Monterey Bay Aquarium Research Institute


Los volcanes y los montes submarinos
Diario de campaña
Día 1: Los montes submarinos Alarcón
Abril 21, 2012

in the channel
Dejamos el puerto de Pichilingue (cerca de la Paz) la noche de ayer, Abril 20, con la idea de empezar a realizar las inmersiones programadas lo antes posible. El mar estaba muy tranquilo lo que nos permitió salir tranquilamente del canal de acceso al puerto.

Hoy, nuestra primera inmersión, se llevó a cabo en la cadena volcánica de los montes submarinos Alarcón ubicada aproximadamente a 36 km al noroeste de la Cordillera Alarcón, en la boca de acceso al Golfo de California. La cadena volcánica de los montes submarinos Alarcón consiste de montes submarinos casi alineados que se formaron en o muy cerca de la cordillera meso-oceánica Alarcón que actualmente se encuentra activa, donde estaremos realizando inmersiones durante los próximos días. Se estima que los montes submarinos tiene una edad que oscila entre 1 y 1.5 millones de años. Estos montes submarinos no han sido estudiados a detalle y hasta el momento solo se tiene información referente a algunos dragados realizados a finales de los años 1990s.

Alarcón Smt map
Figura 1: Montes submarinos Alarcón donde se muestra la trayectoria que siguió el sumergible durante la inmersión del día de hoy en el monte del medio, iniciando en un pequeño cráter (vea figura 2) y terminando en el margen de una gran caldera.
Seamount map closeup
Figura 2: Par de pequeños cráteres con canales irradiando hacia el exterior. La inmersión inició en el centro del cráter más pequeño y el sumergible se desplazó por el canal siguiendo el eje del mismo señalado en la figura con una flecha.

La inmersión del día de hoy se basó en un mapa de alta resolución generado la semana pasada por un vehículo submarino autónomo (AUV) de MBARI. El objetivo geológico del día de hoy fueron; 1) Realizar observaciones detalladas de algunos rasgos morfológicos observados en los mapas que asemejan canales, 2) Muestrear los flujos de lava que se encuentren y 3) Tratar de encontrar arena volcánica en la parte alta del monte submarino.

Así que iniciamos nuestra inmersión y una vez que el submersible llegó al fondo marino empezamos a dirijirnos al lugar donde se encontraban las chimeneas previamente identificado en el mapa del AUV. A medida que nos acercabamos, sabiamos que ibamos en la dirección correcta ; observamos una prospera comunidad de organismos que habitan en la zonas donde existen ventilas hidrotermales. Algunos de los organismos más característicos incluían los grandes gusanos tubicolas de color rojo, Riftia sp. que viven aglomerados alrededor de las ventilas hidrotermales donde emana agua caliente.

Iniciamos la inmersión en la parte central de una estructura parecida a un domo donde tomamos un núcleo de sedimento de aproximadamente 1m de longitud que pudiera contener información paleoclimática. Una vez obtenido el núcleo, el sumergible inició un ascenso por la pared interna del cráter el cual presentaba una gran pendiente. A medida que se ascendía se tomaron algunas muestras de rocas. Las paredes exteriores del cráter presentan varios rasgos que asemejan canales irradiando hacia el exterior. Este tipo de rasgos nunca antes habían sido documentados en montes submarinos casi alineados. El piso de estos canales es relativamente plano cubierto por sedimento y las paredes presentan rasgos similares a las estructuras denominadas circos. Un buen lugar para colocar una casa de campaña si no fuera que esta cubierta por un espesor de 1,300 m de agua! Los costados del canal contienen grandes bloques de roca que parecen embonar como las piezas de un rompecabezas. Muestreamos uno de estos grandes bloques y era una mezcla de caótica de fragmentos grandes y pequeños de lava. Muchos de los fragmentos tenían espacios vacíos rellenos con sedimento. La base de canal presenta algunas estructuras como bulbos que asemejan a los topes que se ponen en las calles para disminuir la velocidad de los carros (speed-bump), formas muy similares a las ondulaciones que se observan en la base de los deslizamientos de tierra. Esperamos que un análisis más profundo tanto de los rasgos como de la composición de los clastos nos permitirá saber cómo se formaron estas ondulaciones.

channel wall
Formas irregulares de clastos de basalto vítreo en las paredes del canal, incluyendo un gran bloque angular (centro de la fotografía).

Una vez que dejamos el canal llegamos a un terreno relativamente plano cubierto por lava que rodeada el cráter. Tomamos muestras de varios tipos de flujos basálticos como almohadilla, lobado y derrame. Se observaron muy bonitas relaciones de sobreposición (contactos entre los flujos) lo que nos permitirá una buena idea de cuál de los flujos fue primero.

