Стадия 2 (Стадия предварительного извержения). По мере того как растущие пузырьки газа увеличиваются в размере и количестве, они имеют тенденцию засорять определенные части трубки гейзера, возможно, в каком-то узком или суженном месте, например, в точке А. Когда это происходит, расширяющийся пар внезапно прокладывает себе путь вверх через систему и вызывает выброс части воды из поверхностного отверстия в виде предварительных всплесков. Однако более глубокая часть системы еще недостаточно горячая для «запуска».
Стадия 3 (Стадия полного извержения). Наконец, предварительный всплеск «разгружает» достаточно воды (с последующим снижением давления), чтобы запустить цепную реакцию глубже в системе. Большие объемы воды в боковых камерах и поровых пространствах начинают превращаться в пар, и гейзер быстро переходит в стадию полного извержения.
Стадия 4 (Паровая стадия). Когда большая часть дополнительной энергии израсходована, а трубки и камеры гейзера почти пусты, извержение прекращается. Некоторое количество воды остается в местных карманах и поровых пространствах, продолжая образовывать пар в течение короткого времени. После этого система начинает наполняться снова, и цикл извержения начинается заново.
Нет двух гейзеров с одинаковым размером, формой и расположением трубок и камер. Кроме того, некоторые гейзеры, такие как Грейт-Фаунтин, имеют большие поверхностные бассейны, отсутствующие у конусообразных гейзеров, таких как Старый Служака. Следовательно, каждый гейзер ведет себя иначе, чем все остальные, по частоте извержений, продолжительности отдельных извержений и количеству выброшенной воды. Гейзеры также могут менять свое поведение по мере того, как их сантехнические особенности меняются с годами. Огромное количество энергии, которое время от времени накапливается в некоторых из них, создает достаточную взрывную силу, чтобы разрушить части сантехнической системы, тем самым вызывая изменение их эруптивного поведения. Фактически, некоторые извержения гейзеров были настолько бурными, что крупные куски породы были выброшены из земли и разбросаны по окрестностям (рис. 51). Со временем осаждение минералов может частично закупорить трубку или камеру, постепенно изменяя механизм извержения.
Несмотря на все переменные факторы, участвующие в извержениях гейзеров, и все изменения, которые могут происходить время от времени, меняя характер этих извержений, несколько йеллоустонских гейзеров функционируют регулярно, день за днем, неделю за неделей и год за годом. В этой группе постоянных гейзеров находится самый известный объект из всех — Старый Служака, который не пропустил ни одного извержения за все многие десятилетия, что он находится под пристальным наблюдением (рис. 52). Мы можем только сделать вывод, что природа наделила этот невероятный гейзер стабильной сантехнической системой, которая как раз подходит для того, чтобы вызывать восхитительно грациозные извержения через достаточно короткие промежутки времени, чтобы соответствовать удобству всех посетителей парка.
Грязевые котлы
Грязевые котлы — одни из самых захватывающих и интересных термальных объектов Йеллоустона. Они также являются типом горячих источников, но таких, в которых ощущается нехватка воды. Любая доступная вода тщательно перемешивается с глиной и другими мелкими нерастворенными минеральными веществами. Грязь обычно серая, черная, белая или кремовая, но некоторая окрашена в бледно-розовый и красный цвета соединениями железа (рис. 43); отсюда и живописный термин «красящие горшки», который обычно используется.
Грязевые котлы образуются в местах, где восходящие термальные флюиды химически разложили поверхностные породы, образовав глину. Однако задействовано такое небольшое количество воды, что поверхностный сток недостаточно велик, чтобы вымыть глину из источника. В результате образуются котлы с грязью разной консистенции, от очень жидкого супообразного материала во многих грязевых котлах до почти твердого запеченного материала в менее активных объектах. Некоторые грязевые котлы выбрасывают комки очень густой вязкой грязи, которые образуют круговые конусы или холмы; этот тип обычно называют «грязевым вулканом» (рис. 53).
