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.

Формирование Йеллоустонской кальдеры

Мы подошли к тому моменту в геологической истории — началу четвертичного периода от 2 до 3 миллионов лет назад, — когда были созданы условия для запуска тех важнейших событий, которые завершились образованием Йеллоустонской кальдеры площадью 1000 квадратных миль и, в конечном итоге, привели к возникновению всемирно известных явлений горячих источников и гейзеров. Речь идет о некоторых из крупнейших взрывов на Земле, которым нет явных аналогов в записанной истории человечества. Однако в историческое время происходили несколько чрезвычайно взрывных извержений, таких как то, что случилось на необитаемом острове Кракатау между Явой и Суматрой в Ост-Индии во второй половине августа 1883 года. В течение нескольких дней этот остров сотрясала серия мощных взрывов. Затем, 27 августа, его разорвал взрыв, который был слышен даже в Австралии, на расстоянии около 3000 миль. Пылевые облака высотой 50 миль разносились ветром по всему земному шару, создавая красочные восходы и закаты во всех частях света в течение нескольких лет. Когда воздух вокруг Кракатау наконец очистился, выяснилось, что две трети острова, около 12 квадратных миль, обрушились и исчезли в море. Хотя извержение Кракатау привело к образованию кальдеры, которая составляет лишь малую часть размера кальдеры в Йеллоустоне, оно дает нам представление, помогающее понять то, что было обнаружено о великом вулканическом катаклизме в Йеллоустонском национальном парке, который был кратко описан в начале этого отчета.

КОНТУР ЙЕЛЛОУСТОНСКОЙ КАЛЬДЕРЫ, образованной в результате колоссального вулканического извержения 600 000 лет назад. Две овальные области — это резургентные купола, которые выгнули дно кальдеры над двойными магматическими камерами после извержения. Края резургентных куполов окружены зонами кольцевых разломов, которые простираются наружу к краю кальдеры. Многочисленные разломы в этих зонах обеспечили пути выхода, через которые лавы плато риолитов просачивались на поверхность и изливались по дну кальдеры. Сегодня эти зоны также обеспечивают подземные каналы для циркуляции горячей воды в Йеллоустонской термальной системе. Область, очерченная пунктирной линией, показывает меньшую и более молодую внутреннюю кальдеру, которую сейчас занимает залив Уэст-Тамб Йеллоустонского озера. (На основе информации, предоставленной Р. Л. Кристиансеном и Г. Р. Бланком-младшим; существование кальдеры в Йеллоустонском национальном парке было впервые признано Ф. Р. Бойдом в конце 1950-х годов.) (Рис. 22)

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ЙЕЛЛОУСТОНСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ПАРКА (ТАБЛИЦА 1)

Обобщено на основе детального картирования Р. Л. Кристиансена и Г. Р. Бланка-младшего (четвертичные вулканические породы); Г. У. Смидса и Г. Дж. Простки (вулканические породы Абсарока); Э. Т. Руппеля (осадочные и метаморфические породы, северная часть парка); и Дж. Д. Лава и У. Р. Кифера (осадочные породы, южная часть парка).

Версия высокого разрешения

ПОЯСНЕНИЯ

CENOZOIC

QUATERNARY

Stream sand and gravel, glacial and landslide debris, hot-spring deposits, and lake beds

Basalt flows

Plateau Rhyolite

Yellowstone Tuff and related lava flows

TERTIARY

Absaroka volcanic rocks

Intrusive igneous rocks

Tertiary formations

Mesozoic formations

Paleozoic formations

Precambrian gneiss and schist

Contact

FAULT AND FOLD SYMBOLS

Dotted where concealed beneath younger unfaulted rocks

Reverse fault

Sawteeth on side that moved up

Normal fault

Symbol on side that moved down

Reverse fault, along which there was later normal-fault movement

Anticlinal axis

B B′ Line of cross section shown in figure 14

(D-D’ is figure 26)

Ближе к началу четвертичного периода глубоко внутри Земли под Йеллоустоном вновь накопилось огромное количество расплавленной породы. В этот раз, в отличие от вулканизма Абсарока, магма была насыщена высоко взрывоопасными материалами, что в конечном итоге вызвало два извержения, образовавших кальдеры: одно 2 000 000 лет назад, а другое 600 000 лет назад. Поскольку оба извержения затронули центральную часть парка, особенности, связанные с более древним извержением, были в значительной степени уничтожены активностью, связанной с более молодым. Таким образом, контур вулканической кальдеры, который мы видим сегодня в ландшафте Йеллоустона, — это в основном тот, который сформировался 600 000 лет назад (рис. 22). Последовательность событий, описанная на следующих страницах и проиллюстрированная схематически на рисунке 23, основана на исследованиях этого более позднего извержения; модель извержения 2 000 000-летней давности, вероятно, была аналогичной.

Извержение

Гигантский резервуар расплавленной породы, накопившийся под территорией парка, питал две крупные магматические камеры, которые поднялись на расстояние нескольких тысяч футов от поверхности. По мере роста давления вышележащая земля выгибалась, растягивалась и трескалась (рис. 23A). Небольшие количества лавы начали вытекать через трещины в некоторых местах, но в конечном итоге, в результате мощного всплеска быстрых, яростно взрывных извержений, сначала из одной камеры, а затем из другой, из недр Земли извергались горы горячей пемзы, пепла и обломков пород (рис. 23B). Плотные, клубящиеся массы изверженного материала распространялись по сельской местности в виде чрезвычайно быстро движущихся потоков пепла, увлекаемых горячими расширяющимися газами, заключенными внутри них. Большие количества пепла и пыли также выбрасывались высоко в воздух и рассеивались ветром. Тонкие слои переносимого по воздуху вулканического пепла из Йеллоустона сейчас обнаруживаются на большей части территории центральных и западных штатов США.

Потоки пепла (рис. 23B), проносясь по Йеллоустонской местности, сначала заполнили старые каньоны и долины, которые были вырезаны эрозией в вулканической толще Абсарока и более древних породах в плиоцене. В конечном итоге большая часть этого древнего ландшафта была погребена под пеплом. Однако некоторые из более крупных возвышенностей, такие как гора Уошберн и прилегающие хребты, а также пик Бансен, возвышались над уровнем проносящихся потоков пепла; поэтому обломки обтекали их, а не перекрывали (рис. 21). Наконец, остановившись, горячая пемза, пепел и частицы породы осели в виде обширных горизонтальных пластов (рис. 24). При остывании и кристаллизации частицы сваривались вместе, образуя серию компактных пород с составом риолита (рис. 15 и 25). Термин «туф потоков пепла» (также термин «сваренный туф») обычно используется для описания этих пород, которые сейчас составляют Йеллоустонский туф (рис. 5).

Обрушение

С внезапным удалением сотен кубических миль расплавленной породы из-под земли кровли двойных магматических камер обрушились. Огромные блоки породы упали внутрь над каждой из камер, и на земной поверхности в центральном Йеллоустоне образовался большой кратер, или кальдера (рис. 23C). Точная глубина, на которую обрушилась первоначальная поверхность, неизвестна, но она должна была составлять несколько тысяч футов. Оседание происходило главным образом вдоль крупных вертикальных или нормальных сбросов в зонах кольцевых разломов над краями магматических камер (рис. 22). Обильные, хотя и менее обширные, сбросы также сформировались за пределами собственно кальдеры, поскольку окружающие территории адаптировались к ошеломляющему воздействию взрывных извержений и последующего обрушения.

