5 лет назад
Нету коментариев

«Поведение» некоторых гейзеров Йеллоустонского националь­ного парка (крупнейшего и старейшего в США, основанного в 1872 г.), не в пример «неблагонадежному» Большому Гейзеру Исландии, отличается удивительным постоянством. И вообще это самое большое на земле скопление гейзеров и горячих источни­ков, одна из самых значительных геотермальных областей (рису­нок 29.1). Однако этим «чудеса природы» парка не исчерпываются: достопримечательностями являются и его водопады, и его почти прирученные дикие животные, и его ландшафты (лесистая горная местность, зимой покрытая глубоким снегом), и расположенное на высоте 2357 м Йеллоустонское озеро.

Схематическая карта и климадиаграмма Йеллоустонского национального парка

Схематическая карта и климадиаграмма Йеллоустонского национального парка

Попытки исследования территории современного парка нача­лись в 1869 г. Одним из первых исследователей был Ф. Хайден, сначала врач, а затем профессор геологии Пенсильванского уни­верситета. Ныне на огромной территории парка (100 X 100 км) проложены автомобильные дороги, построены отели и музеи. Большая часть парка расположена в штате Вайоминг, меньшая — в штатах Монтана и Айдахо. «Йеллоустон легко найти, но нелегко покинуть» — это может подтвердить любой посетитель парка (а их за год бывает больше 2 млн.!).
Как и в других районах земного шара, гейзеры в Йеллоустонском парке связаны с деятельностью вулканов, правда давно потухших. Они относятся к послевулканическим явлениям и при­урочены к зонам, ныне погребенным под лавовыми потоками (которые занимают больше половины территории парка). Базальты встречаются здесь редко; наиболее широко распространены светлоокрашенные риолиты, минеральный состав которых сходен с составом гранита, но, поскольку это эффузивные (излившиеся) породы, они характеризуются более плотной структурой. В настоя­щее время, правда, некоторые риолиты рассматриваются не как застывшая лава, а — по аналогии с такими же породами Новой Зеландии — как спекшиеся туфы (игнимбриты), то есть отложе­ния из горячих пепловых облаков. Распространен и черный обси­диан (вулканическое стекло), по химическому составу также соответствующий риолитам. Нередко встречаются вулканические брекчии — образующиеся при взрывном извержении угловатые обломки лавы, сцементированные в твердую породу. Их общая мощность более 2000 м. Как правило, они древнее риолитовых лав. Местами брекчии заключают многочисленные окаменевшие стволы деревьев; иногда это пни, сохранившие вертикальное поло­жение. Видимо, лес был засыпан горячим риолитовым пеплом и древесина пропиталась кремнекислотой, которая и законсервировала ее. В одном месте обнажаются не менее 20 слоев таких погребенных деревьев. Следовательно, процесс повторялся 20 раз (причем, следует учитывать, что каждый раз требовались десяти­летия для того, чтобы лес вырос снова).
Все вулканические породы относятся к третичному периоду, то есть возраст их около 15 млн. лет. Этим же временем датируется и образование горячих источников. До наших дней глубинные расплавы непрерывно отдают так много тепла, особенно по глубо­ким трещинам, что грунтовые воды нагреваются до температуры кипения. Глубина магматического очага незначительна, возможно, меньше 2 км. Во всяком случае, повышение температуры с глуби­ной необыкновенно велико — 20° на 30 м, что соответствует «геотермической ступени» 1,5 м (известно, что обычно она равна 33 м!).
Отметим еще, что, кроме этих третичных вулканических пород и молодых ледниковых отложений, в парке встречаются и более древние образования: докембрийские кристаллические сланцы, палеозойские известняки, глинистые сланцы и песчаники мелового возраста (иногда с костями ящеров и прослоями углей).

