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イエローストーン・カルデラ（イエローストーン高原火山地帯とも呼ばれる）は、ワイオミング州、アイダホ州、モンタナ州の一部にまたがる第四紀のカルデラ複合体および火山高原である。イエローストーン・ホットスポットによって形成され、大部分がイエローストーン国立公園内にある。この地帯は、重なり合う4つのカルデラ、複数の溶岩ドーム、隆起ドーム、クレーター湖、玄武岩質および流紋岩質の組成を持つ多数の二峰性溶岩および凝灰岩から構成され、元々は約17,000 km 2 (6,600 mi 2 )を覆っていた。
火山活動は215万年前に始まり、3つの主要な火山サイクルを経て進行しました。各サイクルは、大規模な火砕流噴火、火砕流、大陸規模の降灰、カルデラ崩壊を伴い、その前後には小規模な溶岩流と凝灰岩が見られました。最初の、そして最大のサイクルは、約208万年前のハックルベリーリッジ凝灰岩噴火で、アイランドパークカルデラを形成しました。最も最近の超巨大噴火は約64万年前に発生し、ラバクリーク凝灰岩を生成し、現在のイエローストーンカルデラを形成しました。カルデラ形成後の噴火には、玄武岩流、流紋岩ドームと流、小規模な爆発性堆積物などがあり、最後のマグマ噴火は約7万年前でした。完新世には大規模な熱水爆発も発生しました。
2004年から2009年にかけて、この地域では新たなマグマの注入による顕著な隆起が見られました。2005年にBBCとディスカバリーチャンネルが制作した災害映画『スーパーボルケーノ』は、将来の壊滅的な噴火の可能性に対する世間の関心を高めました。イエローストーン火山観測所は火山活動を監視していますが、噴火が差し迫っているとは考えていません。マグマ溜まりの画像からは、イエローストーンの地下に相当量の部分溶融物が存在し、現時点では噴火の兆候は見られないことが示されています。
イエローストーン高原火山地帯はスネークリバー平原の東端に位置し、白亜紀後期に形成されたララミー造山帯の連続性を分断している。[ 1 ]約5300万年前から4300万年前の間、この地域では総体積29,000 km 3 (7,000 mi 3 )を超える大規模な安山岩質火山活動があり、アブサロカ火山超群を形成した。ウォッシュバーン山やイーグルピークなどの目立つ山頂は、これらの初期の成層火山の浸食された残骸である。[ 2 ]イエローストーン高原が形成される前は、テトン山脈とマディソン山脈は、レッド山脈とガラティン山脈と同様に、構造的に連続していたと考えられる。[ 3 ]
現在のイエローストーン火山活動は、ララミー造山運動やアブサロカ火山地域の継続ではありません。[ 3 ]むしろ、スネークリバー平原に沿って直線的に年代が進む流紋岩複合体の最新の部分であり、少なくとも1600万年前からマクダーミットカルデラ複合体まで続いています。[ 4 ]これらの古い噴火中心では、大規模な流紋岩質凝灰岩の超噴火が発生しました。[ 5 ] [ 6 ]その1つは、アイダホ州南部のブルノー・ジャービッジ火山地帯にある1210万年前のアイベックスホロー凝灰岩で、ネブラスカの哺乳類の群れを火山灰の下に埋めました。[ 7 ]このホットスポットの軌跡の一部であると提案されているより古い火山岩には、5600万年前のシレツィア海洋台地と7000万年前のカーマックス層群が含まれる。[ 8 ] [ 9 ]
火山活動が北東方向に進行する原因については議論がある。いくつかのモデルでは、沈み込むファラロンプレートの先端によってマントルが押し上げられること[ 10 ] 、スラブロールバック[ 11 ] 、リフトの伝播[ 12 ] 、大陸と海洋の境界での熱層の厚さの急激な変化によって引き起こされるマントル対流など、上部マントルのプロセスのみを想定している[ 13 ] 。下部マントル起源の提案では、沈み込むファラロンプレートの断片が660 km (410 mi)の不連続面を貫通し、下部マントルを押し上げ、米国西部の下にある水に富む遷移帯の融解を引き起こしたとされている[ 14 ]。あるいは、核とマントルの境界に根ざした長寿命のマントルプルームが提案されている。このプルームはコロンビア川玄武岩群を噴火させ、現在はイエローストーンホットスポットに供給している。[ 15 ]地震トモグラフィーにより、マントルの最深部からイエローストーンのすぐ下まで伸びる、幅350 km (220 mi)の円筒形の熱異常が明らかになり、マントルプルーム起源説を裏付けている。 [ 16 ]このモデルでは、北米プレートが比較的静止しているプルームの上を年間約2.2 cm (0.87 in)の速度で南西方向に移動しており、観測されている噴火中心の年代進行を生み出している。[ 17 ]
