Röda stjärnor visar platser för metanbubblor vid Washingtons kust. Den ljusgrå är den grunda kontinentalsockeln, mindre än 160 meter djup. Det blå är den djupare marginalen och avgrundens slätt, djupare än 2,8 kilometer. Upphovsman:Paul Johnson/University of Washington
Utanför Washingtons kust, bubblor uppstår från havsbotten, som om bevis på en sovande drake som ligger nedanför. Men dessa bubblor är metan som pressas ur sediment och stiger upp genom vattnet. De platser där de dyker upp ger viktiga ledtrådar till vad som kommer att hända under en stor jordbävning till havs.
Studien, från University of Washington och Oregon State University, publicerades nyligen i Journal of Geophysical Research:Solid Earth .
Den första storskaliga analysen av dessa gasutsläpp längs Washingtons kust hittar mer än 1, 700 bubblor, huvudsakligen samlade i ett nord-sydligt band cirka 50 mil från kusten. Analys av den bakomliggande geologin tyder på varför bubblorna dyker upp här:Gasen och vätskan stiger genom fel som genereras av rörelsen från geologiska plattor som producerar stora havsbävningar till havs i Stillahavsområdet.
"Vi hittade de första metanventilerna i Washington -marginalen 2009, och vi trodde att vi hade turen att hitta dem, men sedan dess, antalet har just ökat exponentiellt, "sa huvudförfattaren Paul Johnson, en professor i oceanografi vid UW.
"Dessa ventiler är lite flyktiga, "Tillade Johnson." Ibland stängs de av och på med tidvattnet, och de kan röra sig lite på havsbotten. Men de tenderar att förekomma i kluster inom en radie av cirka tre fotbollsplaner. Ibland går du ut och du ser en aktiv ventil och du går tillbaka till samma plats och den är borta. De är inte pålitliga, som gejsrarna i Yellowstone. "
Författarna analyserade data från flera forskningskryssningar under det senaste decenniet som använder modern ekolodsteknik för att kartlägga havsbotten och även skapa ekolodsbilder av gasbubblor i det överliggande vattnet. Deras nya resultat visar mer än 1, 778 metanbubblor skjuter ut från vattnet utanför staten Washington, grupperade i 491 kluster.
Ekolodsbild av bubblor som stiger upp från havsbotten utanför Washingtons kust. Detta är från en undersökning från 2014 på djupare vatten:Sockelns bas är 515 meter djup och 1/4 mils djup. Upphovsman:Brendan Philip /University of Washington
"Om du kunde gå på havsbotten från Vancouver Island till Columbia River, du skulle aldrig vara utom synhåll för en bubbla, "Sa Johnson.
Sedimenten utanför Washington -kusten bildas när Juan de Fuca oceaniska plattan störtar under den nordamerikanska kontinentalplattan, skrapa material från havskorpan. Dessa sediment upphettas sedan, deformeras och komprimeras mot den stela nordamerikanska plattan. Komprimeringen tvingar ut både vätska och metangas, som dyker upp som bubblaströmmar från havsbotten.
Bubblakolonnerna ligger oftast vid gränsen mellan den platta kontinentalsockeln och den brant sluttande delen där havsbotten faller till det öppna havets djup. Denna abrupta förändring i lutningen är också en tektonisk gräns mellan de oceaniska och kontinentala plattorna.
"Även om det finns några metanränder från alla djup på marginalen, de allra flesta av de nyligen observerade metanplommonplatserna ligger vid havet på kontinentalsockeln, på cirka 160 meters vattendjup, "Sa Johnson.
En tidigare studie från UW hade föreslagit att uppvärmning av havsvatten kan frigöra fryst metan i denna region, men ytterligare analys visade att metanbubblorna utanför Stilla havets nordvästra kust uppstår från platser som har funnits i hundratals år, och är inte relaterade till global uppvärmning, Sa Johnson.
Istället, dessa gasutsläpp är en långlivad naturlig egenskap, och deras förekomst bidrar till att kontinentalsockelområdet är sådana produktiva fiskeplatser. Metan från havsbotten ger mat för bakterier, som sedan producerar stora mängder bakteriefilm. Detta biologiska material matar sedan en hel ekologisk livskedja som ökar fiskpopulationerna i dessa vatten.
Washingtonkusten är geologiskt komplex. Bubblorna kommer från ett område utanför kusten där Juan de Fuca -havsplattan störtar under den nordamerikanska kontinentalplattan. Upphovsman:Paul Johnson/University of Washington
"Om du tittar online på var satellittransponderna visar var fiskeflottan är, du kan se kluster av fiskebåtar runt dessa metanplume -hotspots, "Sa Johnson.
För att förstå varför metanbubblorna uppstår här, författarna använde arkivgeologiska undersökningar som gjordes av olje- och gasföretagen på 1970- och 1980 -talen. Undersökningarna, nu allmänt tillgänglig, visa felzoner i sedimentet där gasen och vätskan migrerar uppåt tills de kommer ut från havsbotten.
"Seismiska undersökningar över områden med metanutsläpp indikerar att kontinentalsockelkanten dras västerut under ett stort megatrov, eller magnitud-9, jordbävning, "Johnson sa." Fel vid denna tektoniska gräns ger de permeabla vägarna för metangas och varm vätska att fly från djupt inne i sedimenten. "
Placeringen av dessa fel kan potentiellt ge en ny förståelse för jordbävningsrisken från Cascadia Subduction Zone, som senast sprack för mer än 300 år sedan. Om havsbotten rörelse under en jordbävning i en subduktionszon inträffar närmare stranden, och en huvudkomponent i denna rörelse sker inom det grundare vattnet, detta skulle generera en mindre tsunami än om havsbotten rörelse var helt på djupt vatten.
"Om vår hypotes visar sig vara sann, då har det stora konsekvenser för hur denna subduktionszon fungerar, "Sa Johnson.