I piccoli vulcani a cupola implicano l'attività idrotermale sottomarina più profonda conosciuta, e potrebbero rilasciare metano.

1 giugno 2023

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presso l'Università di Waseda

I vulcani sottomarini sulla crosta terrestre sono importanti contribuenti di molti elementi diversi all'ambiente oceanico. Pertanto, svolgono un ruolo importante nei cicli biogeochimici e chemosintetici degli oceani. Sebbene ci siano state molte ricerche sui sistemi idrotermali ad alta temperatura nella dorsale medio-oceanica - una serie di vulcani sottomarini che tracciano i bordi delle diverse placche oceaniche - non vi è molta informazione sui sistemi idrotermali a bassa temperatura in altri vulcani, come i vulcani "petit-spot".

I vulcani "petit-spot" sono piccoli vulcani che si trovano in tutto il mondo, in regioni dove le placche oceaniche si flettono. Studi recenti ad est della fossa delle Isole del Giappone hanno scoperto che i vulcani "petit-spot" eruttano magma alcalino che è arricchito di anidride carbonica (CO2). Questi vulcani producono anche una roccia vulcanica chiamata peperite che risultante dal riscaldamento di sedimenti ricchi di acqua, il che implica la produzione di fluidi idrotermali e la metanogenesi.

Si suggerisce pertanto che i vulcani "petit-spot" possano emettere fluidi idrotermali contenenti metano. Questi risultati indicano la necessità di una migliore comprensione dell'attività idrotermale dei vulcani "petit-spot" per valutare adeguatamente i loro contributi ai cicli biogeochimici marini.

In uno studio recente, un gruppo di scienziati, tra cui il professore associato Keishiro Azami dell'Università di Waseda, ha studiato i depositi idrotermali di un vulcano "petit-spot" ad una profondità di 5,7 km nella fossa delle Isole del Giappone nel Pacifico nordoccidentale.

"L'attività idrotermale sottomarina che abbiamo descritto nel nostro articolo è la più profonda nota fino ad oggi. Sulla base dei nostri risultati, abbiamo inoltre stimato le interazioni idrotermali che si verificano nei vulcani "petit-spot"", spiega Azami. Il team di ricerca comprendeva anche il Dr. Shiki Machida dell'Istituto di Tecnologia di Chiba e il professore associato Naoto Hirano dell'Università di Tohoku. L'articolo è stato pubblicato in Communications Earth & Environment.

Come parte del loro studio, il team ha analizzato la composizione chimica e mineralogica di campioni incontrati sul fondo dell'oceano vicino al vulcano "petit-spot". Hanno scoperto che i campioni erano principalmente composti di ossidi di ferro (Fe) e manganese (Mn) e che le loro caratteristiche erano attribuite all'origine idrotermale, ossia gli ossidi di Fe-Mn precipitati direttamente dal fluido idrotermale.

Questi risultati indicano l'attività idrotermale "petit-spot" come motivo 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 indicavano un'attività idrotermale a bassa temperatura.

Successivamente, i ricercatori hanno effettuato la spettroscopia di fluorescenza a raggi X per identificare la distribuzione elementare delle sezioni trasversali dei campioni e hanno effettuato un'analisi dei componenti indipendenti sui dati di distribuzione elementare per elucidare il processo di formazione di questi ossidi di Fe-Mn. I loro risultati suggeriscono che la formazione di questi ossidi di Fe-Mn inizia quando il magma "petit-spot" produce un fluido idrotermale a bassa temperatura che sale tramite la colonna sedimentaria e precipita ossidi di Mn all'interfaccia con l'acqua di mare.

Questo strato di ossidi di Mn, che contiene detriti di silicati, cresce poi verso il basso verso il fondo del mare dove viene alterato. 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 che sono esposti all'acqua di mare dopo la cessazione dell'attività idrotermale.

"Sulla base di ricerche precedenti, possiamo stimare che il fluido idrotermale dei vulcani "petit-spot" sia arricchito di CO2 e metano rispetto a quello della dorsale medio-oceanica", spiega Azami. "Ciò significa, a sua volta, che i contributi degli elementi dall'attività idrotermale "petit-spot" in tutto il mondo possono avere importanti implicazioni per i cicli biogeochimici globali, in particolare il ciclo del carbonio."

Questi risultati sottolineano la presenza di attività idrotermale nelle placche oceaniche fredde e antiche e evidenziano la necessità di ulteriori studi sui vulcani "petit-spot".

Journal information: Communications Earth & Environment

Provided by Waseda University