Гидротермальное поле Бибе
| Биб Вент Филд | |
|---|---|
| Ряд жерл в Центре распространения на Среднем Каймане . | |
 Высокий сульфидный дымоход, покрытый креветками | |
  | |
| Расположение | Подъем Среднего Каймана |
| Координаты | 18 ° 32'48 "с.ш. 81 ° 43'6" з.д. / 18,54667 ° с.ш. 81,71833 ° з.д. |
| Область | 22 050 квадратных метров (237 300 квадратных футов) |
| Макс. высота | −4957 метров (−16263 футов) |
| Мин. высота | −4987 метров (−16362 футов) |
Поле гидротермальных жерл Бибе (сокращенно BVF , также известное как Поле жерл Пиккара в мире ) является самым глубоким из известных гидротермальных жерл и расположено к югу от Большого Каймана в Карибском море , на северной стороне Центра распространения Среднего Каймана в Каймановский желоб . [ 1 ] Примерно в 24 километрах (15 миль) к югу от Биба находится вентиляционное поле Фон Дамма .
Расположенный на высоте почти 5000 метров (16000 футов) ниже уровня моря, это одно из немногих известных мест гидротермальных жерл в абиссопелагической зоне . [ 2 ] Гидротермальный шлейф под названием «Пиккар» был обнаружен в 2010 году. [ 3 ] и местонахождение Биба было подтверждено позже в том же году. [ 1 ] Сочетание глубины и температуры жерловой жидкости делает его популярным местом для изучения водной термодинамики , биологии высокого давления и геохимии .
История экспедиции
[ редактировать ]Поле жерла Бибе было первоначально обнаружено в октябре 2009 года с помощью CTD , Eh и аномалий оптического обратного рассеяния в толще воды над возвышением Среднего Каймана на борту научно-исследовательского судна « Мыс Хаттерас » . [ 3 ] [ 4 ] Команда задействовала HROV Nereus для проведения исследований, которые выявили двойной гидротермальный шлейф на глубине 3900 метров (12 800 футов) и 4250 метров (13 940 футов) и впоследствии дали ему прозвище «Пиккар». Из собранных образцов шлейфа команда смогла предсказать приблизительное местоположение жерлового поля на глубине примерно 5000 м (16 000 футов), узурпировав жерловое поле Ашадзе ( Срединно-Атлантический хребет , 4200 м (13 800 футов)) как самое глубокое известное гидротермальное поле.
В 2010 году 44-й рейс RRS James Cook вернулся на возвышенность Среднего Каймана, чтобы обследовать районы, которые, по прогнозам, в 2009 году станут местом размещения гидротермальных источников. [ 5 ] Команда задействовала AUV Autosub6000 для картирования аномалий и RUV HyBIS для сбора видео, визуально подтвердив место, названное «Биби» в честь Уильяма Биба на глубине 4960 м (16 270 футов). [ 1 ] [ 6 ]
Поле жерл было дополнительно исследовано судном NOAAS Okeanos Explorer в 2011 году, круизным НИС Falkor FK008 и круизным НИС Yokosuka YK13-05 в 2013 году, а также рейсами AT18-16 и AT42-22 НИС Atlantis в 2012 году и 2020 года соответственно. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
География
[ редактировать ]
Поле жерла Бибе находится в Карибском море , на северной оконечности поднятия Среднего Каймана, на сегментах, наиболее близких к зоне разлома Септентрионал-Ориенте . [ 1 ] [ 12 ]
Эрловое поле Бибе состоит из семи сульфидных холмов на западной стороне спредингового центра, большинство из которых неактивны. [ 13 ] В центре поля находятся основные вентиляционные отверстия, известные как Биб 1–5, которые ответвляются от одного и того же холма. Эти вентиляционные отверстия на конечных элементах окружают Горячий Чимлет на севере, Биби-Си на востоке и Биб-Вудс на юге. Серия курганов продолжается к северо-востоку от месторождения, где раньше имела место высокотемпературная гидротермальная деятельность, о чем свидетельствуют потухшие дымовые трубы. [ 14 ]
Жерновое поле находится в территориальных водах Каймановых островов , которые являются самоуправляющейся британской заморской территорией . [ 14 ]
Геология
[ редактировать ]Поле жерл Биби расположено в непосредственной близости от центра распространения, который был описан как сверхмедленный гребень со скоростью от 15 миллиметров (0,59 дюйма) до 16,9 миллиметров (0,67 дюйма) в год. Эта территория в основном состоит из базальтов с курганами сульфидов металлов и осыпями , образовавшимися в результате гидротермальной деятельности. [ 14 ]
В отличие от жерлового поля Фон Дамма, в Бибе мало отложений. [ 15 ]
Дымоходы
[ редактировать ]