第一サイクルカルデラの北と東の境界は埋没のため不明だが、おそらく中央高原の東側で第三サイクルカルデラにまで達していたと考えられる。[ 18 ]レッドマウンテンズのハックルベリーリッジ凝灰岩はアイランドパークカルデラの厚いカルデラ内堆積物と解釈されており、[ 19 ]火山高原の南西端にあるビッグベンドリッジはカルデラ壁の一部であると推測されている。[ 19 ]スネーク川とグレイドクリーク沿いの断層は、ティートン山脈とハックルベリーリッジの北端を境界としており、アイランドパーク環状断層の一部であると考えられている。[ 20 ]第一サイクルカルデラのセグメントのいずれかが隆起したかどうかは不明である。[ 21 ]
第二サイクルのカルデラはヘンリーズフォークカルデラとして知られています。火山台地の北西端にあるサーモンリッジは、その北側のカルデラ壁であると推測されています。[ 22 ]ビッグベンドリッジに沿った断層は、第二サイクルのカルデラ形成中に再び活動し、崩壊しました。[ 19 ]玄武岩流が南側と東側の境界を覆っていますが、正の重力異常は、南側の境界がアイランドパーク盆地の中央にある直径約19km （12マイル）の円形カルデラを示しています。 [ 22 ]
ロバート・L・クリスチャンセンは、イエローストーン・カルデラは、隆起したマラード湖ドームとサワー・クリーク・ドームを中心とする、部分的に重なり合う2つの環状断層帯からなる複合カルデラであると推測した。[ 23 ]カルデラ形成後の流紋岩の埋没により南西境界は特定できないが、パープル山とウォッシュバーン山脈の南斜面、およびアブサロカ山脈の西斜面が、北側と東側のカルデラ境界を示しているとクリスチャンセンは提案した。[ 24 ]レイク・ビュート、イエローストーン湖のフラット・マウンテン・アーム、レッド・マウンテンの北麓、およびルイス滝が、イエローストーン・カルデラ縁の南東側と南側を示している。[ 25 ]しかし、サワー・クリーク環状断層帯とカルデラ東境界の位置については異議が唱えられている。最近の現地調査では、東側の環状断層はサワークリークドームの西側に位置し、イエローストーン川に沿っていることが示唆されている。[ 26 ] [ 27 ]
イエローストーン湖の最西端は、楕円形の6km × 8km （3.7マイル× 5.0マイル）のウェストサム盆地で、湖で最も深い場所の1つが含まれています。ここは、第3サイクルのカルデラ後の爆発的噴火によって形成された第4のカルデラであると解釈されています。[ 28 ]
約 215万年前から 0.07万年前までの 3 つの火山活動サイクルで、合計6,500 km 3 (1,600 mi 3 )の流紋岩と250 km 3 (60 mi 3 )の玄武岩が堆積した。 [ 29 ]各サイクルは約 75 万年続いた。各サイクルの出来事の順序は似ており、流紋岩質の壊滅的な火砕流とカルデラの崩壊があり、その前後にカルデラ縁付近で流紋岩質の溶岩と凝灰岩の噴火と玄武岩質の噴火が起こる。[ 30 ]火砕流はイエローストーン高原の火山の総体積の半分以上を占めている。[ 31 ]
最初のサイクルは約215 万年前から195 万年前まで続き、約20万 年を要した。[ 32 ]崩壊前の流紋岩ユニットとして知られているのは、アシュトンのすぐ北に位置するスネークリバービュートの流紋岩のみで、年代は2.1398 ± 0.0035 百万年前、[ 33 ] カルデラ形成のハックルベリーリッジ凝灰岩の約60～70千年前。[ 34 ]その噴火口は、ビッグベンド橋近くの最終的な第一サイクルカルデラの縁辺付近にある。[ 18 ]初期の環状断層に沿って追加の流紋岩流が噴出した可能性があるが、[ 18 ]崩壊前の流紋岩の歴史はおそらく約70千年を超えない 。[ 34 ]崩壊前のもう1つのユニットは、台地の北東縁にある厚さ60～70メートル（200～230フィート）のジャンクションビュート玄武岩で、[ 18 ]年代は 2.16 ± 0.04 百万年前。[ 35 ]オーバーハンギングクリフ玄武岩はこのユニットの溶岩流である。[ 18 ]
