«Геологическая история Йеллоустонского национального парка»

Геология ЙЕЛЛОУСТОНА

Обзор геологических процессов и событий, сформировавших впечатляющие природные чудеса Йеллоустонского края, приуроченный к 100-летию старейшего и крупнейшего из наших национальных парков.

Продается через Управление документации, Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 20402. Цена 1,25 долл. Инвентарный номер 2401-1209

«*** и вот! Вся страна вокруг дымилась от пара кипящих источников и горела от газов, выходящих из небольших кратеров, каждый из которых издавал резкий свистящий звук. *** Общий вид местности был ровным и холмистым, представляя собой плоскую равнину, усеянную конусообразными холмами. На вершинах этих холмов находились небольшие кратеры диаметром от четырех до шести футов. Среди них на ровной равнине были разбросаны более крупные кратеры, некоторые из которых достигали четырех-шести миль в поперечнике. Из этих кратеров вырывались синее пламя и расплавленная сера».

Описание приписывается Джозефу Мику, 1829 г.; цитата со страницы 40 книги «Йеллоустонский национальный парк» Хайрама Мартина Читтендена (под редакцией и в издании Ричарда А. Бартлетта, издательство Университета Оклахомы, Норман, Оклахома, 1964 г.). На фотографии изображен бассейн гейзеров Мидуэй.

«Да будет постановлено Сенатом и Палатой представителей Соединенных Штатов Америки, собравшимися в Конгрессе, что участок земли на территориях Монтаны и Вайоминга, расположенный близ верховьев реки Йеллоустон, настоящим резервируется и изымается из поселения, занятия или продажи в соответствии с законами Соединенных Штатов, а также посвящается и отводится под общественный парк или место отдыха для пользы и удовольствия народа ***»

Утверждено 1 марта 1872 г. — подписали:

Джеймс Г. Блейн, спикер Палаты представителей

Скайлер Колфакс, вице-президент Соединенных Штатов и председатель Сената

Улисс С. Грант, президент Соединенных Штатов

Геологическая история ЙЕЛЛОУСТОНСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА

Уильям Р. Кифер

Иллюстрации Джона Р. Стейси

Основано на запланированной серии технических отчетов, подготовленных по результатам комплексных геологических исследований в Йеллоустонском национальном парке автором и его коллегами: Х. Р. Бланком-младшим, Р. Л. Кристиансеном, Р. О. Фурнье, Дж. Д. Лавом, Л. Дж. П. Маффлером, Дж. Д. Обрадовичем, К. Л. Пирсом, Х. Дж. Просткой, Г. М. Ричмондом, Мейером Рубином, Э. Т. Руппелем, Х. У. Смидсом, А. Х. Трусделлом, Х. А. Уолдропом и Д. Э. Уайтом.

БЮЛЛЕТЕНЬ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ 1347

МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ СОЕДИНЕННЫХ ШТАТОВ РОДЖЕРС К. Б. МОРТОН, министр

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СЛУЖБА В. Э. Маккелви, директор

Каталожная карточка Библиотеки Конгресса № 79-169200

Первое издание 1971 г. (1972 г.) Второе издание 1972 г.

Предисловие

После окончания Гражданской войны Соединенные Штаты расширили исследование своих западных рубежей, чтобы оценить обширные земли и природные ресурсы региона, ныне занимаемого штатами Скалистых гор. В рамках этих усилий в составе Министерства внутренних дел была организована Геологическая и географическая служба территорий, укомплектованная группой стойких ученых-первопроходцев под руководством геолога Ф. В. Хейдена. Летом 1871 года эти люди в сопровождении фотографа Уильяма Х. Джексона и художника Томаса Морана провели геологическую разведку легендарной и загадочной «Йеллоустонской страны чудес» на отдаленной территории Вайоминг. Научные отчеты и иллюстрации, подготовленные Хейденом и его коллегами, дополнившие поразительные свидетельства, опубликованные участниками знаменитой экспедиции Уошберна-Дуна годом ранее, развеяли все сомнения в том, что эта уникальная земля в высшей степени достойна того, чтобы быть отведенной «для пользы и удовольствия народа». Актом Конгресса от 1 марта 1872 года был основан наш первый национальный парк.

За прошедшее столетие Йеллоустонский национальный парк посетили 50 миллионов человек, восхищаясь его бесконечной чередой природных чудес. Несомненно, многие из них задумывались о происхождении этих необычных и сложных геологических объектов — вопрос, который, разумеется, интриговал и ставил перед учеными сложные задачи с самых первых дней работы службы Хейдена. В течение последнего десятилетия группа ученых Геологической службы США в сотрудничестве со Службой национальных парков и при поддержке интереса Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства к дистанционному зондированию геологических явлений исследует глубины и самые отдаленные уголки парка в поисках новых ответов. Некоторые результаты этой работы, а также результаты более ранних исследований описаны в этой книге, чтобы обеспечить лучшее понимание и более глубокое восприятие этого великого национального парка.

В. Э. Маккелви, директор Геологической службы США

Contents

Page Foreword VII Yellowstone country 1 A geological preview 4 Geologic history of the Yellowstone region 7 The nature of the rocks reveals their origins 7 The oldest rocks 7 The deposits of the shifting seas 13 The first mountain-building episode 19 Volcanic activity 23 A quiet period 31 More mountain building and deep erosion 32 Formation of the Yellowstone caldera 34 The eruption 38 The collapse 39 The outpouring of lava 44 Final sculpturing of the landscape 53 Glaciation 53 Running water—canyons and waterfalls 63 Grand Canyon of the Yellowstone 64 Hot-water and steam phenomena 71 How a thermal system operates 71 Hot-spring deposits and algae 75 Hot springs and geysers 79 Mudpots 82 Fumaroles 85 Thermal explosions 85 Faulting and its control of thermal activity 86 Earthquakes 87 The Park and man 89 Acknowledgments 90 Selected additional reading 91