Поскольку Йеллоустонская кальдера сейчас частично погребена под мощными лавовыми потоками, вид кальдеры сегодня далеко не так впечатляющ, как он, должно быть, был сразу после ее формирования. Однако многие важные особенности особенно хорошо обнажены в окрестностях Каньон-Виллидж (рис. 26). Крутой южный склон близлежащего хребта Уошберн (рис. 4) отмечает северный край кальдеры, и сам хребет возвышается высоко, потому что он не был вовлечен в обрушение. Каньон-Виллидж, с другой стороны, находится на гораздо меньшей высоте внутри самой кальдеры. Площадки для отдыха на дороге чуть южнее перевала Данрейвен обеспечивают особенно прекрасные виды на северную часть кальдеры, а в ясный день можно увидеть гору Флэт и Красные горы, которые отмечают южный край кальдеры к югу от Йеллоустонского озера, на расстоянии 50 миль. Как и следовало ожидать, большая котловина, занятая Йеллоустонским озером, обязана своим существованием отчасти обрушению кальдеры. Южный край кальдеры пересекает центрально-южную часть озера вдоль рукава Флэт-Маунтин и северной оконечности Промонтори; восточный край примерно совпадает с восточным краем озера к северу от рукава Саут-Ист (рис. 27). Также заметные утесы к северу от реки Мэдисон возле Мэдисон-Джанкшен отмечают часть северного края кальдеры.

РАЗВИТИЕ КАЛЬДЕРЫ. Схематические диаграммы, показывающие идеализированные стадии развития Йеллоустонской кальдеры 600 000 лет назад. Масштабы, показанные на диаграмме A, примерно соответствуют размеру объектов в Йеллоустоне. Хотя на диаграммах изображена только одна магматическая камера, в Йеллоустонском извержении участвовали две камеры. (На основе информации, предоставленной Р. Л. Кристиансеном и Г. Р. Бланком-младшим.) (Рис. 23)

A, Крупная магматическая камера сформировалась глубоко внутри Земли, и расплавленная порода начала медленно прокладывать путь к поверхности. По мере продвижения вверх она выгибала вышележащие породы в широкий купол. Выгибание привело к образованию серии концентрических разломов, или зоны кольцевых разломов, вокруг вершины купола. Разломы простирались вниз к верхней части магматической камеры.

B, Кольцевые разломы в конечном итоге вскрыли магматическую камеру, верхняя часть которой содержала высокую долю растворенных газов. С внезапным сбросом давления колоссальные количества горячих газов и расплавленной породы были извергнуты почти мгновенно. Жидкость затвердевала в пемзу, пепел и пыль по мере выброса. Часть пыли и пепла была выброшена высоко в воздух и подхвачена ветром, но большая часть обломков перемещалась наружу по ландшафту в виде обширных потоков пепла, очень быстро покрывая тысячи квадратных миль.

C, Область, перекрывающая выброшенную часть магматической камеры, обрушилась, образовав гигантскую кальдеру. Обрушение происходило в основном вдоль сбросов, которые развились из разломов в зоне кольцевых разломов. Глубина обрушения, вероятно, составляла несколько тысяч футов.

D, Возобновившийся подъем расплавленной породы выгнул дно кальдеры над магматической камерой. Серия потоков риолитовой лавы излилась через разломы в окружающей зоне кольцевых разломов и распространилась по дну кальдеры.

ПЕРВОНАЧАЛЬНОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЙЕЛЛОУСТОНСКОГО ТУФА (туфа потоков пепла), который покрывал большую часть Йеллоустонского национального парка около 600 000 лет назад. Туф был извергнут взрывным путем из зон кольцевых разломов Йеллоустонской кальдеры. Контур кальдеры показан пунктирной линией. (На основе информации, предоставленной Р. Л. Кристиансеном и Г. Р. Бланком-младшим.) (Рис. 24)

ЙЕЛЛОУСТОНСКИЙ ТУФ У ГОЛДЕН-ГЕЙТ. Породы состоят из слоистого туфа потоков пепла; высота утеса составляет около 200 футов. (Рис. 25)

На врезке B показаны типичные характеристики туфа в большинстве областей обнажений. Из светлых материалов более крупные массы представляют собой сжатые фрагменты пемзы, а более мелкие — пемзу, полевой шпат и кварц. Темные зерна — это главным образом магнетит и пироксен. Врезка A представляет собой крупнозернистый образец из Тафф-Клифф. Крупные фрагменты — это в основном кристаллизованная пемза, а светлая матрица состоит из очень мелких частиц вулканического пепла и пыли.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ, показывающий обобщенные взаимоотношения вдоль северного края Йеллоустонской кальдеры в районе горы Уошберн — Каньон (линия разреза обозначена D-D′ на табл. 1). Кальдера осела вдоль сбросов в зоне кольцевых разломов, и плато риолитов (лавовые потоки) излились по дну кальдеры между 600 000 и 500 000 лет назад. Разломы пересекают центральное интрузивное магматическое ядро 50-миллионнолетнего (эоценового) вулкана Уошберн; северная половина вулкана сохранилась, но южная половина осела как часть кальдеры и сейчас погребена под лавовыми потоками. (На основе информации, предоставленной Г. Дж. Просткой и Р. Л. Кристиансеном.) (Рис. 26)

Grand Canyon

Plateau Rhyolite (lava flows)

Edge of caldera

Intrusive igneous rocks of Washburn volcano

Mount Washburn

Absaroka volcanic breccias

Излияние лавы

Последнее мощное извержение 600 000 лет назад, хотя и высвободило большую часть взрывной энергии газов, содержащихся в магме, не подавило всю потенциальную вулканическую активность в двойных камерах. Расплавленная порода снова поднялась в обеих, и через несколько сотен или тысяч лет вышележащее дно кальдеры выгнулось над двумя камерами. Один из этих заметных куполов находится возле Старого Служаки, а другой — к востоку от долины Хейдена (рис. 22 и 23D). Вскоре магма также нашла путь вверх через широкие зоны кольцевых разломов, окружающие кальдеру. Изливаясь довольно спокойно из многих отверстий (рис. 23D), лавы затопили дно кальдеры и начали заполнять все еще дымящуюся яму. Первые лавы появились вскоре после обрушения 600 000 лет назад, а последние — всего 60 000–75 000 лет назад. Потоки были ограничены главным образом собственно кальдерой, но местами они переливались через край, особенно в юго-западной части парка (рис. 28). Некоторые потоки также извергались вдоль разломов за пределами кальдеры, причем наиболее заметным потоком является очень знаменитый поток у Обсидиан-Клифф (рис. 29).