Гейзеры
Горячие (термальные) источники, гейзеры и фумаролы встре­чаются обычно группами во многих местах Йеллоустонского парка. Горячие воды — иногда сульфатные, но чаще щелочные — отла­гают гейзерит или травертин. Повсюду можно найти маленькие грязевые вулканы.
В классическом описании Йеллоустонского парка Э. Аллена и А. Дэя (1935 г.) сообщается о 200 гейзерах, из которых, правда, только 60 фонтанируют на высоту более чем 3 м. Гейзеры находят­ся в четко выраженных в рельефе впадинах (бассейнах), имеющих собственные названия: Верхний бассейн, Нижний бассейн, Норрис и др. К такого рода впадине приурочены и Мамонтовы горячие источники (в этой впадине есть только источники, но нет гейзеров).
Обычно такую впадину пересекает небольшой ручей, по кото­рому стекает и горячая вода гейзеров. Обрамлены бассейны ска­листыми утесами, сложенными риолитами и риолитовыми туфами. Ровное дно впадин покрыто тонкослоистым гейзеритом.
Видимо, можно предположить, что горячие воды сами создали эти бассейны. Под действием воды породы в основании разруша­лись, а ручей выносил продукты разрушения (рис. 29.2). Так, например, только в одну из рек — Файерхол — гейзеры и другие горячие источники ежедневно приносят 68 т минеральных веществ; для всего Йеллоустонского парка эта цифра, по данным Аллена и Дэя, составляет 390 т! Понятно, что впадины постепенно углуб­лялись и могли бы быть еще глубже, если бы они не пополнялись рыхлыми ледниковыми отложениями.

Поперечный разрез верхней котловины гейзеров

Поперечный разрез верхней котловины гейзеров

Несколько крупных гейзеров (Гранд, Джайант, Сплендид, Олд-Фейтфул), расположенных в бассейне Верхнего Гейзера, фонтанируют на высоту более 30 м. Характер деятельности их различен. Самый большой из гейзеров Йеллоустонского парка — Эксцельсиор (деятельность его прекратилась в 1888 г.) — фонта­нировал до 100 м в высоту в течение до 15 минут. Напомним, что самый большой в мире гейзер Ваймангу, Новая Зеландия, действо­вавший в 1900—1904 гг., фонтанировал на высоту 450 м.
Бассейн гейзера Норрис (с собственным небольшим музеем) расположен, как предполагают, над эродированным, почти угас­шим вулканом; горячие пары его поднимаются по тем же подводя­щим каналам, по которым некогда изливались риолитовые лавы. Некоторые из выходов пара отличаются особенно высокой темпе­ратурой (до 138°). В одной из скважин на глубине 90 м была заме­рена температура 250° (пар находился там под большим давлением, поэтому не удивительно, что с кипящей водой вылетали песок и камни).
Вода многих горячих источников имеет температуру выше точ­ки кипения, следовательно, перегрета (в Йеллоустонском парке из-за значительной высоты местности точка кипения воды источ­ников ниже 100°, а именно 92—93°).
Наконец, следует отметить, что сложенные из осадка горячих вод и паров (гейзерита) конусы весьма различны по форме. Один из гейзеров, Моньюмент, например, заканчивается трубкой высо­той 2,5 м.

Олд-Фейтфул
Самый известный гейзер в парке и вообще на земле — Олд-Фейтфул («Старый служака»). Это —«наиболее часто фотографи­руемое чудо природы» (рис. 29.3). Свое название гейзер получил уже через два дня после того, как был открыт (в 1870 г. экспеди­цией генерала Уошберна), за то, что фонтанировал регулярно почти через каждый час; это свое свойство гейзер в общем сохра­нил и поныне. Некоторые посетители парка даже считают, что по «Старому служаке» можно проверять часы. Конечно, это сильно преувеличено, но все же он проявляет удивительную для гейзера точность. Самый длительный интервал между двумя его изверже­ниями составлял 95 минут, самый короткий — 33 минуты. Средняя продолжительность этого интервала для 2605 следовавших одно за другим извержений (1949—1950 гг.) составила 63 минуты. За год Олд-Фейтфул фон­танирует 8 тыс. раз; за сто лет, про­шедших со времени его открытия (с 1870 по 1969 г.), он, видимо, фонта­нировал более 800 тыс. раз. Продолжительность отдельного извержения различна, в сред­нем 2—5 минут. В 1938 г. было установлено, что длительность интервалов между извержениями зависит от продолжительности фонтанирования, что дало возможность значительно точнее опре­делять время следующего извержения. Теперь туристы узнают о времени предстоящего извержения по «часам» (рис. 29.4).