Relaciones de sobreposición entre un basalto en almohadilla y un flujo de lava fracturado en la parte inferior.

Cruzamos con otros rasgos morfológicos que parecían canales. De manera abrupta la superficie plana cambió a un escarpe de falla que presentaba una gran pendiente, es muy probable que esta falla se asocie al colapso de una parte del volcán. Estábamos frente a grandes fragmentos de roca de hasta 4 metros cúbicos del tamaño, lo que es tamaño de un auto compacto y estos presentan las mismas características que las capas de lava que se encontraban en la parte superior del escarpe. Después nos dimos a la tarea de colectar algunos fragmentos pequeños de roca para analizarlas posteriormente en el laboratorio y hacer algunos estudios geoquímicos.

Después de muestrear el talud empezamos a subir nuevamente por la pared vertical del escarpe de falla para llegar a la parte alta del monte submarino. Colectamos algunas muestras de arena volcánica vítrea que parecía estar estratificada. Este material cayó cuando se presentó una erupción del tipo explosiva lo que es muy común en la cima de varios montes submarinos que están alineados y rara vez encontramos este tipo de sedimento en alguna otra parte del monte submarino.

Arena volcánica vítrea aparentemente estratificada en la cima del monte submarino. A los erizos blancos y corales amarillos parece gustarles esta unidad.

Otro de los rasgos característicos de los montes submarinos incluyendo el que se exploró el día de hoy es la presencia de grandes calderas (grandes depresiones). La caldera que se encontraba un poco más abajo de las areniscas a las que se hace referencia en el párrafo de arriba, tiene 350 m de profundidad y 1.5 km de ancho (justo al norte del extremo oeste donde terminó el transecto, ver la figura 1). Se piensa que las calderas se forman cuando el piso se colapsa debido a la remoción de magma del interior del monte submarino. En nuestro caso no es posible determinar hacia donde migró el magma ya que no encontramos evidencias de la probable dirección de flujo como pueden ser grandes erupciones ya se en los flancos o en la parte superior del monte submarino. También es probable que el magma se haya movido a una mayor profundidad en la corteza oceánica, haya migrado hacia una cordillera meso-oceánica cercana o inclusive haya ayudado a formar otro monte submarino? La búsqueda de una respuesta a esta interrogante al igual que la distribución de arena volcánica vítrea en la cima de muchos de estos montes marinos son motivos suficientes para regresar y tratar de comprender cómo es que estos increíbles volcanes se formaron y cómo han evolucionado.

—Ryan Portner
Traducido por Rigoberto Guardado

En la inmersión del día de hoy observamos numerosos erizos y pepinos de mar viviendo en los parches de arena que se encontraban entre los afloramientos de roca. En los afloramientos de roca observamos algunas especies de corales de agua fría, incluyendo antipatharianos (corales negros) y gorgonianos (abanicos de mar). Estos organismos filtro-alimentadores utilizan sus pequeños pólipos para capturar y consumir pequeños organismos planctónicos que pasan frente a ellos cuando son transportados por las corrientes. Las esponjas, que filtran el plancton que se encuentra en el agua de mar también fueron muy comunes en los afloramientos rocosos y en la pendiente de los taludes.

Observamos y colectamos varias almejas que pueden ser de utilidad en un proyecto que se está llevando a cabo por científicos de MBARI en el cual los científicos buscan marcadores genéticos para comprender la relación existente entre las poblaciones de almejas que viven el Golfo de California y las que viven en otras regiones como puede ser el caso de los montes submarinos del sur de California.

Los peces comúnmente conocidos como “Peces Cola de Rata” (Rattail fish) fueron muy comunes ya que pertenecen a una familia de peces muy abundante en aguas profundas. También observamos otro tipo de peces conocidos como “Peces Murciélago” (Batfishes), muchos peces elongados parecidos a las anguilas (eel-like) y un pequeño tiburón “Gato” (Cat shark).

purple sea fan
Un brillante abanico de mar púrpura (o gorgoniano) que utiliza sus tentáculos para atrapar plancton que es transportado por las corrientes marinas. Los puntos rojos son marcadores laser que son utilizados para estimar el tamaño del organismo). Esta colonia mide aproximadamente 40 cm de ancho. Estos corales que viven en aguas profundas son conocidos por generar un hábitat en la profundidad como es evidenciado por la presencia de algunos crustáceos y estrellas de mar frágiles.
sponge
Esta peculiar esponja es miembro de la familia Euplectellidae, una familia conocida por su belleza. El patrón geométrico creado por el esqueleto de esta esponja es impresionante, sin embargo, sirve para generar un flujo de agua a través del organismo que le permite filtrar pequeños organismos planctónicos y bacterias a medida que el agua pasa a través de él.