Источники Биби 1–5 образуют разветвленный комплекс, состоящий из пирита , пирротина и других окисленных сульфидов металлов. Из этих дымоходов выбрасываются самые горячие жидкости в пределах месторождения — до 403 °C (757 °F). [ 13 ] Биб-Вудс на юге имеет аналогичный геологический состав, хотя температура немного ниже (354 ° C (669 ° F)). Эти температуры настолько высоки, что железо и другие металлы еще не выпали в осадок, что придает дымоходам характерный вид черного курильщика. Эти металлосульфидные дымоходы проводят осадки драгоценных и полудрагоценных минералов, таких как золото, серебро и медь. [ 16 ]
Горячий Чимлет на севере имеет вентиляцию при значительно более низкой температуре (149 ° C (300 ° F)), поэтому жидкости прозрачны и не содержат металлов. Участок Горячий Чимлет, расположенный на склоне кургана, имеет легкую присыпку сульфидных материалов, вероятно, добытых из центра поля. В Hot Chimlet также нет впечатляющих конструкций дымоходов, как в центре поля, и для быстрой идентификации требуется использование маркеров погружения. Аналогично, Креветочный овраг — это место в море Биби, которое отличается богатой биологией. Температура в водоеме достигает около 45 ° C (113 ° F), при этом маркеры также необходимы для определения точных мест диффузного потока.
Химия
[ редактировать ]Как и во многих базальтовых системах, в Бибе есть конечные жидкости, которые являются очень кислыми в связи с реакциями растворения базальта. Такие реакции с базальтом могут быть благоприятны при образовании гидротермальных рудных месторождений . [ 17 ] Концентрации углекислого газа и сероводорода повышены по сравнению с глубоководной морской водой, что объясняется мантийным происхождением. [ 13 ]
В вентиляционном поле находятся две основные области выхода черных курильщиков с жидкостью при температуре более 400 ° C (752 ° F) и низкой соленостью около 2,3 мас.% NaCl . В этих условиях вентиляционные жидкости превышают сверхкритический порог морской воды при температуре 407 ° C (765 ° F) и 298 бар и являются одним из немногих мест выбросов, которые, как было показано, обеспечивают устойчивую сверхкритическую вентиляцию. [ 3 ] [ 18 ] [ 19 ] Эти горячие, кислые условия делают возможным осаждение сульфидов металлов в дымоходах, а также придают самым горячим жерлам характерный вид черного курильщика из-за высоких концентраций растворенных металлов. [ 18 ]
Измерения содержания железа и марганца в Бибе предполагают, что подземная температура составляет 452 ° C (846 ° F) или выше. [ 13 ]
Органические соединения
[ редактировать ]Высокие температуры, действующие на морскую воду, могут вызвать диагенез или пиролиз органических соединений, в результате чего они распадаются на более мелкие соединения или изменяют конфигурацию связей. небольшие количества алканов , вероятно, полученных из гидротермально измененных соединений глубоководной морской воды. Были обнаружены [ 13 ] [ 20 ] В более прохладных зонах вентиляции формиат и другие органические кислоты были обнаружены в низких концентрациях, поскольку высокие концентрации углекислого газа и газообразного водорода могут термодинамически способствовать синтезу абиотических органических кислот.
Учитывая обилие железа в выбросном шлейфе, было создано множество моделей, исследующих возможность связывания лигандов с железом, когда начинается смешивание с морской водой. Эти лиганды предотвращают осаждение железа в минеральных фазах, потенциально делая его биодоступным . [ 21 ]
Биология
[ редактировать ]
В вентиляционных отверстиях Бибе обитает множество креветок, особенно креветок Rimicaris hybisae , принадлежащих к семейству Alvinocarididae , и они почти полностью слепы. [ 22 ] У этих креветок есть глаза в молодом возрасте, но они теряют их с возрастом, развивая светочувствительный орган, который они могут использовать для обнаружения инфракрасного свечения горячих мест с вентиляцией. [ 23 ] Креветки на жерлом Бибе уникальны по сравнению с креветками, найденными на месторождении Фон Дамм, тем, что они имеют немного более коричневый цвет из-за высоких концентраций железа, выбрасываемого жерлами. Наблюдения за поведением креветок показывают, что, находясь в плотных скоплениях, креветки получают углеводы от хемосинтезирующих бактерий. [ 24 ] Хотя это и не наблюдается напрямую, креветки могут охотиться на другие организмы или проявлять каннибализм , когда они распространены более редко.
