчивая историческими данными о прошлых лавовых потоках.

Работа, о которой сообщается в данном исследовании, может даже использоваться для получения заблаговременных предупреждений о вулканической опасности, которая возникает, когда глинистые слои под Йеллоустоном временно запечатываются, что приводит к опасному и потенциально взрывоопасному накоплению газа.

"Набор данных настолько велик, что мы только поцарапали поверхность этой первой работы", - говорит Холбрук. "Я с нетерпением жду продолжения работы над этими данными и того, что придумают другие. Это будет набор данных, который постоянно пополняется".

Исследование было опубликовано в журнале Nature.