Hundredvis af boblestrømme forbinder biologi, seismologi ud for Washingtons kyst

Ud for Washingtons kyst, søjler af bobler stiger fra havbunden, som om bevis på en sovende drage, der ligger nedenunder. Men disse bobler er metan, der presses ud af sedimentet og stiger op gennem vandet. De steder, hvor de dukker op, giver vigtige fingerpeg om, hvad der vil ske under et større offshore-jordskælv.

Studiet, fra University of Washington og Oregon State University, blev for nylig offentliggjort i Journal of Geophysical Research:Solid Earth .

Den første storstilede analyse af disse gasemissioner langs Washingtons kyst finder mere end 1, 700 boblefaner, primært samlet i et nord-syd bånd omkring 30 miles (50 kilometer) fra kysten. Analyse af den underliggende geologi antyder, hvorfor boblerne dukker op her:Gassen og væsken stiger gennem forkastninger, der genereres af bevægelsen af ​​geologiske plader, der producerer store offshore-jordskælv i det nordvestlige Stillehav.

"Vi fandt de første metanventiler på Washington-marginen i 2009, og vi troede, vi var heldige at finde dem, men siden da tallet er lige vokset eksponentielt, " sagde hovedforfatter Paul Johnson, en UW professor i oceanografi.

"Disse åbninger er lidt flygtige, " tilføjede Johnson. "Nogle gange slukker de og tænder med tidevandet, og de kan bevæge sig lidt rundt på havbunden. Men de har en tendens til at forekomme i klynger inden for en radius af omkring tre fodboldbaner. Nogle gange vil du gå derud, og du vil se en aktiv udluftning, og du vil gå tilbage til den samme placering, og den er væk. De er ikke pålidelige, som gejserne ved Yellowstone."

Forfatterne analyserede data fra flere forskningstogter i løbet af det sidste årti, der bruger moderne sonarteknologi til at kortlægge havbunden og også skabe ekkolodsbilleder af gasbobler i det overliggende vand. Deres nye resultater viser mere end 1, 778 metanboblefaner udsendes fra vandet ud for staten Washington, grupperet i 491 klynger.

"Hvis du var i stand til at gå på havbunden fra Vancouver Island til Columbia River, du ville aldrig være ude af syne af en boblefane, " sagde Johnson.

Sedimenterne ud for Washingtons kyst dannes, når Juan de Fuca oceaniske plade dykker under den nordamerikanske kontinentalplade, skraber materiale af havskorpen. Disse sedimenter opvarmes derefter, deformeret og komprimeret mod den stive nordamerikanske plade. Kompressionen tvinger både væske og metangas ud, som dukker op som boblestrømme fra havbunden.

Boblesøjlerne er oftest placeret ved grænsen mellem den flade kontinentalsokkel og den stejlt skrånende sektion, hvor havbunden falder til det åbne havs afgrundsdybder. Denne bratte ændring i hældning er også en tektonisk grænse mellem oceaniske og kontinentale plader.

"Selvom der er nogle metanfaner fra alle dybder på kanten, langt størstedelen af ​​de nyligt observerede metanfaner er placeret på havsiden af ​​kontinentalsoklen, på omkring 160 meters vanddybde, " sagde Johnson.

En tidligere undersøgelse fra UW havde foreslået, at opvarmning af havvand kunne frigive frossen metan i denne region, men yderligere analyse viste, at metanboblerne ud for Stillehavets nordvestkyst stammer fra steder, der har været til stede i hundreder af år, og er ikke relateret til global opvarmning, sagde Johnson.

I stedet, disse gasemissioner er en langvarig naturlig egenskab, og deres udbredelse bidrager til, at kontinentalsokkelområdet er så produktive fiskepladser. Metan fra under havbunden giver føde til bakterier, som så producerer store mængder bakteriefilm. Dette biologiske materiale føder derefter en hel økologisk livskæde, der forbedrer fiskebestandene i disse farvande.

"Hvis du ser online på, hvor satellittransponderene viser, hvor fiskerflåden er, du kan se klynger af fiskerbåde omkring disse metanfane-hotspots, " sagde Johnson.

For at forstå hvorfor metanboblerne opstår her, forfatterne brugte geologiske arkivundersøgelser udført af olie- og gasselskaberne i 1970'erne og 1980'erne. Undersøgelserne, nu offentligt tilgængelig, vis forkastningszoner i sedimentet, hvor gassen og væsken migrerer opad, indtil den kommer ud af havbunden.

"Seismiske undersøgelser over områderne med metan-emission tyder på, at kontinentalsoklens kant bliver stødt mod vest under en stor megathrust, eller størrelsesorden-9, jordskælv, "Johnson sagde. "Fejl ved denne tektoniske grænse giver de permeable veje for metangas og varm væske til at undslippe dybt inde i sedimenterne."

Placeringen af ​​disse fejl kan potentielt give ny forståelse af jordskælvsfaren fra Cascadia Subduction Zone, som sidst gik i stykker for mere end 300 år siden. Hvis havbundens bevægelse under et jordskælv i subduktionszone forekommer tættere på kysten, og en hovedkomponent af denne bevægelse forekommer i det lave vand, dette ville generere en mindre tsunami, end hvis havbundens bevægelse var helt på dybt vand.

"Hvis vores hypotese viser sig at være sand, så har det store konsekvenser for, hvordan denne subduktionszone fungerer, " sagde Johnson.