黃石國家公園的地下圖像揭示了神秘的三明治形態自然管道系統

參觀過該公園的人可能會問自己，"所有的熱水是從哪里來的？"上周發表在《自然》雜志上的一項研究，由弗吉尼亞理工大學的W.Steven Holbrook和來自美國地質調查局和丹麥奧胡斯大學的同事共同撰寫，提供了驚人的地下圖像，開始回答這個問題。

該研究小組利用從一架直升機上收集的地球物理數據來創建黃石公園地下"管道"系統的圖像。該方法檢測出具有不尋常的電和磁特性的特征，表明有熱液改變。研究人員表示，高導電性和低磁化的組合就像熱液活動的指紋，在數據中顯示得非常清楚。該方法本質上是一個熱液路徑探測器。

這項研究的圖像顯示，該公園的地質學深刻地塑造了其溫泉。熱的熱液幾乎垂直上升，從超過1公里（或0.62英里）的深度，到達公園的主要熱液區。一路上，它們與在公園的火山熔巖流內和下面流動的較淺的地下水混合，這些地下水在圖像中也是可見的。斷層和裂縫引導熱液的上升，而熔巖流的邊界則控制著淺層地下水含水層。

該項目填補了長期以來關于黃石公園魅力熱液特征基礎的知識空白。人們對公園的地表熱液特征有很多了解，包括泥盆和泉水的化學成分和溫度，間歇泉的噴發間隔，以及生活在這些特征中和周圍的獨特嗜熱細菌。同樣，科學家通過追蹤發生在那里的地震，對更深層的熱源和構造活動有了越來越多的了解。但是，人們對地表熱液特征如何相互聯系以及與更深層的熱源和流體的聯系知之甚少。

為了收集數據，該團隊使用了一種名為"SkyTEM"的獨特儀器，它由一個拖在直升機下面的大環線組成。當直升機飛行時，該環路向下發送重復的電磁信號，引起地下導電體的反應。這種反應被記錄下來，隨后進行分析，以產生沿飛行線的詳細橫截面。這種技術在黃石公園這樣的環境中非常有效：熱液改變了它們所經過的巖石，使巖石變成了粘土礦物具有更高的導電性，但抑制了磁化。

霍爾布魯克說，由于直升機在拖動SkyTEM儀器時能夠以每小時40至50英里的速度飛行，參與研究的科學家能夠覆蓋這個占地3500平方英里的國家公園的大片區域。這個數據集的一個獨特方面是它對這個巨大系統的廣泛覆蓋。研究人員不僅能夠觀察到熱液特征下面的深處，而且還能看到相鄰的特征在地下如何跨越遙遠的距離連接在一起。這在以前是不可能的。

這項新工作解決的謎團之一是公園內不同的熱液區是否顯示出對比鮮明的深層流體來源和路徑。研究小組發現，諾里斯間歇泉盆地和下間歇泉盆地等地區下面的深層結構有明顯的相似性，這表明這些地區的化學和溫度的對比不是由深層過程引起的。相反，與淺層地下水的不同程度的混合可能造成了公園內各種各樣的溫泉特征。