Come si confrontano le sorgenti termali sul fondo del lago Yellowstone con le sorgenti idrotermali dei fondali marini profondi?

Aug 05, 2023

Le sorgenti idrotermali sul fondo dell'oceano, come i famosi "fumatori neri", e quelle sul fondo del lago Yellowstone hanno alcune somiglianze generali, ma sono anche caratterizzate da diversi tipi di chimica dei fluidi e depositi minerali.

Yellowstone Caldera Chronicles è una rubrica settimanale scritta da scienziati e collaboratori dell'Osservatorio del vulcano Yellowstone. Il contributo di questa settimana è di Pat Shanks, geologo ricercatore emerito dell'US Geological Survey.

La scoperta dei sistemi idrotermali sul fondo dell'oceano alla fine degli anni '70 è considerata una delle più grandi scoperte scientifiche del 20° secolo e ha implicazioni sul flusso di sostanze chimiche e calore negli oceani, sulla formazione di alcuni depositi minerali e sull'origine dell'acqua. vita. Negli ultimi 50 anni, sono state trovate sorgenti idrotermali nelle profondità oceaniche lungo i confini delle placche in tutti gli oceani del mondo.

Bocche idrotermali si trovano anche sul fondo del lago Yellowstone, e i sistemi idrotermali del lago sono stati al centro di molte ricerche recenti. Gli studi USGS sulle sorgenti termali sul fondo di Yellowstone a partire dal 1999 hanno utilizzato la mappatura sonar multiraggio e profili di riflessione sismica del fondo del lago accoppiati con osservazioni dirette utilizzando veicoli sommergibili telecomandati (ROV). Questi studi hanno scoperto centinaia di crateri legati a sorgenti idrotermali precedentemente attive e dozzine di sorgenti termali attualmente attive. Più recentemente, il progetto multidisciplinare "Dinamica idrotermale del lago Yellowstone", finanziato dalla National Science Foundation, dalla Global Foundation for Ocean Exploration, dal National Park Service e dall'US Geological Survey, ha fornito ulteriori informazioni sulla geologia, geochimica, e geofisica dei sistemi di ventilazione.

ROV ha campionato diversi tipi di sorgenti termali sul fondo del lago Yellowstone. L'area di ventilazione più profonda e una delle più attive sul fondo del lago, chiamata campo di ventilazione Deep Hole e situata a est dell'isola di Stevenson, ha temperature fino a 174 °C (345 °F) ed è alimentata da un flusso dominato dal vapore (H2O -CO2-H2S) che si trova a circa 15 m (49 piedi) sotto il fondo del lago. Al contrario, ci sono sorgenti termali sul fondo del lago che hanno un contenuto di cloruro più elevato a Mary Bay, Elliott's Crater e West Thumb.

Quindi, quanto sono simili i sistemi di ventilazione idrotermali del Lago Yellowstone ai famosi sistemi di ventilazione idrotermali delle profondità oceaniche "black smoker"? Ci sono diversi punti in comune. Entrambi i sistemi sono riscaldati da corpi magmatici in profondità, con acqua calda che sale vivacemente e trasporta sostanze chimiche disciolte dalle reazioni con rocce calde e gas raccolti dal magma. In entrambi i tipi di sistemi, quando i fluidi circolanti in profondità e riscaldati salgono verso il fondo del mare o del lago, questi fluidi continuano a reagire con le rocce o i sedimenti circostanti e si raffreddano. Quando la pressione diminuisce, possono separarsi in due fasi: un fluido simile al gas dominato dal vapore e un fluido più denso con le proprietà di un liquido. Il mescolamento dei fluidi più freddi che circolano attraverso le rocce del fondo lacustre o oceanico può verificarsi a qualsiasi profondità, ma è più comune nel sottosuolo poco profondo o all'interno delle stesse sorgenti idrotermali. I fluidi idrotermali provenienti dal fondale marino o dal fondale lacustre formano pennacchi galleggianti mentre sfociano nella colonna d'acqua.

Ma i sistemi idrotermali del lago Yellowstone e del fondale marino presentano anche alcune importanti differenze, tra cui:

In sintesi, pur condividendo somiglianze generali, le sorgenti termali sul fondo del lago Yellowstone e sul fondale marino presentano differenze nelle condizioni fisiche (profondità, pressione, temperatura) e geochimiche (acqua dolce vs acqua di mare; roccia basaltica ricca di ferro e zolfo vs silice -riliti ricche) che danno luogo a flussi chimici e depositi molto diversi.

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