Иллюстрации

Page Frontispiece Midway Geyser Basin II Plate 1. Geologic map of Yellowstone National Park 36 Figure 1. Geographic map of Yellowstone National Park 2 2. Index map showing photograph localities 3 3. Skyline of the Gallatin Range in northwestern Yellowstone National Park 6 4. View north along the Yellowstone River and Hayden Valley toward the Washburn Range 6 5. The rocks of Yellowstone National Park 8 6. The geologic time scale 10 7. View downstream along the Lamar River and closeup view of Precambrian gneiss 12 8. Positions of seaways and landmasses during the middle part of Permian time 14 9. Crowfoot Ridge in the southern Gallatin Range 15 10. Mount Everts 16 11. The faunal succession in sedimentary rocks 17 12. Beds of limestone along Pebble Creek and closeup views of outcrop and fossils 18 13. Common kinds of geologic structures produced by deformation of the earth’s crust 20 14. Geologic structures in Yellowstone National Park 22 15. Intrusive and extrusive igneous rock bodies 24 16. The Absaroka volcanoes and their rocks 25 17. Massive beds of volcanic breccia of the Absaroka volcanic rocks and closeup view of outcrop 26 18. Massive layered breccias of the Absaroka volcanic rocks at Barronette Peak 28 19. Giant petrified tree trunks in Yellowstone’s fossil forest 29 20. Closeup view of a specimen of intrusive igneous rock 30 21. Bunsen Peak, a body of intrusive igneous rock 31 22. Outline of the Yellowstone caldera 35 23. Various stages in the development of the Yellowstone caldera 40 24. Extent of the rhyolite welded tuffs that once covered Yellowstone National Park 42 25. The Yellowstone Tuff at Golden Gate and closeup views of tuff specimens 43 26. Cross section through the Mount Washburn-Canyon area, showing relationships along north edge of the Yellowstone caldera 44 27. View southeast across Yellowstone Lake toward the Absaroka Range 45 28. Radar image of lava flows in southwestern Yellowstone National Park 46 29. Obsidian Cliff 47 30. Thick rhyolite lava flow along Firehole River and closeup view of specimen 48 31. Brecciated lava flows 49 32. Outcrop and closeup view of glassy rhyolite lava 50 33. Basalt flows at Tower and closeup views of outcrop and specimen 52 34. Giant glacial boulder of Precambrian gneiss at Inspiration Point 54 35. Glacial terrain along the Northeast Entrance Road 56 36. Typical profiles of canyons cut by stream erosion and glaciation 57 37. Aerial oblique view of Electric Peak 58 38. Extent of ice in Yellowstone National Park during the maximum spreading of the Pinedale glaciers 60 39. Beds of sand, silt, and clay deposited in a glacially dammed lake in Hayden Valley 61 40. Waterfalls in Yellowstone National Park 62 41. Grand Canyon and Lower Falls of the Yellowstone River 65 42. Various stages in the development of the Grand Canyon of the Yellowstone 66 43. Common kinds of thermal features in Yellowstone National Park 70 44. Norris Geyser Basin, showing solid floor of hot spring deposits 72 45. Diagram of a thermal system 72 46. Infrared image of a portion of Upper Geyser Basin 73 47. Mound of geyserite (sinter) at Castle Geyser 75 48. Terraces of travertine at Opal Springs and closeup of specimen 76 49. Algal-colored terraces lining the west bank of the Firehole River 78 50. A geyser in action 80 51. Rock rubble surrounding Seismic Geyser in Upper Geyser Basin 83 52. Old Faithful in full eruption 84 53. Mud volcano near Pocket Basin in Lower Geyser Basin 86 54. Reactivation of a fault during the Hebgen Lake earthquake of August 17, 1959 88

Йеллоустонский край

Яркие описания, привезенные из Йеллоустонского края ранними исследователями и трапперами (см. фронтиспис), чья репутация рассказчиков небылиц была широко признана, если не сказать вполне заслуженно, более полувека встречали недоверие со стороны нации. Тем не менее интригующие слухи не утихали, и в 1869–1871 годах несколько экспедиций, укомплектованных отчасти учеными и инженерами, заново открыли этот уникальный регион на хребте нашей страны. Теперь мы знаем, что самые первые посетители, даже будучи склонными к преувеличениям, не могли воздать должное долгое время скрытым тайнам Йеллоустона, ибо никто из них не видел всех тех удивительных объектов, которые находятся в этом великом национальном парке.

К тому времени, когда современный посетитель въезжает в Йеллоустонский национальный парк через любой из пяти входов, он, вероятно, уже проехал через многие части Скалистых гор и несколько привык к «рельефу местности». Но это нисколько не уменьшит захватывающего впечатления от первого знакомства с природными чудесами Йеллоустона. Первоочередное внимание, конечно, по-прежнему привлекает замечательное множество гейзеров, горячих источников и других термальных явлений, которые по количеству и разнообразию не имеют себе равных во всем мире. Но, как будто этого было недостаточно, природа также создала невероятное окружение из сверкающих рек и озер, грохочущих водопадов и каскадов, внушающих трепет каньонов и ущелий, а также высоких оледенелых горных вершин и потухших вулканов. Поистине, это земля, стоящая особняком, захватывающий шедевр природы, который полностью заслуживает эпитета «страна чудес», дарованного ей давным-давно ранними исследователями и трапперами. (См. рис. 1 и 2.)

ТЕРРИТОРИЯ ЙЕЛЛОУСТОНСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА с указанием рек, озер, форм рельефа, дорог, городов, поселений и основных бассейнов гейзеров (заштрихованы). Парк занимает площадь 3472 квадратных мили (2 221 770 акров), а его границы простираются почти на 300 миль. Йеллоустонское озеро с изрезанной береговой линией протяженностью 110 миль и площадью поверхности 137 квадратных миль является одним из крупнейших естественных горных озер в Соединенных Штатах. (Рис. 1)

ОБЗОРНАЯ КАРТА с указанием мест, где были сделаны фотографии (и один эскиз, рис. 35) для иллюстрации этого бюллетеня. Для фотографий с видами издалека стрелки указывают направление съемки. Цифры соответствуют номерам рисунков в тексте. (Рис. 2)

Помимо первых волнующих впечатлений от величия обширной Йеллоустонской дикой природы и ее бесчисленных обитателей, которые, безусловно, разделяют люди всех возрастов и всех слоев общества, различные аспекты парка приобретают совершенно разное значение для разных людей. Художник видит грандиозные пейзажи, которые нужно запечатлеть, натуралист наслаждается цветущими лугами и естественной средой обитания многих видов птиц и животных, инженер визуализирует количество энергии, заключенной в водопадах и дымящихся гейзерах, и так далее. Для геолога, в частности, который изучает горные породы, окаменелости и все природные процессы, участвующие в формировании поверхности земли, и для всех тех, кто разделяет такие интересы, Йеллоустон приобретает совершенно особое значение. Ибо парк — это прежде всего геологический парк, созданный необычайной последовательностью природных процессов и событий, которые в совокупности образовали огромную лабораторию под открытым небом для исследований, способствовавших более полному познанию и лучшему пониманию самой Земли. Геологический аспект Йеллоустонского края отражен в самом его названии, данном давным-давно реке, вытекающей из великого каньона «желтых скал». [1] В этом отчете, опирающемся на вековой опыт научных исследований на территории парка и вокруг него, описывается геологическое «как, почему и когда» этого уникального и захватывающего региона.

Геологический обзор

Около 600 000 лет назад над Йеллоустонским краем зловеще прозвучал гул приближающегося извержения вулкана. Внезапно, в мощном крещендо оглушительных взрывов, из гигантских трещин на поверхности земли изверглись колоссальные количества горячего вулканического пепла и пемзы. Возвышающиеся облака пыли закрыли небо, и обширные слои вулканических обломков быстро распространились по всей округе во всех направлениях, за считанные минуты покрыв тысячи квадратных миль одеялом полного опустошения. Внезапно в центральном Йеллоустонском регионе появилась огромная дымящаяся яма — кальдера шириной 30 миль, длиной 45 миль и глубиной в несколько тысяч футов, образовавшаяся в результате обрушения земли в огромную подземную полость, оставшуюся после сотрясающих землю извержений. Затем из трещин начала сочиться лава, заполняя все еще дымящуюся кальдеру.

