Monterey Bay Aquarium Research Institute


Volcanoes and Seamounts Logbook
Day 7: Alarcón Rise
April 27, 2012

El viento ha empezado a soplar lo que es bueno ya que nos está refrescando un poco pero este viento ha generado olas que están moviendo mucho el barco por primera vez en nuestro viaje.

El segundo a bordo, Andrew McKee, tomó esta fotografía del ROV Doc Ricketts en el momento que estaba siendo recuperado esta mañana. Para tomar esta fotografía él bajó una cámara por la parte trasera del barco (popa) entre las dos quillas y tomo esta imagen justo cuando estaban subiendo el ROV.

Después de un falso inicio esta mañana debido a una fuga en el sistema hidráulico, se inició nuevamente la inmersión D398 cuyo objetivo fue seguir determinando las relaciones viejo/joven entre los flujos de lava que se encuentran más al noroeste de la cordillera Alarcón. Empezamos nuestra inmersión en un rasgo que se presentaba una forma muy extraña en los mapas obtenidos a partir del AUV. En vez de encontrarnos con un escudo suavizado o con un montículo redondeado que son estructuras características de erupciones con baja velocidad de flujo de lava o terrenos casi planos compuestos por derrames de lava, lavas en almohadilla o bien con flujos lobados canalizados que son las formas eruptivas clásicas en las cordilleras meso-oceánicas, resulta que lo que tenemos es un gran montículo de casi 500m x 320 m y 55 m de alto (medido a partir del lado Este) compuesto por fragmentos irregulares. Nunca antes habíamos observado esto en las cordilleras meso-oceánicas ni del NE del Pacífico o de la cuenca de Lau y este rasgo no se puede identificar en los mapas batimétricos de la cordillera Alarcón. Este rasgo se parece mucho a algunos conos que hemos mapeado en la parte superior del monte submarino Davison que se ubica justo frente a las costas de California, que están compuestos por lavas muy viscosas compuestas principalmente por sílice (traquitas).

En las pronunciadas pendientes que presenta este domo se pueden observar algunos fragmentos redondeados y afloramientos intactos de lava que asemejan a la superficie irregular de un flujo de lava tipo “aa”. Los fragmentos que se colectaron en este lugar contienen vidrio transparente extremadamente vesicular, lo que probablemente sea una pumicita riolítica (riolita significa que la composición química es muy similar a del granito pero que la lava se enfrió antes de que los minerales tuvieran la oportunidad de crecer)

Las lavas ricas en sílice son comúnmente el producto de las erupciones de volcanes que se encuentran en el continente pero es muy raro encontrarlas como un producto eruptivo en las cordilleras meso-oceánicas! Posiblemente esta estructura sea un domo silíceo viscoso que a medida que se iba formando arrojaba fragmentos que iban cayendo por sus flancos. Esto sería algo similar a lo que se observe en el domo que se generó en el cráter del monte Santa Helena ( in the Cascades).

Tambien pudimos observar una serie de cordilleras angostas con pendientes abruptas de aproximadamente 4 km de largo que se extienden al noroeste y suroeste del domo, y tal vez estén relacionadas con el mismo. Encontramos que estas cordilleras presentan lavas en almohadilla muy fragmentadas. Algunas de las almohadillas estaban redondeadas como si se hubieses depositado en un suelo plano, pero ahora se encuentran en pendientes de aproximadamente 60°. Algo interesante es que pareciera que las almohadillas fueron partidas a la mitad y una parte de ella se quedó de una cordillera y la otra parte en la cordillera del lado lo que sugiere que fueron levantadas, separadas e inclinadas. Estas cordilleras pueden ser intrusiones de diques que abultaron la corteza pero no alcanzaron la superficie. Este rasgo se encuentra a menos de 10 km de la falla transforme que se encuentra al norte y a solo 100 km del continente lo que podría tener una influencia en el tipo de erupciones que se presentan en este lugar. También es importante mencionar que se encuentra a 25 lm al NE de la zona volcánica más activa de la cordillera. Tal vez las lavas tan distantes que alimentan los diques se enfrían tanto que la fusión residual resulta en una lava viscosa rica en sílice y esta se comporta de una forma distinta que las lavas basálticas normalmente encontradas en las cordilleras meso-oceánicas.