ГЕЙЗЕР СЕЙСМИК, показывающий обломки пород, выброшенные во время взрывного термального извержения. Обратите внимание на деревья, которые были погублены жаром и эруптивной активностью. По словам Джорджа Д. Марлера из Службы национальных парков, этот гейзер возник из трещин, вызванных землетрясением у озера Хебген 17 августа 1959 года. (Рис. 51)
СТАРЫЙ СЛУЖАКА В ПОЛНОМ ИЗВЕРЖЕНИИ. Интервал между извержениями составляет в среднем около 65 минут, но варьируется от 33 до 96 минут. Промежуток времени между извержениями можно предсказать довольно точно, в основном на основе продолжительности предыдущего извержения. Если извержение длилось 4 минуты, например, это означает, что из камер гейзера вышло определенное количество воды и что потребуется определенное время для перезарядки системы для следующего извержения. Но если предыдущее извержение длилось всего 3 минуты, для перезарядки потребуется меньше времени, и следующее извержение произойдет раньше. (Вышеуказанное обсуждение основано главным образом на многолетних наблюдениях и изучении Старого Служаки Джорджем Д. Марлером и другими наблюдателями Службы национальных парков; фотография предоставлена сержантом Джеймсом Э. Дженсеном, ВВС США.) (Рис. 52)
Активность грязевых котлов меняется от сезона к сезону в течение года из-за разного количества дождя и снега, выпадающего на поверхность, что дополнительно увлажняет грязь. Соответственно, грязевые котлы обычно суше в конце лета и начале осени, чем с зимы до начала лета.
Фумаролы
Фумаролы (от латинского слова fumus, означающего «дым») — это объекты, которые выбрасывают только пар и другие газы, такие как углекислый газ и сероводород; поэтому их обычно называют «паровыми отверстиями». Обычно эти объекты располагаются на склоне холма или другой возвышенности над уровнем текучих источников. Однако во многих фумаролах можно услышать, как вода бурно кипит на каком-то более низком, невидимом уровне.
Термальные взрывы
Несколько объектов, присутствующих в термальных зонах Йеллоустона, демонстрируют доказательства того, что в прошлом происходили чрезвычайно сильные термальные взрывы, особенно во время Пинейдельского оледенения, около 15 000 лет назад. Такие взрывные объекты, хорошим примером которых является бассейн Покет в Нижнем гейзерном бассейне, выглядят как кратероподобные впадины размером от нескольких десятков футов до 5000 футов в поперечнике, окруженные краями обломков пород, которые были выброшены из кратеров. Подземный механизм, вызывающий взрывы, был аналогичен механизму гейзеров, но в этих особых случаях энергия оставалась закупоренной до тех пор, пока не была достигнута очень критическая взрывоопасная стадия.
Лучшее объяснение для бассейна Покет и связанных с ним объектов заключается в том, что земля над местами взрывов была придавлена водой небольших озер, которые образовались в вытаявших карманах ледникового льда. Такое локальное таяние ледников происходило там, где лед находился в прямом контакте с подстилающими термальными объектами. Быстрый сток озерных вод затем приводил к внезапному сбросу давления над горячей зоной, что приводило к необычайно сильному термальному извержению.
ГРЯЗЕВОЙ ВУЛКАН рядом с бассейном Покет в Нижнем гейзерном бассейне. Грязь образуется в результате химического разложения горных пород, главным образом под действием углекислого газа и серной кислоты. Брызги высотой 5–6 футов вызваны выходящими газами. (Рис. 53)
Разломы и их контроль над термальной активностью
Большинство основных термальных зон Йеллоустона связаны с зонами кольцевых разломов Йеллоустонской кальдеры (рис. 22). Многие глубоко залегающие разломы и трещины в этих зонах предположительно расположены над основным источником тепла термальной системы. Таким образом, они обеспечивают удобные пути для циркуляции подземных вод на большие глубины, где они нагреваются, а затем поднимаются к поверхности земли (рис. 45). Несколько областей, таких как Мамонтовы горячие источники и гейзерный бассейн Норрис, с другой стороны, не находятся в зонах кольцевых разломов кальдеры. В этих районах термальная активность обычно связана с другими заметными зонами разломов, которые также предоставляют готовые каналы для циркуляции горячей воды и пара.