Таким образом, в один краткий «момент» геологического времени была запущена та невероятная цепь событий, которая привела к созданию многих природных чудес Йеллоустонского национального парка. Тепло от огромного резервуара расплавленной породы, вызвавшего мощное извержение, до сих пор остается глубоко в недрах земли под Йеллоустоном, поддерживая впечатляющие явления горячей воды и пара, которыми парк так справедливо славится. Формирование кальдеры и извержение лав глубоко повлияли на облик современного ландшафта. Когда-то почти полностью покрытая горами, часть, которая обрушилась — почти треть всей площади парка — теперь характеризуется низкими холмистыми плато, образованными мощными потоками лавы, заполнившими кальдеру (рис. 1 и 2; контур Йеллоустонской кальдеры см. на рис. 22). Более того, формирование впечатляющего Гранд-Каньона Йеллоустона (рис. 41) и создание большого внутреннего бассейна, ныне занятого прекрасным Йеллоустонским озером (рис. 27), были тесно связаны с этим мощным вулканическим событием.

К северу, востоку и югу от центральных плато расположены обширные горные хребты и другие возвышенности, которые обеспечивают большую часть живописной красоты парка (рис. 3 и 4). Сформированные в результате многих эпизодов интенсивного горообразования и древнего вулканизма, эти возвышенности несут на себе неизгладимые отпечатки широкого спектра геологических процессов, датируемых примерно 2,7 миллиарда лет назад. Действительно, изучая все особенности Йеллоустонского ландшафта, мы находим в них весьма впечатляющую и захватывающую историю того вечного конфликта между внутренними силами природы, которые поднимают землю через поднятие гор и извержение вулканов, и внешними силами эрозии, которые разрушают землю. Именно это огромное неустанное взаимодействие гигантских сил определяет облик любого места на поверхности Земли. И лишь в немногих других местах по всему земному шару процессы как созидания, так и разрушения ландшафта могут быть проиллюстрированы более драматично, чем в Йеллоустонском национальном парке.

ГОРИЗОНТ ХРЕБТА ГАЛЛАТИН в северо-западной части Йеллоустонского национального парка, вид из точки на дороге между Каньон-Виллидж и Норрис-Джанкшен. Хребет состоит главным образом из палеозойских и мезозойских осадочных пород и докембрийских метаморфических пород, которые были подняты в результате складчатости и разломов земной коры. Темно-серые породы вдоль дорожной выемки на переднем плане слева — это потоки риолитовой лавы плато Солфатара. (Рис. 3)

ДОЛИНА ХЕЙДЕНА. Вид на север вдоль реки Йеллоустон и долины Хейдена в сторону хребта Уошберн. Гора Уошберн, часть древнего вулкана Абсарока, является самой высокой точкой (высота 10 293 фута) на горизонте справа, а перевал Данрейвен находится в выемке в центре горизонта. Подножие хребта отмечает северный край Йеллоустонской кальдеры. Долина Хейдена прорезана в отложениях ледникового озера, которые перекрывают мощные потоки лавы, покрывающие дно кальдеры. (Рис. 4)

Геологическая история Йеллоустонского региона

Природа горных пород раскрывает их происхождение

Геологи считают, что «настоящее — ключ к прошлому». Наблюдая за извержением лавы из современного вулкана или образованием известняка в морских водах, мы делаем вывод, что подобные типы древних лав или древних известняков формировались практически такими же способами. Этот вид рассуждений используется для интерпретации происхождения всех типов древних пород, поскольку все известные геологические процессы, формирующие породы, по-видимому, действовали с самого начала существования Земли.

На рисунке 5 показаны многие различные комплексы горных пород, которые были выявлены в Йеллоустонском национальном парке. Расположенные в вертикальной колонке в соответствии с интервалами геологического времени, в которые они сформировались, эти породы представляют значительную часть всей истории Земли (рис. 6). Обобщенная геологическая карта (таблица 1) показывает распределение различных комплексов (или групп тесно связанных комплексов), обнажающихся на поверхности по всей территории парка. Эта карта и рисунок 5 суммируют большую часть информации, необходимой для интерпретации геологической истории парка — по сути, для получения ответов на эти два важных вопроса: Каковы были геологические события, сформировавшие породы? Когда произошли эти события?

Древнейшие породы

Если бы мы пошли назад во времени со скоростью один век за шаг, первый шаг вернул бы нас в 1872 год, год основания Йеллоустонского национального парка. Но чтобы вернуться к самому древнему зафиксированному событию в его геологической истории, нам пришлось бы пройти (по 3 фута за шаг) около 15 000 миль, или три пятых пути вокруг света! Произошедшее в глубокой древности докембрийской эры — примерно 2,7 миллиарда лет назад согласно радиометрическому датированию (рис. 6) — древнейшее событие привело к образованию пород, настолько смятых и измененных теплом и давлением, что их первоначальный характер неясен. Эти породы, преобразованные из еще более древних, называются метаморфическими породами. Считаясь частью самого фундамента континента, они также обычно называются кристаллическим фундаментом.

ПОРОДЫ Йеллоустонского национального парка, разделенные на отдельные комплексы или формации и расположенные в соответствии с их геологическим возрастом (см. рис. 6). Формация — это тело горной породы, содержащее определенные идентифицирующие признаки (такие как состав, цвет и окаменелости), которые отличают его от всех других комплексов пород. Идентифицирующие признаки каждой формации дают ценные ключи к пониманию ее происхождения. Большинству формаций присваиваются официальные названия, и обычно каждая формация достаточно мощная и широко распространенная, чтобы ее можно было распознать на обширных территориях. Некоторые, однако, меняют характер от места к месту, и в разных районах могут использоваться разные названия, даже если породы представляют один и тот же интервал геологического времени. (Рис. 5) Версия в высоком разрешении

AGE, IN THOUSANDS OF YEARS ROCK FORMATION OR UNIT 40± to present Stream sand and gravel Hot-spring deposits 9 to 250± Glacial deposits 60 to 600 Plateau Rhyolite 600 Upper Unit, Yellowstone Tuff 600 to 2,000 Rhyolite and basalt lava flows 2,000 Lower Unit, Yellowstone Tuff 2,000+ Rhyolite and basalt lava flows

ВИДЫ ПОРОД, ПОКАЗАННЫЕ В КОЛОНКАХ Песчаник или речной песок Конгломерат, ледниковые морены или речной гравий Вулканическая брекчия Сланец Известняк Доломит Потоки лавы Спекшийся туф Травертин или гейзерит