最初のカルデラ形成イベントはハックルベリーリッジ凝灰岩の噴火で、2.0773 ± 0.0034 百万年前、磁気極性の遷移期に発生した。[ 36 ]レッドマウンテンズ地域では厚さが1 km (0.62 mi)を超えている。 [ 37 ]初期のプリニー式噴火では、エバーツ山に最大2.5 m (8.2 ft)の降下灰が堆積し、その後、灰流凝灰岩に移行した。[ 38 ] [ 39 ]初期のプリニー式噴火活動は断続的で、複数の噴火口から発生し、おそらく数週間続き、4つのマグマ溜まりから約50 km 3 (12 mi 3 )のマグマを排出し、[ 40 ]灰流への移行開始時にカルデラの崩壊を引き起こした。[ 41 ] [ 40 ]火砕流凝灰岩は、断続的に形成された 3 つの層からなる複合シートで、マグマの総体積は約2,450 km 3 (590 mi 3 )である。[ 38 ] A 層は、高原の中央部から噴出したと考えられ、9 つのマグマ溜まりを採取した。[ 38 ]数週間以上の休止期間の後、[ 41 ]最も体積の大きい B 層がビッグベンドリッジの北から噴出した。[ 42 ]さらに数年から数十年の長い休止期間の後、[ 41 ] A 層のマグマ系の一部が活性化し、C 層に供給した。[ 41 ]最も体積の小さい C 層は、レッドマウンテン付近に起源を持つ可能性があり、その厚さは約430 m (1,410 ft)である。[ 43 ]メンバーAとメンバーCの露頭の一部がメンバーBと誤って識別されており、個々の火砕流ユニットの体積推定を複雑にしている。[ 44 ]グレン・A・アイゼットは、さらに2,000 km³ （480 mi³ ）の火山灰が降下物として北米全域に拡散したと推定した。[ 45 ]この出来事によるテフラ降下物は、ハックルベリーリッジ火山灰層（旧称「パーレットB型」）として知られている。その面積は3,400,000 km²を超える。 （1,300,000平方マイル）。[ 46 ]広く分布しており、太平洋の深海掘削計画サイト36 （アイランドパークカルデラから約1,600 km（990マイル））[ 47 ] 、カリフォルニア沿岸のハンボルト盆地とベンチュラ盆地[ 48 ] 、アイオワ州アフトン近郊、アリゾナ州ベンソン、テキサス州カンポグランデ山[ 49 ]などで確認されている。
シェリダン貯水池近くの溶岩流[ 50 ]とビッグベンドリッジ北端の2つの溶岩流[ 51 ]は、第1期火山活動の崩壊後の流紋岩である。シェリダン貯水池流紋岩は、2.07 ± 0.19 百万年前[ 50 ]、アイランドパーク環状断層から噴出したとすれば、少なくとも20 km (12 mi)の流距離が必要であった[ 52 ]。その体積は10 km 3 (2.4 mi 3 )を超えると推定されている[ 53 ]。他の2つの流れ、ブルー クリークの流れと上層のヘッドクォーターズの流れは、合計体積が10～20 km 3 (2.4～4.8 mi 3 ) [ 54 ]で、それぞれ噴出した。 198万1100万± 350 万年前194万7600万± 00万3700 万年前。[ 33 ]
約50万 年の静穏期の後、[ 55 ]ビッグベンドリッジの北に新しいマグマ系が形成された。それはビショップマウンテン溶岩流を噴出した。1.4578 ± 0.0016 百万年前、ライルスプリングの凝灰岩1.4502 ± 0.0027 百万年。[ 56 ]ビショップ山溶岩流は、露出体積が約23 km 3 (5.5 mi 3 )の流紋岩で、カルデラ内壁に沿って厚さが375 m (1,230 ft)に達します。ライル スプリングの凝灰岩は、2 つの冷却ユニットからなる1 km 3 (0.24 mi 3 )の複合火砕流シートです。[ 57 ]どちらの噴火も、第 2 サイクルのマグマ源とは異なる、孤立した高度に進化した局所的なマグマ溜まりから発生したようです。[ 51 ]ティファニーA. リベラら(2017) は、これら 2 つの噴火は第 2 サイクルに割り当てられるべきではなく、代わりに別のライル スプリング マグマ システムを表すべきだと示唆しています。[ 55 ]次の崩壊前の流紋岩噴火はビッグベンドリッジの北にあるグリーンキャニオンフローで、マッピングされた体積は約5 km 3 (1.2 mi 3 )で、年代は 1.2989 ± 0.0009 百万年前。[ 56 ]その年代は後続のメサフォールズ凝灰岩の年代と区別がつかないが、ヘンリーズフォークカルデラの断裂がグリーンキャニオンフローを切断していることから、第2サイクルカルデラより古いことがわかる。[ 58 ]
