كالديرا البركانية الشاسعة في حديقة يلوستون الوطنية هي الأحدث في سلسلة طويلة من المواقع البركانية ، والتي يبدو أنها مرتبطة جميعًا قطرة من مادة ساخنة يمكن أن تصل إلى عباءة الأرض. لقد تم بذل الكثير من الجهد لتعقب هذه المادة الساخنة ، بالنظر إلى أن بعض الانفجارات السابقة كانت ضخمة جدًا.
ولكن هناك أيضًا ارتباط بين هذه المادة الساخنة والميزات ، مثل الينابيع الحارة والينابيع الساخنة ، التي تجعل من يلوستون وجهة سياحية رئيسية. ومن الصعب جدًا تتبع هذه الروابط. لكن دراسة جديدة قدمت خريطة توضح كيف يتدفق الماء الدافئ في يلوستون تحت أقدام الزوار ولماذا يصل إلى السطح في مواقع محددة.
مخطط السباكة
نميل إلى الحديث عن المياه الموجودة تحت أقدامنا على أنها تسافر عبر الأنهار الجوفية ، لكن هذا يخلق صورة مضللة. في الواقع ، ينزلق الماء على طول مجرى واسع عبر مواد قابلة للاختراق ، ويتم تعديل مساره بأشياء مثل العيوب والصخور الصلبة غير المنفذة ، مثل الجرانيت. اتباعه ليس أسهل 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 يغير الخصائص الكهرومغناطيسية لأي صخرة تمر عبرها. الماء الذي تفاعل مع الصخور الساخنة تحت يلوستون سوف يحتوي على الكثير من المواد الذائبة ، مما يغير التوصيل الكهربائي للماء.
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 حول كل هذه المواد في إثراء النموذج ثلاثي الأبعاد الذي أنتجه الباحثون.
هناك الكثير من الاشياء تحدث
كما هو متوقع ، كان هناك دليل على وجود مساحات كبيرة مليئة بالمياه الساخنة تحت العديد من برك المياه الحارة 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 لأعلى من خلال الصدوع التي خلقت فجوات في الصخور غير النفاذة – تظهر الصدوع على شكل مجموعات محددة جيدًا من الماء الساخن.
بمجرد الاقتراب من السطح ، يتدفق الماء الساخن في كثير من الأحيان إلى غطاء 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 من المواد القابلة للاختراق أقرب إلى السطح. أدى ذلك في بعض الأحيان إلى اختلاط الماء الساخن من عيوب متعددة معًا قبل الخروج إلى نبع ماء ساخن. في حالات أخرى ، يختلط الماء الساخن بالمياه الجوفية الموجودة في المنطقة ، مما يخلق درجات حرارة معتدلة تغذي الينابيع الساخنة حول كالديرا. في بعض المواقع ، جاء هذا الماء الساخن مباشرة من المنطقة التي تغطيها المروحية.
دقة هذه الصور ليست ممتازة ولا يمكن حل العديد من التفاصيل (مثل الخزانات والشقوق تحت السخانات الفردية). لكن الصور تساعد في فهم بعض الظواهر التي رأيناها من قبل. إنه يوضح أن الموقع المرتبط بأسراب الزلازل الصغيرة تحت بحيرة يلوستون هو منطقة تتحرك فيها المياه الدافئة نحو السطح. يمكن أن يساعد الارتباط بين بعض السخانات والينابيع المحددة 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 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).
