صورة جديدة للمياه الساخنة تحت السخانات في يلوستون

كالديرا البركانية الشاسعة في منتزه يلوستون الوطني هي فقط الأحدث في سلسلة طويلة من المواقع البركانية ، والتي يبدو أنها مرتبطة جميعًا بـ نقطة ساخنة من المواد قد يصل طول الطريق إلى عباءة الأرض. تم بذل الكثير من الجهد لتعقب تلك المادة الساخنة ، بالنظر إلى أن بعض الانفجارات السابقة منها كانت هائلة للغاية.

ولكن هناك أيضًا صلة بين هذه المادة الساخنة والميزات ، مثل الينابيع الحارة والينابيع الساخنة ، التي تجعل من يلوستون وجهة سياحية رئيسية. ومن الصعب جدًا تتبع هذه الروابط. لكن اقترحت دراسة جديدة خريطة توضح كيف يتدفق الماء الساخن في يلوستون تحت أقدام الزوار ولماذا يصل إلى السطح في مواقع محددة.

رسم خرائط السباكة

نميل إلى الحديث عن المياه الموجودة تحت أقدامنا على أنها تسافر عبر الأنهار الجوفية ، لكن هذا يخلق صورة مضللة. في الواقع ، يتسلل الماء كتدفق واسع عبر المواد القابلة للاختراق ، ويتحول مساره بفعل أشياء مثل العيوب والصخور الصلبة غير المنفذة ، مثل الجرانيت. تتبعها ليس أبسط شيء.

للحصول على صورة واضحة عن يلوستون ، طار الباحثون بطائرة هليكوبتر عبر كالديرا على طول سلسلة من الخطوط التي تفصل بينها مسافة 250 مترًا. كان على متن الطائرة أداة حساسة للمجالات الكهرومغناطيسية ، مما يسمح بقياس المقاومة والقابلية المغناطيسية للمنطقة الواقعة تحت المروحية. مع كل هذه البيانات في متناول اليد ، تمكن الباحثون من بناء نموذج للخصائص يصل إلى بضع مئات من الأمتار تحت السطح.

الماء سائل قطبي للغاية ، والذي سيغير الخصائص الكهرومغناطيسية لأي صخور يتدفق خلالها. الماء الذي تفاعل مع الصخور الساخنة تحت يلوستون سوف يحتوي على الكثير من المواد الذائبة ، مما يغير التوصيل الكهربائي للماء بشكل أكبر.

نحن نعرف شيئًا عن هيكل الصخور تحت يلوستون من خلال حفر الآبار في مواقع محددة في الموقع. توجد صخور متماسكة قديمة ، وحف بركاني رخو ناتج عن الانفجارات المتفجرة ، ومجموعة متنوعة من الطين ، والتي قد تحتوي أو لا تحتوي على ماء ساخن. ساعدت المعلومات الخاصة بكل هذه المواد في معرفة النموذج ثلاثي الأبعاد الذي أنتجه الباحثون.

يحدث الكثير

كما قد تتوقع ، كان هناك دليل على وجود مناطق واسعة مليئة بالمياه الساخنة تحت العديد من أحواض السخانات في كالديرا. لكن هذه المناطق لم تكن في كثير من الأحيان مباشرة أسفل حقول السخانات نفسها. بدلاً من ذلك ، غالبًا ما كانت مغطاة بالصخور والطين التي لا تسمح بالتدفق السلس إلى الأعلى. في كثير من الحالات ، تحرك الماء الساخن إلى أعلى من خلال الصدوع التي خلقت فجوات في الصخور غير النفاذة – وظهرت الصدوع على شكل خطوط محددة بحدة من الماء الساخن.

بمجرد الاقتراب من السطح ، غالبًا ما يصطدم الماء الساخن بغطاء من الرواسب البركانية غير النفاذة. بشكل عام ، يتم تعريف حقول السخان على أنها فجوة في هذه الرواسب ، والتي تسمح للماء الساخن بالوصول إلى السطح على مساحة واسعة نسبيًا.

بالإضافة إلى تغذية حقول السخان ، تحرك بعض الماء الساخن أفقيًا على طول خطوط المواد القابلة للاختراق بالقرب من السطح. في بعض الأحيان ، أدى ذلك إلى اختلاط الماء الساخن من عيوب متعددة قبل ظهوره في السخان. في حالات أخرى ، يختلط الماء الساخن بالمياه الجوفية الموجودة في المنطقة ، مما يخلق درجات حرارة معتدلة تغذي الينابيع الساخنة حول كالديرا. في بعض المواقع ، تدفقت هذه المياه الدافئة خارج المنطقة التي تغطيها المروحية.

الدقة في هذا التصوير ليست رائعة ، ولا يمكن حل العديد من التفاصيل (مثل الخزانات والشقوق الموجودة تحت السخانات الفردية). لكن التصوير يساعد في فهم بعض الظواهر التي لاحظناها بالفعل. إنه يوضح أن الموقع المرتبط بأسراب الزلازل الصغيرة تحت بحيرة يلوستون هو منطقة يتحرك فيها الماء الساخن نحو السطح. قد يساعد الارتباط بين بعض السخانات ومصادر محددة في تفسير الاختلاف في التركيب المعدني الذائب في الماء في المواقع المختلفة.

لذا ، في حين أن العمل الجديد ليس صورة كاملة عن يلوستون ، إلا أنه يجمع أجزاء من المعلومات التي لدينا بالفعل ويمكن أن يساعد في توجيه الجهود المستقبلية لفهم أحد أكثر البراكين شهرة في أمريكا الشمالية.

الطبيعة ، 2022. DOI: 10.1038 / s41586-021-04379-1 (حول DOIs).