2回目のカルデラ形成噴火はメサフォールズ凝灰岩で、年代は1.3001 ± 0.0006 百万年前。[ 59 ]サーモンリッジでは露出した厚さが150 m (490 ft)を超えているが、カルデラ内部ではおそらくもっと厚い。[ 51 ]プリニー式噴火の初期段階では、アシュトン周辺に約5 m (16 ft)の火山灰と軽石が堆積したが、局所的な堆積物の結晶含有量が高いことから推測されるように、ガラス質の火山灰の多くはより遠い地域に拡散した。この降下物の上には、結晶が豊富な1 m (3.3 ft)の火砕サージ層が重なっている。 [ 60 ]その後、単一の冷却ユニットの火砕流凝灰岩が続き、約2,700 km 2 (1,000 sq mi)を覆い、体積は推定280 km 3 (67 mi 3 )であった。[ 51 ]メサフォールズ火山灰層（旧称「パーレットS型」）は、この噴火の遠位降灰層であり、ネブラスカ州のブレイナードとハーティントン、およびコロラド州のロッキー山脈南部で発見されている。[ 49 ]
崩壊後の噴火には、ムーンシャインマウンテンドーム[ 61 ]と、アイランドパーク流紋岩として知られる5つの流紋岩ドーム[ 22 ]が含まれる。推定体積2.5 km 3 (0.60 mi 3 )のムーンシャインマウンテンドームは、 1.3017 ± 0.0019 百万年前。[ 56 ]その年代はメサフォールズ凝灰岩と区別がつかないが、野外調査の結果、ヘンリーズフォークカルデラの崩壊後に形成されたことが示されている。[ 61 ]ドームのマグマ源は、ビショップマウンテン溶岩流を供給したのと同じ地域である可能性が高い。[ 62 ]アイランドパーク流紋岩は、シルバーレイクドーム、オズボーンビュートドーム、エルクビュートドーム、ルックアウトビュートドーム、ウォームリバービュートドームの5つの岩体から構成されている。[ 22 ]これらのドームの総体積は1～2 km³ (0.24～0.48 mi³ )である。[ 54 ] 5つすべてが数世紀以内に噴火した。 1.2905 ± 0.0020 百万年、単一の噴火エピソードの間。[ 63 ]ルックアウト・ビュートはビッグ・ベンド・リッジ・カルデラの壁の縁に位置していますが、他の4つのドームの噴火口は、北西方向に伸びる構造的に制御された線状の噴火口帯に沿って並んでおり、長さは約30 km (19 mi)、幅は最大でも7 km (4.3 mi)です。[ 64 ]
崩壊前の第3サイクル珪長質岩は、大きくマウント・ジャクソン流紋岩とルイス・キャニオン流紋岩に分けられ[ 65 ] 、これらは後に第3サイクル・カルデラの環状断裂帯となった場所に沿って噴出した[ 66 ] 。このサイクルで知られている最古の溶岩は、マウント・ジャクソン・グループのワピティ湖溶岩流で、年代は1.2187 ± 0.0158 百万年前、[ 67 ]イエローストーンのグランドキャニオン付近に露出しており、ワピティ湖付近で噴出した可能性が高い。[ 68 ]別の溶岩流、ムースクリークビュート溶岩流（1.1462 ± 0.0022 百万年前）もマウント・ジャクソン・グループに属する。[ 69 ]アイランド・パーク流紋岩よりは若いものの、地球化学的類似性から、一部の研究者はこれを崩壊後の第二次噴火と提唱している。[ 70 ]ブロード・クリークの未知の凝灰岩ユニットの軽石の年代範囲は0.948 ± 0.016 百万年前1.11 ± 0.02 百万年前。[ 71 ]後のマウントジャクソンの噴火にはフラットマウンテン流紋岩（0.929 ± 0.034 百万年）[ 72 ]およびハーレクイン湖の流れ（0.8300 ± 0.0072 百万年前）。[ 67 ]ルイスキャニオン流紋岩群には、0.8263 ± 0.0184 百万年前[ 67 ]だが、ロバート・L・クリスチャンセンは、これらは第1サイクル噴火の後期段階である可能性を示唆している[ 73 ] 。