— Miez pe punte!
Timp de două luni, de câte ori auzeam acel strigăt, alergam pe puntea JOIDES Resolution pentru a vedea echipajul ridicând un tub cilindric de 30 de picioare (10 metri) plin cu rocă multicoloră stratificată și sedimente forate de pe fundul mării. sub nava noastră.
În iarna lui 2022, am petrecut două luni navigând în sudul Mării Egee la bordul JOIDES Resolution a Programului Internațional de Descoperire a Oceanului, ca parte a expediției IODP 398. Eu și colegii mei geologi am folosit această fostă navă de explorare petrolieră pentru a fora adânc în fundul mării și a dezvălui istoria vulcanică a zonei de lângă coasta Santorini, Grecia.
Ca om de știință care studiază chimia rocilor vulcaniceÎmi folosesc experiența pentru a corela sedimentele vulcanice cu erupția care le-a provocat și pentru a înțelege condițiile pe care le-a experimentat magma atât la adâncime sub un vulcan și în timpul unei erupții.
Forajul de către expediția noastră a fundului mării a scos la iveală a erupție vulcanică masivă, dar necunoscută anterior care a avut loc acum mai bine de 500.000 de ani. Această descoperire extinde înțelegerea noastră despre activitatea vulcanică din lanțul de vulcani care cuprinde Arcul vulcanic din Marea Egee de Sudceea ce va permite o analiză mai precisă a pericolelor acestei regiuni.
Construirea unei istorii vulcanice mai complete
Arheologii au fost mult timp fascinați de erupția târzie a epocii bronzului din Santorini, în jurul anului 1600 î.Hr. Această erupție este asociată cu declinul Civilizația minoică pe insula Creta din apropiere. Geologii au, de asemenea, un interes semnificativ în regiune, din cauza volatilității activității vulcanice și seismice din această zonă care găzduiește aproximativ 15.000 de locuitori și atrage în jur 2 milioane de turisti pe an.
Deși există o documentație terestru semnificativă a Vulcanul Santorini, oamenii de știință știu că această înregistrare este incompletă. Pe uscat, eroziunea, vegetația și evenimentele eruptive suplimentare acoperă sau ascund adesea depozite vulcanice mai vechi, rezultând o istorie fragmentară. Forajul la adâncime permisă de Rezoluția JOIDES a IODP oferă cercetătorilor acces la o înregistrare geologică rareori păstrată pe uscat.
În urma unei erupții vulcanice, materialele piroclastice – bucăți de rocă și cenușă formate în timpul erupției – se depun prin coloana de apă pentru a se colecta pe fundul mării. Acolo, argile și materialul biologic, cum ar fi cochiliile unor organisme marine minuscule, plouă continuu, acoperind depozitele de roci vulcanice. Acest proces păstrează o înregistrare a unei erupții individuale ca un singur strat. Straturile se formează cu timpul, fiecare eveniment vulcanic succesiv creând o înregistrare cronologică aproape continuă a istoriei vulcanice a regiunii.
Misiunea Expediției 398 a fost să acceseze această înregistrare de adâncime pentru a documenta istoria extinsă a erupțiilor din fiecare zonă de activitate vulcanică concentrată.
Expediția IODP 398
Expediția IODP 398 a colectat carote de foraj pentru a înțelege mai bine istoria vulcanică și intervalul de recurență a vulcanilor Santorini, Christiana și Kolumbo din această regiune. Echipa JOIDES Resolution a forat 12 locuri la o adâncime maximă de 2.950 de picioare (900 de metri) sub fundul mării. Am recuperat mai mult de 11.000 de picioare (3.356 de metri) din nucleu total de peste 780 de nuclee.
Pe măsură ce tehnicienii tăiau miezul în secțiuni de 4 ½ picioare (1 ½ metru), oamenii de știință se adunau pentru a vedea ce material a fost recuperat. După ce a adus miezurile la presiunea de suprafață, echipa le-a împărțit pe lungime, le-a fotografiat, le-a analizat pentru proprietăți fizice, cum ar fi susceptibilitatea magnetică, și a descris materialul. Descritorii de bază măsoară și înregistrează compoziția geologică a fiecărei unități stâncoase conținute în interior.
