美国黄石国家公园的地下图像揭示神秘的三明治形态自然管道系统

据cnBeta：黄石国家公园的间歇泉是我们星球上最具代表性和最受欢迎的地质特征之一。每年，数以百万计的游客来到公园，惊叹于忠实泉高耸的喷发，艺术家画壶中冒泡的泥浆大锅，大棱镜泉晶莹剔透的水和斑斓的色彩，以及猛犸热泉堆叠的石灰岩梯田。

参观过该公园的人可能会问自己，"所有的热水是从哪里来的？"上周发表在《自然》杂志上的一项研究，由弗吉尼亚理工大学的W.Steven Holbrook和来自美国地质调查局和丹麦奥胡斯大学的同事共同撰写，提供了惊人的地下图像，开始回答这个问题。

该研究小组利用从一架直升机上收集的地球物理数据来创建黄石公园地下"管道"系统的图像。该方法检测出具有不寻常的电和磁特性的特征，表明有热液改变。研究人员表示，高导电性和低磁化的组合就像热液活动的指纹，在数据中显示得非常清楚。该方法本质上是一个热液路径探测器。

这项研究的图像显示，该公园的地质学深刻地塑造了其温泉。热的热液几乎垂直上升，从超过1公里（或0.62英里）的深度，到达公园的主要热液区。一路上，它们与在公园的火山熔岩流内和下面流动的较浅的地下水混合，这些地下水在图像中也是可见的。断层和裂缝引导热液的上升，而熔岩流的边界则控制着浅层地下水含水层。

该项目填补了长期以来关于黄石公园魅力热液特征基础的知识空白。人们对公园的地表热液特征有很多了解，包括泥盆和泉水的化学成分和温度，间歇泉的喷发间隔，以及生活在这些特征中和周围的独特嗜热细菌。同样，科学家通过追踪发生在那里的地震，对更深层的热源和构造活动有了越来越多的了解。但是，人们对地表热液特征如何相互联系以及与更深层的热源和流体的联系知之甚少。

为了收集数据，该团队使用了一种名为"SkyTEM"的独特仪器，它由一个拖在直升机下面的大环线组成。当直升机飞行时，该环路向下发送重复的电磁信号，引起地下导电体的反应。这种反应被记录下来，随后进行分析，以产生沿飞行线的详细横截面。这种技术在黄石公园这样的环境中非常有效：热液改变了它们所经过的岩石，使岩石变成了粘土矿物具有更高的导电性，但抑制了磁化。

霍尔布鲁克说，由于直升机在拖动SkyTEM仪器时能够以每小时40至50英里的速度飞行，参与研究的科学家能够覆盖这个占地3500平方英里的国家公园的大片区域。这个数据集的一个独特方面是它对这个巨大系统的广泛覆盖。研究人员不仅能够观察到热液特征下面的深处，而且还能看到相邻的特征在地下如何跨越遥远的距离连接在一起。这在以前是不可能的。

这项新工作解决的谜团之一是公园内不同的热液区是否显示出对比鲜明的深层流体来源和路径。研究小组发现，诺里斯间歇泉盆地和下间歇泉盆地等地区下面的深层结构有明显的相似性，这表明这些地区的化学和温度的对比不是由深层过程引起的。相反，与浅层地下水的不同程度的混合可能造成了公园内各种各样的温泉特征。

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