最近発見された火砕流ユニットは、0.796 百万年前。[ 74 ]爆発的な噴火によりハーレクイン湖付近に軽石質の降下物が堆積し、[ 65 ]そのすぐ上にマウントヘインズ溶岩が堆積した（0.7016 ± 0.0014 百万年前）。[ 67 ]イエローストーン噴火による火山灰層がグレートソルトレイクに堆積した。0.7 百万年前。[ 75 ]ビッグベア湖溶岩流の年代は不明だが、第3サイクルのカルデラ形成ラバクリーク凝灰岩の下にある。[ 65 ]カルデラ内の地形から推測すると、マウントジャクソン溶岩流がイエローストーンカルデラ内に埋まっている可能性がある。[ 73 ]
第三サイクルの気候性火砕流噴火はラバクリーク凝灰岩で、年代は0.6260 ± 0.0026 百万年前、[ 34 ]海洋同位体ステージの氷期と間氷期の移行期に形成された。[ 76 ]この複合凝灰岩シートは、少なくとも2つのメンバーから構成されており、それらの間で広範囲にわたる溶着強度の低下によって区別できる。 [ 77 ]総火砕流量は約1,000 km 3 (240 mi 3 )である。[ 78 ]メンバーAは、おそらくパープルマウンテンの南で噴火し、そこで最大厚さ430 m (1,410 ft)に達し、最大の溶着を示している。[ 78 ]パープルマウンテンからギボンキャニオンまでのカルデラ壁部分は、メンバーAの定置後、完全に冷却される前に崩壊した。[ 79 ] 20 ～30 cm (7.9～11.8インチ)のゆるい結晶質の火山灰層が A 層と B 層を隔てており、厚い火山灰流が冷えるのに十分な長さの噴火の中断があったことを示している。[ 80 ] 3 m (9.8フィート)の厚さの軽石質の火山灰降下堆積物が B 層の下にあり、おそらくその初期段階を示している。[ 80 ] B 層の火山灰流は、古谷とより広範囲の台地セグメントに沿って放射状に外側に広がっている。 B 層の噴火中心は、A 層の噴火中心よりも東に位置しているように見える。 [ 81 ]しかし、この単純な噴火シーケンスには異議が唱えられている。[ 26 ]ボッグ クリーク周辺から噴出する、さらに40 m (130フィート)の火山灰流層 (非公式にユニット 2 と名付けられている) が確認されている。ユニット2はメンバーAが冷えてから数十年後に噴火し[ 82 ]、メンバーAの凝灰岩の破片の上に重なっている[ 74 ]。さらに2つの流紋岩質の火砕流ユニット（ユニット3とユニット4）がストーントップ山の近くの噴火口から噴火したことが確認されており、これらはこれまで記録されていなかったラバクリーク凝灰岩の一部である[ 82 ] 。フラッグランチにあるメンバーBの下にある未知の溶結凝灰岩はメンバーAとは関連付けられておらず、メンバーBの最初の降灰の直前に堆積したもので、初期のラバクリーク噴火の一部と考えられている[ 83 ] 。 ラバクリーク凝灰岩は、2枚の火砕流シートという単純な構造ではなく、異なるマグマ体からの複数の火砕流ローブで構成されている可能性がある。[ 74 ]ラバクリーク凝灰岩の噴火による降灰は、ラバクリーク灰床（以前は「パーレット O型」）として知られており、[ 49 ] 3,000,000～4,000,000 km 2 （1,200,000～1,500,000平方マイル）を超える面積を覆っている。[ 46 ]パーキンスとナッシュ（2002）は、この灰床の体積が500 km 3 （120 mi 3 ）を超えると推定した。[ 84 ]メキシコ湾、[ 85 ]サスカチュワン州レジーナ近郊、[ 86 ]カリフォルニア州ベンチュラ、[ 87 ]アイオワ州ビオラセンターで確認されている。[ 49 ]