Извержение гейзера Олд-Фейтфул

Извержение гейзера Олд-Фейтфул

Извержение начинается с того, что вода несколько раз пере­ливается через край котловины гейзера. Иногда сразу же, а иногда только через 20 минут после этого начинается собственно изверже­ние: кипящая вода бурлит все выше и выше, пока, наконец, не устремляется в небо, подобно ракете. Примерно 20 секунд струя бьет на максимальную высоту, затем столб воды скачками опадает. Зимой в холодную погоду образуется мощное облако пара.

Время следующего извержения гейзера

Время следующего извержения гейзера

Струя горячей воды гейзера Олд-Фейтфул фонтанирует на высоту 30—45, а иногда даже 55 м. Эта величина в общем остается довольно постоянной вот уже несколько десятилетий.
В середине бассейна гейзера есть отверстие размером 2,3 X 1,6 м; главный подводящий канал прослеживается на глубину около 25 м. Бассейн расположен на пологом высотой несколько метров конусе из серо-белого гейзерита. Высказано предположе­ние, что этот конус построен не современным гейзером, а какими-то более древними неизвергавшимися горячими источниками и что возраст гейзера Олд-Фейтфул не превышает 200—300 лет. Стало быть, геологи вряд ли назвали бы его «старым» служакой — он для этого слишком молод.
Интересной была реакция гейзера Олд-Фейтфул на сильное землетрясение 17 августа 1959 г., зарегистрированное даже в Бен-сберге под Кёльном, т. е. за 8 тыс. км. Очаг располагался у озера Хебген, непосредственно западнее Йеллоустонского парка, в 50 км от гейзера Олд-Фейтфул (гостиница близ него была немного повреждена). Однако сам гейзер почти не реагировал на земле­трясение, только через несколько недель увеличился средний период его извержений. В то же время другие гейзеры усилили активность и фонтанировали чаще. В одном из бассейнов во время землетрясения образовался новый гейзер, который, впрочем, вскоре прекратил фонтанировать.
Деятельность гейзеров этого района позволила узнать много нового о механизме их извержений, однако до конца вопрос еще не изучен. Главная причина деятельности гейзеров, как мы уже показали, была выявлена в результате детальных исследований, проведенных в Исландии Р. Бунзеном (его именем назван сло­женный светлыми вулканическими продуктами — дацитами пик Бунзена у Мамонтовых горячих источников); но существуют, види­мо, и другие причины. Одной из них может быть наличие развет­вленной системы подземных полостей с маленькими и большими камерами — дополнительными поставщиками воды, ибо из одной только главной шахты не может поступать такая огромная масса воды, которую гейзер выбрасывает во время извержения. И вообще очевидно, что основные процессы, приводящие к извержению, происходят отнюдь не в видимом главном канале, а в его недоступ­ных для наблюдения ответвлениях. О существовании огромных резервуаров свидетельствует и значительная продолжительность некоторых извержений. Так, например, гейзер Грейт-Фаунтев фонтанирует 1—1 3/4 часа, а гейзер Импириал (в 1928—1929 гг.) — даже 1—5 часов. То же самое можно сказать и о других гейзерах Йеллоустонского парка и Новой Зеландии.

Мамонтовы горячие источники
Расположенные у северного входа в парк Мамонтовы горячие источники («Маммот-Хот-Спрингс») по ландшафту и геологиче­ским особенностям не похожи на другие горячие источники. Гейзеров и отложений гейзерита здесь нет. Зато горячие воды, стекающие по склонам или выходящие на поверхность в виде источников, отлагают большие количества травертина, или изве­сткового туфа (рис. 29.5). Травертин толстой корой покрывает всю местность, однако особенно красивы похожие на мраморные террасообразные уступы склонов, местами напоминающие ледя­ные каскады. На отдельных уступах находятся мелкие котлови­ны; горячая вода, переливаясь через край котловины, отлагает травертин, иногда образуя сталактиты, в результате чего уступ выдвигается все дальше и дальше. Над локальными выходами вод могут образоваться удлиненные конусовидные или трубкообразные известковые холмы; высота одного из них — Либерти-Кэп («Шапка свободы») — 15 м (рис. 29.6).