ЙЕЛЛОУСТОНСКОЕ ОЗЕРО. Вид на юго-восток через Йеллоустонское озеро в сторону западных предгорий и гребня хребта Абсарока. Хребет Абсарока является эрозионным остатком обширной толщи вулканических лав и брекчий (вулканические породы Абсарока), которые когда-то покрывали весь Йеллоустон; озеро занимает часть Йеллоустонской кальдеры. (Рис. 27)

Основным типом породы в лавовых потоках является риолит, сходный по составу со сваренными туфами, извергнутыми ранее, но отличающийся по другим важным характеристикам. Порода, например, демонстрирует сильную изогнутую слоистость как свидетельство того, что она текла как густая жидкость по земле (рис. 30). Грубая брекчированная текстура также является общей чертой, хорошо заметной в лавах вдоль дороги Файрхоул-Каньон (рис. 31). Местами некоторые части потоков остывали так быстро, что образовывалось мало кристаллов, и лава затвердевала главным образом в природное стекло (рис. 32).

РАДАРНОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ части юго-западного Йеллоустонского национального парка. Лопастные формы рельефа — это края лавового потока плато риолитов, который формирует плато Питчстоун (рис. 1). Низкие концентрические гребни, параллельные переднему краю потока, представляют собой гребни давления, образованные сморщиванием почти затвердевшей корки лавы вдоль края потока. (Изображение предоставлено Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства.) (Рис. 28)

ОБСИДИАН-КЛИФФ, знаменитая «стеклянная гора» Джима Бриджера. Порода представляет собой риолитовую лаву, которая содержит высокую долю обсидиана, разновидности черного вулканического стекла. Обратите внимание на столбчатую отдельность вдоль сторон утеса, подобную той, что демонстрируют базальтовые потоки у Тауэра (рис. 33). Утес имеет высоту примерно 200 футов. (Рис. 29)

МОЩНЫЙ РИОЛИТОВЫЙ ЛАВОВЫЙ ПОТОК вдоль западного берега реки Файрхоул. (Рис. 30)

На врезке показана поверхность среза риолита, демонстрирующая поразительную полосчатость, которая возникает в результате течения вязкой расплавленной породы. Темные полосы — это главным образом концентрации вулканического стекла (а также некоторые пустоты), а светлые полосы — концентрации крошечных кристаллов полевого шпата и кварца.

БРЕКЧИРОВАННЫЕ РИОЛИТОВЫЕ ЛАВОВЫЕ ПОТОКИ вдоль дороги Файрхоул-Каньон. По мере того как лавовый поток движется наружу от центра извержения, вдоль его верхней поверхности и внешних краев из-за более низких температур в этих частях потока развивается охлажденная корка. Продолжающееся движение все еще расплавленной породы внутри потока заставляет эту корку разрушаться (брекчироваться) на угловатые блоки. Затем блоки перекатываются, пока вся масса окончательно не затвердеет. (Рис. 31)

ОБНАЖЕНИЕ СТЕКЛОВАТОЙ РИОЛИТОВОЙ ЛАВЫ вдоль дороги между Каньон-Виллидж и Норрис-Джанкшен. Заметные линии на поверхности породы очерчивают различные слои, образованные течением лавы. Кристаллы полевого шпата ориентированы параллельно направлению потока. (Рис. 32)

На врезке A темные части породы — это вулканическое стекло (врезка B показывает стекловатый излом), а светлые кристаллы — кварц (блочный) и полевой шпат (таблитчатый).

Врезка B.

Было выделено около 30 различных потоков. Объединенные в крупную единицу породы под названием «плато риолитов» (рис. 5), они покрывают более 1000 квадратных миль. Полого-холмистая поверхность плато центрального Йеллоустона, местами нарушенная скоплениями низких холмов и гряд, по сути, является ландшафтом, который характеризовал верхние поверхности лавовых потоков вскоре после того, как они остыли и затвердели. Между некоторыми соседними потоками сформировались естественные долины, и местами реки до сих пор следуют по этим готовым каналам. Риолит, как в лавовых потоках, так и в туфах потоков пепла, является безусловно преобладающим типом породы, видимым вдоль дорог парка.

Вместе с более распространенными риолитовыми потоками извергалось несколько базальтовых потоков, и в окрестностях Тауэр-Фолс они образуют одни из самых необычных единиц породы во всей территории парка (рис. 33). По мере остывания потоков трещины сокращения разбили базальт на серию вертикальных многогранных столбов; издалека они выглядят как сплошной ряд столбов ограды. Сейчас они покрыты более молодыми породами, но если бы можно было увидеть верхнюю плоскую поверхность базальтовых слоев, где торчат только концы столбов, узор был бы похож на тот, что виден в пчелиных сотах.

Во время извержений плато риолитов в центральном Йеллоустонском регионе произошло по крайней мере одно относительно небольшое событие, приведшее к образованию кальдеры. Эта «внутренняя» кальдера развилась где-то между 125 000 и 200 000 лет назад, образовав глубокую депрессию, ныне заполненную заливом Уэст-Тамб Йеллоустонского озера (рис. 22). Подобно главной Йеллоустонской кальдере, но в гораздо меньшем масштабе, она сформировалась как прямой результат взрывного извержения риолитовых потоков пепла и последующего обрушения овальной области шириной примерно 4 мили и длиной 6 миль. Уэст-Тамб почти такого же размера, как озеро Крейтер в Орегоне, которое занимает одну из самых известных кальдер в мире.

С излиянием последних лавовых потоков 60 000–75 000 лет назад силы четвертичного вулканизма окончательно утихли. Однако активность горячих источников и пара все еще остается ярким напоминанием о вулканическом прошлом Йеллоустона. Но кто может сказать даже сейчас, что мы являемся свидетелями финальной стадии вулканизма? Когда-нибудь, вполне возможно, может произойти еще один выброс расплавленной породы — только время, конечно, покажет.

ДВА УСТУПА БАЗАЛЬТА, эффектно обнаженные в восточной стене Гранд-Каньона Йеллоустона в месте под названием The Narrows возле Тауэр-Фолс. Светлые породы между базальтовыми потоками — это древний речной гравий, отложенный около 1,5 миллиона лет назад, когда русло реки Йеллоустон находилось восточнее и не было таким глубоким, как сегодня. Холм покрыт озерными отложениями, песком и гравием, отложенными, когда река Йеллоустон была перегорожена ледниковой плотиной ниже по течению (слева). Коричневые породы в основании утеса — это андезитовые брекчии Абсарока. (Рис. 33)

Выраженная столбчатая отдельность базальта видна с близкого расстояния у края дороги на противоположной (западной) стороне каньона. На врезке показан плотный характер черного базальта, который состоит из микроскопических кристаллов полевого шпата, пироксена, оливина и магнетита.

Финальное формирование ландшафта

Многочисленные эпизоды горообразования и вулканизма оставили свои неизгладимые и безошибочные следы на облике Йеллоустонской страны. Во второй половине третичного периода эрозия также начала оставлять свои глубокие следы. Но только в последние 100 000 лет или около того мощные внешние силы Земли — главным образом проточная вода и движущийся лед — получили практически полную свободу в формировании ландшафта парка. Тем не менее, за этот короткий промежуток времени они произвели глубокие изменения.