—Lonny Lundsten
Traducido por Rigoberto Guardado


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Volcanoes & Seamounts
 Equipment

R/V Western Flyer

The R/V Western Flyer is a small water-plane area twin hull (SWATH) oceanographic research vessel measuring 35.6 meters long and 16.2 meters wide. It was designed and constructed for MBARI to serve as the support vessel for ROV operations. Her missions include the Monterey Bay as well as extended cruises to Hawaii, Gulf of California and the Pacific Northwest.

ROV Doc Ricketts

ROV Doc Ricketts is MBARI's next generation ROV. The system breaks new ground in providing an integrated unmanned submersible research platform, with many powerful features providing efficient, reliable and precise sampling and data collection in a wide range of missions.

Push cores

A push-core looks like a clear plastic tube with a rubber handle on one end. Just as its name implies, the push core is pushed down into loose sediment using the ROV's manipulator arm. As the sediment fills up the core, water exits out the top through one-way valves. When the core is pulled up again, these valves close, which (most of the time) keeps the sediment from sliding out of the core tube. When we bring these cores back to the surface, we typically look for living animals and organic material in the sediments.

Niskin bottles

Niskin bottles are used to collect water samples as well as the tiny bacteria and plankton in that volume. The caps at both ends are open until the bottles are tripped, when the caps snap closed.


Biobox

The box fits in a partition in the sample drawer. It is shown open, with an animal being placed into it by the ROV's manipulator. When the lid is closed, the box will hold water to protect the animals inside.


Rock crusher

This device is used to collect volcanic glass fragments from the surface of a flow. It is made of about 450kg of lead and steel and is launched over the stern of the ship on a wire. Fragments of rock that break off of the lava flow on impact are trapped in wax-tipped cones mounted around the crusher. The wax is melted in the lab to liberate the rock particles for analysis.

Benthic toolsled

The benthic toolsled is attached to the bottom of the ROV for our geology dives. Its components are the manipulator arm and the sample drawer. The sample drawer is shown open on deck, full of rocks. Normally it is closed when the vehicle is operating and is opened only when a sample needs to be stowed. Partitions in the drawer help us keep the rocks in order. The rocks often look alike, but the conditions and chemistries of the eruptions are different so it is important that we know where each came from.

Glass suction sampler

This equipment is used to vacuum glass particles and larval animals from cracks and crevices. The carousel of small plastic jars fitted with wire mesh will be mounted in the benthic toolsled. The hose will be held by the ROV's manipulator and a suction will be drawn by the pump.

Sediment scoops

Canvas bags on a T-handle for collecting gravel or other materials that fall out of a push-core.


Temperature probe

Held by the ROV's manipulator, the wire on the right is placed into the fluid emitted from a hydrothermal vent to record the temperature.


Vibracores

Vibracoring is a common technique used to obtain samples from water-saturated sediment. These corers work by attaching a motor that induces high frequency vibrations in the core liner that in turn liquefies the sediment directly around the core cutter, enabling it to pass through the sediment with little resistance.


 Crew

R/V Western Flyer

Ian Young
Master


 

George Gunther
First Mate


 

Matt Noyes
Chief Engineer


 

Andrew McKee
Second Mate


 

Lance Wardle
First Engineer


 

Shaun Summer
Relief First Engineer


 

Olin Jordan
Oiler


 

Craig Heihn
Relief Deckhand


 

Jason Jordan
Relief Deckhand


 

Dan Chamberlain
Electronics Officer


 

Patrick Mitts
Steward


 

ROV Doc Ricketts

Knute Brekke
Chief ROV Pilot


 

Mark Talkovic
Senior ROV Pilot


 

Randy Prickett
Senior ROV Pilot


 

Bryan Schaefer
ROV Pilot/Technician


 

Eric Martin
ROV Pilot/Technician


 

 Research Team

Dave Clague
Chief Scientist
MBARI

Dave's research interests are nearly all related to the formation and degradation of oceanic volcanoes, particularly Hawaiian volcanoes, mid-ocean ridges, and isolated seamounts. Topics of interest include: compositions of mantle sources for basaltic magmas and conditions of melting; volatile and rare-gas components in basaltic magmas and their degassing history; chronostratigraphic studies of eruption sequence and evolution of lava chemistry during volcano growth; subsidence of ocean volcanoes and its related crustal flexure, plate deformation, and magmatic activity; geologic setting of hydrothermal activity; origin of isolated seamounts; and monitoring of magmatic, tectonic, and hydrothermal activity at submarine and subaerial volcanoes.