崩壊後の流紋岩は、ラバクリーク凝灰岩の直後に噴出した可能性が高い。[ 88 ]崩壊後の地表珪長質岩は、総称してプラトー流紋岩と呼ばれ、[ 89 ]主に溶岩流から構成されている。[ 88 ]プラトー流紋岩は、カルデラ内の3つのメンバー（アッパーベイスンメンバー、マラードレイクメンバー、セントラルプラトーメンバー）と、カルデラ外の2つのメンバー（オブシディアンクリークメンバー、ローリングマウンテンメンバー）に分けられる。[ 90 ]これらの溶岩流の噴火口が開いた際に、流紋岩質の軽石と火山灰が噴出した可能性が高い。[ 88 ]最古のカルデラ内流紋岩であるアッパーベイスンメンバーのイーストビスケットベイスンフローは、0.635 ± 0.014 百万年前に形成された未知のユニットの珪長質岩片が続く（ イエローストーン湖では0.6 ± 0.02百万年、[ 91 ]ノースビスケット盆地流 (0.580 ± 0.040 百万年）。[ 92 ]カルデラ外流紋岩の最も古いものはリバーサイドフロー（ ローリングマウンテン部層の0.5258 ± 0.0033百万年前( 93 )は、ミドルビスケット盆地流 (0.527 ± 0.028 百万年前）。[ 92 ]上部盆地部層の 2 つの火砕流凝灰岩ユニットには、厚さ35 m (115 ft)のアンクル トムズ トレイル凝灰岩[ 90 ]と厚さ230 m (750 ft)のサルファー クリーク凝灰岩[ 94 ]があり、後者は 0.527 ± 0.028百万年前と推定されている。 0.479 ± 0.02 百万年。[ 95 ]サルファークリーク凝灰岩は少なくとも13 km 3 (3.1 mi 3 )である。[ 96 ]これらの凝灰岩はサワークリークドームの北斜面に堆積した。[ 90 ]上部盆地部のキャニオン溶岩流はサルファークリーク凝灰岩の直後に噴火した。これは、火砕流が堆積時にまだ高温であったためである。[ 97 ]サルファークリーク凝灰岩とキャニオン溶岩流はどちらもファーン湖近くの噴火口から発生した。[ 97 ] 2つの凝灰岩とキャニオン溶岩流を合わせたマグマ量は40～70 km 3 (9.6～16.8 mi 3 )である。[ 54 ]ダンレイブンロード溶岩流（ 上部盆地部層の0.486 ± 0.042百万年前) はキャニオン溶岩流の上に重なっており[ 97 ]、カルデラ外噴火口があった可能性がある[ 98 ] 。ローリングマウンテン部層のクーガークリーク溶岩ドームは噴火した。 カルデラの北0.358 ± 0.002百万年前。 [ 99 ] オブシディアンクリーク層のさらに4つの溶岩流（ウィローパークドーム、アポリナリススプリングドーム、ガードナーリバー複合体、グリズリーレイク複合体）が、0.326 ± 0.002 百万年と0.263 ± 0.003 百万年前、[ 99 ]ノリス間欠泉盆地の北、マンモスホットスプリングス方面付近。[ 100 ]上部盆地層のサウスビスケット盆地流が噴火した。0.257 ± 0.009 百万年前。[ 92 ]上部盆地層のスカウプ湖流は、0.244 ± 0.009 百万年、[ 92 ]一方、オブシディアンクリーク部層のランドマークドームは0.226 ± 0.006 百万年。[ 99 ]
最後の超巨大噴火以来、イエローストーンカルデラ内およびその周辺では、非爆発的な溶岩噴火や、それほど激しくない爆発的噴火が発生している。 [ 101 ] [ 102 ]最も最近の溶岩流は約7万年前に発生したが、17万4000年前には激しい噴火によってイエローストーン湖の西サムが削られた。小規模な水蒸気爆発も発生している。1万3800年前の爆発では、イエローストーン湖の端にあるメアリー湾（カルデラの中心に位置）に直径5km （3.1マイル）のクレーターが残された。 [ 103 ]現在、この地域には有名なオールドフェイスフル間欠泉を含む多数の地熱噴出口が点在しており、また、地下のマグマ溜まりの膨張が続いていることを示す地盤の隆起も記録されている。
この地域の火山活動と地殻変動により、年間1,000～2,000回の地震が観測されています。そのほとんどは比較的小規模で、マグニチュード3以下です。時折、比較的短期間に多数の地震が観測され、これは群発地震として知られています。1985年には、数か月にわたって3,000回以上の地震が観測されました。1983年から2008年の間に、70回以上の小規模な群発地震が観測されました。USGSは、これらの群発地震はマグマや熱水流体の移動ではなく、既存の断層の滑りによって引き起こされる可能性が高いと述べています。[ 105 ] [ 106 ]
