Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Биби Вент Филд (BVF)
Серия вентиляционных отверстий в Центре распространения Среднего Каймана .
BVF SciCam 20200129 Endmember.png
Высокий сульфидный дымоход, покрытый креветками.
Карта, показывающая расположение Beebe Vent Field (BVF)
Карта, показывающая расположение Beebe Vent Field (BVF)
Место расположенияСрединный Кайман
Координаты18 ° 32′48 ″ с.ш., 81 ° 43′6 ″ з.д. / 18,54667 ° с.ш.81,71833 ° з.д. / 18.54667; -81,71833 Координаты: 18 ° 32′48 ″ с.ш., 81 ° 43′6 ″ з.д.  / 18,54667 ° с.ш.81,71833 ° з.д. / 18.54667; -81,71833
Площадь22050 квадратных метров (237 300 квадратных футов)
Максимум. высота-4,957 метров (-16,263 футов)
Мин. высота-4,987 метров (-16,362 футов)

Поле гидротермальных жерл Биби (также известное как жерловое поле Пикард ) расположено к югу от Большого Каймана в Карибском бассейне , на северной стороне центра распространения Среднего Каймана в Каймановом желобе . [1] Примерно в 24 километрах (15 миль) к югу от Биби находится Von Damm Vent Field .

Расположенный почти на 5000 метров (16000 футов) ниже уровня моря, Биб является самым глубоким из известных гидротермальных источников в мире и одним из немногих, обитающих в абиссопелагических районах . [2] Гидротермальный шлейф по прозвищу «Пикард» был обнаружен в 2010 году [3], а местонахождение Биби было подтверждено позже в том же году. [1] Сочетание глубины и температуры флюида делает его популярным местом для изучения водной термодинамики, биологии высокого давления и геохимии.

География [ править ]

Батиметрический профиль желоба Среднего Каймана и спредингового центра.

Жерл Биби расположен в Карибском море на северной оконечности Поднятия Среднего Каймана на участках, наиболее близких к зоне разлома Септентриональ-Ориенте . Полностью месторождение расположено на западной стороне осевой долины. [4]

Жерл Биби состоит из 7 сульфидных насыпей, большинство из которых неактивны. [5] В центре поля находятся главные вентиляционные отверстия концевых элементов , известные как Beebe 1–5, которые отходят от того же холма. Эти оконечные вентиляционные отверстия окружают Горячий Чимлет на севере, Биби-Си на востоке и Биби-Вудс на юге. Серия курганов продолжается к северо-востоку от поля, где раньше имела место высокотемпературная гидротермальная активность, о чем свидетельствуют потухшие дымовые трубы. [6]

Из-за близости Beebe к Каймановым островам, месторождение вентиляции находится под британской юрисдикцией. [6]

Геология [ править ]

Вентиляционное поле Биби расположено в непосредственной близости от центра спрединга, который был описан как сверхмедленный гребень со скоростью от 15 миллиметров (0,59 дюйма) до 16,9 миллиметра (0,67 дюйма) в год. Область преимущественно базальтовая , с насыпями сульфидов металлов и осыпями, возникшими в результате гидротермальной деятельности. [6]

В отличие от Von Damm Vent Field, на Бибе имеется небольшой осадочный покров. [7]

Дымоходы [ править ]

Приближение к жерловому комплексу Биби на гидротермальном поле Бибе (Пикард).

Выходы Биби 1–5 образуют разветвленный комплекс, состоящий из пирита , пирротина и других окисленных сульфидов металлов. Эти дымоходы выделяют жидкости с самыми горячими температурами в поле, до 403 ° C (757 ° F). [5] Биби-Вудс на юге имеет схожий геологический состав, хотя температуры немного ниже (354 ° C (669 ° F)). Эти температуры достаточно высоки, чтобы железо и другие металлы еще не выпали в осадок, что придает дымоходам характерный вид черного курильщика. Эти дымоходы из сульфидов металлов способствуют осаждению драгоценных и полудрагоценных минералов, таких как золото, серебро и медь. [8]

Горячий Шимлет на севере отличается значительно более низкой температурой (149 ° C (300 ° F)), поэтому жидкости прозрачные и не содержат металлов. Расположенный на склоне холма, участок Горячий Чимлет имеет легкую пыль сульфидных материалов, вероятно, поступающих из центра поля. Hot Chimlet также не имеет впечатляющих дымовых труб, как в центре поля, и требует использования маркеров погружения для быстрой идентификации. Точно так же Креветочная локация - это место в Биби-море, которое отличается богатой биологией. Галлей достигает температуры около 45 ° C (113 ° F), при этом маркеры также необходимы для определения точного местоположения диффузного потока.

