Mighty Little Volcanoes: Svelando l'Attività Idrotermale Più Profonda

La ricerca della Waseda University ha scoperto che i piccoli vulcani sul fondo dell'oceano contribuiscono in modo significativo ai cicli biogeochimici marini, compreso il ciclo del carbonio, a causa del loro rilascio di CO2 e magma alcalino arricchito di metano. Lo studio di un piccolo vulcano nella Fossa del Giappone lo ha rivelato come il sito idrotermale più profondo conosciuto, con ossidi di ferro e manganese identificati come prova dell'attività idrotermale. Questi risultati evidenziano la necessità di ulteriori studi su questi vulcani sottomarini.

I ricercatori rivelano l'attività idrotermale dei vulcani "petit-spot" utilizzando campioni ottenuti da 5,7 km (3,5 miglia) sott'acqua, la più profonda conosciuta fino ad oggi.

Il vulcanismo sottomarino sulla crosta terrestre contribuisce attivamente a molti elementi diversi per l'ambiente oceanico. Quindi, svolgono un ruolo importante nei cicli biogeochimici e chemiosintetici dell'oceano. Sebbene siano stati condotti molti studi sui sistemi idrotermali ad alta temperatura nella dorsale medio-oceanica - una serie di vulcani sottomarini che tracciano i bordi delle diverse placche oceaniche - ci sono poche informazioni sui sistemi idrotermali a bassa temperatura in altri vulcani, come vulcani "piccolo punto".

I vulcani Petit-spot sono piccoli vulcani che si trovano in tutto il mondo, nelle regioni in cui le placche oceaniche si flettono. Recenti studi nella parte orientale della Fossa del Giappone hanno scoperto che i piccoli vulcani eruttano magma alcalino che si arricchisce di anidride carbonica (CO2). Questi vulcani producono anche una roccia vulcanica chiamata peperite che risulta dal riscaldamento di sedimenti ricchi di acqua, che implica la produzione di fluidi idrotermali e la metanogenesi. Pertanto, si suggerisce che i piccoli vulcani possano sfogare fluidi idrotermali contenenti metano. Questi risultati indicano la necessità di una migliore comprensione dell'attività idrotermale dei vulcani petit-spot per valutare correttamente i loro contributi al ciclo biogeochimico marino.

I ricercatori hanno analizzato campioni di piccoli vulcani per confermare la loro attività idrotermale e stimare il processo alla base dell'attività idrotermale. Credito: Keishiro Azami della Waseda University

In uno studio recente, un team di scienziati, tra cui l'assistente professore Keishiro Azami della Waseda University, ha studiato i depositi idrotermali di un piccolo vulcano a una profondità d'acqua di 5,7 km (3,5 miglia) nella fossa del Giappone nell'Oceano Pacifico settentrionale occidentale. “L'attività idrotermale sottomarina che abbiamo descritto nel nostro articolo è la più profonda conosciuta fino ad oggi. Sulla base delle nostre scoperte, abbiamo ulteriormente stimato le interazioni idrotermali che si verificano nei piccoli vulcani», spiega Azami. Il gruppo di ricerca comprendeva anche il dottor Shiki Machida del Chiba Institution of Technology e il professore associato Naoto Hirano della Tohoku University. Il documento sarà pubblicato oggi (1 giugno) sulla rivista Communications Earth & Environment.

Come parte del loro studio, il team ha analizzato la composizione chimica e mineralogica dei campioni di dragaggio ottenuti dal fondo oceanico vicino al vulcano petit-spot. Hanno scoperto che i campioni erano composti principalmente da ossidi di ferro (Fe) e manganese (Mn) e che le loro caratteristiche erano attribuite all'origine idrotermale, cioè gli ossidi Fe-Mn precipitati direttamente dal fluido idrotermale. Questi risultati indicano l'attività idrotermale petit-spot come la ragione della formazione di questi ossidi e il vulcano petit-spot come il sito idrotermale più profondo conosciuto fino ad oggi. I ricercatori hanno anche scoperto che le composizioni chimiche e minerali dei campioni erano indicative di attività idrotermale a bassa temperatura.

I ricercatori hanno quindi eseguito la spettroscopia di fluorescenza a raggi X per identificare la distribuzione elementare delle sezioni trasversali del campione ed eseguito analisi di componenti indipendenti sui dati di distribuzione elementare per chiarire il processo di formazione di questi ossidi Fe-Mn. Le loro scoperte hanno suggerito che la formazione di questi ossidi Fe-Mn inizia quando il magma petit-spot produce fluido idrotermale a bassa temperatura, che scorre attraverso la colonna di sedimenti e fa precipitare gli ossidi di Mn all'interfaccia con l'acqua di mare. Questo strato di ossido di Mn, che contiene detriti di silicato, cresce poi verso il basso verso il fondo del mare man mano che si deposita altro ossido di Mn. Alla fine, questi detriti vengono alterati. Successivamente, gli ossidi di Fe vengono depositati tramite la stessa azione sull'interfaccia tra il fluido idrotermale a bassa temperatura e gli ossidi di Mn. Un bordo idrogenetico cresce quindi su questi depositi in superficie esposta all'acqua di mare, dopo la cessazione dell'attività idrotermale.

"Sulla base di ricerche precedenti, possiamo stimare che il fluido idrotermale dei piccoli vulcani sia arricchito di CO2 e metano rispetto a quello della dorsale oceanica", spiega Azami. "Ciò significa, a sua volta, che i contributi elementari dell'attività idrotermale in piccoli punti in tutto il mondo potrebbero potenzialmente avere importanti implicazioni per i cicli biogeochimici globali, in particolare il ciclo del carbonio".