Оледенение

Гигантский валун докембрийского гнейса лежит среди деревьев рядом с дорогой, ведущей к Инспирейшн-Пойнт на северном краю Гранд-Каньона Йеллоустона (рис. 34). Этот валун размером примерно 24×20×18 футов и весом не менее 500 тонн представляет значительный интерес не столько из-за своего огромного размера, сколько из-за того, что он совершенно не на своем месте в нынешнем окружении. Валун покоится на риолитовых лавовых потоках четвертичного возраста, по крайней мере в 15 милях от ближайших обнажений древнего гнейса на севере и северо-востоке. Очевидно, что этот, казалось бы, неподвижный кусок породы был сдвинут или перенесен на большое расстояние каким-то очень мощным транспортирующим агентом, прежде чем был окончательно брошен. Естественная сила такой величины могла быть приложена только движущимся льдом; на самом деле, не требуется никаких других доказательств, кроме этого одного валуна, чтобы мы могли вне всяких сомнений заключить, что ледники когда-то существовали в Йеллоустоне. Существует, безусловно, много дополнительных доказательств того, что регион парка был широко оледенен. Отложения не на своем месте лежащих валунов (ледниковые эрратические валуны), подобные упомянутому выше, встречаются почти везде (рис. 35), а горы и высокие долины до сих пор несут яркие шрамы ледниковой обработки (рис. 36 и 37).

ГИГАНТСКИЙ ВАЛУН (ледниковый эрратический валун) из докембрийского гнейса возле Инспирейшн-Пойнт на северном краю Гранд-Каньона. Валун размером 24×20×18 футов и весом более 500 тонн был оставлен в этом месте ледниковым льдом; сейчас он покоится на гораздо более молодом плато риолитов. Расстояние, на которое валун был перенесен или сдвинут, составляло не менее 15 миль. (Рис. 34)

Основное требование для формирования ледников простое: зимой должно выпадать больше снега, чем тает летом. Если это условие сохраняется в течение достаточно долгого периода времени (измеряемого столетиями), снег уплотняется в лед, и обширные ледяные поля растут, пока, наконец, не начинают двигаться под собственным весом, тем самым становясь ледниками. Записи показывают, что средняя круглогодичная температура составляет 32°–33°F (0°–0,5°C) вдоль Йеллоустонского озера, 35°F (1,7°C) у Старого Служаки и 39°F (3,9°C) в Маммоте. Каждую зиму снег накапливается до глубины 5–10 футов на большей части территории парка. Если бы средние годовые температуры снизились на несколько градусов или ежегодные снегопады увеличились на фут или около того, любое из этих изменений могло бы, возможно, предвещать начало еще одного ледникового периода в Йеллоустонском регионе.

Йеллоустон был оледенен как минимум три раза. Эти оледенения, от самого древнего к самому молодому: до-булл-лейкское, Булл-Лейк и Пайндейл. Их точный возраст и продолжительность известны неточно, но оценки, основанные на нескольких радиометрических определениях, таковы: (1) самое древнее оледенение (до-булл-лейкское) началось более 300 000 лет назад и закончилось между 180 000 и 200 000 лет назад; (2) оледенение Булл-Лейк началось около 125 000 лет назад и закончилось более 45 000 лет назад; (3) оледенение Пайндейл началось около 25 000 лет назад и закончилось около 8 500 лет назад. До-булл-лейкское и Булл-Лейк известны только по разрозненным отложениям обломочного материала (ледниковые морены) и другим признакам, но распределение этих отложений указывает на то, что ледники были широко распространены по всему региону и происходили как между, так и во время извержений плато риолитов. Последствия ледников Пайндейл, с другой стороны, очевидны во многих частях парка, и история этого самого молодого ледникового цикла (описанная ниже) известна гораздо более детально, чем история двух более древних.

На ранних стадиях оледенения Пайндейл в высоком хребте Абсарока к юго-востоку от территории парка образовалось огромное ледяное поле. Ледник, питаемый этим ледяным полем, тек на север вниз по верхней долине Йеллоустона и в бассейн, ныне занятый Йеллоустонским озером. Примерно в то же время другое большое ледяное поле сформировалось в горах к северу от парка и направило длинные языки льда на юг в сторону нижних долин рек Йеллоустон и Ламар. Меньшие долинные ледники текли на запад из хребта Абсарока вдоль восточного края парка, а другие сформировались вдоль главных гребней и долин хребта Галлатин в северо-западной части парка. Таким образом, многие огромные массы льда с севера, востока и юго-востока сходились и встречались в парке. На этой стадии, вероятно, около 15 000 лет назад, только западный край парка и, возможно, несколько самых высоких пиков и гребней внутри парка оставались свободными от льда. Интересно отметить, что, хотя лед двигался через прародительский Гранд-Каньон Йеллоустона и погребал его, он не тек вниз и не выпахивал каньон (рис. 36). Если бы это произошло, каньон выглядел бы совсем иначе, чем сегодня (рис. 41).

ЛЕДНИКОВЫЙ ЛАНДШАФТ вдоль дороги к Северо-восточному входу. Валуны, многие из которых достигают 10 футов в поперечнике или более, были принесены в этот район льдом, текущим вниз по Сло-Крик из гор к северу от парка во время оледенения Пайндейл. По мере таяния ледников валуны оставались лежать в холмистых моренных отложениях. Неглубокие депрессии в неровном рельефе сейчас часто заполнены небольшими прудами. (Рис. 35)

В течение следующих 10 000 лет лед утолщался и распространялся на все большую часть территории парка. Масса, сосредоточенная над бассейном Йеллоустонского озера, выросла до глубины 3000 футов или более и доминировала над всей сценой; она сформировала широкую «гору» льда, которая стала настолько высокой, что вызвала выпадение еще большего количества снега на саму себя и была достаточно холодной, чтобы предотвратить таяние большей части этого снега. В конечном итоге ледники Пайндейл покрывали около 90 процентов Йеллоустона (рис. 38).

ПРОФИЛИ КАНЬОНОВ. Типичные профили каньона, вырезанного рекой (A), и каньона, высеченного ледником (B). Ледниковые цирки (C) показаны в верховьях и высоко на склоне оледенелой долины. (Рис. 36)

ЛЕДНИКОВЫЙ ЦИРК на восточном склоне пика Электрик, северный хребет Галлатин. Во время нескольких эпизодов оледенения эта крутостенная амфитеатрообразная долина была вырезана и заполнена льдом, который питал ледники, движущиеся вниз по склону вправо. Дно цирка сейчас покрыто мощным отложением каменного щебня, подстилаемым частично льдом, и вся масса все еще медленно движется вниз по склону как каменный ледник. Темная порода в правом нижнем углу является частью штока пика Электрик, состоящего из диорита (рис. 20) и других видов интрузивных магматических пород. Породы в стенах цирка — это главным образом меловые сланцы (светлого до умеренно темного цвета) с тонкими силлами магматической породы (очень темного цвета). (Косой аэрофотоснимок, вид на запад, предоставлен Уильямом Б. Холлом, Университет Айдахо.) (Рис. 37)

После своего максимального продвижения ледники Пайндейл начали таять, оставляя после себя обломочный материал, который они высекли из ландшафта и толкали или несли вместе с собой. Эти ледниковые морены сейчас встречаются во многих районах по всему парку. Местами ледниковый лед и (или) обломочный материал формировали естественные плотины поперек речных долин, тем самым создавая озера. Части долины Хейдена, например, содержат слои очень мелкого песка, илта и глины мощностью в несколько десятков футов (рис. 39), которые накопились вдоль дна большого озера. Это озеро сформировалось за ледниковой плотиной поперек реки Йеллоустон возле водопада Аппер-Фолс. Некоторые из ледниковых плотин прорывались и высвобождали воду катастрофически, вызывая гигантские наводнения; возникновение одного такого наводнения особенно заметно вдоль долины реки Йеллоустон возле Гардинера, Монтана.

