Południowy Grzbiet Hydratów

Southern Hydrate Ridge , położone około 90 km od wybrzeża stanu Oregon , jest aktywnym miejscem wycieków metanu, zlokalizowanym w południowej części Hydrate Ridge . Rozciąga się na 25 km długości i 15 km szerokości, biegnąc w kierunku północ-północny-wschód-południe-południowy zachód na głębokości około 800 m. Southern Hydrate Ridge był miejscem licznych nurkowań podwodnych z zajętą ​​przez ludzi Alvin , rozległych wizyt licznych pojazdów robotów, w tym kanadyjskiego ROV ROPOS , Jason (US National Deep Submersible Facility) i Tiburon (MBARI) oraz szeregi czasowe badań geofizycznych dokumentujących zmiany w podpowierzchniowym rozmieszczeniu metanu. Jest to również kluczowa lokalizacja National Science Foundations Regional Cabled Array, która jest częścią inicjatywy Ocean Observatories Initiative (OOI), która obejmuje osiem typów instrumentów przewodowych przesyłających dane w czasie rzeczywistym z powrotem na brzeg 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, 365 dni w tygodniu z prędkością światła, a także instrumenty bez okablowania.

Położenie Southern Hydrate Ridge (wskazane czarną strzałką). Zielona gwiazda oznacza lokalizację Newport Oregon.

Tło geologiczne

Historia geologiczna południowego grzbietu hydratowego została zrekonstruowana za pomocą obrazowania sejsmicznego , co zapewnia ograniczenia dotyczące pochodzenia osadów lodu metanowego znalezionych w tym regionie. Hydrate Ridge znajduje się w regionie, w którym uskoki wzdłuż Marginesu Cascadia przechodzą od granicy w kierunku morza do granicy w kierunku lądu. Ta reorientacja uskoku odpowiada przejściu od akrecji osadowej do subdukcji w tym aktywnym marginesie akrecyjnym. Uskoki ciągu na granicy morza scharakteryzować front deformacji grzbietu, rozciągający się do ~ 7 km poniżej szczytu . Przewiduje się, że rozpoczęcie wypiętrzenia Southern Hydrate Ridge rozpoczęło się około 1 miliona lat temu.

Charakterystyka osadowa

W Southern Hydrate Ridge znaleziono osady bogate w glinę. Osady te pochodzą z okresu od plejstocenu do holocenu i składają się średnio z 29% smektytu , 31% illitu i 40% ( chloryn + kaolinit ). Pod warstwą plejstoceńsko-holoceńską leży późnoplioceńsko -wczesnoplejstoceński materiał akrecyjny składający się w 38% ze smektytu, w 27% z illitu iw 35% z chlorytu + kaolinitu. Gruba przepuszczalna strefa gruboziarnistych turbidytów leży u podstaw osadów.

Znajdujące się wzdłuż marginesu akrecyjnego Cascadia gromadzenie się osadów w tym regionie jest napędzane dwoma procesami związanymi z subdukcją :

  1. Zeskrobywanie osadów z subdukcyjnej płyty Juana de Fuca na leżącą nad nią płytę północnoamerykańską oraz
  1. podkładanie subdukowanych osadów na leżącą nad nią płytę.

Ciągłe duplex i underplating osadów spowodowały pogrubienie osadów poprzez wypiętrzenie. Ponadto zagęszczanie i odwadnianie w tym regionie doprowadziło do wzrostu lokalnego ciśnienia porowego.

Lód metanowy w Southern Hydrate Ridge

Lód metanowy w Southern Hydrate Ridge został znaleziony w płytkich osadach i rzadziej odsłonięty na dnie morskim. Ponieważ Southern Hydrate Ridge znajduje się na górnym zboczu kontynentalnym , regionalna strefa stabilności hydratów (RHSZ) , który jest kontrolowany przez ciśnienie i temperaturę w porach osadu, jest bardzo płytki. Ponieważ materiał organiczny w osadach jest wykorzystywany przez drobnoustroje, powodując nasycenie metanem w porach osadu, w RHSZ tworzy się lód metanowy. Podstawa RHSZ wyznacza przejście od osadów bogatych w metan w lód do osadów gliniastych. Ze względu na kontrast impedancji między RHSZ a leżącymi poniżej osadami głębokość RHSZ można wykryć za pomocą technik obrazowania sejsmicznego.

Powiązane formacje węglanowe za pośrednictwem drobnoustrojów

Powstawanie hydratów metanu jest związane z ekstensywnymi autygenicznymi węglanami . Te osady węglanowe są związane z lokalnymi chemosyntetycznymi , takimi jak bakterie utleniające siarczki , małże, małże vesicomyidae, ślimaki i rurkowce (chociaż nie obserwuje się rurkoczułków w Southern Hydrate Ridge). Migracja i usuwanie płynów bogatych w metan oraz interakcje drobnoustrojów mogą prowadzić do powstawania chemohermów poprzez beztlenowe utlenianie metanu. W Southern Hydrate Ridge, oprócz łagodnego wału z autigenicznych bruków węglanowych, który otacza główne miejsce wycieku, znajduje się 60-metrowe masywne złoże węglanu zwane Pinnacle. Datowanie uranowo-torowe materiału węglanowego z Pinnacle wskazuje, że Pinnacle ma od ~ 7 000 do 11 000 lat.