În calitate de conducător al laboratorului de geochimie, am luat eșantioane mici de straturi multiple de rocă vulcanică și cenușă pentru a se dizolva în soluție și a analiza compoziția lor de oligoelemente. În timpul unei erupții, magma se cristalizează și se amestecă cu elementele din apă și roca cu care intră în contact. Modificările chimice rezultate în magmă sunt unice pentru condițiile acelei erupții particulare. Așa că, odată ce îmi dau seama compoziția chimică a probelor de depozit, le pot amprenta originea vulcanică.
Descoperirea noastră: Tuful Archaeos
În timpul expediției, grupul nostru de cercetători a descoperit un strat gros, alb de piatră ponce în mai multe locuri, în mai multe bazine diferite. Bord biostratigrafie datată fiecare apariție a stratului la aceeași vârstă: între 510.000 și 530.000 de ani în urmă. Corelațiile geochimice au sugerat că compoziția a fost aceeași și în găurile de foraj.
Găsirea aceluiași strat în aceste bazine permite echipei noastre de cercetare să modeleze cât de mare ar fi putut fi erupția care a provocat-o. Am folosit datele seismice colectate în timpul expediției pentru a determina că volumul în vrac al sedimentului vulcanic este de aproximativ 21 de mile cubi (90 de kilometri cubi), cu grosimi de până la 490 de picioare (150 de metri) în unele locuri. În plus, am stabilit că acest strat de rocă vulcanică era întins pe 1.100 de mile pătrate (3.000 de kilometri pătrați) din această regiune din sudul Mării Egee.
Echipa noastră a numit acest depozit Archaeos Tuff, din cuvântul grecesc arhea pentru antic. Numele reflectă originea greacă a stâncii, precum și faptul că era semnificativ mai veche decât cea mai mare parte a activității vulcanice despre care știm pe uscat.
Pe baza caracteristicilor tufului Archaeos, putem înțelege natura erupției vulcanice care l-a format. Grosimea și distribuția sa pe o zonă largă sugerează că tuful Archaeos este rezultatul unei singure erupții de mare intensitate. Numeroasele vezicule sau găuri minuscule din rocă indică faptul că o cantitate mare de gaz a fost eliberată în același timp cu magma lichidă. Aceste mici bule de gaz pictează imaginea unei erupții puternice în care o cantitate mare de gaz volatil a fost eliberată destul de repede.
Cu toate acestea, în ciuda mărimii și ferocității sale evidente, această erupție nu s-a corelat cu niciun depozit pe uscat sau cu erupții mari cunoscute anterior. Lipsa relativă de material pe uscat sugerează o erupție în principal submarină. Odată ce am știut ce căutăm, echipa noastră a reușit să potrivească stratul nostru de sedimente vulcanice de adâncime recent descoperit cu câteva depozite terestre mici, necorelate anterior, de pe insulele Santorini, Christiana și Anafi. Prezența acestor depozite indică o oarecare breșă a suprafeței mării în timpul erupției, ceea ce se potrivește din nou cu imaginea noastră a unei erupții energetice.
Studiile suplimentare ale compoziției și vârstei tufului Archaeos au confirmat natura unică a depozitului de rocă lăsat de această erupție. Pe baza datelor pe care le-am colectat, echipa noastră consideră că tuful Archaeos este rezultatul unei erupții de șase ori mai mare decât erupția minoică din epoca bronzului, lăsând în urmă depozite de rocă de 30 de ori mai groase. Prezența unui depozit vulcanic atât de mare ne spune că Arcul Vulcanic din Marea Egee de Sud este mai capabil să producă erupții vulcanice submarine mari decât au recunoscut anterior oamenii de știință.
Identificarea tufului Archaeos extinde ceea ce știm despre procesele vulcanice din sudul Mării Egee. Acesta sugerează o tendință mai mare pentru vulcanismul submarin periculos decât se credea anterior – și că oficialii trebuie să reevalueze pericolele vulcanice pentru populația din jur.