Hévforrások a Yellowstone-tóban és az óceánok mélyén

A Yellowstone Vulkánobszervatórium rendszeresen tesz közzé különféle, legalább részint az Yellowstone Nemzeti Parkot érintő ismeretterjesztő írásokat. Ezekkel egyrészt a park kevésbé ismert jellegzetességeit szeretnék bemutatni, másrészt pedig eloszlatni egyes, a szakemberek munkáját napi szinten is megkeserítő tévképzeteket.

Az 1970-es évek végén felfedezett óceáni hidrotermális rendszerek a 20. század egyik legfontosabb tudományos felfedezését jelentették, ebből derült ki, hogy miként jutnak fontos tápanyagok és hő az óceánba, hogyan alakulnak ki egyes ásványi lerakódások, és miként születhetett bolygónkon az élet. Az elmúlt kb. 50 évben az óceánok fenekén, az óceáni lemezhatároknál világszerte számtalan ilyen forró vizes, hidrotermális rendszert találtunk.

Azonban forró vizet kibocsátó források, hidrotermális kürtők a Yellowstone-tó mélyén is vannak, ezeket az elmúlt években folyamatosa vizsgálták a USGS (az USA geológiai szolgálata) szakemberei szonáros mérésekkel, a Maci Laci nevű automata merülő jármű, illetve számos, a tófenékre kihelyezett érzékelő segítségével. E vizsgálatok több száz, már nem aktív, illetve több tucat, jelenleg is forró vizet kibocsátó, aktív kürtő jelenlétét igazolták. Azóta e forrásokról számos geofizikai, geokémiai és geológiai adatot is sikerült begyűjteni.

Az automata merülő jármű segítségével mintát is vettek több tófenéki forró vizes forrásból. A legmélyebben fekvő és az egyik legaktívabb terület a Deep Hole (mély üreg) nevű, itt a vízhőmérséklet eléri a 174 Celsius-fokot, és leginkább a tófenék alatt 15 méterrel elhelyezkedő, gőzök és gázok (víz, szén-dioxid, kén-hidrogén) dominálta terület határozza meg a működését. Vannak azonban a tóban olyan hévizes kürtők, ahol a kiáramló forró víznek magasabb a klórtartalma.

Számos hasonlóság van az óceánok mélyén található fekete füstölőkkel. Először is mindkét rendszert a Föld mélyén lévő magmatest melegíti, a felforrósodó és felszálló víz magával hozza a kőzetekből kioldott ásványi anyagok egy részét és a magmából eredő gázok egy részét. Mindkét esetben a mélyben keringő és felforrósodó víz felfelé vezető útján folyamatosan kölcsönhatásban marad a környező kőzettel és üledékkel, miközben kissé lehűl. A csökkenő nyomás hatására két változat alakulhat ki e forró oldatokból: egyiket a légnemű halmazállapotú összetevők (gázok, gőzök) dominálják, a másik pedig sűrűbb és folyadékszerűbben viselkedik. A forró oldatok mindkét esetben felfelé szállnak a tófenékről, tengerfenékről.

Számos eltérés is akad köztük. A mélytengeriek alatti bazaltos magmatömeg forróbb, 1175-1350 Celsius-fokos, a tó alatti riolitos „csupán” 650-850 Celsius-fokos, és nagyobb mélységben is helyezkedik el. Ezek miatt a tengeri hidrotermális kürtőkből sokkal forróbb (420 Celsius-fokos) oldatok áramlanak. A forróbb víz több anyagot is képes kioldani a kőzetekből, amelyekben kering. A két terület nyomásában is hatalmas különbség van, a víz mélységének köszönhetően, ez pedig az oldatok fázisváltozásaiba szól bele. Az óceánok mélyén tengervíz cirkulál e forró vizes rendszerekben, a Yellowstone-tóban édesvíz. A kétféle kőzet (bazalt és riolit) eltérő összetételű oldatokat eredményez, az adott kőzettípusra jellemző nyomelemekkel, így például a Yellowstone esetében némi arzén is van a feláramló oldatban. Eltérnek a kürtők körüli ásványi lerakódások is, míg az óceánokban réz, vas, cink magas kéntartalmú ásványai kerülnek a tengerfenékre, addig a tóban gyakorlatilag puszta kova, már amikor egyáltalában kialakul valami lerakódás.