Εκεί που η λάσπη συναντά το μάγμα
Ο λασποηφαιστεισμός αναγνωρίζεται ευρέως ως μια σημαντική διαδικασία σε ιζηματογενή συστήματα όπου μεγάλες ποσότητες λεπτόκοκκων υλικών αντλούνται από υπόγειες πηγές σε βάθος έως και πολλά χιλιόμετρα και εκρήγνυνται στην επιφάνεια μαζί με νερό και άλλα ρευστά, συμπεριλαμβανομένων υγρών και αερίων υδρογονανθράκων. Σε τέτοια συστήματα, τεράστια οικοδομήματα μπορούν να δημιουργηθούν από τις εκρήξεις λάσπης, που φτάνουν μέχρι και αρκετά χιλιόμετρα σε διάμετρο και εκατοντάδες μέτρα σε ύψος.
Σε σύγκριση με τον λασποηφαιστεισμό σε ιζηματογενή περιβάλλοντα, αυτός σε μαγματικά περιβάλλοντα έχει προσελκύσει λιγότερη προσοχή στην επιστημονική κοινότητα παρά τις συχνές εμφανίσεις τους. Οι μορφολογικές του εκφράσεις είναι συνήθως πολύ μικρότερες και λιγότερο ποικίλες σε σύγκριση με εκείνες σε ιζηματογενή περιβάλλοντα και γενικά θεωρείται απλώς ένα μικρό γεωθερμικό φαινόμενο.
Το ηφαιστειακό πεδίο λάσπης Goshogake εμφανίζεται στην ηφαιστειακή ζώνη Nasu που εκτείνεται βόρεια προς νότο στη βόρεια Ιαπωνία. Ο λασποηφαιστιακός του είναι πιθανώς συνδεδεμένος με το ενεργό σύνθετο ηφαίστειο Akita Yakeyama (ύψος κορυφής 1366 m πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας) που υψώνεται σε κοντινή απόσταση από τα δυτικά, αλλά ένα άλλο ηφαίστειο, το Hachimantai (1614 m), στην ανατολική πλευρά μπορεί επίσης να έχει επιρροή. Ο βράχος υποδοχής του ηφαιστείου λάσπης Goshogake είναι ένας ηφαιστειακός βράχος που ονομάζεται ανδεσίτης. Ολόκληρη η περιοχή περιλαμβάνεται στο Εθνικό Πάρκο Towada-Hachimantai.
Η ενεργή περιοχή του λασποηφαιστείου Goshogake καλύπτει μια έκταση 82.000 m. Οι γεωμορφές του ηφαιστείου λάσπης σε αυτό το πεδίο είναι πολύ διαφορετικές και περιλαμβάνουν λίμνες σάλσα (λίμνες που κυριαρχούν το νερό), γρυφώνες (κατασκευές εξαερισμού σε σχήμα ανάχωμα από λάσπη και αέριο, κατασκευασμένες από εξωθημένο ίζημα) και γλάστρες λάσπης (ευρείς δομές αερισμού λάσπης και αερίου, γεμάτο με υδαρή λάσπη). Πολλά από αυτά τα γραφικά και λασποδοχεία είναι ενεργά σήμερα με χαμηλού επιπέδου εκπομπές. Στη δυτική πλευρά του γηπέδου, θα βρείτε ένα εντυπωσιακό τοπίο στο οποίο κυριαρχεί μια μεγάλη γαλαζωπή αχνιστή σάλσα που ονομάζεται Oyunuma (αγγλική μετάφραση:Grand hot pond) και το γειτονικό πεδίο με γρυφόφωνο. Επί του παρόντος, η πιο ενεργή περιοχή του Goshogake είναι μια ομάδα από γλάστρες λάσπης που έχουν σχηματιστεί στο δυτικό περιθώριο της Oyunuma από το 1981-1982. Η σκηνή της εκτόξευσης καυτής λάσπης και αερίου από τους αεραγωγούς μπορεί να σας θυμίζει ένα όραμα της κόλασης. Σίγουρα δεν θέλετε να πέσετε σε ένα από αυτά!