Здесь также в изобилии обитают глубоководные анемоны , брюхоногие моллюски Прованнид и приземистые омары . [ 15 ] [ 25 ] могут появиться глубоководные акулы или бродячие рыбы, такие как гренадеры Как и в случае с другими жерловыми полями, вокруг поля .
Микробиология
[ редактировать ]С точки зрения микробов, в вентиляционных системах Биба и Фон Дамма наблюдаются видимые маты микробной активности. На обнаженных камнях вокруг поля обнаружены нитчатые бактерии и оранжевые отложения, где микроорганизмы, такие как Beggiatoa, предположительно используют сероводород в выбрасываемых жидкостях для хемосинтетического метаболизма. [ 15 ] [ 25 ] Некоторые из этих микроорганизмов присутствуют на жерловых ракообразных или внутри них, регулярно выедаются или играют роль симбиотических организмов . [ 24 ]
В местах выхода с более низкой температурой Sulfurovum был идентифицирован как доминирующая бактерия, тогда как Methanothermacoccus является многочисленной архей. [ 26 ] Геохимические расчеты показывают, что в этих условиях благоприятны множественные обмены веществ, помимо потребления водорода. [ 27 ]
Мы
[ редактировать ]
Существование гидротермальной системы было высказано в ходе океанографического круиза под руководством американцев в 2009 году на научно-исследовательском судне « Мыс Хаттерас» , при этом в толще воды были обнаружены три гидротермальных шлейфа: Пиккар, Уолш и Европа. [ 3 ] [ 28 ] Биб был визуально подтвержден в начале 2010 года в ходе британской экспедиции на корабле RRS James Cook , хотя шлейф Пиккара обнаружить не удалось, поэтому жерловое поле было названо Биб. Американцы вернулись к жерлому полю в 2011 году на корабле «Океанос Эксплорер» до появления научных публикаций о предыдущей миссии и назвали жерловое поле Пиккар, тем самым создав для жерлового поля второе название. [ 29 ] В базе данных Interridge жерловое поле указано как Beebe. [ 30 ] хотя многие американские журналы публикуют результаты под именем Пиккара.
Первоначальное название обнаруженного шлейфа, Пиккар, происходит от Жака Пиккара , швейцарского океанографа, который нырял вместе с Доном Уолшем в бездну Челленджера . Последующее название месторождения Биб было дано в честь американского натуралиста Уильяма Биба, который часто нырял в Батисфере до появления подводных аппаратов с электроприводом. [ 31 ]
Человеческое воздействие
[ редактировать ]
С 2010 года жерло Биби неоднократно исследовалось учеными, пытаясь собрать образцы и снять видео. Обычные нарушения экосистемы во время гидротермальных экспедиций, такие как сбор камней и искусственное освещение, могут повредить фоторецепторы организма в Бибе. [ 32 ]
(JAMSTEC) был предпринят круиз YK-13-05 В 2013 году Японским агентством морских наук и технологий о Земле для отбора проб и прямой трансляции погружений DSV Shinkai 6500 . Однако оптоволоконный кабель несколько раз разрывался во время намотки и не был полностью восстановлен. [ 11 ] Неопределенность в наличии кабеля представляет собой потенциальную опасность для управляемых человеком подводных аппаратов, таких как DSV Alvin , который не погружался в Бибе из соображений безопасности.
Сульфиды металлов Бибе богаты золотом и другими промышленными элементами, что может сделать глубоководную добычу полезных ископаемых проблемой. [ 16 ]
Внешние ссылки
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Коннелли, Дуглас П.; Копли, Джонатан Т.; Мертон, Брэмли Дж.; Стэнсфилд, Кейт; Тайлер, Пол А.; Герман, Кристофер Р.; Ван Довер, Синди Л.; Амон, Дива; Ферлонг, Маатен; Гриндли, Нэнси; Хейман, Николас; Хюнербах, Файт; Судья Мария; Ле Бас, Тим; Макфейл, Стивен; Мейер, Александра; Накамура, Коичи; Най, Верити; Пибоди, Майлз; Педерсен, Рольф Б.; Плувье, Софи; Сэндс, Карла; Сирл, Роджер С.; Стивенсон, Питер; Таус, Сара; Уилкокс, Салли (10 января 2012 г.). «Гидротермальные жерла и хемосинтетическая биота в самом глубоком в мире центре распространения морского дна» . Природные коммуникации . 3 (1): 620. Бибкод : 2012NatCo...3..620C . дои : 10.1038/ncomms1636 . ПМК 3274706 . ПМИД 22233630 .
