Södra Hydrate Ridge

Southern Hydrate Ridge , som ligger cirka 90 km utanför Oregon Coast , är en aktiv plats för metanläckage som ligger på den södra delen av Hydrate Ridge . Den sträcker sig 25 km i längd och 15 km tvärs över, och trendar nord-nordost-syd-sydväst på ett djup av cirka 800 m. Southern Hydrate Ridge har varit platsen för många nedsänkbara dyk med den mänskligt ockuperade Alvin -ubåten, omfattande besök av många robotfordon inklusive den kanadensiska ROV ROPOS, Jason (US National Deep Submersible Facility) och Tiburon (MBARI), och tidsserier geofysiska studier som dokumenterar förändringar i distributionen av metan under ytan. Det är också en nyckelplats för National Science Foundations Regional Cabled Array som är en del av Ocean Observatories Initiative (OOI), som inkluderar åtta typer av kabelanslutna instrument som strömmar livedata tillbaka till stranden 24/7/365 med ljusets hastighet, samt instrument utan kablar.

Plats för Southern Hydrate Ridge (indikerad med svart pil). Grön stjärna markerar platsen för Newport Oregon.

Geologisk bakgrund

Den geologiska historien för Southern Hydrate Ridge har rekonstruerats genom seismisk avbildning , vilket ger begränsningar för ursprunget till metanisavlagringar som finns i denna region. Hydrate Ridge ligger i en region där förkastningar längs Cascadia -marginalen övergår från havskant till land. Denna förkastningsorientering motsvarar övergången från sedimentär ackretion till subduktion i denna aktiva ackretionära marginal. Sjöåtriktade dragkraftsförkastningar kännetecknar åsens deformationsfront, som sträcker sig ner till ~7 km under toppen . Initieringen av höjningen av Southern Hydrate Ridge förutspås ha påbörjats för cirka 1 miljon år sedan.

Sedimentära egenskaper

Lerrika sediment har hittats vid Southern Hydrate Ridge. Dessa sediment är från Pleistocen till Holocen i ålder och består av 29% smektit , 31% illit och 40% ( klorit + kaolinit ) i genomsnitt. Under de pleistocen-holocena skikten finns det sena pliocen -tidiga pleistocena ackretionära materialet , sammansatt av 38 % smektit, 27 % illit och 35 % (klorit + kaolinit). En tjock permeabel zon av grovkorniga turbiditer ligger bakom sedimenten.

Beläget längs Cascadias ackretionära marginal, drivs sedimentuppbyggnaden i denna region av två subduktionsrelaterade processer:

  1. Skrapning av sediment från den subducerande Juan de Fuca-plattan på den överliggande nordamerikanska plattan , och
  1. Underplating av subducerade sediment på den överliggande plattan.

Kontinuerlig duplexering och underplätering av sediment har orsakat förtjockning av sediment genom upplyftning. Dessutom har packning och avvattning i denna region lett till ökat lokalt portryck.

Metan Ice på Southern Hydrate Ridge

Metanis vid Southern Hydrate Ridge har hittats i de grunda sedimenten och mer sällan exponerad på havsbotten. Eftersom Southern Hydrate Ridge ligger på den övre kontinentalsluttningen , är den regionala hydratstabilitetszonen (RHSZ) , som kontrolleras av sedimentets portryck och temperatur, mycket grunt. Eftersom organiskt material i sedimenten utnyttjas av mikrober, vilket ger metanmättnad i sedimentporerna, bildas metanis i RHSZ. Basen av RHSZ markerar övergången från metanisrikt sediment till lersediment. På grund av impedanskontrasten mellan RHSZ och de underliggande sedimenten kan djupet av RHSZ detekteras med hjälp av seismiska avbildningstekniker.

Associerade mikrobiellt förmedlade karbonatformationer

Metanhydratbildning är förknippad med omfattande autentiskt karbonat . Dessa karbonatavlagringar är associerade med de lokala kemosyntetiska samhällena som sulfidoxiderande bakterier , musslor, vesikomyidmusslor, sniglar och rörmaskar (även om rörmaskar inte observeras vid Southern Hydrate Ridge). Migration och utträde av metanrika vätskor och mikrobiella interaktioner kan leda till bildning av kemohermer genom anaerob oxidation av metan. Vid Southern Hydrate Ridge finns det, förutom en mjuk vall av autentiska karbonatstenar som kantar den huvudsakliga sippplatsen, en 60 meter hög massiv karbonatavlagring som kallas Pinnacle. Uran-torium-datering av karbonatmaterial från Pinnacle indikerar att Pinnacle är mellan ~ 7 000 och 11 000 år gammal.

