Indizi sui sedimenti rivelano che il lago Yellowstone ha subito esplosioni idrotermali negli ultimi 13.000 anni

Dec 25, 2023

La geologia sotto il lago Yellowstone è modellata da colate laviche dove il lago si trova all'interno della caldera ed è anche modellata da processi glaciali e di altro tipo nella metà meridionale del lago che si trova all'esterno della caldera. (Neal Herbert/Servizio Parco Nazionale)

Il lago Yellowstone settentrionale e occidentale si trova all'interno della caldera di Yellowstone, a volte soprannominata il supervulcano di Yellowstone, e copre la camera magmatica in profondità sotto la superficie.

Ciò si traduce in aree idrotermali sul fondo del lago estremamente attive con valori di flusso di calore molto elevati, molteplici crateri di esplosione idrotermali di grandi dimensioni (più di 330 piedi di diametro), dozzine di duomi idrotermali e centinaia di sorgenti termali attive e inattive sul fondo del lago. Il fango idrotermicamente alterato sul fondo del lago fornisce informazioni sui tipi di fluidi che circolano sotto il fondo del lago e sulle condizioni in cui questi fluidi causano un'alterazione chimica dei sedimenti del lago.

Una recente ricerca che ha esaminato i nuclei di sedimenti raccolti all'interno e intorno al lago Yellowstone fornisce nuove informazioni sulla dinamica delle esplosioni idrotermali nel lago Yellowstone, nonché sulla relazione tra i tipi di sorgenti termali sul fondo del lago, la caratteristica alterazione idrotermale e l'entità delle esplosioni idrotermali. .

I sistemi idrotermali dei fondali lacustri sono diversi da quelli esposti sulla terraferma in alcuni aspetti importanti.

Le sorgenti termali salgono dalla profondità e sfociano sul fondo del lago attraverso sedimenti composti da diatomee (alghe unicellulari che hanno una parete cellulare di silice-SiO2 non cristallina) e sedimenti a grana fine trasportati dai corsi d'acqua al lago (principalmente rocce frammenti, tra cui l'ossidiana, e anche grani minerali di quarzo e feldspato). Le diatomee interagiscono con i fluidi delle sorgenti termali e comunemente mostrano prove che mentre alcune porzioni sono state disciolte, altri minerali si sono formati mediante reazioni con l'acqua calda. La mineralogia dell'alterazione idrotermale risultante varia a seconda del tipo di fluido idrotermale che provoca l'alterazione.

Nel lago Yellowstone sono noti due tipi principali di fluidi di sfiato idrotermali: le sorgenti termali liquide, che scaricano acque da neutre ad alcaline (non acide), sono chiamate fluidi clorurati alcalini, mentre le sorgenti termali a predominanza di vapore sono acide e gassose, contenenti vapore, anidride carbonica e idrogeno solforato.

I fluidi alcalino-clorurati trasportano quantità significative di sostanze chimiche disciolte, inclusi cloruro e silice; questi sono simili ai fluidi idrotermali che alimentano elementi iconici sulla terra, come Old Faithful e Grand Prismatic Spring. I fluidi dominati dal vapore trasportano una notevole quantità di calore ma non sostanze chimiche disciolte. Poiché questi due tipi di fluidi salgono sul fondo del lago attraverso i sedimenti, l'alterazione che provocano in tali sedimenti è molto diversa. I fluidi dominati dal vapore dissolvono le diatomee e alterano i sedimenti trasformandoli in minerali argillosi, in particolare caolinite, e in un minerale di ossido di alluminio chiamato boehmite. I fluidi alcalini a base di cloruro possono anche dissolvere le diatomee ma alla fine depositare silice come quarzo o calcedonio e produrre minerali argillosi come smectiti o cloriti, ma non caolinite o boehmite.

Pertanto, i diversi tipi di sistemi idrotermali sul fondo del lago lasciano tracce minerali che ci permettono di distinguerli, anche se l’attività idrotermale è cessata da tempo.

Questo è importante perché gli studi sui sedimenti che sono stati alterati in un sistema idrotermale pre-esplosione possono essere correlati al tipo di fluidi presenti in passato.

Recenti studi sui sedimenti lacustri hanno trovato molteplici depositi di esplosioni idrotermali risalenti a circa 160-13.000 anni fa.

I due depositi più grandi ed estesi sono legati al cratere di Elliott di 8.000 anni e alle esplosioni di Mary Bay di 13.000 anni. Questi si sono formati da sistemi idrotermali alcalino-clorurati basati sull'alterazione mineralogica riscontrata nei sedimenti lacustri associati, che includevano silice, smectiti e cloriti, ma non caolinite.

Altri depositi esplosivi sono più giovani, più sottili, meno estesi e contengono caolinite, indicando che erano correlati a sistemi idrotermali dominati dal vapore.