Землетрясения
Землетрясения часто происходят в зонах активных разломов и вулканизма; они вызываются внезапными движениями между соседними блоками земной коры, когда кора приспосабливается к новым условиям и давлениям. Из-за своей вулканической истории и того факта, что там происходили очень недавние движения разломов, неудивительно, что Йеллоустон является особенно активной сейсмической зоной. Чувствительные приборы (сейсмографы) регистрируют в среднем около пяти подземных толчков ежедневно в парке и его окрестностях, а в редких случаях они могут регистрировать 100 и более толчков за один день. Почти все эти толчки настолько слабы, что не ощущаются человеком, но временами, возможно, лишь раз в жизни человека, происходит толчок с достаточно высокой интенсивностью, чтобы резко привлечь наше внимание к очень реальному сейсмическому потенциалу, который постоянно существует в этой геологически активной области. Такое высокоинтенсивное землетрясение произошло в Йеллоустонском регионе около полуночи 17 августа 1959 года.
Землетрясение у озера Хебген, как оно известно, было сосредоточено в долине Мэдисон вдоль западной границы Йеллоустонского национального парка примерно в 12 милях к северу от города Уэст-Йеллоустон, штат Монтана (рис. 1). В результате землетрясения территория площадью 200 квадратных миль, частично занятая водохранилищем озера Хебген, опустилась на фут или более; максимальное опускание составило 20 футов. Движения на несколько футов вдоль старых разломов в высокогорье на северной стороне долины создали свежие шрамы длиной в несколько миль (рис. 54). Более того, сильные вибрации, сотрясавшие окружающую местность, вызвали сползание рыхлого ила, песка и гравия дна долины, что привело к их «разломам» во многих местах. Безусловно, самым радикальным результатом стало обрушение огромного оползня в районе кемпинга Рок-Крик примерно в 25 милях вниз по течению реки Мэдисон от западной границы парка.
УЩЕРБ ОТ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ. Серьезный ущерб, вызванный реактивацией разлома во время землетрясения у озера Хебген 17 августа 1959 года. Здание находится на ранчо Бларнистоун, примерно в 10 милях к северу от Уэст-Йеллоустона, штат Монтана, и в 1,5 милях к западу от западной границы Йеллоустонского национального парка. (Рис. 54)
В пределах Йеллоустонского национального парка землетрясение причинило лишь незначительный ущерб зданиям в Старом Служаке, Мамонтовых горячих источниках и нескольких других местах. Небольшие оползни также произошли в различных местах, например, у скалы Тафф-Клифф недалеко от Мэдисон-Джанкшен. Землетрясение затронуло многие термальные объекты, особенно те, что находятся в главных гейзерных бассейнах недалеко от западной стороны парка. В нескольких местах интенсивность термальной активности заметно возросла, в меньшем количестве мест активность снизилась. Некоторые гейзеры, долгое время находившиеся в состоянии покоя, начали извергаться сразу после землетрясения; другие извергались с гораздо большей силой и частотой, чем обычно; третьи стали неактивными и остаются такими до сих пор. Общим, широко распространенным эффектом стало заметное увеличение мутности многих бассейнов и источников, как если бы землетрясение вызвало гигантский всплеск воды, проходящей через подземные каналы гейзерных бассейнов. Конечно, всех немедленно обеспокоило влияние землетрясения на Старого Служаку. К счастью, единственным измеримым эффектом стало небольшое увеличение времени между извержениями. Через несколько месяцев временной интервал стабилизировался на уровне около 65 минут.