Metanventilering: rumslig och tidsmässig diskontinuitet

Metanventilering innefattar frigöring av metan i form av vätska och gaser från metan sipprar ut när metanis dissocierar. På grund av den smala RHSZ vid den övre kontinentalsluttningen är metanis vid Southern Hydrate Ridge metastabil så att förändringar i havsbottens temperatur och tryck kan leda till destabilisering av metanis och disassociation till vätska och gas.

Metanventilation vid Southern Hydrate Ridge har observerats vara övergående och episodisk med tidsvariationer från timmar till dagar. Detta område kännetecknas av flera platser för ventilation. vilket tros spegla olika frakturnätverk . Även om aktiv ventilering kan upprätthålla öppna spricknätverk, kan sprickor också fyllas av hydrater när det inte finns någon ventilation. När ventileringen återaktiveras kan ett nytt fraktursystem skapas. Även om tidsmässiga och rumsliga variationer i ventilering har observerats vid denna sippplats, har den lokala ventileringshastigheten visat sig variera över sex storleksordningar: kontrollerna är fortfarande inte väl förstått. Ny instrumentering på den här platsen, inklusive kabelanslutna ekolodssystem med flera strålar som utvecklats av universitetet i Bremen, avbildar nu hela sippområdet i Southern Hydrate Ridge och söker efter plymer varannan timme. Ett översikts-ekolod och kvantifieringsekolod på huvudstudieplatsen "Einsteins Grotto", ger nya insikter i den temporala, rumsliga och intensiteten hos plymer och kvantifiering av metanflöde från denna mycket dynamiska miljö.

Betydelse

Utsläpp av metan från marina sippplatser till atmosfären kan ha varit en faktor för tidigare klimatuppvärmningshändelser , såsom Paleocene-Eocen Thermal Maximum (PETM). Det uppskattas att det finns gigaton kol som fångas som metan i marginalmiljöer och frisläppandet av metan från sipprar tros vara ansvarigt för 5 till 10% av den globala atmosfäriska metanen .

Vetenskaplig undersökning

Sedan upptäckten av metan sipprar och ny mikrobiell och makrofauna vid Hydrate Ridge 1986, har Southern Hydrate Ridge blivit en omfattande studieplats. För närvarande är det en av studieplatserna under OOI Regional Cabled Array. Infrastruktur, inklusive en mångsidig uppsättning instrument, installerades och togs i drift 2014. Sensorer som för närvarande finns på denna plats inkluderar:

  • Trycksensor mäter trycket som utövas av den överliggande vattenpelaren vid havsbotten och är installerad för att studera månens inverkan på metanutsläpp.
  • Strömmätare mäter vattnets aktuella hastighet och temperatur med hjälp av akustiska signaler.
  • Acoustic Doppler Current Profiler (ADCP) mäter strömhastigheten för vattenprofilen i regionen med hjälp av akustiska signaler. Detta instrument är installerat av OOI för att förstå de lokala flödena av värme, massa och momentum. Ett exempel på en sådan tillämpning är studiet av bubbelplymens utveckling över tid.
  • Digital stillbildskamera registrerar förändringarna i havsbottens morfologi och biologi, såväl som metanplymer. Detta är viktigt för att förstå hur det lokala systemet och biosfären utvecklas över tiden.
  • Masspektrometer mäter koncentrationen av löst gas, vilket är viktigt för att förstå de lokala biogeokemiska processerna och kvantifiera metanutsläpp från havsbotten.
  • Lågfrekvent hydrofon registrerar ljudvågor som fortplantar sig genom vattenpelaren för undersökning av seismisk aktivitet.
  • Bottenhavsseismometrar upptäcker seismisk aktivitet lokal och i regional skala . Vid Southern Hydrate Ridge finns för närvarande en bredbandsseismometer med accelerator och tre korttidsseismometrar (för undersökning av lokala seismiska händelser som kan ge insikter om sprickfördelningen i underytan).
  • 'Osmo' vätskeprovtagare tar prover på vätskan som kommer ut från sippställena genom att dra vätska in i en kapillärrörsliknande slang.
  • Bentiska flödessensorer mäter vätskeflödet in i och ut ur sedimentet, vilket är viktigt för att bestämma det lokala metan- och sulfidflödet till havet.
  1. ^ Liu och Flemings. (2006). Passerar gas genom hydratstabilitetszonen vid södra Hydrate Ridge, offshore Oregon. Earth and Planetary Science Letters, 241 (1-2), 211-226.
  2. ^ a b c d "Södra Hydrate Ridge" . interactiveoceans.washington.edu . Hämtad 2018-10-16 .
  3. ^ a b c d e Philip, B., Denny, A., Solomon, E., & Kelley, D. (2016). Tidsseriemätningar av bubbelplymens variation och metanfördelning i vattenpelaren ovanför Southern Hydrate Ridge, Oregon. Geochemistry, Geophysics, Geosystems,17 (3), 1182-1196.
  4. ^ a b c d "GEOLOGISK HISTORIA AV SÖDRA HYDRATE RIDGE" . www-odp.tamu.edu . Hämtad 2018-10-16 .
  5. ^ Chevallier, J., Tréhu, A. , Johnson, N., Bangs, H., & Jack Meyer. (2005). Seismisk sekvensstratigrafi och tektonisk utveckling av södra Hydrate Ridge. Proceedings of the Ocean Drilling Program: Scientific Results,204 , .
  6. ^ Bangs, NL, Musgrave, RJ, & Tréhu, AM (2005). Förskjutningar uppåt i södra Hydrate Ridge gashydratstabilitetszon efter postglacial uppvärmning, offshore Oregon. Journal of Geophysical Research: Solid Earth , 110 (B3).
  7. ^ a b Ruppel, CD (2011) Metanhydrater och samtida klimatförändringar. Naturpedagogik Kunskap 3(10):29
  8. ^ a b Riedel M., M. Scherwath, M. Römer, M. Veloso, M. Heesemann, & GD Spence. (2018). Distribuerad naturgasventilation offshore längs Cascadia-marginalen. Nature Communications, 9 (1), 1-14.
  9. ^ a b Boetius & Suess. (2004). Hydrate Ridge: Ett naturligt laboratorium för studier av mikrobiellt liv som drivs av metan från gashydrater nära ytan. Chemical Geology, 205 (3), 291-310.
  10. ^ Teichert, BM, Bohrmann, G., & Suess, E. (2005). Kemohermer på Hydrate Ridge - Unika mikrobiellt förmedlade karbonatuppbyggnader som växer in i vattenpelaren. Palaeogeography, Palaeoklimatology, Palaeoecology , 227 (1), 67-85.
  11. ^ Teichert, BMA, Eisenhauer, A., Bohrmann, G., Haase-Schramm, A., Bock, B., & Linke, P. (2003). U/Th-systematik och åldrar för autentiska karbonater från Hydrate Ridge, Cascadia Margin: registrerare av vätskeflödesvariationer. Geochimica et Cosmochimica Acta , 67 (20), 3845-3857.
  12. ^ a b c Daigle, H., Bangs, N., & Dugan, B. (2011). Övergående hydraulisk sprickbildning och gasutsläpp i metanhydratinställningar: En fallstudie från södra Hydrate Ridge. Geokemi, Geofysik, Geosystem,12 (12), N/a.
  13. ^ Katz, ME, BS Cramer, GS Mountain, S. Katz och KG Miller (2001), Uncorking the bottle: What triggered the Paleocene/Eocene termisk maximal metan release?, Paleoceanography , 16(6), 549–562 , doi : 10.1029/2000PA000615.
  14. ^ Bralower, T. & Bice, D. (nd). Forntida klimathändelser: Paleocen Eocen Thermal Maximum. Hämtad 13 oktober 2018 från https://www.e-education.psu.edu/earth103/node/639
  15. ^ Philip, B., Kelley, D., Solomon, E., & Delaney, J. (2016). Övervakning av metanemissioner vid Southern Hydrate Ridge med en OOI Cabled Array Acoustic Doppler Current Profiler. OCEANS 2016 MTS/IEEE Monterey, 1-5.
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Southern_Hydrate_Ridge&oldid=1044772544 "