Jenny Paduan
Research Specialist
MBARI

Jenny works with Dave Clague in the submarine volcanism project, processing the high-resolution MBARI mapping AUV data and interpreting the maps using ROV observations and samples from our research sites. On this cruise, she will stand watches in the ROV control room, help with rock and sediment sample workup and curation once the vehicle is on deck, and coordinate these cruise logs. She is now quite solidly a marine geologist, but her degrees are in biochemistry (Smith College) and biological oceanography (Oregon State University). She is thankful for the opportunities that have led her to study volcanoes, and loves being involved with the research and going to sea. She looks forward to discovering more about how Earth works.

Lonny Lundsten
Senior Research Technician
MBARI

On this cruise, Lonny will be in charge of biological sample collection and processing and video data management. This work entails identifying unique biological and geological features that will be seen during the dive, while using MBARI-designed software to log the observations. He is especially excited about this expedition, because no one has surveyed this particular seamount before, and he expects to find many new species on this cruise.

Julie Martin
Senior Research Technician
MBARI

Julie works with the submarine volcanism group, where she currently produces high resolution maps of the seafloor that are used to identify geologic features along submarine ridges and seamounts. Her research interests also include modeling of volcanic ash from sub-aerial, large-scale explosive eruptions.

Ryan Portner
Postdoctoral Fellow
MBARI

Ryan's work with the submarine volcanism project primarily focuses on the formation and distribution of volcaniclastic deposits on active and extinct seamounts and mid-ocean ridges. By categorizing the diversity in these deposits with respect to volcanic landforms he hopes to better understand the underlying controls on explosive vs. non-explosive deep marine eruptions. His background research on deep-marine gravity flow deposits preserved in sedimentary-volcanic successions exposed on land lends a comparable platform to study similar deposits of the modern oceans.

Julie Bowles
Collaborator

Julie is a Research Associate and Staff Scientist with the Institute for Rock Magnetism at the University of Minnesota. As a paleomagnetist, Julie studies variations in Earth's magnetic field and how those variations get recorded in rocks and sediments. One of Julie's particular interests involves using paleofield variations recorded in mid-ocean ridge lava flows to place age constraints on the flows. On this expedition, Julie is interested both in using this technique to try to date some of the young lava flows and in gaining a better understanding of how the Earth's field has varied in this particular location.

Paterno Castillo
Collaborator

Pat is a Professor of Geology at the Scripps Institution of Oceanography, University of California, San Diego. His research interests include petrology and geochemistry of magmas produced within and along divergent and convergent boundaries of tectonic plates, magmatic and tectonic evolution of continental margins and mantle geodynamics. On this expedition, Pat is interested in the petrologic and tectonic evolution of the newly formed oceanic basement in the Gulf of California.

Brian Dreyer
Isotope Geologist
UC Santa Cruz
Institute of Marine Sciences

Brian studies the recent magmagenesis and petrology of the Juan de Fuca Ridge. His interest in mid-ocean ridges began during his postdoctoral fellowship with MBARI's submarine volcanism project; there, he utilized uranium-series disequilibria within individual lavas of Axial Seamount to clarify eruption and petrogenetic timescales. At mid-ocean ridge systems globally, Brian is interested in a) how variability in lava morphology, geochemistry, and petrology reflect deeper mantle-melting and magmatic processes and their complex interplay with tectonism and b) improving the chronological framework of the ridge magmatic plumbing systems. Brian received his Ph.D. in Earth and Planetary Science from Washington University in St. Louis in 2007.

Rigoberto Guardado
Collaborator
Universidad Autónoma de Baja California

Rigoberto Guardado is a teacher and research scientist with the Facultad de Ciencias Marinas (Marine Sciences Faculty) at the University of Baja California in Mexico. As a oceanographer, Rigoberto studies sedimentation processes in the ocean. On this expedition, Rigoberto is interested in learning more about the sediments in this area of the Gulf of California.

Ronald Michael Spelz Madero
Collaborator
CICESE

Ronald Spelz earned his Ph.D. in earth sciences from Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE) in 2008. His research interests are mainly focused in the structural geology and tectonic geomorphology of fault bounded basins and mountain range-fronts in northern Baja California. He is also part of the multidisciplinary research team studying the origin and effects of the El Mayor-Cucapah 7.2 magnitude earthquake which struck northern Baja in April 4, 2010. Ronald presently works in the Marine Sciences Faculty at the Universidad Autónoma de Baja California.

Hiram Rivera
Collaborator
Universidad Autónoma de Baja California

Hiram Rivera is part of the Coastal Management group and teacher in the Faculty of Marine Science at Universidad Autónoma de Baja California. Since 2008 he has worked as a technician with geographic information systems (GIS) applied to fisheries resource management. From 2010 to now he has worked with his students in public participation geographic information systems (PPGIS) 3D models applied to the use of GIS to broaden public involvement in policymaking. His interest for this cruise is to learn about the techniques associated with digital cartography of the Gulf of California.



Last updated: Apr. 26, 2012