Подробные научные исследования, касающиеся землетрясения у озера Хебген в последующие недели, показали, что оно ощущалось на площади более 600 000 квадратных миль на западе Соединенных Штатов и что это был самый сильный толчок, когда-либо зарегистрированный в этой части Скалистых гор. За 12 лет многие следы землетрясения исчезли, но его пугающие аспекты не будут скоро забыты. Оно служит ярким напоминанием, еще раз, о великой беспокойности, которая на протяжении веков была и продолжает оставаться совершенно особой торговой маркой Йеллоустонского края.
Парк и человек
Сто лет назад в Йеллоустонскую сцену вошла еще одна мощная сила. Человек, прибывающий во все возрастающем количестве, пришел, вооруженный силой выбора между сохранением или уничтожением чудес, на создание которых у природы ушло более 2,5 миллиарда лет. Осознавая эту серьезную ответственность, он предпринял необходимые шаги, чтобы гарантировать, что эти незаменимые природные объекты будут сохранены и защищены. Сегодня Йеллоустонский национальный парк действительно существует «на благо и для удовольствия людей», являясь подходящим и долговечным символом великого национального наследия, которое теперь включает более 275 мест, представляющих природный и исторический интерес. Накануне 100-летия нашего первого национального парка нам снова напоминают о той постоянной ответственности, которую мы все разделяем в сохранении этих уникальных мест на благо и для удовольствия всех будущих поколений посетителей.
Благодарности
Тематика этого бюллетеня основана главным образом на результатах систематической программы геологических исследований в Йеллоустонском национальном парке, проведенной Геологической службой США в 1965–1971 годах. Программа, умело организованная и направляемая А. Б. Кэмпбеллом, потребовала специальных навыков и знаний многих людей для проведения всестороннего изучения всех разнообразных и сложных объектов территории парка. Без их неоценимого сотрудничества, помощи и интереса эта попытка обобщить геологическую историю Йеллоустона была бы невозможна. Поэтому я выражаю свою искреннюю благодарность коллегам, перечисленным ниже, каждый из которых предоставил неопубликованную информацию, касающуюся различных аспектов этой истории: Р. Л. Кристиансену и Г. Р. Бланку-младшему (четвертичный вулканизм); Г. У. Смидсу и Г. Дж. Простке (вулканизм Абсароки); Д. Э. Уайту, Л. Дж. П. Маффлеру, Р. О. Фурнье и А. Х. Трусделлу (термальная активность); Г. М. Ричмонду, К. Л. Пирсу и Г. А. Уолдропу (оледенение); Э. Т. Руппелю и Дж. Д. Лаву (осадочные породы и геологическая структура); Дж. Д. Обрадовичу и Мейеру Рубину (радиометрическое датирование). У. Л. Ньюман предоставил много полезных предложений относительно подготовки рукописи.
Геологические исследования в Йеллоустоне получили полную поддержку и сотрудничество бывшего суперинтенданта парка Дж. С. Маклафлина, суперинтенданта Дж. К. Андерсона и другого персонала Службы национальных парков США. В частности, полезные советы, интерес и энтузиазм всего штата натуралистов парка, особенно Дж. М. Гуда и У. У. Данмайра, бывших и нынешних главных натуралистов парка соответственно, значительно облегчили работу на всех этапах программы.
Сноски
[1]The specific area about which the early-day Indians first used the term that is now translated as “Yellowstone” is unknown. The name may have referred to the yellowish rocks that line the banks of the Yellowstone River near its confluence with the Missouri River in eastern Montana and western North Dakota. However, in the opinion of H. M. Chittenden, who studied the question in considerable detail, there is little doubt that the name was taken from the striking yellow-hued walls of the gorge now known as the Grand Canyon of the Yellowstone.