ROCK FORMATIONS AGE, IN MILLIONS OF YEARS PERIOD ERA Northern part of park Southern part of park Thick lava flows, welded tuffs, glacial deposits, and hot-spring deposits QUATERNARY CENOZOIC 2-3 Pliocene, Miocene, and Oligocene rocks not known to be present 37-38 Absaroka volcanic rocks Absaroka volcanic rocks (Eocene) TERTIARY 53-54 Volcanic and sedimentary rocks (largely eroded away before Absaroka volcanic rocks were deposited) Pinyon Conglomerate (Paleocene and Cretaceous) 65 Landslide Creek Fm Harebell Formation CRETACEOUS MESOZOIC Everts Formation (Eroded away before Harebell was deposited) Eagle Sandstone Bacon Ridge Sandstone Telegraph Creek Fm ″ Cody Shale Cody Shale Frontier Formation Frontier Formation Mowry Shale Mowry Shale Thermopolis Shale Thermopolis Shale Kootenai Formation Cloverly Formation 136 Morrison Formation Morrison(?) Fm JURASSIC Swift Formation Sundance Formation Rierdon Formation ″ Sawtooth Formation Gypsum Spring Fm 190-195 Woodside & Thaynes(?) Formations Chugwater Formation TRIASSIC Dinwoody Formation Dinwoody Formation 225 Shedhorn Sandstone Phosphoria Fm and related rocks PERMIAN PALEOZOIC 280 Quadrant Sandstone Tensleep Formation PENNSYLVANIAN Amsden Formation Amsden Formation Mission Canyon Limestone Madison Limestone MISSISSIPIAN Lodgepole Limestone ″ 345 Three Forks Fm Darby Formation DEVONIAN Jefferson Formation ″ Bighorn Dolomite (Not exposed, except for isolated outcrops of some formations in Falls River area, in southwestern part of park) ORDOVICIAN 500 Snowy Range Fm ″ CAMBRIAN Pilgrim Limestone Park Shale Meagher Limestone Wolsey Shale Flathead Sandstone 570 Gneiss and Schist (Not exposed) PRECAMBRIAN 2,700

A CENOZOIC 50 M.Y. MESOZOIC 200 M.Y. PALEOZOIC 500 M.Y. PRECAMBRIAN 4.5 B.Y. B Quaternary—Early man 2 Tertiary 65 Cretaceous 140 Jurassic 190 Triassic 220 Permian 280 Pennsylvanian 310 Mississippian 340 Devonian 390 Silurian 440 Ordovician 500 Cambrian 575 First abundant fossils Precambrian 2700 Oldest rocks in Yellowstone Beginning of the earth 4,500 M.Y. C PRINCIPAL EVENTS Holocene Glaciation, canyon cutting, thermal activity, eruption of Plateau Rhyolite Pleistocene Eruption of Yellowstone Tuff and associated lava flow; collapse of Yellowstone caldera; normal faulting 2 Pliocene Regional uplift; large-scale normal faulting and uplift of mountain ranges; deep erosion 12 Miocene Moderate erosion; possibly some volcanic activity 26 Oligocene ″ 37 Eocene Eruption and deposition of Absaroka volcanic rocks 54 Paleocene Laramide Orogeny—folding, faulting, uplift and erosion of mountain ranges; deposition of sand and gravel in subsiding basins 65 Cretaceous Deposition of sediments in oceans and along beaches and river flood plains ... Cambrian 570 M.Y.

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ШКАЛА ВРЕМЕНИ — «календарь», используемый геологами при интерпретации истории Земли. Колонка А, градуированная в миллиардах лет (млрд лет) и подразделенная на четыре основные геологические эры (например, докембрий), представляет время, прошедшее с начала существования Земли, которое, как считается, составляет около 4,5 миллиарда лет. Колонка B — это расширение части шкалы времени в миллионах лет (млн лет), показывающее подразделения (периоды — например, кембрий) палеозойской, мезозойской и кайнозойской эр; колонка C — дальнейшее расширение, показывающее, в частности, подразделения (эпохи — например, палеоцен) третичного и четвертичного периодов. Основные события в геологической истории Йеллоустонского национального парка перечислены справа от колонки C, напротив интервалов времени, в которые они произошли. Возраст в годах основан на радиометрическом датировании. Многие породы содержат радиоактивные элементы, которые начинают распадаться с очень медленной, но измеримой скоростью, как только формируется материнская порода. Наиболее распространенными радиоактивными элементами являются уран, рубидий и калий, а продуктами их распада («дочерними» элементами) являются свинец, стронций и аргон соответственно. Измеряя как количество данного дочернего продукта, так и количество исходного радиоактивного элемента, все еще остающегося в материнской породе, а затем соотнося эти измерения с их известной скоростью радиоактивного распада, можно рассчитать возраст породы в фактических числах лет. Распад радиоактивного углерода (углерод-14) в азот особенно полезен для датирования пород возрастом менее 40 000 лет. (Рис. 6)

Гнейс, грубополосчатая порода (рис. 7), и сланец, тонкополосчатая порода, являются наиболее распространенными видами метаморфических пород в Йеллоустоне. Первоначально гнейс, вероятно, был гранитом, а сланец — глинистым сланцем или песчаником. Обнажения гнейсов и сланцев встречаются только в северной части парка (табл. 1), где они образуют центральные ядра некоторых горных хребтов, таких как хребет Галлатин (рис. 3). Они также лежат погребенными под более молодыми породами во многих других районах парка.

Со времени метаморфического события, когда сформировались гнейсы и сланцы, до отложения осадков кембрийского периода (рис. 5 и 6) практически нет никаких записей. Однако вполне вероятно, что несколько раз в течение этого интервала в 2,1 миллиарда лет регион интенсивно сжимался и поднимался в высокие горы, а затем подвергался глубокой эрозии. К концу докембрийского времени, примерно 570 миллионов лет назад, древний Йеллоустонский ландшафт был сведен эрозией к плоской, суровой, почти лишенной особенностей равнине, которая вскоре должна была быть затоплена мелководным морем, наступающим с запада. Эта очень древняя поверхность теперь частично обнажена в некоторых местах на плато Буффало, на северном краю парка (рис. 1).

РЕКА ЛАМАР. Вид вниз по течению (на запад) вдоль реки Ламар в каньоне Ламар. Породы вдоль берегов реки — это грубополосчатые докембрийские гнейсы возрастом более 2,5 миллиарда лет, одни из самых древних пород в Йеллоустонском национальном парке. (Рис. 7)

Крупные планы показывают грубую полосчатость и текстуру гнейса; минералы включают кварц, полевой шпат и биотит (черная слюда).

Отложения сменяющихся морей

Глядя на суровый горный рельеф Йеллоустонского национального парка, трудно представить время, когда этот регион находился близко к уровню моря, а порой даже ниже его. Тем не менее, доказательства ясно свидетельствуют о том, что от кембрийского периода до поздней части мелового периода, в течение промежутка около 500 миллионов лет, обширные участки западных земель неоднократно затапливались широкими мелководными морями, которые часто простирались от Канады до Мексики (рис. 8). Во время этих великих затоплений на дне океанов, вдоль прилегающих пляжей и широких приливных отмелей, а также по широким поймам крупных рек, впадавших в моря, откладывались широко распространенные горизонтальные слои песка, ила, глины, известкового ила и других осадков. Все эти древние осадки теперь затвердели в компактные, хорошо слоистые песчаники, сланцы и известняки (рис. 9 и 10). Эти осадочные породы были разделены на 25 или более отдельных формаций в Йеллоустонском регионе (рис. 5), где их общая мощность местами достигает более 10 000 футов.