- ^ Болье, Стэйс Э.; Бейкер, Эдвард Т.; Герман, Кристофер Р.; Маффеи, Эндрю (ноябрь 2013 г.). «Авторитетная глобальная база данных по активным подводным гидротермальным полям: GLOBAL VENTS DATABASE». Геохимия, геофизика, геосистемы . 14 (11): 4892–4905. дои : 10.1002/2013GC004998 . hdl : 1912/6496 .
- ^ Jump up to: а б с д немецкий, ЧР; Боуэн, А.; Коулман, ML; Хониг, Д.Л.; Хубер, Дж.А.; Якуба, М.В.; Кинси, Джей Си; Курц, доктор медицины; Лерой, С.; Макдермотт, Дж. М.; де Лепинэ, Б.М.; Накамура, К.; Зеевальд, Дж. С.; Смит, Дж. Л.; Сильва, СП; Ван Довер, CL; Уиткомб, LL; Йоргер, Д.Р. (21 июля 2010 г.). «Различные стили подводной вентиляции на сверхмедленно распространяющемся поднятии Среднего Каймана» . Труды Национальной академии наук . 107 (32): 14020–14025. Бибкод : 2010PNAS..10714020G . дои : 10.1073/pnas.1009205107 . ПМЦ 2922602 . ПМИД 20660317 .
- ^ «НАСА углубляется в поиски экстремальных условий» . Лаборатория реактивного движения НАСА (JPL) . Проверено 12 августа 2021 г.
- ^ «Научная экспедиция к самому глубокому в мире подводному вулканическому разлому» . www.thesearethevoyages.net .
- ^ «Британская научная экспедиция обнаружила самые глубокие в мире подводные вулканические жерла» . физ.орг .
- ^ «Перемещение колоды в репозиторий (R2R)» . www.rvdata.us . Проверено 12 августа 2021 г.
- ^ «Экспедиция Mid-Cayman Rise 2011: Предыстория: План миссии: Управление по исследованию и исследованию океана NOAA» . Oceanexplorer.noaa.gov . Проверено 12 августа 2021 г.
- ^ «Перемещение колоды в репозиторий (R2R)» . www.rvdata.us . Проверено 12 августа 2021 г.
- ^ «Перемещение колоды в репозиторий (R2R)» . www.rvdata.us . Проверено 12 августа 2021 г.
- ^ Jump up to: а б Отчет о круизе НИС Yokosuka и DSV Shinkai 6500 YK13-05. Японское агентство морских наук и технологий о Земле . 2013. http://www.godac.jamstec.go.jp/catalog/data/doc_catalog/media/YK13-05_all.pdf.
- ^ Ван Авендонк, Харм Дж.А.; Хейман, Николас В.; Хардинг, Дженнифер Л.; Гревемейер, Инго; Пирс, Кристина; Данновски, Анке (июнь 2017 г.). «Сейсмическая структура и сегментация осевой долины Центра распространения Среднего Каймана» . Геохимия, геофизика, геосистемы . 18 (6): 2149–2161. Бибкод : 2017GGG....18.2149V . дои : 10.1002/2017GC006873 .
- ^ Jump up to: а б с д и Макдермотт, Джилл М.; Сильва, Шон П.; Оно, Шухэй; Герман, Кристофер Р.; Зивальд, Джеффри С. (май 2018 г.). «Геохимия жидкостей из самых глубоких горячих источников на гребнях хребтов Земли: гидротермальное поле Пиккар, возвышение Среднего Каймана» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 228 : 95–118. Бибкод : 2018GeCoA.228...95M . дои : 10.1016/j.gca.2018.01.021 . hdl : 1721.1/118477 .
- ^ Jump up to: а б с «Биби | База данных InterRidge Vents, версия 3.4» . vents-data.interridge.org .
- ^ Jump up to: а б с Беннетт, Сара А.; Довер, Синди Ван; Брейер, Джон А.; Коулман, Макс (01 октября 2015 г.). «Влияние глубины и состава жерловой жидкости на источники углерода в двух соседних глубоководных гидротермальных жерловых полях (Поднятие Среднего Каймана)» . Глубоководные исследования. Часть I: Статьи океанографических исследований . 104 : 122–133. дои : 10.1016/j.dsr.2015.06.005 . ISSN 0967-0637 .
