Während sich ein Großteil der öffentlichen Aufmerksamkeit auf Yellowstone auf sein Potenzial konzentriert, große Supereruptionen hervorzurufen, sind die Gefahren, die viel wahrscheinlicher auftreten, kleinere, heftige hydrothermale Explosionen. Hydrothermale Explosionen treten auf, wenn fast siedendes Wasser plötzlich in Dampf übergeht und große Energiemengen freisetzt. Die Energiefreisetzung bricht das Gestein nach unten und hinterlässt oft einen Krater. Dieselben Quellen, die diese Explosionen hervorrufen können, geben Yellowstone seine bekannten heißen Quellen, Geysire und Fumarolen.
Das Yellowstone Lake-Gebiet im Yellowstone-Nationalpark beherbergt mindestens acht große Krater, die durch hydrothermale Explosionen entstanden sind, darunter drei der größten hydrothermalen Explosionskrater, die auf der Erde bekannt sind. Verglichen mit anderen interessanten Gebieten innerhalb von Yellowstone wurden hydrothermale Explosionskrater nicht so gründlich untersucht. In einer neuen Studie, die am Dienstag in veröffentlicht wurde GSA-Bulletinwerteten Forscher die Geschichte der hydrothermalen Explosionen am Yellowstone Lake in den letzten 14.000 Jahren aus.
„Das hydrothermale System in Yellowstone ist das größte der Welt und wird durch einen großen Wärmefluss über ein großes Gebiet, durch hohe Niederschlagsraten und durch aktive Seismizität und Verformung angetrieben. Über 10.000 hydrothermale Merkmale sind in Yellowstone vorhanden“, sagte Lisa Morgan, Erstautor der Studie. „Für diese Studie wollten wir mehr über die jüngste geologische Geschichte des Yellowstone Lake erfahren und welche Rolle die hydrothermale Aktivität im See gespielt hat, insbesondere die Rolle hydrothermaler Explosionen und ihrer Auslösemechanismen.“
Das Forschungsteam sammelte Sedimentkerne aus dem gesamten nördlichen Teil des Yellowstone Lake und korrelierte sie mit Kernen, die zuvor in der Nähe gesammelt wurden, mit dem Ziel, ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften zu charakterisieren und hydrothermale Explosionsablagerungen in den Kernen zu identifizieren.
„Unter Wasser abgelagerte hydrothermale Explosionssedimente wurden noch nie in der veröffentlichten Literatur beschrieben. Bei der Analyse der Kerne machten wir viele Entdeckungen und erlebten mehrere Überraschungen. Die erste war, wie unterschiedlich die in den Kernen gefundenen Explosionsablagerungen von den Explosionsablagerungen an Land aussahen. Das war zu erwarten, da einer durch eine Wassersäule und einer an Land abgelagert wurde“, sagte Morgan.
Die Forscher fanden Hinweise auf mindestens 16 Ablagerungen in den Bohrkernen, die durch hydrothermale Explosionen entstanden sind. Während 14 der Ablagerungen eher lokalisierte Explosionsereignisse darstellten, waren zwei der Ablagerungen mit zwei der größten hydrothermalen Explosionskrater von Yellowstone verbunden: den Kratern Mary Bay und Elliott.
Die hydrothermale Explosion in Mary Bay ereignete sich vor 13.000 Jahren und führte zu einem 2,5 km breiten Krater, der teilweise unter dem See versunken ist. Während die an Land freigelegten Ablagerungen der Mary Bay-Explosion zuvor untersucht worden waren, zeigten die Sedimentkerne aus dem See, dass das Ausmaß seiner Ablagerungen größer war als bisher angenommen und dass der Seespiegel zum Zeitpunkt der Explosion niedriger gewesen sein muss.
Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die Explosion in Mary Bay durch einen plötzlichen Abfall des Seespiegels um 14 m (46 Fuß) ausgelöst wurde, der durch ein seismisches Ereignis und einen Tsunami verursacht wurde, der den Auslasswasserweg des Yellowstone Lake erodierte.
Die Explosion des Elliott-Kraters ereignete sich vor 8.000 Jahren und erzeugte einen 700 m (2.300 Fuß) breiten Krater. Der Krater ist vollständig unter Wasser getaucht, und an Land sind keine Ablagerungen der Explosion freigelegt. Basierend auf Aufzeichnungen in den Bohrkernen waren die Ablagerungen von Elliott’s Crater auch breiter verteilt als bisher angenommen.
Im Unterschied zur wahrscheinlichen Entstehung des Mary Bay-Kraters stellten die Forscher fest, dass der Elliott-Krater entstand, als ein seismisches Ereignis die Kuppelkappe des hydrothermalen Systems zerbrach. Im Yellowstone Lake bilden sich hydrothermale Kuppeln, wenn darunter liegende Gastaschen oder gasbeladene Flüssigkeiten dazu führen, dass sich darüber liegende Sedimente nach oben wölben. Das Aufbrechen dieser Kuppel würde zu einem plötzlichen Druckverlust führen und eine hydrothermale Explosion auslösen.
Viele der kleineren Ablagerungen in den Sedimentkernen stammen von bisher unbekannten jüngeren hydrothermalen Explosionen. Wie bei früheren Studien der Explosionskrater, scheint es keine Beziehung zwischen ihnen und Vulkanausbrüchen im Yellowstone zu geben.
„Angesichts dessen, was wir vom Yellowstone Lake und anderswo in Yellowstone sehen, wird es weiterhin hydrothermale Explosionen unterschiedlichen Ausmaßes geben“, sagte Morgan.
LA Morgan et al, The dynamic floor of Yellowstone Lake, Wyoming, USA: Die letzten 14 ky hydrothermaler Explosionen, Venting, Doming und Faulting, GSA-Bulletin (2022). DOI: 10.1130/B36190.1