Террасы из известкового туфа

Террасы из известкового туфа

Живописность причудливого пейзажа подчеркивается игрой красок травертина. Обычно он снежно-белый, слепящий на солнце, но соединения железа или водоросли придают ему желтую, буро­ватую, красноватую и зеленую окраску. Яркая голубизна испаряющейся воды резко контрастирует с мраморными побежалостями травертина.

Либерти-Кэп

Либерти-Кэп

Температура воды здесь редко достигает 70°; обычно она остает­ся ниже 65° (этим и объясняется отсутствие гейзеров). Высокое содержание в воде извести обусловлено, видимо, наличием на глу­бине известняков. Травертин отлагается и в настоящее время; в некоторых местах он, несомненно, моложе последнего оледене­ния, однако на одной из террас он явно древнее, поскольку пере­крыт мореной.

T_6
Такие же известные травертиновые террасы мы встречаем восточнее Смирны и в провинции Константина (Алжир). Особенно впечатляющие из такого рода террас на острове Северный (Новая Зеландия) были описаны более ста лет назад немецким геологом Ф. Хохштеттером в районе действующих вулканов. Во время извержения вулкана Таравера 10 июня 1886 г. они были пол­ностью разрушены. В окрестностях Тиволи (прежнее название — Тибур, отсюда — травертин) под Римом травертины не играют большой роли в ландшафте, но они служат весьма ценным строи­тельным камнем. Многие архитектурные сооружения Рима (Коли­зей и другие) выполнены из травертина.
Можно приблизительно подсчитать, какое количество тепла отдает в секунду геотермальная область, и сопоставить данные по Йеллоустонскому парку и другим областям.

Каньон Йеллоустон и водопады
Пожалуй, больше всего запоминается на экскурсии по Йел-лоустонскому парку каньон реки Йеллоустон —«Большой Кань­он», как его называют по аналогии с, конечно, несравнимо более грандиозным каньоном Колорадо. Особенно много экскурсантов посещают участок каньона — ущелье глубиной 250 м и шириной у края 500 м. Удивительнее всего здесь пестрая раскраска скло­нов: белые, желтые, оранжевые, красные и розовые тона на фоне зелени соснового леса (Pinus contorta); два мощных белых водо­пада образуют не менее эффектный задний план.
Река Йеллоустон врезалась здесь в риолиты, полностью выветренные и превратившиеся в мягкие глины (результат воздействия горячих вод и паров). Итак, мы находимся в обширной гидротер­мальной области Йеллоустонского парка; однако от горячих источников уже не осталось ничего, кроме разложенных ими пород. Из-за желтоватой окраски этих отложений река и получила свое название Йеллоустон («Желтый камень»).
Несколько выше по течению, за пределами зоны выветренных пород, находятся два высоких красивых водопада: Нижний, или Большой (94 м), и Верхний Йеллоустонский (33 м). Большой водо­пад образовался там, где мягкие, выветренные породы граничат с твердыми массивными риолитами (граница между ними почти вертикальная). В выветренных рыхлых породах река легко вре­залась все глубже и глубже, чего ей не удалось в плотных поро­дах — отсюда резкий перелом в продольном профиле с большим водопадом.

"Большой водопад"

«Большой водопад»

Животный мир
Большую часть Йеллоустонского парка занимают хвойные леса, в которых преобладает (80%) сосна (Pinus contorta).B этих горных лесах нашли убежище многие животные, в других районах близкие к вымиранию, а здесь хорошо размножающиеся. Они то и привлекают множество туристов. И геолог с удовольствием полюбуется на черных медведей (Ursus americanus, барибал), правда, не всегда черных, которые спокойно подходят к автомаши­нам, часто в сопровождении своих уморительных детенышей. Нередко их можно увидеть и на деревьях, но чаще всего на бес­численных открытках. Не рекомендуем нарушать строжайший запрет гладить или кормить их! Реже можно наблюдать гризли (Ursus horribilis), близкого родственника нашего бурого медведя. Встретите вы здесь и бизона (Bison bison), а также вапити (Ceruus canadensis) — американского представителя нашего благородного оленя (неправильно называемого американцами «элк») и настояще­го лося (Alces amerikana; в Америке его называют «муз»). Все это животные, с ископаемыми представителями которых геолог, изу­чающий эпоху оледенения, часто имеет дело, но которых на воле он нигде в другом месте не увидит.