Примерно 12 000 лет назад мощный ледяной щит Пайндейл полностью растаял из бассейна Йеллоустонского озера и большинства других районов парка, хотя долинные ледники продолжали существовать в горах примерно до 8 500 лет назад. Затем, после короткого периода полного исчезновения, небольшие ледяные поля сформировались снова в верховьях некоторых более высоких горных долин. Однако с момента таяния льда Пайндейл ни один из них не спускался в виде ледника в нижние участки долин. Несмотря на то, что несколько снежников сохраняются локально в течение лета (за исключением самых теплых лет), в настоящее время в парке нет ледников.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЛЬДА в Йеллоустонском национальном парке во время максимального распространения ледников Пайндейл, вероятно, около 15 000 лет назад. Длинные стрелки указывают направление сильного течения льда; короткие стрелки показывают направление менее интенсивного течения льда. Темно-синяя область показывает основную ледяную массу, сосредоточенную над бассейном Йеллоустонского озера в юго-восточном углу парка. Многие из высоких пиков и гребней, таких как гора Уошберн, которые здесь показаны свободными от льда, были оледенены по крайней мере один раз за последние 250 000 лет. Были ли они покрыты ледниками Пайндейл, однако, остается нерешенным вопросом. (На основе информации, предоставленной Г. М. Ричмондом, К. Л. Пирсом и Г. А. Уолдропом.) (Рис. 38)

ГОРИЗОНТАЛЬНО ЛЕЖАЩИЕ ПЛАСТЫ мелкого песка, илта и глины возле устья Траут-Крик в долине Хейдена. Эти пласты были отложены в перегороженном ледником озере, которое покрывало часть долины Хейдена, когда ледники Пайндейл таяли. Высота берега реки составляет около 40 футов. (Рис. 39)

ВОДОПАДЫ в Йеллоустонском национальном парке. (Рис. 40)

A, Водопад Льюис-Фолс на реке Льюис. Водопад каскадом падает через крутой край риолитового лавового потока.

B, Водопад Аппер-Фолс на реке Йеллоустон. Кромка водопада отмечает контакт между плотным, устойчивым риолитовым лавовым потоком (который формирует массивный утес) и более легко разрушаемым риолитовым лавовым потоком, содержащим высокую долю вулканического стекла непосредственно ниже по течению, как показано на рисунке 42.

C, Водопад Гиббон-Фолс на реке Гиббон. Река падает через уступ, высеченный в Йеллоустонском туфе. Уступ впервые сформировался вдоль сбросов на северном краю Йеллоустонской кальдеры 600 000 лет назад, в точке, которая сейчас находится в ¼–½ мили ниже по течению. Продолжающаяся эрозия заставила водопад отступить на север к своему нынешнему положению.

D, Водопад Тауэр-Фолс на ручье Тауэр-Крик. Породы на кромке водопада и в вертикальном утесе под ним представляют собой грубые брекчии и конгломераты вулканических пород Абсарока. Русло Тауэр-Крик не было врезано достаточно быстро, чтобы поспевать за врезанием главного русла реки Йеллоустон, которое находится на небольшом расстоянии ниже по течению от основания водопада.

Проточная вода — каньоны и водопады

Йеллоустон, среди многих своих достоинств, является истоком крупных и могучих рек. Расположенный через Континентальный водораздел, парк питает две из самых обширных дренажных систем в стране — (1) систему реки Миссури (и, в конечном итоге, реки Миссисипи) на атлантической стороне, через реки Йеллоустон, Мэдисон и Галлатин, и (2) систему реки Колумбия на тихоокеанской стороне, через реку Снейк (рис. 1). Эти потоки питаются ежегодными осадками, которые в среднем составляют около 17 дюймов у Старого Служаки и Маммота, но значительно больше в горных хребтах.

Многие участки главных речных долин в Йеллоустоне широкие и имеют плоское дно. В них градиенты потоков варьируются от примерно 10 до 30 футов на милю, и в настоящее время эрозия практически не происходит (долина Хейдена — хороший пример, рис. 4). Но местами градиенты круче, а долины узкие и пересеченные. В некоторых местах эти потоки падают на 50 или даже 100 футов на милю, и быстро движущиеся воды вырезали глубокие V-образные ущелья (рис. 36).

Водопады, особенности, которыми Йеллоустон также по праву знаменит (рис. 40), обычно возникают из-за резких различий в твердости пород. Если поток течет по породам, которые более устойчивы к эрозии, чем породы непосредственно ниже по течению, то в этом месте поперек русла сформируется уступ или ступень, потому что менее устойчивые породы размываются быстрее. И по мере того как уступ становится выше, более мягкие породы ниже по течению будут размываться еще быстрее. Настоящий водопад — это тот, в котором есть свободное вертикальное падение воды. Если уступ или уступы образуют только грубую, крутую дорожку в русле, то термин «пороги» или «каскады» более уместен.

Существование многих водопадов в Йеллоустоне сегодня в значительной степени объясняется тем фактом, что из-за недавнего вулканизма и оледенения большая часть топографии региона очень молода с точки зрения геологического времени. Реки, даже некоторые из самых крупных, не имели достаточно времени, чтобы размыть все особенности, которые могут создавать водопады, каскады или пороги вдоль их русел. Это особенно верно вдоль краев лавовых потоков, где есть резкие перепады между вершинами потоков и более низкой землей за их пределами. Гранд-Каньон Йеллоустона и водопады Аппер-Фолс и Лоуэр-Фолс хорошо иллюстрируют эрозионную силу проточной воды.

Гранд-Каньон Йеллоустона

За исключением Старого Служаки, Гранд-Каньон Йеллоустона, вероятно, является самым известным, обсуждаемым и фотографируемым объектом в парке (рис. 41). Хотя он не такой глубокий или широкий, как некоторые другие великие каньоны Америки, его чистая пересеченность и красота захватывают дух. Здесь можно в полной мере оценить и понять уместность названия «Йеллоустон» (Желтый камень), ибо зритель сразу погружается в море желтых оттенков, пронизанных и окрашенных различными тонами красного и коричневого.

