Metanbobler som presser seg ut av sediment og stiger opp fra havbunnen utenfor kysten av Washington gir viktige ledetråder for hva som vil skje under et stort jordskjelv til havs, ifølge en ny studie.
Den første storskala-analysen av disse gassutslippene finner mer enn 1,700 bobleplommer, hovedsakelig gruppert i et nord-sør-bånd omtrent 30 miles (50 kilometer) fra kysten.
Analyse av den underliggende geologien antyder hvorfor boblene dukker opp der: Gassen og væsken stiger gjennom feil som genereres av bevegelsen av geologiske plater som produserer store jordskjelv til havs i Nordvest i Stillehavet.
"Vi fant de første metanventilene på Washington-marginen i 2009, og vi trodde vi var heldige som fant dem, men siden har antallet akkurat vokst eksponentielt," sier Paul Johnson, professor i oseanografi ved University of Washington og leder forfatter av studien i Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
"Disse ventilasjonsåpningene er litt flyktige," sier Johnson. “Noen ganger slår de av og på med tidevannet, og de kan bevege seg litt rundt på havbunnen. Men de har en tendens til å forekomme i klynger innenfor en radius av omtrent tre fotballbaner. Noen ganger vil du dra ut der, og du vil se en aktiv ventil, og du vil gå tilbake til samme sted og den er borte. De er ikke pålitelige, som geysirene på Yellowstone. ”
Ekkoloddbilde av bobler som stiger opp fra havbunnen utenfor Washingtons kyst. Dette er fra en 2014-undersøkelse i dypere vann: Sokkelen er 1 / 3 på en kilometer dypt, og toppen av plommen er på 515 / 1 av en kilometer dybde. (Kreditt: Brendan Philip / U. Washington)
Åpne havdyp
Forskere analyserte data fra flere forskningscruise det siste tiåret som bruker moderne ekkoloddteknologi for å kartlegge havbunnen og også lage ekkoloddbilder av gassbobler i det overliggende vannet. De nye resultatene viser mer enn 1,778 metanbobleplommer fra farvannet utenfor Washington State, gruppert i 491-klynger.
"Hvis du var i stand til å gå på havbunnen fra Vancouver Island til Columbia River, ville du aldri være utenfor synet av en bobleplume," sier Johnson.
Røde stjerner viser steder av metanboble-rømmer utenfor Washingtons kyst. Den lysegrå er den grunne kontinentalsokkelen, mindre enn 160 meter (175 meter) dyp. Det blå er den dypere margin og abyssal-sletten, dypere enn 2.8 kilometer. (Kreditt: Paul Johnson / U. Washington)
Sedimentene utenfor Washington-kysten dannes når Juan de Fuca-havplaten stuper under den nordamerikanske kontinentale platen og skraper materiale av havskorpen. Disse sedimentene blir så varme, deformeres og komprimeres mot den stive nordamerikanske platen. Kompresjonen tvinger ut både væske og metangass, som dukker opp som boble strømmer fra havbunnen.
Boble-søylene er hyppigst lokalisert ved grensen mellom den flate kontinentalsokkelen og den bratt skrånende delen der havbunnen synker ned til det åpne havets dybder. Denne brå endringen i skråningen er også en tektonisk grense mellom de hav- og kontinentale platene.
"Selv om det er noen metanrør fra alle dyp på margen, er det store flertallet av de nylig observerte metan-plumstedene plassert ved siden av kontinentalsokkelen, på omtrent 160 meters vanndybde," sier Johnson.
Washington-kysten er geologisk sammensatt. Boblene dukker opp fra en region utenfor kysten over der havplaten Juan de Fuca stuper under den nordamerikanske kontinentale platen. (Kreditt: Paul Johnson / U. Washington)
Bra for fisk
A tidligere studie antydet at oppvarming av sjøvann kan frigjøre frossent metan i denne regionen, men videre analyse viste metanboblene utenfor Nordvestkysten av Stillehavet oppstå fra steder som har vært til stede i hundrevis av år, og ikke på grunn av global oppvarming, sier Johnson.
I stedet er disse gassutslippene en lang levetid, og deres utbredelse bidrar til at kontinentalsokkelområdet er så produktivt fiskefelt. Metan under havbunnen gir mat til bakterier som deretter produserer store mengder bakteriefilm. Dette biologiske materialet mater deretter en hel økologisk kjede av liv som forbedrer fiskebestanden i disse farvannene.
"Hvis du ser på nettet hvor satellitttransponderne viser hvor fiskeflåten er, kan du se klynger av fiskebåter rundt disse metan-plume-hotspots," sier Johnson.
For å forstå hvorfor metanboblene forekommer her, brukte forskere arkivgeologiske undersøkelser som olje- og gasselskaper gjennomførte i 1970 og 1980. Undersøkelsene, nå offentlig tilgjengelige, viser feilsoner i sedimentet der gassen og væsken vandrer oppover til de kommer ut fra havbunnen.
"Seismiske undersøkelser over områdene med metanutslipp indikerer at kontinentalsokkelkanten får skyve vestover under et stort jordskjelv, eller 9," sier Johnson. "Feil ved denne tektoniske grensen gir de permeable traséene for metangass og varm væske å rømme ut fra dypt inne i sedimentene."
Plasseringen av disse feilene kan potensielt gi ny forståelse av jordskjelvfaren fra Cascadia Subduction Zone, som sist brøt for mer enn 300 år siden.
Hvis bevegelsen av havbunnen under et jordskjelv i subduksjonssonen oppstår nærmere kysten, og en hovedkomponent av denne bevegelsen skjer innenfor det grunne vannet, ville det generert en mindre tsunami enn hvis bevegelsen av havbunnen var helt på dypt vann.
"Hvis hypotesen vår viser seg å være sann, har det store konsekvenser for hvordan denne subduksjonssonen fungerer," sier Johnson.
Ytterligere coauthors er fra University of Washington og Oregon State University. National Science Foundation finansierte arbeidet.
kilde: University of Washington
