Mammoth Hot Springs im Yellowstone-Nationalpark. (Kevin McNeal/Getty Images) Die herrlichen geologischen Besonderheiten des Yellowstone-Nationalparks in den USA, der von heißen Wasserquellen gespeist wird, sind den Millionen von Besuchern, die er jedes Jahr anzieht, wohlbekannt. Worüber wir weniger wissen, sind die zugrunde liegenden „Sanitärleitungen“ unter der Baustelle.
Eine neue Studie deckt zum ersten Mal einige dieser verborgenen Details auf und zeichnet die Wege der heißen hydrothermalen Flüssigkeiten auf, die (zeitweise mit großer Geschwindigkeit) an die Oberfläche gelangen, sowie die geologischen Verwerfungen und Brüche, die ihre Routen bestimmen.
Die Daten wurden über ein Instrument namens a gesammelt SkyTEM312 , getragen von einem Hubschrauber, der elektromagnetische Signale nach unten sendet, die je nach Beschaffenheit des Gesteins unter der Oberfläche unterschiedliche Reaktionen hervorrufen.
(W. Steven Holbrook)
Über: Ein aus SkyTEM-Daten erstelltes Untergrundbild mit elektrisch leitfähigen hydrothermalen Pfaden in Blau und elektrisch widerstandsfähigen Lavaströmen in Rot.
„Unser Wissen über Yellowstone weist seit langem eine unterirdische Lücke auf“, sagt der Geophysiker Steven Holbrook , von Virginia Tech. „Es ist wie ein ‚Mystery-Sandwich‘.“
„Wir wissen viel über die Oberflächenmerkmale aus direkter Beobachtung und ziemlich viel über das magmatische und tektonische System mehrere Kilometer in der Tiefe aus geophysikalischen Arbeiten, aber wir wissen nicht wirklich, was sich in der Mitte befindet.“ „Mit diesem Projekt konnten wir diese Lücken erstmals schließen.“
Die von SkyTEM gesammelten Daten wurden sorgfältig analysiert, um einen Querschnitt der Tiefen unter Yellowstone zu rekonstruieren. Das Team hat herausgefunden, dass viele der berühmtesten Merkmale des Parks auf lehmbedeckten Kanälen mit hohem Fluss liegen, die entlang von Verwerfungen und Brüchen im Vulkangestein verlaufen – sie sind an ihrem geringen elektrischen Widerstand erkennbar.
Die Analyse ergab, dass flaches Grundwasser entlang dieser Kanäle fließt und sich mit erhitztem Wasser vermischt, das aus Tiefen von mehr als einem Kilometer (0,6 Meilen) unter dem Park aufsteigt. Variationen in dieser Mischung führen zu Dekompressionssieden, Entgasung und konduktiver Abkühlung und verursachen das thermische Phänomen, für das Yellowstone bekannt ist.
Eine der Überraschungen der Studie war die Ähnlichkeit der tieferen Struktur unter Teilen des Parks mit sehr unterschiedlicher Chemie und Temperaturen an der Oberfläche. Es scheint, dass diese Unterschiede eher auf die unterschiedliche Art der Vermischung von Grundwasser und erwärmtem Wasser als auf andere geologische Faktoren zurückzuführen sind.
„Die Kombination aus hoher elektrischer Leitfähigkeit und geringer Magnetisierung ist wie ein Fingerabdruck der hydrothermischen Aktivität, der sich in den Daten sehr deutlich zeigt.“ sagt Holbrook . „Bei der Methode handelt es sich im Wesentlichen um einen Detektor für hydrothermale Pfade.“
Der Hubschrauber und das angeschlossene SkyTEM waren nicht in der Lage, den gesamten fast 9.000 Quadratkilometer großen Park abzudecken, und die Scanauflösung war nicht hoch genug, um einzelne Wasserkanäle zu identifizieren, die zu bestimmten Merkmalen führten, die Daten jedoch schon immer noch sehr nützlich für Wissenschaftler in verschiedenen Bereichen.
Biologen, Geologen und Hydrologen hätten bereits Interesse an der Nutzung der Daten bekundet, sagen die Autoren der neuen Studie, die alles von der mikrobiologischen Vielfalt im gesamten Park bis hin zu den historischen Aufzeichnungen vergangener Lavaströme untersuchten.
Die in dieser Studie berichteten Arbeiten könnten sogar genutzt werden, um frühzeitige Warnungen vor vulkanischen Gefahren zu erhalten, die auftreten, wenn die Tonschichten unter Yellowstone vorübergehend versiegelt werden, was zu einer gefährlichen und potenziell explosiven Gasansammlung führt.
„Der Datensatz ist so groß, dass wir mit dieser ersten Arbeit nur an der Oberfläche gekratzt haben“, sagt Holbrook . „Ich freue mich darauf, weiter an diesen Daten zu arbeiten und zu sehen, was auch andere daraus machen.“ „Es wird ein Datensatz sein, der immer wieder Daten liefert.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Natur .