Обильная вентиляция на аэродроме Биби.

Химия [ править ]

Как и во многих базальтовых системах, у Beebe есть жидкости конечных элементов, которые имеют высокую кислотность в связи с реакциями растворения базальта. Такие реакции с базальтом могут быть благоприятными при образовании гидротермальных рудных месторождений . [9] Концентрации углекислого газа и сероводорода повышены по сравнению с глубоководной морской водой, что объясняется их происхождением из мантии. [5]

В вентиляционном поле находятся две основные зоны вентиляции черного курильщика с флюидом при температуре более 400 ° C и низкой солености около 2,3% по весу NaCl. В этих условиях вентилирующая жидкость является сверхкритической у вентиляционного отверстия и является одним из немногих вентилируемых участков, которые, как было показано, выдерживают устойчивую сверхкритическую вентиляцию. [10] [11] Эти горячие, кислые условия делают возможным осаждение дымовых труб из сульфидов металлов, что также придает самым горячим вентиляционным отверстиям характерный для черного курильщика вид.

Измерения содержания железа и марганца в Beebe показывают, что температура под землей составляет 452 ° C или выше. [5]

Органические соединения [ править ]

Имеется много моделей, изучающих возможность связывания лигандов с железом, когда смешивание начинается с морской водой, при большом количестве железа в шлейфе . Эти лиганды предотвращают осаждение железа в минеральных фазах, потенциально делая их биодоступными . [12]

Воздействие высоких температур на морскую воду может вызвать диагенез органических соединений, так что они распадаются на более мелкие соединения или изменяют конфигурации связей. Обнаружены небольшие количества алканов , вероятно, происходящих из гидротермально измененных соединений глубоководной морской воды. [5] В более прохладных зонах вентиляции формиат и другие органические кислоты были обнаружены в низких концентрациях, поскольку высокие концентрации диоксида углерода и газообразного водорода могут термодинамически способствовать синтезу абиотических органических кислот.

Биология [ править ]

У Биби много креветок, присутствующих в выходных отверстиях, особенно у Rimicaris hybisae , принадлежащих к семейству Alvinocarididae , и они почти полностью слепы. [13] У этих креветок есть глаза в молодости, но они теряют их с возрастом, развивая светочувствительный орган, который они могут использовать для обнаружения инфракрасного свечения горячих, вентилируемых мест. [14] Креветки на жерловом поле Биби отличаются от креветок, найденных на месторождении Фон Дамм, тем, что они немного более коричневого цвета из-за высокой концентрации железа, выкачиваемого жерлами.

Также в изобилии обитают глубоководные анемоны , брюхоногие моллюски Прованнид и приземистые омары . [7] [15] Как и в случае с другими вентиляционными полями, вокруг поля могут появляться акулы или бродячие рыбы, такие как гренадеры .

Rimicaris hybisae на поле Beebe Vent Field.

Микробиология [ править ]

С микробной точки зрения, как в вентиляционных системах Бибе, так и в фон Дамме есть видимые маты микробной активности. На обнаженных скалах видны нитчатые бактерии и оранжевые отложения вокруг поля, где микроорганизмы, такие как Beggiatoa , предположительно используют сероводород в выходящих жидкостях для хемосинтетического метаболизма. [7] [15] Некоторые из этих микроорганизмов присутствуют на или внутри жерловых ракообразных, регулярно пасутся или выступают в роли симбиотических организмов .

В местах с более низкой температурой вентиляции Sulfurovum был идентифицирован как доминирующая бактерия, тогда как Methanothermacoccus - многочисленная архея. [16]

Именование [ править ]

Было высказано предположение, что гидротермальная система существует во время океанографического круиза под американским руководством в 2009 году на НИС «Мыс Хаттерас», в котором в толще воды были обнаружены 3 гидротермальных шлейфа: Пиккар, Уолш и Европа. [3] [17] Биб был визуально подтвержден в начале 2010 года во время британской экспедиции с RRS James Cook , хотя шлейф Пикара обнаружить не удалось, поэтому вентиляционное поле было названо Beebe. Американцы вернулись к вентиляционному полю в 2011 году на « Океанос Эксплорер» до научных публикаций из предыдущей миссии и назвали вентиляционное поле Пикард, таким образом создав второе название для вентиляционного поля. [18] InterRidge базы данных перечисляет область вентиляции как Beebe, хотя многие американские журналы публикуют результаты под именем Piccard.