Odprowadzanie metanu: nieciągłość przestrzenna i czasowa

Odpowietrzanie metanu obejmuje uwalnianie metanu w postaci płynu i gazów z wycieków metanu podczas dysocjacji lodu metanowego. Ze względu na wąski RHSZ na górnym zboczu kontynentu lód metanowy na południowym grzbiecie hydratowym jest metastabilny, tak że zmiany temperatury i ciśnienia dna morskiego mogą prowadzić do destabilizacji lodu metanowego i dysocjacji na płyn i gaz.

Zaobserwowano, że wydzielanie metanu w Southern Hydrate Ridge jest przejściowe i epizodyczne z czasowymi zmianami od godzin do dni. Obszar ten charakteryzuje się licznymi miejscami wentylacji. co, jak się uważa, odzwierciedla różne pęknięć . Podczas gdy aktywne odpowietrzanie może utrzymywać otwarte sieci szczelin, szczeliny mogą być również wypełniane przez hydraty, gdy nie ma odpowietrzania. W miarę reaktywacji wentylacji może powstać nowy system pęknięć. Chociaż w tym miejscu wycieku zaobserwowano czasowe i przestrzenne zmiany w odpowietrzaniu, stwierdzono, że lokalna szybkość odpowietrzania zmienia się w ciągu sześciu rzędów wielkości: kontrole nadal nie są dobrze poznane. Nowe oprzyrządowanie w tym miejscu, w tym przewodowe wielowiązkowe systemy sonarowe opracowane przez Uniwersytet w Bremie, teraz obrazują cały obszar wycieku Southern Hydrate Ridge, skanując pióropusze co dwie godziny. Sonar przeglądowy i sonar kwantyfikacyjny w głównym miejscu badań „Grota Einsteina” dostarczają nowych informacji na temat czasowego, przestrzennego i intensywności chmur oraz kwantyfikacji strumienia metanu z tego wysoce dynamicznego środowiska.

Znaczenie

Uwalnianie metanu z morskich miejsc wycieku do atmosfery mogło być czynnikiem wpływającym na ocieplenie klimatu w przeszłości , takie jak paleoceńsko-eoceńskie maksimum termiczne (PETM). Szacuje się, że w środowiskach marginalnych uwięzione są gigatony węgla w postaci metanu, a uwalnianie metanu z wycieków odpowiada za 5 do 10% globalnego metanu atmosferycznego .

Dochodzenie naukowe

Od czasu odkrycia wycieków metanu oraz nowych drobnoustrojów i makrofauny w Hydrate Ridge w 1986 r., Southern Hydrate Ridge stał się rozległym miejscem badań. Obecnie jest to jedno z miejsc badawczych w ramach OOI Regional Cabled Array. Infrastruktura, w tym różnorodny zestaw instrumentów, została zainstalowana i w pełni uruchomiona w 2014 r. Czujniki, które obecnie znajdują się w tym miejscu, obejmują:

  • Czujnik ciśnienia mierzy ciśnienie wywierane przez leżącą nad nim kolumnę wody na dnie morskim i jest instalowany w celu badania wpływu pływów księżycowych na uwalnianie metanu.
  • Current Meter mierzy aktualną prędkość i temperaturę wody za pomocą sygnałów akustycznych .
  • Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) mierzy aktualną prędkość profilu wody w regionie za pomocą sygnałów akustycznych. Instrument ten jest instalowany przez OOI w celu zrozumienia lokalnych strumieni ciepła, masy i pędu. Przykładem takiego zastosowania jest badanie ewolucji pióropusza bąbelków w czasie.
  • Cyfrowy aparat fotograficzny rejestruje zmiany w morfologii i biologii dna morskiego, a także smugi metanu. Jest to ważne, aby zrozumieć, jak system lokalny i biosfera ewoluują w czasie.
  • Spektrometr mas mierzy stężenie rozpuszczonego gazu, co jest ważne dla zrozumienia lokalnych procesów biogeochemicznych i kwantyfikacji uwalniania metanu z dna morskiego.
  • Hydrofon o niskiej częstotliwości rejestruje fale dźwiękowe rozchodzące się w słupie wody w celu zbadania aktywności sejsmicznej.
  • Sejsmometry dna oceanicznego wykrywają aktywność sejsmiczną na poziomie lokalnym i regionalnym. W Southern Hydrate Ridge znajduje się obecnie jeden sejsmometr szerokopasmowy z akceleratorem i trzy sejsmometry krótkookresowe (do badania lokalnych zdarzeń sejsmicznych, które mogą zapewnić wgląd w rozkład spękań w podłożu).
  • Próbnik płynów „Osmo” pobiera próbki płynu wypływającego z miejsc wycieku poprzez wciąganie płynu do rurki przypominającej rurkę kapilarną.
  • Czujniki przepływu bentosowego mierzą natężenie przepływu płynu do i z osadu, co jest ważne dla określenia lokalnego strumienia metanu i siarczków do oceanu.
  1. ^ Liu i Flamandowie. (2006). Przepuszczanie gazu przez strefę stabilności hydratów w południowej części Hydrate Ridge na morzu w stanie Oregon. Earth and Planetary Science Letters, 241 (1-2), 211-226.
  2. ^ a b c d „Południowy grzbiet hydratowy” . Interactiveoceans.washington.edu . Źródło 2018-10-16 .
  3. ^ a b c d e Philip, B., Denny, A., Solomon, E. i Kelley, D. (2016). Pomiary szeregów czasowych zmienności pióropuszy bąbelkowych i rozkładu metanu w słupie wody powyżej Southern Hydrate Ridge, Oregon. Geochemia, geofizyka, geosystemy, 17 (3), 1182-1196.
  4. ^ a b c d „HISTORIA GEOLOGICZNA POŁUDNIOWEGO GRZBIU WODNEGO” . www-odp.tamu.edu . Źródło 2018-10-16 .
  5. ^ Chevallier, J., Tréhu, A. , Johnson, N., Bangs, H. i Jack Meyer. (2005). Stratygrafia sekwencji sejsmicznej i ewolucja tektoniczna południowego grzbietu hydratowego. Proceedings of the Ocean Drilling Program: Wyniki naukowe, 204 , .
  6. ^ Bangs, NL, Musgrave, RJ i Tréhu, AM (2005). Przesunięcia w górę w południowej strefie stabilności hydratów gazowych Hydrate Ridge po ociepleniu polodowcowym, na morzu Oregon. Journal of Geophysical Research: Solid Earth , 110 (B3).
  7. ^ a b Ruppel, CD (2011) Hydraty metanu i współczesne zmiany klimatyczne. Wiedza o edukacji przyrodniczej 3(10):29
  8. ^ a b Riedel M., M. Scherwath, M. Römer, M. Veloso, M. Heesemann i GD Spence. (2018). Rozproszone odpowietrzanie gazu ziemnego na morzu wzdłuż marginesu Cascadia. Nature Communications, 9 (1), 1-14.
  9. ^ ab Boetius i Suess. (2004). Hydrate Ridge: Naturalne laboratorium do badania życia drobnoustrojów napędzane metanem z hydratów gazowych znajdujących się blisko powierzchni. Geologia chemiczna, 205 (3), 291-310.
  10. ^ Teichert, BM, Bohrmann, G. i Suess, E. (2005). Chemohermy na Hydrate Ridge — unikalne nagromadzenia węglanów, w których pośredniczą mikroorganizmy, wrastają w słup wody. Paleogeografia, Paleoklimatologia, Paleoekologia , 227 (1), 67-85.
  11. ^ Teichert, BMA, Eisenhauer, A., Bohrmann, G., Haase-Schramm, A., Bock, B. i Linke, P. (2003). Systematyka U/Th i wiek autygenicznych węglanów z Hydrate Ridge, Cascadia Margin: rejestratory zmian przepływu płynów. Geochimica et Cosmochimica Acta , 67 (20), 3845-3857.
  12. ^ a b c Daigle, H., Bangs, N. i Dugan, B. (2011). Przejściowe szczelinowanie hydrauliczne i uwalnianie gazu w warunkach hydratu metanu: studium przypadku z południowego grzbietu Hydrate. Geochemia, geofizyka, geosystemy, 12 (12), nie dotyczy.
  13. ^ Katz, ME, BS Cramer, GS Mountain, S. Katz i KG Miller (2001), Odkorkowanie butelki: Co spowodowało maksymalne uwalnianie metanu termicznego w paleocenie / eocenie ? : 10.1029/2000PA000615.
  14. ^ Bralower, T. i Bice, D. (nd). Starożytne wydarzenia klimatyczne: paleocen eocen maksimum termiczne. Pobrano 13 października 2018 r. z https://www.e-education.psu.edu/earth103/node/639
  15. ^ Philip, B., Kelley, D., Solomon, E. i Delaney, J. (2016). Monitorowanie emisji metanu w Southern Hydrate Ridge za pomocą OOI Cabled Array Acoustic Doppler Current Profiler. OCEANS 2016 MTS/IEEE Monterey, 1-5.
Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Southern_Hydrate_Ridge&oldid=1044772544 ”