Le nom « Yellowstone » (« pierre jaune » en français) provient de la couleur des rochers du grand canyon de Yellowstone (vallée en « V ») qui a été formé lors des dernières glaciations avant d'être fortement érodé par la rivière Yellowstone. Contrairement aux apparences, la couleur des pierres provient de l'altération hydrothermale du fer qu'elles contiennent et non du soufre qui est toutefois présent. Yellowstone se situe à l’extrémité nord-orientale de la plaine de Snake River qui forme un arc en « U » à travers les Montagnes Rocheuses. La plaine s’étend sur 400 km vers l’ouest à partir de la ville de Boise dans l'État de l'Idaho. La caldeira de Yellowstone est le plus grand système volcanique d’Amérique du Nord. Il appartient à la catégorie des « supervolcans » et ses éruptions dépassent de loin celles des volcans « classiques ».

 

 

Le bassin de Morning Glory Pool

La forme arquée de la plaine montre le déplacement qu’a connu la plaque nord-américaine durant les dernières 17 Ma. Cette plaque tectonique s'est déplacée sur un point chaud du manteau terrestre13. Entre huit ou seize kilomètres sous la caldeira de Yellowstone5 se trouve une cavité appelée chambre magmatique qui contient une masse de magma pour l'essentiel cristallisée et sous haute pression. Cette chambre gigantesque a une capacité maximale de 15 000 km3 à 20 000 km3, ce qui représente à peu près la taille du massif du Mont-Blanc. Un point chaud est, comme son nom l'indique, un endroit de la croûte terrestre qui est plus « chaud » que le reste du globe. En effet, dans les profondeurs du manteau (la base du manteau supérieur pour ce qui concerne le Yellowstone) un panache de magma plus chaud que la normale remonte et provoque la fonte du manteau situé en dessous de la croûte terrestre avant de la percer comme le ferait un chalumeau avec une plaque de fer. Cette poussée forme une sorte de dôme sous la croûte terrestre. Une fois arrivés juste en dessous de la surface, les gaz et le magma en partie refroidis forment donc une chambre magmatique générant des volcans en dehors de toutes zones de subduction. Yellowstone se distingue des autres volcans par sa forme originale. En effet, ce volcan se manifeste sous la forme d'une caldeira étendue alors que les volcans classiques sont plutôt coniques : c'est ce qu'on appelle une caldeira active. Yellowstone est de plus le seul volcan explosif placé sur un point chaud mais il n'est pas la seule caldeira active.

 

 

 

Colonne de basalte près de Tower Fall produite par une coulée de lave lors d’une énorme éruption volcanique.

L’éruption la plus violente connue s’est déroulée il y a 2,1 millions d'années. Elle a rejeté 2 450 km3 de matières volcaniques tout en créant la formation géologique de Huckleberry Ridge Tuff. Une éruption moins importante rejetant 280 km3 de matières est survenue il y a 1,2 million d’années. Elle a ainsi donné naissance à la Island Park Caldera et à la formation géologique de Mesa Falls Tuff.

Il y a environ 640 000 ans, une troisième éruption volcanique recouvrit de cendres volcaniques et de roches également appelés ejectas (1 000 km3) tout l'ouest des États-Unis, une partie du centre du pays, et s'étendit jusqu'à la côte Pacifique et au Mexique. Après ce cataclysme équivalent à 3 000 fois l'éruption du Vésuve en 794 ou 1 000 fois plus puissant que l’éruption du mont Saint Helens en 1980, il resta une immense caldeira, d'une taille de 45 km sur 85. L’éruption entraîna également la formation géologique nommée Lava Creek Tuff qui est composée de tuf. Chacune des trois éruptions a relâché d’énormes quantités de cendres qui se sont répandues à des milliers de kilomètres de leurs lieux d'origine. Les gaz et les cendres ont probablement eu un grand impact sur le climat de la planète tout en amenant une extinction massive d’espèces vivantes principalement en Amérique du Nord.

 

 

Des chemins en bois permettent aux visiteurs de s’approcher des sources chaudes de Grand Prismatic Spring

Une éruption mineure a eu lieu il y a 160 000 ans. Elle forma une caldeira plus modeste qui contient actuellement la partie ouest du lac Yellowstone. Deux autres éruptions eurent encore lieu ensuite. La dernière d’entre elles, survenue il y a 70 000 ans, a rebouché une grande partie de la caldeira avec ses coulées de laves.

Chacune des éruptions fait en réalité partie d’un cycle dont l’apogée coïncide avec la destruction du toit de la chambre magmatique ce qui a pour conséquence la vidange d’une partie de celle-ci. Cela créé un cratère nommé « caldeira » dont la lave s’échappe par des fissures entourant celui-ci. Le temps écoulé entre les trois dernières éruptions est de l’ordre de 600 000 à 900 000 ans. Même si la dernière éruption importante s'est déroulée il y a 640 000 ans, rien n'indique pour autant que la prochaine est imminente.

Une série d'éruptions de faible explosivité eurent lieu entre 630 000 et 70 000 ans et remplirent la caldeira de Yellowstone de laves composées de rhyolite et de basalte. Ces laves sont visibles au niveau des collines d'Obsidian Cliffs (rhyolite) et de Sheepeaters Cliff (basalte). Les strates laissées sont visibles dans le Grand Canyon de Yellowstone à l’endroit où la rivière Yellowstone érode les anciennes couches de lave. Pour finir, une éruption hydrothermale creusa un cratère de 5 km de diamètre à Mary Bay, il y a environ 13 000 ans.