La storia dei bacini termali di Yellowstone inizia con caratteristiche profonde all'interno della terra. Al centro della terra c'è il nucleo che è circondato dal mantello e infine dalla crosta terrestre. Ma ciò che ci interessa è una funzionalità nota come hotspot. È una fonte di immenso calore ancorata all'interno del mantello. Questo stesso hotspot è responsabile dell'attività vulcanica in un certo numero di aree nel sud-est dell'Idaho, incluso il Monumento nazionale dei crateri della luna. Dopo milioni di anni di movimento della crosta terrestre, questo punto caldo si trova ora sotto Yellowstone.
Circa 600 mila anni fa questo punto caldo mandò una colonna di magma caldo verso la superficie formando un'enorme camera magmatica. Man mano che la camera magmatica si riempiva, si spingeva verso l'alto sulla crosta terrestre formando una grande cupola.
Man mano che la pressione aumentava sulla superficie, si formarono delle crepe attorno al bordo della cupola e un'enorme eruzione espulse un'enorme quantità di magma svuotando gran parte della camera magmatica.
Con la rimozione di centinaia di miglia cubiche di roccia fusa, il tetto della cupola è crollato in quella che è stata una delle esplosioni più violente che la terra abbia mai conosciuto.
La lava ha continuato a fluire nella caldera per i successivi 500 mila anni riempiendo gran parte del cratere. È questa area vulcanica ancora attiva che fornisce la fonte di calore per le caratteristiche termiche di Yellowstone.
La regione di Yellowstone ha prodotto tre eruzioni vulcaniche estremamente grandi negli ultimi 2.1 milioni di anni. In ciascuno di questi eventi cataclismici, enormi volumi di magma sono eruttati in superficie e nell'atmosfera come miscele di pomice, cenere vulcanica (piccoli frammenti frastagliati di vetro vulcanico e roccia) e gas che si diffondono come flussi piroclastici ("spezzati dal fuoco") in tutte le direzioni. Il rapido ritiro di tali grandi volumi di magma dal sottosuolo ha quindi causato il collasso del terreno, inghiottendo le montagne sovrastanti e creando ampie depressioni vulcaniche a forma di calderone chiamate "calderas".
La prima di queste eruzioni che hanno formato la caldera 2.1 milioni di anni fa ha creato un deposito vulcanico diffuso noto come Huckleberry Ridge Tufo, un affioramento del quale può essere visto al Golden Gate, a sud di Mammoth Hot Springs. Questo evento titanico, una delle cinque più grandi eruzioni vulcaniche individuali conosciute ovunque sulla Terra, ha formato una caldera di oltre 60 km di diametro.
Un'eruzione simile, più piccola ma comunque enorme, si è verificata 1.3 milioni di anni fa. Questa eruzione ha formato la Henrys Fork Caldera, situata nell'area di Island Park, a ovest del Parco Nazionale di Yellowstone, e ha prodotto un altro deposito vulcanico diffuso chiamato Mesa Falls Tuff.
L'eruzione più recente della regione che ha formato la caldera 640,000 anni fa ha creato la Caldera di Yellowstone larga 35 miglia e lunga 50 miglia (55 per 80 km). I flussi piroclastici di questa eruzione hanno lasciato uno spesso vulcanico depositi noto come Lava Creek Tuff, che può essere visto nelle scogliere esposte a sud a est di Madison, dove formano la parete nord della caldera. Enormi volumi di cenere vulcanica sono stati espulsi in alto nell'atmosfera e si possono ancora trovare depositi di questa cenere in luoghi distanti da Yellowstone come Iowa, Louisiana e California.
Ciascuna delle esplosive eruzioni che hanno formato la caldera di Yellowstone si è verificata quando grandi volumi di magma "riolitico" si sono accumulati a livelli superficiali nella crosta terrestre, appena 3 miglia (5 km) sotto la superficie. Questo magma altamente viscoso (spesso e appiccicoso), carico di gas disciolto, si è poi spostato verso l'alto, sollecitando la crosta e generando terremoti. Quando il magma si avvicinò alla superficie e la pressione diminuì, il gas in espansione provocò violente esplosioni. Eruzioni di riolite sono stati responsabili della formazione di molte delle caldere del mondo, come quelle del Katmai National Park, in Alaska, che si sono formate in un'eruzione nel 1912, e a Long Valley, in California.
Se un'altra grande eruzione che forma la caldera dovesse verificarsi a Yellowstone, i suoi effetti sarebbero in tutto il mondo. Spessi depositi di cenere seppellirebbero vaste aree degli Stati Uniti e l'iniezione di enormi volumi di gas vulcanici nell'atmosfera potrebbe influenzare drasticamente il clima globale. Fortunatamente, il sistema vulcanico di Yellowstone non mostra segni di essere diretto verso una tale eruzione. La probabilità di una grande eruzione che forma la caldera entro le prossime migliaia di anni è estremamente bassa.