Η έρευνά μας (Komatsu et al., 2019) επικεντρώθηκε στον χαρακτηρισμό της φύσης των εκρηκτικών στερεών, υγρών και αερίων και των συνθηκών τους. Οι μετρούμενες θερμοκρασίες των λασπωδών υγρών κυμαίνονται από 33 έως 98 °C και είναι όξινες (pH 2,44–2,94). Τα ορυκτά είδη της αποτιθέμενης στερεάς φάσης περιλαμβάνουν άφθονα ορυκτά αργίλου όπως αναμενόταν, αλλά υπάρχουν επίσης πολύμορφα πυριτίας υψηλής θερμοκρασίας, μικροκρυσταλλικά οπάλια και μια άμορφη μορφή πυριτίου. Αυτά τα τελευταία ορυκτά είδη είναι ενδεικτικά συνθηκών ή διεργασιών όπως η υψηλή θερμοκρασία, η υδροθερμική κυκλοφορία και οι αντιδράσεις αφυδάτωσης σε ορισμένα βάθη κάτω από το πεδίο του ηφαιστείου λάσπης Goshogake. Τα ορυκτά αργίλου μπορεί να είναι προϊόντα αυξημένων γεωθερμικών διεργασιών, δηλαδή αλλοίωση των πετρωμάτων ξενιστή και των ιζημάτων λόγω του όξινου νερού υψηλής θερμοκρασίας. Αυτός ο τύπος παραγωγής ορυκτών αργίλου ονομάζεται αργιλοποίηση στη γεωλογία.
Το πεδίο του ηφαιστείου λάσπης Goshogake είναι ενδιαφέρον για την εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα και αερίων μεθανίου από τις διάφορες οπές του. Η εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα είναι κοινή στα μαγματικά ηφαίστεια και, στην πραγματικότητα, έχει παρατηρηθεί η εκπομπή του αερίου από το κοντινό ηφαίστειο Akita Yakayama. Από την άλλη πλευρά, η ανίχνευση του εκπεμπόμενου αερίου μεθανίου σε συνδυασμό με την εύρεση βιτρινίτη, ενός οργανικού συστατικού στη λάσπη που εκρήγνυται μπορεί να συνεπάγεται τροφοδοσία της λάσπης τουλάχιστον εν μέρει από βαθιά λεπτόκοκκα ιζηματογενή στρώματα που εναποτέθηκαν κάτω από ένα πλούσιο σε οργανικά στρώματα. περιβάλλον. Είναι ενδιαφέρον ότι η παρουσία ενός ιζηματογενούς στρώματος λιμνών εντός της καλντέρας σε βάθος περίπου 1000 μέτρων κάτω από την κορυφή του ηφαιστείου Akita Yakeyama έχει υποτεθεί από άλλους επιστήμονες. Υποπτευόμαστε ότι τουλάχιστον μερικά από τα ιζήματα που εξερράγησαν στο Goshogake προέρχονται από το στρώμα.
Σύμφωνα με τη μελέτη μας, το νερό που αναδύεται από τους αεραγωγούς στο πεδίο χαρακτηρίζεται από τις αποκλίσεις στις αναλογίες ισοτόπων υδρογόνου και οξυγόνου από τις τιμές του τοπικού μετεωρικού νερού. Αυτό δείχνει ότι το νερό δεν προέρχεται μόνο από το μετεωρικό νερό και οι αποκλίσεις των τιμών μπορεί να εξηγηθούν από διαδικασίες όπως η εξάτμιση και η ανάμειξη άλλων υδάτων από βαθύτερες πηγές.
Λαμβάνοντας υπόψη την πλούσια μορφολογία του ηφαιστείου λάσπης που απαιτεί σημαντική ποσότητα λεπτόκοκκου ιζήματος, ορυκτολογία και συνθέσεις αερίου και νερού, υποθέτουμε ότι το πεδίο λασποηφαιστείων Goshogake έχει χαρακτηριστικά μαγματικού και ιζηματογενούς συστήματος. Γι' αυτό ονομάζουμε αυτό το πεδίο ηφαιστείου λάσπης υβριδικό σύστημα.