- ^ Jump up to: а б Уэббер, Александр П.; Робертс, Стивен; Мертон, Брэмли Дж.; Миллс, Рэйчел А.; Ходжкинсон, Мэтью Р.С. (июнь 2017 г.). «Формирование богатых золотом сульфидных месторождений морского дна: данные гидротермального жерлового поля Биби, Каймановы впадины: золото в жерловом поле Биби» (PDF) . Геохимия, геофизика, геосистемы . 18 (6): 2011–2027. дои : 10.1002/2017GC006922 .
- ^ Ярдли, Брюс В.Д.; Клеверли, Джеймс С. (2015). «Роль метаморфических флюидов в образовании рудных месторождений» . Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 393 (1): 117–134. дои : 10.1144/SP393.5 . ISSN 0305-8719 . S2CID 130626915 .
- ^ Jump up to: а б Уэббер, АП; Мертон, Б.; Робертс, С.; Ходжкинсон, М. «Сверхкритическое вентилирование и образование VMS на гидротермальном месторождении Бибе, Каймановский центр распространения» . Тезисы докладов Гольдшмидтской конференции 2014 . Геохимическое общество. Архивировано из оригинала 29 июля 2014 года . Проверено 29 июля 2014 г.
- ^ Шукман, Дэвид (21 февраля 2013 г.). «Обнаружены самые глубокие подводные жерла» . Новости Би-би-си . Проверено 19 мая 2020 г.
- ^ Университет Лихай (10 августа 2020 г.). «Гидротермальная жидкость из жерл Пиккара ведет к открытию, которое меняет понимание истощения водорода на морском дне» . СайТехДейли . Архивировано из оригинала 24 сентября 2020 г. Проверено 9 июля 2021 г.
- ^ Сандер, Сильвия Г.; Кощинский, Андреа (20 февраля 2011 г.). «Поток металлов из гидротермальных источников увеличивается за счет образования органических комплексов». Природа Геонауки . 4 (3): 145–150. дои : 10.1038/NGEO1088 .
- ^ «Экспедиционное путешествие к самым глубоким гидротермальным источникам мира» . Новости Эн-Би-Си . Проверено 19 мая 2020 г.
- ^ «Безглазая креветка обнаружена в глубочайших жерлах вулкана» . www.livscience.com . 10 января 2012 г.
- ^ Jump up to: а б Ландау, Элизабет. «Экстремальные креветки могут содержать ключ к разгадке инопланетной жизни» . Лаборатория реактивного движения НАСА (JPL) . Архивировано из оригинала 19 февраля 2021 г. Проверено 9 июля 2021 г.
- ^ Jump up to: а б «Исследователи восхищаются самыми глубокими морскими жерлами в мире» . www.cbsnews.com . Проверено 19 мая 2020 г.
- ^ Ревейо, Жюли; Реддингтон, Эмили; Макдермотт, Джилл; Алгар, Кристофер; Мейер, Джули Л.; Сильва, Шон; Зевальд, Джеффри; Герман, Кристофер Р.; Хубер, Джули А. (июнь 2016 г.). «Подводные микробные сообщества в богатых водородом жерловых жидкостях гидротермальных систем вдоль Мид-Кайманского поднятия» . Экологическая микробиология . 18 (6): 1970–1987. дои : 10.1111/1462-2920.13173 . ISSN 1462-2912 . ПМК 5021209 . ПМИД 26663423 .
- ^ Севген, Серхат (03.12.2020). «Что подводные вулканы могут рассказать нам о спутнике Сатурна» . Скиворти . Проверено 9 июля 2021 г.
- ^ «Перемещение колоды в репозиторий (R2R)» . www.rvdata.us . Проверено 12 февраля 2020 г.
- ^ «Экспедиция по поднятию Среднего Каймана 2011: Управление по исследованию и исследованию океана NOAA» . Oceanexplorer.noaa.gov . Проверено 12 февраля 2020 г.
- ^ «Биби | База данных InterRidge Vents, версия 3.4» . vents-data.interridge.org . Архивировано из оригинала 1 июня 2023 года . Проверено 28 апреля 2024 г.
- ^ «Обнаружены два новых гидротермальных поля» . Университет Бергена . Проверено 12 февраля 2020 г.
- ^ Ван Довер, Синди Ли (1 декабря 2014 г.). «Воздействие антропогенных нарушений на экосистемы глубоководных гидротермальных жерл: обзор» . Морские экологические исследования . 102 : 59–72. дои : 10.1016/j.marenvres.2014.03.008 . ISSN 0141-1136 . ПМИД 24725508 .