2008 年 12 月、2009 年 1 月にかけて、イエローストーン湖の北西端の下で 7 日間にわたり 500 回を超える地震が観測され、最大規模の地震はマグニチュード 3.9 を記録した。[ 107 ] [ 108 ] 2010 年 1 月、ハイチ地震の後、チリ地震の前に、別の群発地震が発生した。2010 年 1 月 17 日から 2 月 1 日の間に 1,620 回の小規模地震が発生したこの群発地震は、イエローストーン カルデラで記録された中で 2 番目に大きいものであった。これらの地震の中で最大規模だったのは、2010年1月21日に発生したマグニチュード3.8の地震でした。[ 106 ] [ 109 ]この群発地震は2月21日までに平常レベルまで収まりました。2014年3月30日午前6時34分（MST）にイエローストーンでマグニチュード4.8の地震が発生し、1980年2月以来最大規模となりました。 [ 110 ] 2018年2月には300回以上の地震が発生し、最大規模はマグニチュード2.9でした。[ 111 ]
64万年前に発生したイエローストーン・カルデラのラバ・クリーク噴火[ 112 ]では、約1,000立方キロメートル（240平方マイル）の岩石、塵、火山灰が大気中に噴出した。これはイエローストーンで3番目に発生した、カルデラ形成を伴う最も新しい噴火である。
地質学者は、マグマ溜まりの圧力の変化を間接的に測定するため、年間最大150ミリメートル（5.9インチ）上昇しているイエローストーン高原の標高を綿密に監視している。 [ 113 ] [ 114 ] [ 115 ]
2004年から2008年にかけてのイエローストーン・カルデラの底の隆起は、年間約75ミリメートル（3.0インチ）で、 1923年にこのような測定が始まって以来、これまで観測された中で3倍以上大きいものでした。 [ 116 ] 2004年から2008年にかけて、ホワイトレイクGPSステーションでは、カルデラ内の地表面が最大8インチ（20cm ）上昇しました。 [ 117 ] [ 118 ] 2010年1月、USGSは「イエローストーン・カルデラの隆起は大幅に減速した」[ 119 ]と述べ、隆起は続いているものの、ペースが遅くなっているとしました。[ 120 ] USGS、ユタ大学、イエローストーン火山観測所の国立公園局の科学者たちは、「近い将来、イエローストーンでこのような壊滅的な噴火が再び起こるという証拠は見当たらない。これらの事象の再発間隔は規則的でも予測可能でもない」と主張している。この結論は、2013年12月にユタ大学の科学者による研究論文が発表された後に改めて表明された。その研究では、「イエローストーンの下にあるマグマ溜まりの規模は、これまで考えられていたよりもかなり大きい」ことが明らかになった。イエローストーン火山観測所はウェブサイトで声明を発表し、次のように述べている。
興味深い発見ではあるものの、イエローストーンの地質学的危険性が増大したことを意味するものではなく、ましてや近い将来「超巨大噴火」が起こる可能性を高めるものでもありません。一部のメディア報道とは異なり、イエローストーンは超巨大噴火が「差し迫っている」わけではありません。[ 121 ]
メディア報道は、より誇張された表現を用いていた。[ 122 ]
アメリカ地質学会の月刊ニュース・科学誌「GSA Today」に掲載された研究では、将来の噴火の中心となる可能性が最も高い3つの断層帯が特定された。[ 123 ]これらのうち2つは17万4000年前から7万年前の溶岩流に関連しており、3つ目は現在の地震活動の中心となっている。[ 123 ]
2017年、NASAは火山噴火の防止の実現可能性を判断するための調査を実施した。その結果、マグマ溜まりを35%冷却すれば、そのような事態を未然に防ぐのに十分であることが示唆された。NASAは、地下10キロメートルに高圧の水を注入することを提案した。循環する水は地表で熱を放出し、地熱発電源として利用できる可能性がある。この計画が実行されれば、約34億6000万ドルの費用がかかる。ジェット推進研究所のブライアン・ウィルコックスは、マグマ溜まりの上部に穴を開けると、このようなプロジェクトが偶発的に噴火を引き起こす可能性があると指摘している。[ 124 ] [ 125 ]
2013年の地震データの分析によると、マグマ溜まりは長さ80 km (50 mi) 、幅20 km (12 mi)である。また、地下容積は4,000 km 3 (960 cu mi)で、そのうち6～8%が溶岩で満たされている。これは科学者が以前考えていたよりも約2.5倍大きいが、科学者はマグマ溜まり内の溶岩の割合が低すぎて、もう一度超巨大噴火を起こすことはできないと考えている。[ 126 ] [ 127 ] [ 128 ]