Όσον αφορά τους μηχανισμούς κίνησης στα ηφαίστεια λάσπης Goshogake, η άνωση του λασπώδους ιζήματος, η υψηλή πίεση ρευστού υπό συνθήκες υπερπίεσης ή υποσυμπίεσης λόγω ταχείας καθίζησης, μαζί με την παρουσία μιας αέριας φάσης στο ίζημα, θα μπορούσαν να είναι βασικοί παράγοντες. Ωστόσο, απέχουμε ακόμη πολύ από την πλήρη κατανόηση του πώς λειτουργεί στην πραγματικότητα ο λασποηφαιστεισμός στο Goshogake. Για παράδειγμα, η σχέση μεταξύ του πεδίου του ηφαιστείου λάσπης Goshogake και των σεισμών είναι ασαφής. Ο σεισμός που προκαλεί έκρηξη λάσπης έχει προταθεί σε ορισμένες άλλες τοποθεσίες λασποηφαιστείων στον κόσμο. Αλλά δεν βρήκαμε σαφή στοιχεία για την ενισχυμένη δραστηριότητα ηφαιστείου λάσπης που προκαλείται από σεισμούς παρά τις συχνές εμφανίσεις τους στην περιοχή. Είναι ενδιαφέρον ότι ορισμένα γραφικά παρουσιάζουν αργή αλλά ακόμα αξιοσημείωτη αλλαγή των σχημάτων τους που τεκμηριώνεται κατά τη διάρκεια των ημερών έως ετών, ως αποτέλεσμα ενός συνδυασμού έκρηξης λάσπης χαμηλού επιπέδου και αργής διάβρωσης λόγω βροχής και μαζικής σπατάλης. Αυτές οι μικρές μορφολογικές αλλαγές είναι ενδιαφέρουσες για εμάς και σκοπεύουμε να τις μελετήσουμε περαιτέρω στο μέλλον.
Γιατί μελετάμε τον λασποηφαιστειακό; Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο λασποηφαιστεισμός θεωρείται ότι παρέχει ένα παράθυρο στην υπόγεια επιφάνεια. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να μάθουμε πολλά για τις υπόγειες συνθήκες και το περιβάλλον του παρελθόντος μέσα από τη διερεύνηση των ιζημάτων και των ρευστών που έφερε η φύση στην επιφάνεια. Αυτό το σημείο είναι ιδιαίτερα σημαντικό για μελλοντικές εξερευνήσεις πλανητικών σωμάτων όπου η βαθιά γεώτρηση είναι τεχνικά δύσκολη. Πολλοί επιστήμονες έχουν υποθέσει ότι ηφαιστειακή λάσπη έχει λειτουργήσει κατά τη μακρά ιστορία του Άρη. Μεταξύ τέτοιων λασποηφαιστείων στον κόκκινο πλανήτη, μερικοί μπορεί να έχουν συσχετιστεί με μαγματικό ηφαιστειακό, όπως ακριβώς στην περίπτωση του ηφαιστειακού πεδίου λάσπης Goshogake. Η επίγεια αναλογική μας μελέτη στο Goshogake ελπίζουμε ότι μπορεί να βοηθήσει στην αξιολόγηση της σκοπιμότητας διεξαγωγής μιας μελλοντικής εξερεύνησης λασποηφαιστείων στον Άρη, όπου η λάσπη που εκρήγνυται μπορεί να περιέχει πληροφορίες για το υπόγειο, το αρχαίο περιβάλλον εναπόθεσης και ακόμη και την πιθανή κατοικησιμότητα του πλανήτη.
Τέλος, η Ιαπωνία είναι ευλογημένη με την παρουσία πολυάριθμων θερμών πηγών που ονομάζονται «όνσεν». Η περιοχή γύρω από το πεδίο του λασποηφαιστείου Goshogake είναι επίσης πλούσια σε σημεία onsen. Συγκεκριμένα, το κοντινό Goshogake Onsen αντλεί το ζεστό του νερό απευθείας από το πεδίο του λασποηφαιστείου και μπορούμε να κάνουμε μπάνιο στο ίδιο νερό που αναβράζει στις οπές του ηφαιστείου λάσπης, φυσικά σε χαμηλότερες θερμοκρασίες! Παρά την παράξενη και κολασμένη όψη των λασποηφαιστείων, η φύση του Goshogake προσφέρει οφέλη σε όσους επισκέπτονται την περιοχή, καθώς μπορούν να μάθουν επιστήμες ενώ χαλαρώνουν στο νερό του λασποηφαιστείου.
Αναφορές:
- Komatsu, G., Ishimaru, R., Miyake, N., Kawai, K., Kobayashi, M., Sakuma, H., Matsui, T., 2019. The Goshogake mud volcano field, Tohoku, βόρεια Ιαπωνία :ένα όξινο σύστημα υψηλής θερμοκρασίας που σχετίζεται με τον μαγματικό ηφαιστειακό. Geomorphology, 329, 32-45, https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0169555X18305464.