Первое палеозойское море, достигшее Йеллоустонского региона около 550 миллионов лет назад, принесло с собой самые ранние обильные признаки жизни на Земле. Мелкие твердопанцирные животные, обитавшие в основном на мелководном морском дне, теперь сохранились в виде окаменелостей в породах, отложившихся в кембрийский период. Многие из этих животных были трилобитами — давно вымершими организмами, напоминающими современных крабов и пауков. Каждый более молодой набор пород или формаций содержит другую группу доминирующих окаменелостей, каждая из которых является диагностической для того периода геологического времени, в который они жили (рис. 11).

МОРЯ СРЕДНЕГО ПЕРМИ. Распределение моря (синий цвет) и суши (красный цвет) в середине пермского периода (примерно 250 миллионов лет назад). Только часть территории Йеллоустонского национального парка (черный цвет) была затоплена в этот период. (Рис. 8)

Окаменелости указывают на тип среды, в которой жили животные (рис. 12). Некоторые виды процветали в открытых океанах; другие процветали только вдоль пляжей и в близлежащих лагунах. Третьи, такие как невероятно крупные динозавры юрского и мелового периодов, могли выжить только на суше или в болотах. На основе изучения окаменелостей и физических характеристик пород, в которых они сейчас находятся, можно определить очертания береговых линий сменяющихся морей. Исследования показывают, что моря наступали и отступали через регион Йеллоустонского парка по меньшей мере дюжину раз в течение палеозойской и мезозойской эр.

К концу мезозойской эры (в поздней части мелового периода) метаморфические породы фундамента Йеллоустона лежали покрытые обширным одеялом горизонтально залегающих осадков. Сегодня эти осадочные породы обнажаются вдоль реки Снейк и ее притоков в южно-центральной части парка, на большей части хребта Галлатин в северо-западном углу и в нескольких местах в северо-центральной и северо-восточной частях (табл. 1). В других местах они либо скрыты от глаз под вулканическими обломками — пеплом и лавой, — которые позже погребли их, либо были удалены эрозией. Но везде, где они обнажены, первоначальные горизонтальные слои осадочных пород были сильно скручены и сломаны более поздними горообразовательными движениями.

ГРЯДА КРОУФУТ в южной части хребта Галлатин, вид с дороги вдоль реки Галлатин близ северо-западного угла Йеллоустонского национального парка. Породы, главным образом палеозойский известняк, песчаник и сланец, отложились в широких мелководных морях, которые покрывали весь Йеллоустонский регион несколько сотен миллионов лет назад. Первоначальные слои были горизонтальными, но с тех пор они были наклонены и сломаны гигантскими горообразовательными силами, исходящими из глубоких недр Земли. (Рис. 9)

ГОРА ЭВЕРТС, вид на северо-восток с дороги к югу от Мамонтовых горячих источников. Гора высотой около 1500 футов над равниной образована полого наклоненными осадочными породами мелового возраста, главным образом песчаником и сланцем формаций Фронтир, Коди и Эвертс (рис. 5). Заметная окаймляющая порода на вершине горы справа состоит из Йеллоустонского туфа. Когда туф откладывался (в результате взрывных извержений с юга), вдоль края горы не было никакой долины. (Рис. 10)

ФАУНИСТИЧЕСКАЯ СУКЦЕССИЯ в осадочных породах. Различные животные теперь сохранились в виде окаменелостей, которые являются диагностическими для периода, в который жили животные. (Рис. 11)

Man CENOZOIC QUATERNARY and TERTIARY Mammals CRETACEOUS MESOZOIC JURASSIC Dinosaurs TRIASSIC PERMIAN Reptiles PENNSYLVANIAN Amphibians MISSISSIPPIAN PALEOZOIC DEVONIAN Fishes SILURIAN Sea scorpions ORDOVICIAN Nautiloids CAMBRIAN Trilobytes PRE-CAMBRIAN Soft-bodied creatures

ИЗВЕСТНЯК МИССИСИПСКОГО ВОЗРАСТА вдоль ручья Пеббл-Крик у кемпинга Пеббл-Крик, северо-восточная часть Йеллоустонского национального парка. (Рис. 12)

Крупный план А показывает один из сильно окаменелых слоев внутри известняка.

Крупный план B показывает некоторые окаменелости и их слепки. Большинство окаменелостей представляют собой разнообразных панцирных морских животных (брахиопод), которые обитали на дне океанов примерно 300 миллионов лет назад.

Первый эпизод горообразования

Ближе к концу мезозойской эры Земля подверглась серии интенсивных нарушений земной коры, которые геологи называют Ларамийским орогенезом (орогенез означает горообразование). Происхождение и природа сил, которые изгибали и раскалывали кору, неизвестны, но современные теории, разрабатываемые о спрединге морского дна и дрейфе континентов, могут пролить свет на этот крупный тектонический сдвиг, начавшийся около 75 миллионов лет назад. Значительным эффектом Ларамийского орогенеза стало поднятие и деформация многих горных хребтов в пределах того, что мы сегодня называем Скалистыми горами.

В начале нарушения земной коры полого-холмистый ландшафт Йеллоустонского региона начал коробиться и изгибаться в крупные поднятия (антиклинали) и прогибы (синклинали) (рис. 13). Постепенно горообразовательное давление возрастало, наконец достигнув такой величины, что крылья складок не могли больше изгибаться и растягиваться; после этого слои пород сломались и были надвинуты друг на друга вдоль обширных взбросов. Сильно смятые породы на территории парка теперь можно увидеть только вдоль северного края и в южно-центральной части вдоль реки Снейк. В обоих местах складки и разломы особенно хорошо видны в слоистых палеозойских и мезозойских осадочных формациях (рис. 9).

Одной из наиболее заметных структурных особенностей Ларамийского орогенеза является крупная антиклиналь в северо-центральной и северо-восточной частях парка (рис. 14, разрез B-B′); дорога от Маммота к Северо-восточному входу пересекает большую часть этого объекта (табл. 1). Хотя первоначально антиклиналь образовывала высокий горный массив, она была настолько сильно эродирована, что больше не выглядит гористой (рис. 18). Она демонстрирует широкое ядро докембрийских гнейсов и сланцев и ограничена вдоль своей юго-западной окраины крупным взбросом. Вдоль разлома древние гнейсы и сланцы были надвинуты на породы столь молодые, как поздний мел, — движение, составляющее 10 000 футов или более. Меловые породы — это те, которые сейчас обнажены на горе Эвертс (рис. 10).

РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ВИДЫ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУР, образованных деформацией земной коры. Первоначальный горизонтальный слой породы может быть изогнут вверх в антиклинали, изогнут вниз в синклинали и сломан либо взбросами, либо сбросами. Разлом — это трещина или зона трещин в земной коре, вдоль которой произошло движение. Взброс — это разлом, обычно вызванный сжатием (сдавливанием), при котором висячее крыло сместилось вверх относительно лежачего крыла. Сброс — это разлом, обычно вызванный растяжением (разрывом), при котором висячее крыло сместилось вниз относительно лежачего крыла. Все эти виды структур присутствуют в Йеллоустонском национальном парке. (Рис. 13)

HORIZONTAL (undeformed) REVERSE FAULT (compressional) Hanging wall Footwall Forces ANTICLINE (upfold) Crest Limb NORMAL FAULT (tensional) Footwall Hanging wall Forces SYNCLINE (downfold) Limb Trough

Во время Ларамийского орогенеза многие складки и разломы сформировались в северо-западной части парка, в районе, ныне занимаемом хребтом Галлатин (рис. 14, разрез A-A′). В южно-центральном Йеллоустоне палеозойские и мезозойские осадочные породы были плотно смяты в три антиклинали, отделенные друг от друга синклиналями и разломами (рис. 14, разрез C-C′). Движение вдоль одного взброса в этом районе локально превышало 10 000 футов.

По мере того как земли поднимались и деформировались, они подвергались энергичной атаке вездесущих агентов эрозии. Огромные количества породы были содраны с возвышенностей, и обломки переносились потоками в прилегающие низинные бассейны, откладываясь в основном в виде песка и гравия. По мере того как возвышенности продолжали подниматься, бассейны продолжали опускаться, и за короткий период времени локально накопились большие мощности осадков, заполняющих бассейны. Одно из таких отложений, формация Харебелл позднего мелового возраста в южно-центральном Йеллоустоне (рис. 5), имеет мощность более 8000 футов.

Другие подобные антиклинали, синклинали и взбросы, несомненно, простираются далеко вглубь Йеллоустонского национального парка, а местами, возможно, и полностью через него, но они лежат погребенными под толстым слоем вулканических пород. Тем не менее, можно с уверенностью заключить, что ни одна часть парка не избежала воздействия великих сил Ларамийского орогенеза. Эти силы, независимо от того, как они возникли глубоко в недрах Земли, по-видимому, были компрессионными (рис. 13), толкая верхние слои земной коры с востока и северо-востока на запад и юго-запад. Эта интерпретация основана на стиле только что описанных структурных особенностей, который показывает, что крутые крылья складок, а также направление движений вдоль взбросов указывают на запад или юго-запад (рис. 14).

К раннему эоцену, примерно через 20 миллионов лет после того, как они начались, деформационные силы ослабли. Но последствия гигантских движений земной коры должны были длиться очень долго. Нарушения земной коры такой величины обычно создают условия глубоко в недрах Земли, которые местами приводят к интенсивной вулканической активности; одним из таких мест был Йеллоустон.

ПОПЕРЕЧНЫЕ РАЗРЕЗЫ, ПОКАЗЫВАЮЩИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ в Йеллоустонском национальном парке. Они иллюстрируют возможные взаимоотношения пород, которые можно было бы увидеть вдоль граней вертикальных срезов земной коры, если бы ее можно было разрезать и раздвинуть (подобно нарезке торта и осмотру различных слоев). Местоположения разрезов показаны на геологической карте, таблица 1. Взбросы и большинство складок возникли во время Ларамийского орогенеза, а сбросы возникли главным образом в плиоценовое и более позднее время. Стрелки указывают относительные движения блоков разломов. Геологические символы: Qs, четвертичные поверхностные отложения; Qb, четвертичные базальтовые потоки; Qy, четвертичный Йеллоустонский туф; Tav, третичные вулканические породы Абсарока; Mzr, мезозойские осадочные породы; Pzr, палеозойские осадочные породы; pCr, докембрийские метаморфические («фундаментные») породы. (Основано частично на информации, предоставленной Э. Т. Руппелем и Дж. Д. Лавом.) (Рис. 14)

Вулканическая активность

В раннем эоцене, между 55 и 50 миллионами лет назад, в Йеллоустонском национальном парке и его окрестностях произошло извержение нескольких крупных вулканов. Эта вулканическая активность привела к накоплению обширной толщи вулканических пород Абсарока (рис. 5), которые в настоящее время составляют большую часть хребтов Абсарока и Уошберн и часть хребта Галлатин, а также покрывают несколько других небольших территорий в парке (табл. 1).

Какие особые геологические условия могли вызвать эти впечатляющие извержения расплавленной породы на поверхность Земли? Измерения, проведенные в глубоких шахтах и нефтяных скважинах, показывают, что нормальное повышение температуры Земли с глубиной составляет около 1°F на 100 футов. Это тепло генерируется распадом радиоактивных элементов — главным образом урана, тория и калия, — которые присутствуют по крайней мере в небольших количествах практически во всех породах земной коры. Обычно к поверхности Земли проводится достаточно тепла, чтобы глубоко погребенные породы не нагревались настолько, чтобы расплавиться. Однако в некоторых местах тепло не отводится достаточно быстро, и температура медленно поднимается к точке плавления породы. Такие горячие точки могут развиваться (1) потому, что породы в этих местах содержат больше среднего количества радиоактивных элементов; (2) потому, что более горячий материал движется вверх с еще более глубоких уровней Земли; или (3) потому, что резкие изменения давления вызываются попеременным сжатием и расслаблением горообразовательных сил, которые, в свою очередь, существенно влияют на точку плавления пород. Какова бы ни была причина, конечным результатом является накопление огромного тела расплавленной породы, называемого магмой, заключенного в глубокой подземной камере.

Магма, будучи смесью горячих жидкостей и газов, которая легче окружающих ее твердых пород, стремится подняться к поверхности Земли. Пробиваясь вверх, часть расплавленного материала затвердевает, не достигая поверхности, и образует тела различных видов интрузивных магматических пород (рис. 15). Некоторая часть магмы, однако, достигает поверхности и либо изливается в виде лавы, либо выбрасывается взрывообразно в виде обломков пород, пепла и пемзы, образуя эффузивные магматические породы.

ИНТРУЗИВНЫЕ И ЭФФУЗИВНЫЕ ТЕЛА МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД. Эффузивные породы затвердели над землей, а интрузивные породы затвердели под землей. Все показанные особенности встречаются в Йеллоустонском национальном парке. Эффузивные породы являются преобладающим типом пород, встречающимся вдоль дорог парка, и в таблице перечислены три основных вида, которые присутствуют. (Рис. 15)

Rock name Principal rock-forming minerals Color Rhyolite Quartz,[a] feldspar[b] (sanidine). Light to medium shades of gray and brown. Andesite Feldspar[b] (plagioclase), pyroxene[c] (augite). Medium to fairly dark shades of brown, red, purple, and gray. Basalt Feldspar (plagioclase), pyroxene, olivine,[c] magnetite.[d] Nearly black.

