[1. 簡介] [2. 旅遊建議/食宿交通] [3. Sightseeing] [4. Winter Activities] [5. Wildlife Watching] [6. Day Hiking] [7. Other Activities] [8. Who's Who in the Park] [9. More about the Park] [10. 感想]
9. More about the Park
[9-1. Geysers around the World] [9-2. How Geysers Work?] [9-3. Wolves: A Legend Returns to Yellowstone] [9-4. Yellowstone Cutthroat Trout] [9-5. Yellowstone Fires of 1988] [9-6. Supervolcano under Yellowstone: It's Overdue] [9-7. Early Expedition/Survey in Yellowstone] [9-8. Greater Yellowstone Ecosystem] [9-9. Thermophiles] [9-10. Geyserite vs Travertine] [9-11. Lodgepole Pine] [9-12. US Army/Fort Yellowstone] [9-13. Namesake of Yellowstone] [9-14. Yellowstone Trivias] [9-15. Winter Use Plan] [9-16. Superintendent's Talk] [9-17. Book: Winter Wonderland in Yellowstone]
9-2. How Geysers Work?
大部分的geyser不會單獨出現，而是在一個地區同時有好幾個一起存在，這的地區也就是所謂的geyser field。在geyser field除了geyser外，還有另外三種常見的地熱景觀，分別為fumarole、mudpot與pool，連同geyser構成了所謂的hot spring。也就是說，專業上的hot spring包括四種，而俗稱的hot spring通常指的是pool這一個類型。
一般來說fumarole是地表水分不夠，在熱大於水的狀況下，水全部被蒸發，所以大家看到一堆煙，所以fumarole又稱為steam vent，就是蒸汽口的意思；而mudpot通常是地下的水因為硫而成酸性把地表的岩石給融化，再配合上高熱因此形成了像是被「勾欠」過的泥漿，一直被煮沸與冒泡，所以這種東西稱為泥鍋；而pool是大家最熟悉的地熱景觀，就是一灘水或一鍋水在地表，可能一直很平靜，也可能會邊煮沸邊冒泡與冒煙。
在這四種hot springs裡，要形成geyser是最複雜的，因為他需要的條件最多，除了地底的熱(heat)與充分的水(water)以外，地底的管路系統(plumbing system)更是不可或缺。
地底要有熱是最容易理解的，不然沒有足夠的能量讓水往上噴。而這種高熱量一般得在如黃石公園這種火山區域，由地表下巨大的magma chamber提供所需的熱源；要有充分的水也很容易理解，而黃石公園位於Continental Divide，很容易攔截到足夠的水汽並流到地表裡層，作為geyser噴發所需的水分。最難的是所謂的plumbing system，這些地下的管路除了提供地下水可以流進去外，還必須是pressure-tight，不然水在地底煮沸的過程中會「漏氣」，就無法一鼓作氣往上衝了。而要pressure-tight的一個關鍵在於岩石的化學成分，必須是如rhyolite(流紋岩)這種含矽量高的岩石才有辦法。此外，這管路系統通常在接近地表時還得要有個「瓶頸」結構，也就是constriction，這樣才能形成天然的壓力鍋，讓「瓶頸」下面的水在高壓下繼續加熱。
如果只是單獨要heat、water與plumbing system或是任選兩樣，在天然界並不是很難，但要三樣同時在一個地方具備就很罕見了，也因此geyser在地球上不常見。
Figure 9-2.1: 2010年新的遊客中心在Old Faithful啟用，裡面有不少教育性的公園相關知識，地熱是其中之一。
Figure 9-2.2: 接下來這四張應該是Norris Geyser Basin的那個小museum照的，解釋最常見的四種地熱景觀，這個是hot spring，也就是熱泉。
Figure 9-2.3: 這個是解釋geyser，也就是噴泉。
Figure 9-2.4: 這個是解釋mudpot，也就是泥鍋。
Figure 9-2.5: 這個是解釋fumarole，也叫steam vent，也就是噴氣孔。
USGS對geyser有以下正式的定義：
A geyser is a hot spring characterized by intermittent discharge of water ejected as a turbulent eruption that is accomplished by a vapor phase.