Первоначальное название обнаруженного шлейфа, Пиккар, может быть получено от Жака Пикара , швейцарского океанографа, который вместе с Доном Уолшем совершил погружение в Глубину Челленджера . Последующее название Биби происходит в честь американского натуралиста Уильяма Биба, который часто нырял в Батисфере до появления подводных аппаратов с двигателем. [19]

Воздействие человека [ править ]

С 2010 года учёные много раз исследовали жерло Биби для сбора образцов и видеозаписи. Общие нарушения экосистем во время гидротермальных экспедиций, такие как сборы камней и искусственное освещение, могут быть особенно пагубными в Биби, где фоторецепторы организмов могут быть повреждены. [20]

В 2013 году Японское агентство по морским наукам и технологиям (JAMSTEC) предприняло рейс YK-13-05 для анализа и прямой трансляции погружений DSV Shinkai 6500 . Однако оптоволоконный кабель был сломан во время намотки несколько раз и не был полностью восстановлен. [21] Неопределенность наличия кабеля представляет собой потенциальную опасность для подводных аппаратов, управляемых человеком, таких как DSV Alvin , которые не могут нырять в Биби из соображений безопасности.

Сульфиды металлов Биби богаты золотом и другими полезными промышленными элементами, которые могут создать угрозу глубоководной добыче полезных ископаемых .

Внешние ссылки [ править ]

Исследовательская группа ныряет в вентиляционные отверстия Биби в 2020 году.
  • Блог британской экспедиции 2010 года.
  • Участок вентиляции Beebe в базе данных Interridge