Рекомендуемая дополнительная литература
Аллен, Э. Т., и Дэй, А. Л., 1935, Горячие источники Йеллоустонского национального парка: Публикация Института Карнеги в Вашингтоне 466, 525 страниц.
Бойд, Ф. Р., 1961, Сваренные туфы и потоки на риолитовом плато Йеллоустонского парка, Вайоминг: Бюллетень Геологического общества Америки, том 72, номер 3, страницы 387–426.
Кристиансен, Р. Л., и Бланк, Г. Р., мл., 1972, Вулканическая стратиграфия четвертичного риолитового плато в Йеллоустонском национальном парке: Геологическая служба США, Профессиональный доклад 729-B (в печати).
Дорф, Эрлинг, 1960, Третичные ископаемые леса Йеллоустонского национального парка, Вайоминг, в «Уэст-Йеллоустон — зона землетрясения», Путеводитель Биллингсского геологического общества, 11-я ежегодная полевая конференция, 1960: страницы 253–260.
Хейг, Арнольд, Иддингс, Дж. П., Уид, У. Г., Уолкотт, К. Д., Гирти, Г. Г., Стэнтон, Т. У., и Ноултон, Ф. Г., 1899, Геология Йеллоустонского национального парка: Монография Геологической службы США 32, часть 2, 893 страницы и атлас из 27 листов фолио.
Хейг, Арнольд, Уид, У. Г., и Иддингс, Дж. П., 1896, Описание квадранта Йеллоустонского национального парка [Вайоминг]: Геологический атлас Геологической службы США, Фолио 30.
Хейден, Ф. В., 1872, Предварительный отчет Геологической службы Соединенных Штатов по Монтане и частям прилегающих территорий, являющийся пятым ежегодным отчетом о ходе работ — Часть I: Вашингтон, Типография правительства США, страницы 13–204.
Говард, А. Д., 1937, История Гранд-Каньона Йеллоустона: Специальный доклад Геологического общества Америки 6, 159 страниц.
Marler, G. D., 1969, The story of Old Faithful: Yellowstone Library and Museum Association, 49 pages.
Ричмонд, Г. М., Пирс, К. Л., и Уолдроп, Г. А., 1972, Карта поверхностной геологии Йеллоустонского национального парка: Карта геологических исследований Геологической службы США I-710 (в печати).
Руппель, Э. Т., 1972, Геология дотретичных пород в северной части Йеллоустонского национального парка, Вайоминг: Профессиональный доклад Геологической службы США 729-A (в печати).
Смидс, Г. У., и Простка, Г. Дж., 1972, Вулканическая супергруппа Абсарока в регионе Йеллоустонского национального парка: Профессиональный доклад Геологической службы США 729-C (в печати).
Смит, Р. Л., 1960, Потоки пепла: Бюллетень Геологического общества Америки, том 71, номер 6, страницы 795–841.
Геологическая служба США, 1964, Землетрясение у озера Хебген, Монтана, 17 августа 1959 года: Профессиональный доклад Геологической службы США 435, 242 страницы.
Геологическая служба США, 1972, Геологическая карта Йеллоустонского национального парка: Карта геологических исследований Геологической службы США I-711 (в печати).
Уайт, Д. Э., 1967, Некоторые принципы активности гейзеров, главным образом на примере Стимбот-Спрингс, Невада: Американский журнал науки, том 265, номер 8, страницы 641–684.
★ ТИПОГРАФИЯ ПРАВИТЕЛЬСТВА США: 1972 O-467-725
Примечания транскриптора
Сохранена информация о публикации из печатного издания: эта электронная книга является общественным достоянием в стране публикации.
Исправлено несколько явных опечаток.
Включена транскрипция текста, содержащегося на некоторых изображениях.
Перенумерованы сноски и соответствующим образом изменены ссылки на них.
Только в текстовых версиях текст, выделенный курсивом, ограничен _нижними подчеркиваниями_.
back
back