以上這段的用字雖然都很生活化，但有幾個重點。首先，geyser是hot spring的一種，也就是說他必須是熱的。實際上，自然界有個東西叫做soda-pop geyser，雖然水也會往上噴，但不能算是geyser。這種東西的水是冷的，之所以可以往上噴是因為二氧化碳的關係，就像是在劇烈晃動汽水後才打開瓶蓋。
第二個是必須間歇(intermittent)，也就是說間歇泉是比噴泉好的中文翻譯，缺點是得多打一個字。之所以會是間歇是因為geyser在地底儲存的水在噴完後必須重新補充與加熱，因此會噴一陣子歇一陣子。自然界中有一種叫做perpetual spouter很像geyser，水也是熱的，問題是這種東西噴個不停，比如黃石公園裡有Steady Geyser(在Firehole Lake Drive裡)與Red Spouter(在Fountain Paint Pot)，就是屬於perpetual spouter，雖然Steady Geyser用geyser當名字。但問題是，也沒有人有那種美國時間廿四小時監控，所以搞不好大家在睡覺的時候他們也沒噴，等有人到的時候才開始噴，基於benefit of doubt，因此這種東西很多時候也被算是geyser。這在黃石公園並不是什麼重要的事，因為公園內幾百的geyser，多一個或少一個都不會影響大局。
在來是得滿足turbulent這個條件，也就是說geyser的噴發必須是暴力的，而不是溫和的。這表示必需要有水噴到一定的高度，不過不見得需要多高就是，一個比較通用的法則，是看看水面是否有被往上噴的水劃破，五到十公分很多時候就算滿足這條件。
最後是所謂的vapor phase，也就是整個過程中必須有蒸汽伴隨著。這意味著水必須在地底被煮熟，並形成水蒸氣，雖然實際上的蒸汽可以有水蒸氣以外的氣體。
Figure 9-2.6: 這張是四種地熱景觀的濃縮版。
Figure 9-2.7: 如果你對geyser有興趣的話，這本書不錯。不到一百頁，裡面很多圖，所以很容易讀完。除了在黃石公園有賣，大提頓與南邊的National Elk Refuge的遊客中心都有賣，也可以上網去如amazon買。
Figure 9-2.8: 水很顯然的是geyser形成的一個要素。
Figure 9-2.9: 地底的熱也是geyser所需要的。
Figure 9-2.10: 而地底的裂縫(fracture)也不可少，因為這些裂縫會形成所謂的plumbing system，是世界大部分地熱區最缺的一個因素。
扯了半天，這邊開始要講geyser如何噴發。
在geyser噴發完後，必須開始進入給水的階段，而這些水由地底的岩層滲透進入geyser的plumbing system，並慢慢將整個plumbing system注滿，地表也因此可以看到水面上升、甚至溢出來。而在注入水的過程中，地底的magma透過岩石加熱這些冷水，並慢慢加熱到沸點。然而因為geyser地面下噴口有constriction這個瓶頸結構，使得這個constriction下沸騰的水泡泡「塞車」而無法順利全部往上竄，而在constriction上面的水這時形同壓力鍋的鍋蓋蓋著，使得constriction下的水受到上面的壓力而必須繼續煮熱(壓力越大沸點越高)，並高於地表的沸點。在繼續加熱的情況下，這些水泡泡終於熱到夠力以氣爆衝破constriction上面的水所形成的壓力而噴出，於是在鍋蓋打開的狀況下，constriction下的水泡泡開始一窩蜂往上噴出，於是形成大家看到的geyser。而這個噴發動作要嘛因為水噴完而結束、要嘛因為不夠熱而沒力往上繼續噴而結束。因為constriction下面的水被清空，不管是全空還是半空，都重新進入給水階段，也因此在geyser噴完後，會看到水面下降，尤其是fountain-type geyser，因為不會被cone擋到。
公園有幾個geyser是觀看這種噴發循環的好例子，一個是Biscuit Geyser Basin的Jewel Geyser，不到十分鐘就噴一次，你可以清楚看到水面的升降與噴發的關係；另一個是Upper Geyser Basin的Solitary Geyser，水位的變化比Jewel Geyser更容易觀察，缺點是噴發高度很矮且很短，不是個壯觀的geyser。當水面上升並溢出時得睜大眼看，漏掉的話差不多就得等約七分鐘後的下一次。
不管是cone-type geyser還是fountain-type geyser，噴發原理與條件都跟以上所述類似，差別在於fountain-type geyser在噴發的氣爆過程中還得穿過水池才能到達空氣，因此常常會水花四濺；而cone-type geyser不需要再穿破水面，因此是一柱擎天往上噴。
Figure 9-2.11: Biscuit Geyser Basin的Jewel Geyser是觀察geyser行為的好例子，因為一個噴發週期不到十分鐘。
Figure 9-2.12: 這是上圖剛噴完照的，可以發現噴口旁積滿了水，而噴口還冒著煙。
Figure 9-2.13: 繼續觀察會發現，噴口旁的水回流進噴口，且噴口這時也不冒煙，因為正在重新補充水的關係。
Figure 9-2.14: 水補充好且加熱過後的噴口，可以發現水位上升，並且有不少沸騰的泡泡。這種水位上升與水面看到沸騰是噴泉即將噴發的前兆，對一些噴發週期難以預測的geyser，這是你經過時決定要不要等的關鍵。
Figure 9-2.15: Jewel Geyser再一次的噴發，完成了一個噴發週期。
Figure 8-2.16: 這是Old Faithful遊客中心的一個噴泉模型(geyser model)，媽媽正在解釋給小孩噴泉的原理，我在旁邊聽她其實解釋得很不錯也很有趣。對於準備帶這種年紀小孩到這的父母，最好準備一下以免到時候漏氣。
由於geyser的噴發是一種非常暴力的過程，長年下某些plumbing system的結構可能會受損，包括地底的或是地表的，因此無法繼續噴。此外，這些plumbing system非常複雜，常常跟附近其他的geyser或是pool共用，因此可能會有function exchange的情形發生。也就是其中一個很active，但另一個dormant。一個例子是Upper Geyser Basin的Grotto Geyser與Giant Geyser，以我最近幾年的經驗，Grotto Geyser是active而Giant Geyser是dormant，但也許幾年後會顛倒。這種function exchange不只發生在geyser，也可以發生在pool。比如同在Upper Geyser Basin的Beauty Pool與Chromatic Spring，也被觀察到Chromatic Spring是active(顏色比較鮮豔)而Beauty Pool是dormant(顏色黯淡)。另外，由於geyser都是在火山地形，地表結構相對不穩定，也可能因為土石流等天然因素被塞到而窒息死。
總之，geyser是很有趣的自然景觀，相當動態而生動。有興趣的話，我很推薦Figure 8-2.7裡Scott Bryant的那本書，相當淺顯易懂，看完後對geyser會有相當全面的瞭解。
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