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Коннелли, Дуглас П .; Копли, Джонатан Т .; Murton, Bramley J .; Стэнсфилд, Кейт; Тайлер, Пол А .; Герман, Кристофер Р .; Ван Довер, Синди Л .; Амон, Дива; Ферлонг, Маатен; Гриндли, Нэнси; Хейман, Николас; Hühnerbach, Veit; Судья Мария; Ле Ба, Тим; Макфейл, Стивен; Мейер, Александра; Накамура, Ко-ичи; Най, Верити; Пебоди, Майлз; Pedersen, Rolf B .; Плувье, Софи; Сэндс, Карла; Searle, Roger C .; Стивенсон, Питер; Таус, Сара; Уилкокс, Салли (10 января 2012 г.). «Поля гидротермальных источников и хемосинтетическая биота в самом глубоком в мире спрединговом центре на морском дне» . Nature Communications . 3 (1): 620. Bibcode : 2012NatCo ... 3..620C . doi :10.1038 / ncomms1636 . PMC  3274706 . PMID  22233630 .
  2. ^ Beaulieu, Stace E .; Бейкер, Эдвард Т .; Герман, Кристофер Р .; Маффеи, Эндрю (ноябрь 2013 г.). «Авторитетная глобальная база данных для действующих полей подводных гидротермальных источников: GLOBAL VENTS DATABASE». Геохимия, геофизика, геосистемы . 14 (11): 4892–4905. DOI : 10.1002 / 2013GC004998 . hdl : 1912/6496 .
  3. ^ a b Немецкий, CR; Bowen, A .; Коулман, М.Л .; Хониг, DL; Huber, JA; Якуба, М.В. Кинси, JC; Курц, доктор медицины; Leroy, S .; Макдермотт, JM; de Lepinay, BM; Накамура, К .; Seewald, JS; Смит, JL; Сылва, ИП; Ван Довер, Калифорния; Whitcomb, LL; Йоргер, Д.Р. (21 июля 2010 г.). «Разнообразные стили подводной вентиляции на сверхмедленном спуске Среднего Каймана» . Труды Национальной академии наук . 107 (32): 14020–14025. Bibcode : 2010PNAS..10714020G . DOI : 10.1073 / pnas.1009205107 . PMC 2922602 . PMID 20660317 .  
  4. ^ Ван Авендонк, Харм JA; Хейман, Николас В .; Harding, Jennifer L .; Гревемейер, Инго; Пирс, Кристина; Данновски, Анке (июнь 2017 г.). «Сейсмическая структура и сегментация осевой долины Срединного Кайманового центра распространения» . Геохимия, геофизика, геосистемы . 18 (6): 2149–2161. Bibcode : 2017GGG .... 18.2149V . DOI : 10.1002 / 2017GC006873 .
  5. ^ a b c d e McDermott, Jill M .; Sylva, Sean P .; Оно, Шухей; Герман, Кристофер Р .; Сивальд, Джеффри С. (май 2018 г.). "Геохимия флюидов из самых глубоких горячих источников на гребне гребня Земли: гидротермальное поле Пикард, Срединный Каймановы горы" . Geochimica et Cosmochimica Acta . 228 : 95–118. Bibcode : 2018GeCoA.228 ... 95М . DOI : 10.1016 / j.gca.2018.01.021 .
  6. ^ a b c "Beebe | База данных InterRidge Vents, версия 3.4" . vents-data.interridge.org .
  7. ^ a b c Беннетт, Сара А .; Довер, Синди Ван; Брейер, Джон А .; Коулман, Макс (01.10.2015). «Влияние глубины и состава жерлового флюида на источники углерода на двух соседних глубоководных гидротермальных жерловых полях (Срединный Каймановы горы)» . Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers . 104 : 122–133. DOI : 10.1016 / j.dsr.2015.06.005 . ISSN 0967-0637 . 
  8. ^ Уэббер, Александр П .; Робертс, Стивен; Murton, Bramley J .; Миллс, Рэйчел А .; Ходжкинсон, Мэтью RS (июнь 2017 г.). «Формирование богатых золотом месторождений сульфидов морского дна: данные гидротермального жерла Биби, Кайманова впадина: ЗОЛОТО В ПОЛЕ ПЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ЖЕРТВА» (PDF) . Геохимия, геофизика, геосистемы . 18 (6): 2011–2027. DOI : 10.1002 / 2017GC006922 .
  9. ^ Ярдли, Брюс В.Д.; Клеверли, Джеймс С. (2015). «Роль метаморфических флюидов в образовании рудных месторождений». Геологическое общество, Лондон, специальные публикации . 393 (1): 117–134. DOI : 10.1144 / SP393.5 . ISSN 0305-8719 . S2CID 130626915 .  
  10. ^ Уэббер, AP; Murton, B .; Робертс, С .; Ходжкинсон, М. «Сверхкритический сброс и образование ВМС на гидротермальном поле Биби, Центр распространения Каймановых островов» . Тезисы конференции Гольдшмидта 2014 . Геохимическое общество. Архивировано из оригинального 29 июля 2014 года . Проверено 29 июля 2014 года .
  11. ^ Shukman, Дэвид (2013-02-21). «Обнаружены самые глубокие подводные жерла» . BBC News . Проверено 19 мая 2020 .
  12. ^ Сандер, Сильвия G .; Кощинский, Андреа (20 февраля 2011 г.). «Металлический поток из гидротермальных источников увеличивается за счет органического комплексообразования». Природа Геонауки . 4 (3): 145–150. DOI : 10.1038 / NGEO1088 .
  13. ^ «Экспедиционные путешествия в самые глубокие гидротермальные источники мира» . NBC News . Проверено 19 мая 2020 .
  14. ^ «Безглазые креветки, обнаруженные в самых глубоких вулканических жерлах» . livescience.com .
  15. ^ a b «Исследователи восхищаются самыми глубокими морскими жерлами в мире» . www.cbsnews.com . Проверено 19 мая 2020 .
  16. ^ Reveillaud, Джули; Реддингтон, Эмили; Макдермотт, Джилл; Алгар, Кристофер; Мейер, Джули Л .; Сильва, Шон; Сивальд, Джеффри; Герман, Кристофер Р .; Хубер, Джули А. (июнь 2016 г.). «Подводные микробные сообщества в богатых водородом жерловых флюидах гидротермальных систем вдоль реки Мид-Кайман» . Экологическая микробиология . 18 (6): 1970–1987. DOI : 10.1111 / 1462-2920.13173 . ISSN 1462-2912 . PMC 5021209 . PMID 26663423 .   
  17. ^ "Прокатная колода к репозиторию (R2R)" . www.rvdata.us . Проверено 12 февраля 2020 .
  18. ^ "Экспедиция на возвышенность Среднего Каймана 2011: Управление океанских исследований и исследований NOAA" . oceanexplorer.noaa.gov . Проверено 12 февраля 2020 .
  19. ^ «Открыты два новых гидротермальных жерловых поля» . Бергенский университет . Проверено 12 февраля 2020 .
  20. ^ «Воздействие антропогенных нарушений на экосистемы глубоководных гидротермальных источников: обзор» . Исследования морской среды . 102 : 59–72. 2014-12-01. DOI : 10.1016 / j.marenvres.2014.03.008 . ISSN 0141-1136 . 
  21. ^ R / V Yokosuka & DSV Shinkai 6500 Cruise Report YK13-05. Японское агентство морских наук и технологий . 2013. http://www.godac.jamstec.go.jp/catalog/data/doc_catalog/media/YK13-05_all.pdf