[a]Clear to light-colored silicon dioxide.

[b]Light-colored aluminum silicate minerals.

[c]Dark-colored iron and magnesium silicate minerals.

[d]Very dark colored iron oxide mineral.

Магмы, сформировавшие вулканы Абсарока, извергались в основном через крупные центральные жерла (рис. 16). Большинство извержений были довольно спокойными, при этом расплавленная порода поднималась к поверхности и каскадами стекала по склонам вулканов, главным образом в виде вязких потоков лавы и брекчий. Дождь, просачиваясь в эти пористые породы, вызывал огромные оползни грязи и битых пород, стекавших по склонам гор. Следовательно, многие из пород, видимых сегодня, — это вулканические брекчии, беспорядочные, но грубо слоистые отложения крупных и мелких угловатых обломков, заключенных в песчаную матрицу, очень похожие на искусственный бетон, за исключением того, что обломки пород значительно крупнее (рис. 17). Однако при взгляде издалека большинство отложений брекчий имеют отчетливый слоистый вид (рис. 18). Преобладающей эффузивной магматической породой в вулканической последовательности Абсарока является андезит, но местами встречается и базальт (рис. 15).

ВУЛКАНЫ АБСАРОКА и их породы. Лава (в основном андезит) изливалась из центральных жерл и формировала вулканы, некоторые из которых имели крутые склоны, а другие были широкими и относительно плоскими. По мере того как лава выплескивалась, большая ее часть быстро затвердевала, распадалась на крупные угловатые обломки (брекчию), а затем либо скатывалась по склонам вулканов в виде отдельных валунов, либо сползала вниз в виде селевых потоков и оползней. Часть материала также взрывообразно выбрасывалась в виде вулканических бомб, шлака и пепла. Более текучая лава (в основном базальт), с другой стороны, спокойно текла по склонам вулканов и на окружающие низины. Поэтому породы вблизи вулканических центров включают мощные, грубо слоистые грубые брекчии, тонкие выпадения мелкого пепла и пыли, а также тонкие и мощные потоки лавы. Вулканы неоднократно подвергались эрозии, и эродированный материал переотлагался потоками и селевыми потоками в виде широко распространенных слоев вулканического конгломерата и песчаника по всей площади долин с плоским дном и равнин между вулканами. Леса, которые пышно росли в этих низинных районах, неоднократно погребались вулканическими извержениями и теперь сохранились (см. врезку) как ископаемые леса Йеллоустона. (Основано на информации, предоставленной Х. У. Смидсом и Х. Дж. Просткой.) (Рис. 16)

Главным образом потоки лавы щитового вулкана Главным образом вулканический песчаник и конгломерат низинных районов Главным образом вулканические брекчии и тонкие потоки лавы конусообразного вулкана

Временами извержения вулканов Абсарока были яростно взрывными, осыпая сельскую местность вулканическими бомбами, шлаком и пеплом. Более мелкие обломки, достигшие нижних склонов вулканов, перерабатывались и переносились потоками в промежуточные долины, где откладывались в виде песка и гравия (рис. 16). В конце концов весь Йеллоустонский регион был забит вулканическими обломками, материал от одного вулкана смешивался с материалом от соседних вулканов. Даже горные массивы, поднятые во время предшествующего Ларамийского орогенеза, были покрыты этим обширным накоплением (рис. 18).

МОЩНЫЕ СЛОИ БРЕКЧИИ вулканических пород Абсарока вдоль дороги к северу от перевала Данрейвен. Эта брекчия сформировала часть крутосклонного вулканического конуса, остатком которого является гора Уошберн. (Рис. 17)

Крупный план показывает очень грубый характер брекчии с крупными обломками пород, заключенными в мелкий пепел, пыль и песок. Почти все породы имеют андезитовый состав, состоящий главным образом из полевого шпата и пироксена. Наиболее распространенные цвета — от средних до довольно темных оттенков коричневого, красного, пурпурного и серого.

Вулканизм Абсарока, однако, не был простым, непрерывным процессом — извержения были прерывистыми, многие вулканы не всегда были активны одновременно, и между извержениями были длительные периоды покоя, во время которых извергнутый материал подвергался глубокой эрозии. Повторяющийся характер извержений лучше всего иллюстрируют знаменитые ископаемые леса Йеллоустона. Здесь есть поразительное доказательство того, что между извержениями проходило достаточно времени для того, чтобы на нижних склонах вулканов и в широких долинах между ними успели вырасти обширные леса. Судя по огромным размерам некоторых ныне окаменевших бревен (рис. 19), должно было пройти несколько сотен лет, прежде чем очередной вулканический выброс задушил лес. Многие различные лесные слои были выявлены в районе Спесимен-Ридж, а также в нескольких других местах по всему парку.

По мере того как магма Абсарока поднималась из глубоких недр, часть ее выдавливалась, подобно зубной пасте, в слоистые палеозойские и мезозойские осадочные породы, через которые она проходила. Эти относительно небольшие массы расплавленного материала медленно остывали и кристаллизовались, образуя интрузивные магматические породы, такие как диорит (рис. 20). Полученные интрузивные тела, называемые силлами, дайками, штоками и лакколитами, в зависимости от их формы, наиболее многочисленны в хребте Галлатин и вблизи Восточного входа (табл. 1). По завершении вулканической активности последняя часть поднимающейся магмы затвердела в главных каналах, образовав тонкие, несколько цилиндрические тела породы, называемые вулканическими некками, которые, вероятно, тесно соответствуют форме первоначальных каналов. Круглое интрузивное тело породы на пике Бансен (рис. 21), ныне обнаженное для обзора, поскольку эрозия содрала лаву и вулканическую брекчию, которые когда-то полностью погребали его, представляет собой либо вулканический некк, либо небольшой шток, затвердевший непосредственно под вулканом.

МАССИВНО СЛОИСТЫЕ БРЕКЧИИ, конгломераты и песчаники вулканической последовательности Абсарока на пике Барронетт, вид с дороги вблизи Северо-восточного входа; хребет имеет высоту 3000 футов. Эти породы, отложившиеся как часть аллювиальной равнины между вулканами, когда-то заполняли Йеллоустонский регион до уровня выше вершины пика Барронетт, но эрозия с позднего третичного времени содрала вулканические породы с большей части территории парка. Вулканические породы (эоценового возраста, рис. 5) лежат непосредственно на палеозойских осадочных породах вдоль указанной линии. Во время Ларамийского орогенеза, в позднем меловом и раннем третичном периодах, регион был смят в складки и поднят в горы. Тысячи футов мезозойских и палеозойских осадочных пород были затем эродированы с поднимающихся гор, прежде чем отложились вулканические породы Абсарока. (Рис. 18)