ГРАНД-КАНЬОН И ВОДОПАД ЛОУЭР-ФОЛС реки Йеллоустон, вид вверх по течению (на юго-запад) от Артистс-Пойнт на южном краю. Желтоватые породы, выстилающие стены каньона, — это мягкие, гидротермально измененные риолитовые лавы. Породы на кромке водопада состоят из менее измененных и, следовательно, более устойчивых риолитов. Водопад высотой 309 футов сформировался на контакте между твердыми и мягкими риолитовыми единицами. (Фотография предоставлена сержантом Джеймсом Э. Дженсеном, ВВС США.) (Рис. 41)

РАЗВИТИЕ ГРАНД-КАНЬОНА. Профили вдоль дна Гранд-Каньона Йеллоустона в том виде, в каком он выглядит сегодня (C), и в том, как он выглядел на двух более старых стадиях своего развития (A и B). Обратите внимание, в частности, на различные виды пород, через которые был прорезан каньон, и на то, как различия в породах повлияли на расположение двух водопадов. Диагональные линии обозначают неизмененный риолит; крупные точки — риолит с большим количеством вулканического стекла; мелкие точки — гидротермально измененный риолит; кружки и точки — вулканические породы Абсарока. (На основе информации, предоставленной Р. Л. Кристиансеном и Г. М. Ричмондом; вертикальный масштаб преувеличен примерно в 10 раз.) (Рис. 42)

C: As it appears today

Yellowstone Lake

Hayden Valley

Grand Canyon of the Yellowstone

Upper Falls

Lower Falls

Inspiration Point

North edge of Yellowstone caldera

Confluence of Lamar and Yellowstone Rivers

B: A stage somewhat before 300,000 years ago

Profile of Yellowstone River today

A: A stage somewhat before 600,000 years ago

Profile of Yellowstone River today

На первый взгляд каньон может показаться гигантской трещиной, которая внезапно открылась и в которую затем с головой устремилась река Йеллоустон через высокие водопады в своем юго-западном конце. Это, конечно, не то, как сформировался каньон. Тем не менее, очевидно, что определенные необычные условия заставили реку, после медленного извилистого пути через долину Хейдена с плоским дном на протяжении около 13 миль, прорезать крутое ущелье глубиной 1000–1500 футов и длиной 20 миль (рис. 42C). Полное объяснение должно основываться на всех многочисленных событиях, окружающих извержение Йеллоустонского туфа, обрушение Йеллоустонской кальдеры, излияние плато риолитов и различные эпизоды оледенения. Геологические исследования показывают, что все эти события происходили в то время, когда каньон прорезался, и что каждое из них сыграло важную роль в его развитии. Активность горячих источников и пара также была значительным фактором. Однако, несмотря на многие сложности, историю Гранд-Каньона можно разделить на несколько основных стадий, как указано ниже:

1. От более чем 2 000 000 лет назад до примерно 600 000 лет назад неглубокий каньон постепенно прорезался в вулканической последовательности Абсарока прародительской рекой Йеллоустон, которая эродировала вверх по течению от точки возле нынешнего слияния рек Йеллоустон и Ламар (рис. 33). Ко времени кульминационного вулканического извержения в центральном Йеллоустоне 600 000 лет назад верховье «старого» каньона, вероятно, было эродировано на юг почти до того места, где позже должен был сформироваться северный край Йеллоустонской кальдеры (рис. 42A). Эта точка сейчас находится примерно в 5 милях ниже водопада Лоуэр-Фолс.

2. Туфы потоков пепла, которые были извергнуты 600 000 лет назад, заполнили «старый» каньон, и река заново прорезала свое русло, главным образом вдоль своего прежнего курса.

3. Большое озеро сформировалось за (к югу от) северным краем кальдеры, причем перегораживание произошло отчасти из-за лавовых потоков плато риолитов, которые излились по дну кальдеры в этой области между 600 000 и 500 000 лет назад. В конечном итоге озеро поднялось и перелилось на север в верховье «старого» каньона, вызвав дополнительное врезание в том, что сейчас является нижним 15-мильным участком каньона.

4. По мере того как озеро опорожнялось, река начала эродировать вверх по течению в мощные риолитовые лавовые потоки в сторону нынешнего местоположения водопада Лоуэр-Фолс; процесс был очень похож на то, как обычный речной овраг эродирует вверх по склону холма. На стадии несколько более 300 000 лет назад верховье каньона, вероятно, лежало возле водопадов, и река прорезала русло глубиной 400–600 футов вдоль этого верхнего 5-мильного участка (рис. 42B).

5. Примерно 300 000 лет назад территория каньона была покрыта льдом во время до-булл-лейкского оледенения. Во время и после отступления этого льда отложения накапливались в озере, которое занимало верхние пределы каньона между нынешним местоположением водопада Аппер-Фолс и Инспирейшн-Пойнт. Впоследствии очень мало врезания было достигнуто до примерно 150 000–125 000 лет назад, когда каньон был эродирован почти до своей нынешней глубины.

6. Развитие каньона было дополнительно прервано продвижением и отступлением ледников во время оледенений Булл-Лейк и Пайндейл. Во время и после таяния ледников Пайндейл около 12 000 лет назад каньон достиг своей нынешней глубины, а его стены приобрели большую часть своей живописной эрозионной формы. Река Йеллоустон сейчас поддерживает довольно равномерный градиент (60–80 футов на милю) на протяжении всего 20-мильного ущелья, даже несмотря на то, что разные сегменты каньона были прорезаны в разное время и через разные виды пород (рис. 42C).

Впечатляющее эрозионное развитие в верхнем 5-мильном сегменте Гранд-Каньона, который является единственной частью, видимой большинством посетителей парка, за исключением самого нижнего конца возле Тауэр-Фолс (рис. 33), произошло в основном за последние 150 000–125 000 лет. Одна из причин такой высокой скорости эрозии проистекает из того факта, что эта часть каньона перекрывает одну из широких зон кольцевых разломов Йеллоустонской кальдеры (рис. 22). Зона разломов простирается на большую глубину, обеспечивая готовый путь для восходящего потока горячей воды и пара, поднимающихся в Йеллоустонской термальной системе, как описано в следующей главе. На протяжении многих тысяч лет восходящая перколяция горячих флюидов вызывала серьезные химические и физические изменения (известные как гидротермальное изменение) в риолитовых лавовых потоках. Одним из впечатляющих результатов изменения стало изменение нормального коричневого и серого цвета риолитов на ярко-желтые и другие красочные оттенки, которые сейчас видны в стенах каньона (а также во многих других местах по всему парку). Другим значительным результатом изменения стало ослабление пород; то есть измененные породы мягче и менее устойчивы к эрозии, чем неизмененные породы. Следовательно, река смогла эродировать эти более мягкие породы вверх по течению до водопада Лоуэр-Фолс с очень высокой скоростью.

Положение водопада Лоуэр-Фолс, как и следовало ожидать, совпадает с переходом от сильно измененного к менее измененному риолиту; разница в скоростях эрозии двух видов пород здесь самоочевидна (рис. 41 и 42C). Положение водопада Аппер-Фолс также тесно контролируется различиями в твердости пород. Риолиты на стороне выше по течению твердые и плотные, тогда как те, что ниже по течению, содержат высокую долю вулканического стекла, что заставляет их легче эродироваться (рис. 42C).

РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ВИДЫ ТЕРМАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ в Йеллоустонском национальном парке. (Рис. 43)

А, Горячие источники и террасы, окрашенные водорослями, в Мамонтовых горячих источниках.

Б, Извержение гейзера Касл в Верхнем гейзерном бассейне.

