Pistas de sedimentos revelam que o Lago Yellowstone experimentou explosões hidrotermais nos últimos 13.000 anos

Dec 25, 2023

A geologia abaixo do lago Yellowstone é moldada por fluxos de lava onde o lago fica dentro da caldeira e também é moldada por processos glaciais e outros na metade sul do lago que fica fora da caldeira. (Neal Herbert/Serviço Nacional de Parques)

O lago Yellowstone do norte e oeste fica dentro da caldeira de Yellowstone, às vezes apelidado de supervulcão de Yellowstone, e cobre a câmara de magma nas profundezas da superfície.

Isso resulta em áreas hidrotermais extremamente ativas no fundo do lago com valores de fluxo de calor muito altos, várias crateras de explosão hidrotermais grandes (mais de 330 pés de diâmetro), dezenas de cúpulas hidrotermais e centenas de fontes termais ativas e inativas no fundo do lago. A lama alterada hidrotermicamente no fundo do lago fornece informações sobre os tipos de fluidos que circulam sob o fundo do lago e sobre as condições em que esses fluidos causam alteração química do sedimento do lago.

Pesquisas recentes que examinaram núcleos de sedimentos coletados dentro e ao redor do lago Yellowstone fornecem uma nova visão sobre a dinâmica das explosões hidrotermais no lago Yellowstone, bem como a relação entre os tipos de fontes termais no fundo do lago, alteração hidrotermais características e a magnitude das explosões hidrotermais .

Os sistemas hidrotermais do fundo do lago são diferentes daqueles expostos em terra em alguns aspectos importantes.

As fontes termais sobem das profundezas e deságuam no fundo do lago através de sedimentos compostos de diatomáceas (algas unicelulares que possuem uma parede celular de sílica-SiO2 não cristalina) e sedimentos de granulação fina transportados por riachos para o lago (principalmente rochas fragmentos, incluindo obsidiana, e também grãos minerais de quartzo e feldspato). As diatomáceas interagem com fluidos de fontes termais e geralmente mostram evidências de que, embora algumas porções tenham sido dissolvidas, outros minerais se formaram por reações com a água quente. A mineralogia da alteração hidrotermal resultante varia dependendo do tipo de fluido hidrotermal que está fazendo a alteração.

Dois tipos principais de fluidos hidrotermais são conhecidos no Lago Yellowstone: fontes termais líquidas, que descarregam águas neutras a alcalinas (não ácidas), são chamadas de fluidos de cloreto alcalino, enquanto fontes termais dominadas por vapor são ácidas e gasosas, contendo vapor, dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio.

Os fluidos de cloreto alcalino transportam quantidades significativas de produtos químicos dissolvidos, incluindo cloreto e sílica; estes são semelhantes aos fluidos hidrotermais que alimentam características icônicas em terra, como Old Faithful e Grand Prismatic Spring. Fluidos dominados por vapor carregam calor substancial, mas sem produtos químicos dissolvidos. Como esses dois tipos de fluidos sobem para o fundo do lago através dos sedimentos, a alteração que eles causam nesse sedimento é bem diferente. Os fluidos dominados pelo vapor dissolvem as diatomáceas e alteram os sedimentos em minerais de argila, especialmente caulinita e um mineral de óxido de alumínio chamado boemita. Fluidos de cloreto alcalino também podem dissolver diatomáceas, mas eventualmente depositam sílica como quartzo ou calcedônia e produzem minerais argilosos como esmectitas ou cloritas, mas não caulinita ou boemita.

Assim, os diferentes tipos de sistemas hidrotermais no fundo do lago deixam assinaturas minerais que nos permitem diferenciá-los – mesmo que a atividade hidrotermal tenha cessado há muito tempo.

Isso é importante porque estudos de sedimentos que foram alterados em um sistema hidrotérmico pré-explosão podem ser relacionados ao tipo de fluidos que estavam presentes no passado.

Estudos recentes de sedimentos de lagos encontraram vários depósitos de explosão hidrotermais datados de cerca de 160 a 13.000 anos atrás.

Os dois maiores e mais extensos depósitos estão relacionados às explosões da Cratera Elliott, de 8.000 anos, e às explosões de Mary Bay, de 13.000 anos. Estas formaram-se a partir de sistemas hidrotermais de cloreto alcalino baseados na mineralogia de alteração encontrada no sedimento do lago associado, que incluía sílica, esmectitas e cloritas, mas não caulinita.

Outros depósitos de explosão são mais jovens, mais finos, menos extensos e contêm caulinita, indicando que eles estavam relacionados a sistemas hidrotermais dominados por vapor.