Йеллоустонская кальдера

Йеллоустон, как и Гавайи, располагается над областью, называемой горячей точкой, где горячая расплавленная порода мантии движется в сторону поверхности. В настоящее время Йеллоустонская горячая точка покрыта Йеллоустонским плато, а в прошлом она помогла создать восточную часть низменности реки Снейк (к западу от Йеллоустона) путём серии больших вулканических извержений. Наблюдаемое направление движения горячей точки — восток-северо-восток, при этом Северо-Американская плита движется в направлении запад-юго-запад над неподвижным «дном» горячей точки[2].

Строение Йеллоустонского супервулкана

Руины кратера Йеллоустонского супервулкана были обнаружены лишь в 1960-х годах — по спутниковым снимкам. Оказалось, что под кратером до наших дней сохраняется громадный пузырь магмы. Глубина пузыря — более 8000 метров. Температура расплава внутри превышает 800 °C; этого хватает, чтобы подогревать термальные источники, гнать из-под земли пары воды, сероводород и углекислоту[3].

Питание для вулкана Йеллоустон обеспечивает гигантский плюм — вертикальный поток твёрдой мантийной породы, раскалённый до 1600 °C. Ближе к поверхности Земли часть плюма расплавляется в магму, что приводит к образованию гейзеров и грязевых котлов. В разрезе плюм представляет собой 660-километровый столб с боковыми вздутиями, расширяющийся кверху в форме воронки. Два его верхних ответвления находятся непосредственно под территорией национального парка, образуя магматическую камеру (глубина её — 8—16 км ниже поверхности Земли). На протяжении миллионов лет Северо-Американская континентальная плита сдвигалась относительно плюма, а он раз за разом «прожигал» новые кальдеры, вызывая очередные извержения[4].

Первое из трёх гигантских извержений супервулкана Йеллоустон произошло 2,1 млн лет назад и сформировало кальдеру Айленд-Парк, а также образовало туфовые отложения Хаклберри-Ридж. Тогда от взрывов распадались горные цепи, выбросы поднялись на высоту 50 км — до верхней границы стратосферы; вулканический пепел покрыл более четверти территории Северной Америки. Катаклизм такого масштаба может быть сравнён с извержением супервулкана Тоба ок. 75 тыс. лет назад, когда было выброшено около 2800 км³ магмы (при первом извержении Йеллоустона объём выброса составил 2500 км³)[5].

Второе извержение супервулкана произошло 1,3 млн лет назад; тогда объём выбросов проснувшегося Йеллоустона составил 280 кубических километров. В результате сформировалась крупная кальдера Хенрис-Форк.

Третье извержение имело место 640 тыс. лет назад; оно было вдвое слабее, чем в первый раз. В результате извержения вершина вулкана провалилась, образовав кальдеру — огромную круглую впадину с длиной окружности 150 км[3]. Кроме того, извержение сформировало туфовые отложения Лава-Крик.

Вероятность гигантского извержения в современный период оценивается учёными как 0,00014 % в год. Данное исчисление базируется на двух временных интервалах между тремя известными гигантскими извержениями, но сами учёные говорят, что подобные геологические процессы не являются регулярными и предсказать их невозможно[6].

Путь Йеллоустонской горячей точки за последние 17 млн лет

Последние примерно 17 миллионов лет Йеллоустонская горячая точка производила непрерывные интенсивные извержения и менее интенсивные извержения базальтической лавы. Вместе эти извержения помогли создать восточную часть низменности реки Снейк из когда-то гористого региона. Как минимум около дюжины таких извержений были настолько массивными, что они классифицируются как суперизвержения. Вулканическое извержение иногда приводит к опустошению подземного хранилища магмы (магматической камеры). А это, в свою очередь, может вызвать обрушение находящейся над ней породы, создавая геологическое оседание, называемое кальдерой. Последний раз кальдера супервулкана СевероАмериканского континента извергалась в основном гейзерами в 2008 года. Осенью 2009 года астрофизики из Индии и Канады прибыли на место извержения. Они установили несколько перископов для измерения замеров ПДК давления и температуры. Летом 2010 года туда прибыли военные, сейчас участки, где превышение выше 100 атм, ограничены властями. Но если в ближайшее время произойдёт взрыв кальдеры, последствия будут чудовищными. В радиусе 1000 км от эпицентра будет уничтожено всё. На территории в 2000 км распространится пепельная туча - главный продукт извержения. Старейший обнаруженный остаток кальдеры расположен на границе штатов Невада и Орегон возле Макдермитта. Более молодые остатки кальдеры, в основном собранные в перехлёстывающиеся вулканические области, начинаются с границы между Невадой и Орегоном через восточную низменность реки Снейк и заканчиваются на Йеллоустонском плато. Одна из таких кальдер, кальдера Бруно-Джарбидж в южном Айдахо, образовалась от 10 до 12 млн лет назад. В результате этого явления пепел был выброшен на расстояние 1600 км (1000 миль) в сторону северо-восточной Небраски и убил большое стадо носорогов, верблюдов и других животных на местности, где сейчас расположен государственный исторический парк Эшфолл-Фоссил-Бедс. За последние 17 миллионов лет из Йеллоустонской горячей точки произошло 142 или даже больше извержений, формировавших кальдеру[7].

Возможное новое суперизвержение, как бы ни была низка его вероятность, представляет угрозу существованию человечества, поэтому Правительство США профинансировало проекты по предупреждению такого катаклизма, проводимые под эгидой NASA.[8]

Исследование NASA установило, что сейчас основной механизм, препятствующий извержению, — это охлаждение магматического пузыря за счёт нагрева пород, из которых вода уносит избыточную температуру, образуя знаменитые гейзеры Йеллоустонской кальдеры. Этот механизм забирает примерно 70 % энергии магматического пузыря. Ещё 30 % расходуется на постепенное плавление пород, что может повлечь новое извержение, и только вопрос времени, когда оно произойдёт. Эта остаточная энергия магмы эквивалентна нескольким гигаваттам электрической мощности, как от 6 средних ТЭС. Учёные НАСА предложили забрать эту энергию за счёт постройки крупной геотермальной электростанции. Для этого требуется бурение скважин на глубину около 10 км и закачивание в них воды, обратно пар будет поступать с температурой около 350 °С и использоваться для паровых турбин, вращающих электрогенераторы. Чтобы не вызвать случайное вскрытие хрупкой оболочки Йеллоустонской кальдеры путём случайного попадания в полость с газами, взрывной выход которых может привести к растрескиванию оболочки и провоцированию извержения, планируется бурение по периметру кальдеры методом горизонтального бурения. Проект потребует затрат около 3,5 миллиардов долларов, но обеспечивает очень дешёвую генерацию энергии: 0,10 доллара за киловатт-час.

Гипотетическое извержение Йеллоустонской кальдеры показано в британском фильме-катастрофе «Супервулкан» и в американском фильме-катастрофе «2012». Также извержение кальдеры и его катастрофические последствия описаны в песне «Yellowstone Memorial Day» голландского рок-музыканта Арьена Люкассена.

• Вулканы США
• Плато Снейк-Ривер
• Геология Айдахо
• Геология Вайоминга

• Ауф дем Кампе, Йорн.  В самое пекло // Гео. — 2013. — № 03 (180). — С. 42—55. Архивировано 8 февраля 2015 года.

• Обсерватория вулкана Йеллоустон
• Old Faithful Geyser Streaming Webcam
• Интервью с вулканологами. Йеллоустоунский супервулкан. Мнение специалистов. Вестник Отделения наук о Земле РАН