В, «Красящие горшки» Фаунтин в Нижнем гейзерном бассейне.

Г, Бассейн в Нижнем гейзерном бассейне.

Горячие источники и паровые явления

Хотя Йеллоустон геологически выдается во многих отношениях, огромное обилие, разнообразие и зрелищность его термальных (горячих и паровых) объектов, несомненно, были основными причинами того, что он был выделен как наш первый национальный парк (рис. 43). Необычная концентрация гейзеров, горячих источников, грязевых котлов и фумарол создает ту особую притягательную силу, которая на протяжении последнего столетия делала парк одной из главных природных достопримечательностей мира.

Подсчитать все отдельные термальные объекты в Йеллоустоне практически невозможно. Различные оценки варьируются от 2500 до 10 000, в зависимости от того, сколько мелких объектов включено в подсчет. Они разбросаны по многим регионам парка, но большинство из них сосредоточено в нескольких областях, называемых гейзерными бассейнами, где наблюдаются непрерывные проявления интенсивной термальной активности. (См. фронтиспис.) «Пар», который можно увидеть в термальных зонах, на самом деле представляет собой туман или капли воды, конденсирующиеся из пара; поэтому внешний вид отдельных гейзерных бассейнов во многом зависит от температуры воздуха и влажности. Например, в теплый сухой летний день активность может казаться очень слабой (рис. 44), за исключением тех мест, где извергаются отдельные гейзеры. Однако в холодные или очень влажные дни «паровые» шлейфы видны поднимающимися отовсюду.

Как работает термальная система

Важнейшим компонентом термальной активности является тепло. Тело погребенной расплавленной породы, подобное тому, которое вызывало вулканические извержения в Йеллоустоне еще 60 000–75 000 лет назад, остывает долгое время. В процессе остывания огромные количества тепла передаются путем теплопроводности в твердые породы, окружающие магматическую камеру (рис. 45). В конечном итоге весь регион становится намного горячее, чем невулканические области (рис. 46). Обычно температура горных пород повышается примерно на 1°F на каждые 100 футов глубины земной коры, но в термально активных зонах Йеллоустона скорость повышения температуры намного выше. Например, количество тепла, выделяемого Верхним гейзерным бассейном, в 800 раз превышает количество тепла, выделяемого нормальными (нетермальными) участками такого же размера. Этого избыточного тепла достаточно, чтобы растопить 1,5 тонны льда в секунду! И, вопреки распространенному мнению, подземные температуры заметно не снизились за 100 лет, в течение которых ведутся записи о термальной активности в парке. Фактически, геологические исследования показывают, что очень высокие тепловые потоки сохраняются по крайней мере последние 40 000 лет.

ГЕЙЗЕРНЫЙ БАССЕЙН НОРРИС, вид на север от музея Норрис. Это одна из самых активных термальных зон в Йеллоустоне, но фотография была сделана в теплый сухой летний день, когда издалека было видно мало активности горячих источников и пара. Облака капель воды (видимый «пар» в термальных зонах) обычно образуются только тогда, когда воздух прохладный и (или) влажный. Дно бассейна покрыто почти сплошным слоем отложений горячих источников. (Рис. 44)

ТЕПЛОВОЙ ПОТОК И ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ. Диаграмма, показывающая термальную систему согласно объяснению, что вода поверхностного происхождения циркулирует и нагревается на больших глубинах. (Основано на информации, предоставленной Д. Э. Уайтом, Л. Дж. П. Маффлером, Р. О. Фурнье и А. Х. Трусделлом.) (Рис. 45)

Water enters at ground surface and sinks in conduit formed by fault or fracture

Surface (meteoric) water sinks to levels perhaps as much as 10,000 feet below ground. Heated far above its normal boiling point, it begins to rise toward the surface

Descending cool surface water

Permeable zone allows water to flow through it

Cooling magma chamber

Water begins to boil near ground surface because of greatly reduced pressures

Rising hot water

Hot spring or geyser

ИНФРАКРАСНОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ части Верхнего гейзерного бассейна. Инфракрасные приборы, чувствительные к теплу, способны обнаруживать «горячие» точки на ландшафте. Обратите особое внимание на четкое «изображение» гейзера Старый Служака. (Изображение предоставлено Национальным управлением по аэронавтике и исследованию космического пространства.) (Рис. 46)

Вторым, столь же важным компонентом термальной активности является вода. Многие тысячи галлонов выбрасываются горячими источниками и гейзерами в Йеллоустоне каждую минуту — откуда берется вся эта вода? Исследования показывают, что почти вся вода берет свое начало над землей в виде дождя или снега (метеорная вода; рис. 45) и что очень мало ее поступает из подстилающей магмы (магматическая вода).

Механизм нагрева воды, с другой стороны, является предметом некоторой неопределенности. До недавнего времени предполагалось, что нагрев происходит вблизи поверхности земли и вызывается горячими магматическими газами (в основном паром), поднимающимися из подстилающей магматической камеры. Однако глубокие скважины, пробуренные недавно во многих термальных зонах по всему миру (включая исследовательские скважины в Йеллоустоне), предлагают лучшее объяснение. Согласно этому объяснению, поверхностная вода проникает в подземные ходы (трещины и разломы) и циркулирует на больших глубинах — до 5000–10 000 футов в некоторых районах (рис. 45) — где нагревается значительно выше температуры кипения на поверхности. Исследовательские скважины в Йеллоустоне, например, продемонстрировали, что вода поверхностного происхождения существует на всех глубинах, по крайней мере до максимальной глубины бурения (1088 футов), и что вода достигает температуры не менее 465°F. Повышение температуры с глубиной вызывает соответствующее снижение веса (плотности) воды. Из-за этого горячая, «более легкая» вода начинает снова подниматься к поверхности земли, выталкиваемая вверх более холодной, «более тяжелой» приповерхностной водой, которая опускается, чтобы заполнить каналы. Так приводится в движение гигантский конвекционный поток, который непрерывно работает, снабжая термальные зоны очень горячей водой (рис. 45). Насколько глубоко циркулируют воды в Йеллоустоне, никто точно не знает; по предположениям, глубина составляет, вероятно, не менее 1 или 2 миль.

Влияние давления на температуру кипения воды также играет жизненно важную роль в термальной активности. В массе воды давление на поверхности — это давление, оказываемое весом воздуха над ней (атмосферное давление). Вода в таких условиях закипает при 212°F на уровне моря и при температуре около 199°F на высоте большинства гейзерных бассейнов в Йеллоустоне. Однако вода на глубине не только подвергается атмосферному давлению, но и несет дополнительный вес вышележащей воды. При таких дополнительных давлениях вода закипает только тогда, когда температура поднимается выше температуры кипения на поверхности. Например, в скважине глубиной 100 футов на уровне моря воду на дне пришлось бы нагреть до 288°F, прежде чем она закипит. Таким образом, следует, что в подземных «работах» горячих источников или гейзеров: (1) самая глубокая вода подвергается наибольшему давлению, и (2) эти более глубокие воды (в Йеллоустоне) должны быть нагреты значительно выше 199°F, прежде чем они действительно смогут начать кипеть. По той же логике, но в обратном порядке, если давление сбрасывается, что происходит по мере подъема воды к поверхности земли, «горячая, выше температуры кипения» вода начнет кипеть. Кипение будет довольно спокойным, если давление сбрасывается постепенно, как в большинстве горячих источников. Но если давление сбрасывается внезапно, кипение может стать настолько бурным, что большая часть воды взрывообразно превращается в пар, расширяясь в несколько сотен раз по сравнению со своим нормальным объемом. Это расширение обеспечивает необходимую энергию для извержений гейзеров.