2017年10月、アリゾナ州立大学の研究によると、イエローストーンの最後の超巨大噴火の前に、マグマが2回の大きな流入でマグマ溜まりに流れ込んだことが示されました。イエローストーンの溶岩の結晶の分析によると、最後の超巨大噴火の前に、マグマ溜まりの温度が急速に上昇し、組成が変化したことが分かりました。この分析は、イエローストーンのマグマ溜まりが、火山学者が当初考えていた数世紀ではなく、わずか数十年で噴火能力に達し、超巨大噴火を引き起こす可能性があることを示しました。[ 129 ] [ 130 ]
約64万年前の最新の大噴火（ラバクリーク噴火）以来、イエローストーンはカルデラの下にある広大なマグマ溜まりのおかげで地質学的に活発な状態を保っています。このマグマ溜まりには約4,000 km³の半溶融物質が含まれていると推定されており、世界でも最大級のマグマ溜まりの一つとなっています。カルデラ底の周期的な隆起（年間最大75 mmの速度で測定）は、地下マグマの移動のダイナミクスに関する貴重な知見をもたらし、現在進行中の地質学的モニタリング活動の重要な焦点となっています。[ 131 ]
イエローストーンの火山噴火と継続的な地熱活動は、カルデラの下にある巨大なマグマのプルームに起因すると考えられています。このマグマには、非常に高い圧力で保持された溶解ガスが含まれています。地殻の破砕などの地質学的変動により圧力が十分に低下すると、これらのガスが溶出し、気泡を形成してマグマが膨張します。このプロセスは連鎖反応を引き起こし、さらなる圧力解放によってガスの膨張が増大します。極端な場合、上層の地殻物質が勢いよく噴出すると、爆発的な噴火に至る可能性があります。[ 132 ]
研究や分析によると、より大きな危険は火山活動とは無関係に発生する熱水活動から生じる可能性がある。[ 133 ]過去14,000年の間に20を超える大きなクレーターが形成され、メアリー湾、タービッド湖、紀元前1300年頃の噴火で形成されたインディアン池などの地形が生まれた。
2003年の報告書で、USGSの研究者らは、地震によってイエローストーン湖の水が7700万立方フィート（220万立方メートル、5億8000万米ガロン）以上移動し、巨大な波が発生して覆われていた地熱システムが開放され、メアリー湾を形成する熱水爆発につながった可能性があると提唱した。[ 134 ] [ 135 ]
さらに研究によると、非常に遠くの地震がイエローストーンの活動にまで影響を及ぼしていることがわかっています。例えば、1992年にカリフォルニア州モハベ砂漠で発生したマグニチュード7.3のランダース地震は、 800マイル（1,300 km）以上離れた場所で群発地震を引き起こしました。また、2002年にアラスカ州で発生したマグニチュード7.9のデナリ断層地震は、2,000マイル（3,200 km）離れた場所で発生し、その後数ヶ月にわたって多くの間欠泉や温泉の活動を変化させました。[ 136 ]
2016年、USGSは、この地域の熱水活動に寄与する地下システムの地図を作成する計画を発表した。研究者によると、これらの地図は次の噴火がいつ起こるかを予測するのに役立つ可能性があるという。[ 137 ]
「過去の爆発的な火山噴火と溶岩流、そして世界クラスの熱水系でよく知られている」という点に関して、国際地質科学連合（IUGS）は、2022年10月に発表したリストで、イエローストーン火山熱水系を世界中の100の地質遺産地のリストに含めた。同組織は、IUGS地質遺産地を「国際的に科学的に重要な地質学的要素および/またはプロセスを有し、参照として使用され、かつ/または歴史を通じて地質科学の発展に大きく貢献した重要な場所」と定義している。[ 138 ]
イエローストーン地域の地質学的過去と将来の可能性を、分かりやすく科学的に解説した書籍。。
地質学者
が書いた、イエローストーン・カルデラの噴火を題材にした小説。ワイオミング州西部の地質に関する豊富な技術的詳細が含まれている。。
ウィキメディア・コモンズにあるイエローストーン・カルデラ関連のメディア{{cite web}}: CS1 maint: bot: 元の URL の状態が不明です (リンク)