Ny undersøgelse udfordrer traditionel teori om Yellowstone-dannelse

De seneste historier i de nationale medier forstærker frygten for et katastrofalt udbrud af vulkanområdet Yellowstone, men videnskabsmænd er fortsat usikre på sandsynligheden for en sådan begivenhed. For bedre at forstå regionens underjordiske geologi, University of Illinois geologer har spolet tilbage og afspillet en del af dets geologiske historie, fandt ud af, at Yellowstone-vulkanismen er mere langt mere kompleks og dynamisk end tidligere antaget.

"Den varme, der er nødvendig for at drive vulkanisme, opstår normalt i områder, hvor tektoniske plader mødes, og en plade af skorpe glider, eller subdukter, under en anden. Imidlertid, Yellowstone og andre vulkanske områder i det indre vestlige USA er langt væk fra de aktive pladegrænser langs vestkysten, " sagde geologiprofessor Lijun Liu, der ledede den nye forskning. "I disse tilfælde i indlandet, en dybtliggende varmekilde kendt som en kappefane er mistænkt for at drive skorpesmeltning og overfladevulkanisme."

I den nye undersøgelse, rapporteret i journalen Natur Geovidenskab , Liu og kandidatstuderende Quan Zhou og Jiashun Hu brugte en teknik kaldet seismisk tomografi til at kigge dybt ned i undergrunden af ​​det vestlige USA og sammensætte den geologiske historie bag vulkanismen. Brug af supercomputere, holdet kørte forskellige tektoniske scenarier for at observere en række mulige geologiske historier for det vestlige USA i løbet af de sidste 20 millioner år. Indsatsen gav ringe støtte til den traditionelle kappefanehypotese.

"Vores mål er at udvikle en model, der matcher det, vi ser både under jorden og på overfladen i dag, " sagde Zhou. "Vi kalder det en hybrid geodynamisk model, fordi de fleste af de tidligere modeller enten starter med en starttilstand og bevæger sig fremad, eller start med de nuværende forhold og gå baglæns. Vores model gør begge dele, hvilket giver os mere kontrol over de relevante kappeprocesser."

En af de mange variabler, som holdet indtastede i deres model, var varme. Varmt undergrundsmateriale - som det i en kappefane - bør stige lodret mod overfladen, men det var ikke det, forskerne så i deres modeller.

"Det ser ud til, at kappefanen under det vestlige USA synker dybere ned i jorden gennem tiden, hvilket virker kontraintuitivt, " sagde Liu. "Dette tyder på, at noget tættere på overfladen - en oceanisk plade, der stammer fra den vestlige tektoniske grænse - interfererer med stigningen af ​​fanen."

Mantelfanehypotesen har været kontroversiel i mange år, og de nye resultater tilføjer beviserne for et revideret tektonisk scenario, sagde forskerne.

"Et robust resultat fra disse modeller er, at varmekilden bag den omfattende indlandsvulkanisme faktisk stammer fra den lavvandede oceaniske kappe vest for Stillehavets nordvestkyst, " sagde Liu. "Dette udfordrer direkte den traditionelle opfattelse, at det meste af varmen kom fra fanen under Yellowstone."

"Til sidst, vi håber at overveje de kemiske data fra de vulkanske klipper i vores model, " sagde Zhou. "Det vil hjælpe os yderligere med at begrænse kilden til magmaen, fordi sten fra dybe kappefaner og tektoniske plader nær overfladen kan have forskellige kemi."

Med hensyn til sandsynligheden for, at en voldelig død af Yellowstone finder sted snart, forskerne siger, at det stadig er for tidligt at vide.

"Selvfølgelig, vores model kan ikke forudsige specifikke fremtidige superudbrud. Imidlertid, ser tilbage gennem 20 millioner års historie, vi ser ikke noget, der gør den nuværende Yellowstone-region særlig speciel - i hvert fald ikke nok til at få os til at mistænke, at den kan gøre noget anderledes end tidligere, når mange katastrofale udbrud har fundet sted, " sagde Liu. "Vigtigere, dette arbejde vil give os en bedre forståelse af nogle af de mystiske processer dybt inde i jorden, som vil hjælpe os til bedre at forstå konsekvenserne af pladetektonik, inklusive mekanismen for jordskælv og vulkaner."