Het verhaal van de thermale bassins van Yellowstone begint met kenmerken diep in de aarde. In het middelpunt van de aarde bevindt zich de kern die wordt omgeven door de mantel en tenslotte de aardkorst. Maar wat ons interesseert is een functie die bekend staat als een hotspot. Het is een bron van enorme hitte, verankerd in de mantel. Deze zelfde hotspot is verantwoordelijk voor vulkanische activiteit in een aantal gebieden in het zuidoosten van Idaho, waaronder het Craters of the Moon National Monument. Na miljoenen jaren van beweging van de aardkorst ligt deze hotspot nu onder Yellowstone.
Ongeveer 600 jaar geleden stuurde deze hotspot een kolom hete magma naar het oppervlak, waardoor een enorme magmakamer ontstond. Terwijl de magmakamer zich vulde, duwde deze omhoog op de aardkorst en vormde een grote koepel.
Terwijl de druk op het oppervlak toenam, vormden zich scheuren rond de rand van de koepel en een enorme uitbarsting verdreef een enorme hoeveelheid magma, waardoor een groot deel van de magmakamer werd geleegd.
Toen honderden kubieke kilometer gesmolten gesteente werd verwijderd, stortte het dak van de koepel in tijdens een van de meest gewelddadige explosies die de aarde ooit heeft gekend.
De volgende 500 jaar bleef lava de caldera binnenstromen en een groot deel van de krater vullen. Het is dit nog steeds actieve vulkanische gebied dat de warmtebron levert voor de thermische kenmerken van Yellowstone.
De Yellowstone-regio heeft de afgelopen 2.1 miljoen jaar drie buitengewoon grote vulkaanuitbarstingen veroorzaakt. Bij elk van deze cataclysmische gebeurtenissen barstten enorme hoeveelheden magma aan de oppervlakte en in de atmosfeer los als mengsels van gloeiend hete puimsteen, vulkanische as (kleine, grillige fragmenten van vulkanisch glas en gesteente) en gas dat zich verspreidt als pyroclastische (“door vuur gebroken”) stromen in alle richtingen. De snelle terugtrekking van zulke grote hoeveelheden magma uit de ondergrond zorgde er vervolgens voor dat de grond instortte, waardoor de bovenliggende bergen werden opgeslokt en er brede ketelvormige vulkanische depressies ontstonden die ‘caldera’s’ worden genoemd.
De eerste van deze caldera-vormende uitbarstingen, 2.1 miljoen jaar geleden, creëerde een wijdverspreide vulkanische afzetting die bekend staat als de Huckleberry Ridge. Tufsteen, waarvan een uitloper kan worden bekeken bij Golden Gate, ten zuiden van Mammoth Hot Springs. Deze gigantische gebeurtenis, een van de vijf grootste individuele vulkaanuitbarstingen die waar dan ook op aarde bekend zijn, vormde een caldera met een doorsnee van meer dan 60 kilometer.
Een soortgelijke, kleinere maar nog steeds enorme uitbarsting vond 1.3 miljoen jaar geleden plaats. Deze uitbarsting vormde de Henrys Fork Caldera, gelegen in het gebied van Island Park, ten westen van Yellowstone National Park, en produceerde een andere wijdverbreide vulkanische afzetting genaamd de Mesa Falls Tuff.
De meest recente calderavormende uitbarsting in de regio, 640,000 jaar geleden, creëerde de 35 mijl brede, 50 mijl lange (55 bij 80 km) Yellowstone Caldera. Pyroclastische stromen van deze uitbarsting lieten een dikke vulkanische laag achter deposito's bekend als de Lava Creek Tuff, die te zien is in de zuidwaarts gerichte kliffen ten oosten van Madison, waar ze de noordelijke muur van de caldera vormen. Enorme hoeveelheden vulkanische as werden hoog in de atmosfeer geblazen, en afzettingen van deze as kunnen nog steeds worden gevonden op plaatsen zo ver van Yellowstone als Iowa, Louisiana en Californië.
Elk van de explosieve calderavormende uitbarstingen van Yellowstone vond plaats toen grote hoeveelheden 'rhyolitisch' magma zich op ondiepe niveaus in de aardkorst ophoopten, zo weinig als 3 km onder het oppervlak. Dit zeer stroperige (dikke en plakkerige) magma, geladen met opgelost gas, bewoog zich vervolgens naar boven, waardoor de korst onder spanning kwam te staan en aardbevingen. Toen het magma het oppervlak naderde en de druk afnam, veroorzaakte het uitzettende gas gewelddadige explosies. Uitbarstingen van rhyoliet zijn verantwoordelijk geweest voor het vormen van veel van 's werelds caldera's, zoals die in Katmai National Park, Alaska, die ontstonden tijdens een uitbarsting in 1912, en in Long Valley, Californië.
Als er in Yellowstone nog een grote caldera-vormende uitbarsting zou plaatsvinden, zouden de gevolgen daarvan wereldwijd zijn. Dikke asafzettingen zouden grote delen van de Verenigde Staten begraven, en de injectie van grote hoeveelheden vulkanische gassen in de atmosfeer zou het mondiale klimaat drastisch kunnen beïnvloeden. Gelukkig vertoont het vulkanische systeem van Yellowstone geen tekenen dat het op een dergelijke uitbarsting afstevent. De kans op een grote caldera-vormende uitbarsting binnen de komende paar duizend jaar is buitengewoon laag.