ГИГАНТСКИЕ ОКАМЕНЕВШИЕ СТВОЛЫ ДЕРЕВЬЕВ в ископаемом лесу Йеллоустона. Вмещающие породы, часть вулканической последовательности Абсарока, образующей Спесимен-Ридж, имеют возраст примерно 50 миллионов лет. Многие стволы деревьев все еще стоят вертикально, будучи задушенными и погребенными в своих первоначальных положениях брекчией, пеплом и пылью от близлежащих вулканов. Очевидно, что на этом снимке представлен более чем один «лес». Профессор Эрлинг Дорф из Принстонского университета насчитал в общей сложности 27 различных лесных слоев в породах, ныне обнаженных на Спесимен-Ридж. Он также определил, что наиболее распространенными видами деревьев были платан, грецкий орех, магнолия, каштан, дуб, секвойя, клен и кизил. Ближайшие живые родственники многих из этих деревьев сегодня встречаются в тепло-умеренных и субтропических лесах юго-восточных и южных Соединенных Штатов. (Фотография Службы национальных парков.) (Рис. 19)

Гора Уошберн — это северная половина одного из древних вулканов Абсарока (рис. 26), и многие породы и другие особенности, связанные с этим вулканом, который характеризовал этот великий период вулканизма, можно увидеть вдоль дороги между Каньон-Виллидж и Тауэром. В дорожных выемках к югу от перевала Данрейвен несколько тонких магматических даек прорезают вулканические брекчии. Эти дайки расходятся наружу от близлежащего центрального ядра вулкана, которое находится к востоку от шоссе в районе горячих источников Уошберн. От перевала Данрейвен на север на 2–3 мили дорога окаймлена потоками лавы и очень грубыми брекчиями, которые накопились близко к вулканическому некку (рис. 17). Дальше на север к водопаду Тауэр преобладают брекчии и конгломераты, но средний размер отдельных обломков пород постепенно уменьшается к северу от центра извержения. Затем в последовательности начинают появляться слои песчаника, отложившиеся главным образом потоками, которые дренировали северный склон вулкана.

МАГМАТИЧЕСКАЯ ПОРОДА. Крупный план интрузивной магматической породы (диорита) из штока Электрик-Пик в хребте Галлатин; Электрик-Пик изображен на рисунке 37. Порода состоит главным образом из светлого кварца и полевого шпата и темноокрашенных силикатных минералов железа и магния. (Рис. 20)

К концу вулканизма Абсарока, примерно 40 миллионов лет назад (рис. 6), весь Йеллоустон лежал погребенным под несколькими тысячами футов лав, брекчий и пепла (рис. 18). Ландшафт, должно быть, выглядел как полого-холмистое плато, дренируемое вялыми, меандрирующими потоками и усеянное кое-где вулканами, все еще возвышающимися над общим уровнем земли. Эта поверхность плато, однако, вероятно, находилась на высоте максимум всего несколько тысяч футов над уровнем моря, ибо животные и растения, ныне встречающиеся в виде окаменелостей в вулканических породах Абсарока, указывают на то, что в вулканический период существовал тепло-умеренный и даже субтропический климат (рис. 19).

ПИК БАНСЕН, грубо круглое тело интрузивной магматической породы, является эродированным остатком либо «некка» вулкана Абсарока, либо небольшого штока, затвердевшего непосредственно под вулканом. Пик возвышается примерно на 1200 футов над плоской равниной (передний план), которая покрыта потоками более молодого базальта. Йеллоустонский туф, сформированный вулканическим пеплом и пылью, выброшенными из центрального Йеллоустонского региона на юге, подстилает базальт. При извержении вулканические обломки (а также базальтовая лава) обтекали этот высоко стоящий пик. (Рис. 21)

Период покоя

Мало что известно в деталях о геологических событиях в Йеллоустоне в олигоценовое и миоценовое время. Породы этих возрастов не были выявлены в пределах парка; если они когда-либо откладывались там, то с тех пор были удалены эрозией или погребены более молодыми вулканическими породами. Таким образом, мы можем только строить догадки о том, какие события происходили в течение этого 25-миллионного периода. Несомненно, обширное вулканическое плато Абсарока подвергалось эрозии, но не глубокой, поскольку топографический рельеф и градиенты потоков региона оставались низкими. Есть также намеки на то, что имела место некоторая вулканическая активность, поскольку вулканические породы, представляющие части этого интервала времени, встречаются к югу от парка, и некоторые из этих пород могли возникнуть в пределах территории парка. Однако мало что произошло, чтобы существенно изменить существующий геологический облик парка; это было действительно спокойное время, особенно по сравнению с чрезвычайно динамичными периодами, которые непосредственно предшествовали ему и последовали за ним.

Дальнейшее горообразование и глубокая эрозия

Многие особенности современного ландшафта Йеллоустона возникли в плиоцене, около 10 миллионов лет назад. В то время весь регион — фактически, большая часть цепи Скалистых гор — поднимался в результате гигантских движений земной коры на высоту, на несколько тысяч футов превышающую прежний уровень. Этот эпизод регионального поднятия в значительной степени объясняет нынешнюю большую среднюю высоту Йеллоустонской страны. Хотя точная причина поднятия неизвестна, оно, безусловно, отражает глубокие изменения, происходившие глубоко внутри или под земной корой.

Великие растягивающие силы, действовавшие в плиоцене, разрывали Йеллоустонский регион и частично разбивали его на крупные блоки с крутыми склонами, ограниченные сбросами (рис. 13). Некоторые блоки опускались, в то время как другие поднимались, обычно на величину порядка нескольких тысяч футов. Хребет Галлатин, например, в северо-западном углу парка был поднят как прямоугольный горный блок вдоль сбросов северного простирания длиной 20 миль, которые ограничивают его с каждой стороны (рис. 14, разрез A-A′; табл. 1). В центрально-южной части парка дифференциальные движения между несколькими соседними сбросовыми блоками в сумме составили более 15 000 футов (рис. 14, разрез C-C′). Южнее хребет Титон поднялся, а дно Джексон-Хоул опустилось вдоль зоны сбросов, которая тянется вдоль восточного подножия хребта. Между двумя блоками земной коры образовалось огромное смещение около 30 000 футов, что в значительной степени объясняет невероятно крутой и изрезанный восточный склон хребта Титон.

Заметное повышение высоты земной поверхности в целом и расчленение региона на множество горных сбросовых блоков вызвали значительное увеличение скорости эрозии. Некогда медленные потоки превратились в бурные, быстротекущие реки, которые начали глубоко врезаться в вулканическое плато Абсарока. Огромные количества обломочного материала были смыты и вынесены за пределы территории, и в конце плиоцена Йеллоустонский регион, должно быть, представлял собой сильно расчлененные горы, столовые земли и каньоны. Большая часть ландшафта, возможно, напоминала пересеченную местность, которую сейчас можно увидеть в хребте Абсарока вдоль восточной стороны парка. Эти горы (рис. 27) и хребет Уошберн во внутренней части парка (рис. 4) сегодня представляют собой лишь небольшие остатки огромной толщи вулканических пород Абсарока, которые когда-то покрывали весь Йеллоустон и прилегающие регионы.