Отложения горячих источников и водоросли

ХОЛМ ИЗ ГЕЙЗЕРИТА у гейзера Касл, Верхний гейзерный бассейн. Нижняя часть холма имеет четко выраженные слои, вероятно, отложенные обычными горячими источниками. Верхняя, неровная часть возникла в результате бурных извержений, характерных для гейзеров, и знаменует собой изменение местной активности горячих источников. (Рис. 47)

Почти все гейзеры и многие горячие источники образуют холмы или террасы из минеральных отложений; некоторые из них настолько необычны по форме, что им были даны описательные названия, такие как гейзер Касл (рис. 47). Эти отложения обычно состоят из множества очень тонких слоев породы. Каждый слой представляет собой корку или пленку породообразующего минерала, который изначально был растворен в горячей воде, когда она текла через подземные породы, а затем выпал в осадок, когда вода растекалась по окружающей поверхности земли.

ТЕРРАСЫ ИЗ ТРАВЕРТИНА у источников Опал, район Мамонтовых горячих источников. (Рис. 48)

Вид крупным планом показывает слоистую и пористую природу травертина.

Во всех основных термальных зонах парка, за исключением Мамонтовых горячих источников, большая часть отлагающегося материала — это синтер (разновидность, встречающаяся вокруг гейзеров, в народе называется гейзерит). Его основным компонентом является кремнезем (такой же, как в кварце и обычном оконном стекле). В Мамонтовых источниках отложение представляет собой травертин (рис. 48), который почти полностью состоит из карбоната кальция. Материал, отлагающийся в любом конкретном месте, обычно отражает преобладающий тип породы, через которую проходила горячая вода во время своего подземного путешествия. В Мамонтовых горячих источниках вода проходит через мощные пласты известняка (который является карбонатом кальция), но в других районах основным типом породы, через которую просачивается вода, является риолит — порода, богатая кремнеземом.

За столетия интенсивной деятельности слои синтера нарастили дно гейзерных бассейнов (рис. 44); эти отложения обычно имеют толщину менее 10 футов. В одной скважине в Мамонтовых источниках отложения травертина достигают глубины 250 футов. Мертвые деревья и другие виды растительности, чьи жизненные процессы были подавлены теплом, водой и осажденными минералами активности горячих источников, являются обычным зрелищем во многих местах (рис. 51).

И травертин, и синтер имеют цвет от белого до серого. Однако вокруг активных горячих источников террасы, которые постоянно находятся под водой, могут быть ярко окрашены (рис. 43 и 49), потому что они покрыты микроскопическими растениями, называемыми водорослями. Эти организмы, которые процветают в горячей воде при температуре до 170°F, имеют зеленый, желтый и коричневый цвета. Оксиды железа и марганца также способствуют окрашиванию в некоторых частях термальных зон. Однако нежный синий цвет многих бассейнов является результатом отражения света от стенок бассейна и прохождения его через глубокую прозрачную воду (рис. 43). Другие бассейны желтые, потому что содержат серу, или зеленые из-за комбинированного влияния желтой серы и «синей» воды.

ТЕРРАСЫ, ОКРАШЕННЫЕ ВОДОРОСЛЯМИ, вдоль западного берега реки Файрхол в бассейне Мидуэй. Водоросли — это микроскопические растения, которые обильно растут на камнях, покрытых горячей водой при температуре до 170°F. (Рис. 49)

Горячие источники и гейзеры

Горячие источники возникают там, где поднимающиеся горячие воды термальной системы выходят из отверстий питающих каналов на уровне земли (рис. 45). Подавляющее большинство из них выбрасывают воду и пар относительно ровно, без извержений, хотя они значительно различаются по своему поведению. В зависимости от давления, температуры воды, скорости подъема, подачи тепла, а также расположения и размера подземных ходов, некоторые горячие источники бурно кипят и испускают плотные облака пара, тогда как в других вода тихо поднимается с небольшим волнением от выходящего пара. Однако в некоторых горячих источниках подземные каналы слишком узкие или приток очень горячей воды и пара слишком велик, чтобы обеспечить ровный выброс; тогда возникают периодические извержения. Эти особые виды источников называются «гейзерами» (от исландского слова geysir, означающего «хлынуть» или «бушевать»). В Йеллоустонском национальном парке насчитывается не менее 200 гейзеров, из которых около 60 выбрасывают воду на высоту 10 футов и более; это больше, чем в любом другом регионе мира.

Как работает гейзер? Мы, конечно, не можем наблюдать внутреннее устройство гейзера, за исключением той части, которую видно, заглянув в его самый верхний «колодец». Более глубокие уровни непосредственно под «колодцем» можно в некоторой степени исследовать с помощью научных приборов, а исследовательское бурение в некоторых частях гейзерных бассейнов также дает много полезной информации. Имеющаяся информация позволяет предположить, что сантехническая система гейзера: (1) находится близко к поверхности земли, обычно не глубже нескольких сотен футов; (2) состоит из трубки, обычно почти вертикальной, которая соединяется с камерами, боковыми каналами или слоями пористой породы, где может храниться значительное количество воды; и (3) соединяется вниз через центральную трубку и боковые каналы с узкими каналами, которые поднимаются от глубокого источника воды основной термальной системы.

Рассматривая гейзерную систему, как описано выше, и применяя то, что известно о поведении воды и пара, мы можем понять, что вызывает естественное термальное извержение. На рисунке 50 схематично показана последовательность событий, которые, как считается, происходят во время типичного цикла извержения такого гейзера, как Старый Служака.

ГЕЙЗЕР В ДЕЙСТВИИ. Фотографии последовательных стадий извержения Старого Служаки иллюстрируют то, что, вероятно, происходит во время естественного извержения гейзера. Подземная сантехника показана схематично и не отражает каких-либо конкретных знаний о системе Старого Служаки. Направление потока воды показано стрелками. (Основано на информации, предоставленной Д. Э. Уайтом, Л. Дж. П. Маффлером, Р. О. Фурнье и А. Х. Трусделлом.) (Рис. 50)

Стадия 1 (Стадия восстановления или перезарядки). После извержения частично опорожненные трубки и камеры гейзера снова наполняются водой. Горячая вода поступает через питающий канал снизу, а более холодная вода просачивается из боковых каналов ближе к поверхности. Пузырьки пара (вместе с некоторыми другими газами, такими как углекислый газ и сероводород) начинают образовываться в восходящих потоках, поскольку снижение давления вызывает соответствующее снижение температуры кипения. Сначала пузырьки конденсируются в более холодной, приповерхностной воде, которая еще не достигла температуры кипения, но в конечном итоге вся вода нагревается настолько, что пузырьки больше не будут конденсироваться или «растворяться».

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