En ny undersøgelse viser, at metanbobler, der presses ud af sediment og stiger fra havbunden ud for Washingtons kyst, vigtige ledetråde til, hvad der vil ske under et stort jordskælv offshore.
Den første storskala-analyse af disse gasemissioner finder mere end 1,700 bobleplum, primært samlet i et nord-sydbånd ca. 30 miles (50 kilometer) fra kysten.
Analyse af den underliggende geologi antyder, hvorfor boblerne dukker op der: Gasen og væsken stiger gennem fejl genereret af bevægelsen af geologiske plader, der producerer store offshore jordskælv i det nordvestlige stillehav.
”Vi fandt de første metanåbninger på Washingtonmargenen i 2009, og vi troede, at vi var heldige at finde dem, men siden da er antallet lige vokset eksponentielt,” siger Paul Johnson, professor i oceanografi ved University of Washington og leder forfatter af undersøgelsen i Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
”Disse udluftninger er lidt flydende,” siger Johnson. ”Nogle gange tænder de tænd og sluk med tidevand, 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 derude, og du vil se en aktiv udluftning, og du vil vende tilbage til det samme sted, og det er væk. De er ikke pålidelige, ligesom gejserne i Yellowstone. ”
Ekkolodsbillede af bobler, der stiger fra havbunden ved Washingtons kyst. Dette er fra en 2014-undersøgelse i dybere vand: Basen på søjlen er 1 / 3 på en kilometer dyb (515 meter), og toppen af plommen er på 1 / 10 på en kilometer dybde (180 meter). (Kredit: Brendan Philip / U. Washington)
Åbne havdybder
Forskere analyserede data fra flere forskningscruise i det sidste årti, der bruger moderne ekkolodsteknologi til at kortlægge havbunden og også skabe ekkolodebilleder af gasbobler i det overliggende vand. De nye resultater viser mere end 1,778 metanbobler, der udsendes fra farvandet ud for Washington State, samlet i 491-klynger.
”Hvis du var i stand til at gå på havbunden fra Vancouver Island til Columbia-floden, ville du aldrig være ude af syne af en bobleplum,” siger Johnson.
Røde stjerner viser placeringer af metanbobler langs Washingtons kyst. Den lysegrå er den lave kontinentalsokkel, mindre end 160 meter (175 meter) dyb. Det blå er den dybere margin og abyssal slette, dybere end 2.8 kilometer. (Kredit: Paul Johnson / U. Washington)
Sedimenterne ud for Washingtons kyst dannes, når Juan de Fuca-oceanpladen kaster sig ned under den nordamerikanske kontinentale plade og skraber materiale ud fra havskorpen. Disse sedimenter opvarmes, deformeres og komprimeres derefter mod den stive nordamerikanske plade. Komprimeringen tvinger ud både væske og metangas, der kommer frem som boble strømme fra havbunden.
Boblesøjlerne er hyppigst placeret ved grænsen mellem den flade kontinentalsokkel og den stejle skrånende sektion, hvor havbunden falder ned til det åbne havs abysaldybder. Denne pludselige ændring i hældningen er også en tektonisk grænse mellem de oceaniske og kontinentale plader.
”Selvom der er nogle methan-plumes fra alle dybder på margenen, er langt de fleste af de nyligt observerede metan-plume-steder placeret ved søsiden af kontinentalsokklen, ca. 160 meter vanddybde,” siger Johnson.
Washington-kysten er geologisk kompleks. Boblerne kommer fra en region ud for kysten over, hvor Juan de Fuca havpladen kaster sig ned under den nordamerikanske kontinentale plade. (Kredit: Paul Johnson / U. Washington)
God til fisk
A tidligere undersøgelse antydede, at opvarmning af havvand muligvis frigiver frosset metan i denne region, men yderligere analyse viste, at metanboblerne ud for den nordvestlige stillehavskyst stammer fra steder, der har været til stede i hundreder af år, og ikke på grund af den globale opvarmning, siger Johnson.
I stedet for er disse gasemissioner et naturligt træk med lang levetid, og deres udbredelse bidrager til, at kontinentalsokkelområdet er så produktive fiskeriområder. Metan nedenunder havbunden giver mad til bakterier, der derefter producerer store mængder bakteriefilm. Dette biologiske materiale mater derefter en hel økologisk livskæde, der forbedrer fiskebestande i disse farvande.
”Hvis du ser online på, hvor satellittransponderne viser, hvor fiskeflåden er, kan du se klynger af fiskerbåde omkring disse metan-plume-hotspots,” siger Johnson.
For at forstå, hvorfor metanboblerne forekommer her, brugte forskere arkivgeologiske undersøgelser, som olie- og gasselskaber udførte i 1970'erne og 1980'erne. Undersøgelserne, nu offentligt tilgængelige, viser fejlzoner i sedimentet, hvor gassen og væsken vandrer opad, indtil de kommer ud fra bundbunden.
"Seismiske undersøgelser over områder med metanemission indikerer, at kontinentalsokkelkanten presses mod vest under et stort jordskælv eller 9," siger Johnson. "Fejl ved denne tektoniske grænse giver de permeable veje for metangas og varm væske til at flygte ud dybt inde i sedimenterne."
Placeringen af disse fejl kan potentielt give en ny forståelse af jordskælvsfaren fra Cascadia Subduction Zone, der sidst sprang for mere end 300 år siden.
Hvis havbundens bevægelse under et jordskælv med subduktionszone forekommer tættere på kysten, og en væsentlig komponent af denne bevægelse forekommer i det lavere vand, ville det frembringe en mindre tsunami end hvis havbunden bevægelse var helt på dybt vand.
”Hvis vores hypotese viser sig at være sand, har det store konsekvenser for, hvordan denne subduktionszone fungerer,” siger Johnson.
Yderligere coauthors er fra University of Washington og Oregon State University. National Science Foundation finansierede arbejdet.
kilde: University of Washington