- Jenny Paduan

El domo que se observa en el centro del mapa batimétrico obtenido a partir de los datos generados por el AUV de MBARI fue explorado y muestreado el día de hoy. Aparentemente está compuesto por una lava más viscosa que la lava encontrada en derrames y almohadillas que se encuentran a su alrededor. Una serie de cordilleras angostas con pendientes muy pronunciadas se extienden en la dirección NE y SW y probablemente exista una relación entre ellas. En las próximas semanas estaremos quitando el “ruido” de los datos del AUV que acabamos de recibir el día lunes. La zona blanca es una region de donde no se tiene información. Los colores azules representan zonas profundas (iniciando alrededor de los 2,500m) y las zonas de color naranja son menos profundas (alrededor de 2,345m).
Bloques de lava en el talud del costado de un domo muy peculiar que exploramos el día de hoy.

Fue una noche movida. El día jueves por la tarde empezó a soplar un poco de viento que generó oleaje alto lo que hizo que el barco se estuviera moviendo toda la noche y recibimos el día viernes bajo las mismas condiciones. La inmersión inició y a los pocos minutos se detuvo el sumersible: tal vez no tenía ganas de trabajar el día de hoy. El sumersible regresó al barco y en momento que estaba en cubierta todos los técnicos se acercaron al sumersible para tratar de descifrar cuál era el problema. El observarlos trabajar en el sumersible me recordó una escena de la película de Frankestein, ya que cuando nuevamente pusieron en funcionamiento todos los sistemas solo esperaba que alguien dijera: Esta vivo, esta vivo!!.

Una vez reparado el sumersible nuevamente inició su descenso. Pero el día de hoy no voy a platicar de lo que se vió durante el viaje del sumersible por el fondo marino. Hoy en particular me gustaría platicar de “Mr. Rock Crusher”, cuando Jenny Paduan hablaba con otras personas yo escuche que mencionó la palabra “Rock Crusher” yo aún sin saber de que se trataba, me imagine que estaba hablando sobre un luchador ya que “Rock Crusher” suena como un excelente nombre para un luchador profesional que quiere intimidar a sus oponentes.

El día de ayer escuche: Vamos a echar al “Rock Crusher” al agua! en ese momento me pregunté que podría haber hecho esta persona para que ameritara ser aventado al agua por la borda? Así que los seguí para ayudarlos a aventar esta persona al agua y me encontré que el tal “Rock Crusher” no era una persona sino un instrumento oceanográfico parecido a un nucleador.

Existen dos formas de realizar estudios en el fondo marino; métodos directos e indirectos. El uso de métodos indirectos implica hacer suposiciones sobre lo que existe un lugar o de los procesos que se llevan a cabo debido a que no se tienen las posibilidades físicas de estar en ese lugar y observar directamente lo que esta sucediendo (por ejemplo, suponer que tipo de flujos de lava tenemos en el fondo del mar utilizando solamente un mapa batimétrico) mientras que los métodos directos los utilizamos cuando podemos en el lugar objeto de estudio y medir directamente lo que queremos, en este caso no suponemos ya que estamos midiendo u observando directamente el proceso (por ejemplo, medir una concha con una regla). El este caso, el “Rock Crusher” cae en la categoría de métodos directos de exploración ya que su función es obtener una muestra del fondo marino y así poder saber cual es su composición. Déjenme describirlo antes de decirles como funciona y la importancia de la información que podemos obtener a partir de él.

Este instrumento tiene como eje principal un tubo, en la punta un cabezal con varios tubos sobresaliendo de ella, unos cuantos centímetros arriba tiene un aro alrededor de este tubo principal que también tiene tubos a su alrededor. En el tubo principal se colocan unos plomos para darle gran peso (Figura 1).

Figura 1. En esta figura se observa el “Rock Crusher” con todas sus partes

El “Rock Crusher” funciona de la siguiente manera; los vasos de colecta se rellenan con cera y se aseguran a la estructura, posteriormente se baja lentamente el instrumento (Figura 2) hasta llegar al fondo marino, cuando este toca el fondo y debido a su peso, fractura la roca y los fragmentos se pegan a la cera, posteriormente cae sobre su costado y con los vasos colocados en su costado colecta mas muestras de fragmento de roca del fondo marino.

Figura 2. Momento en que el “Rock Crusher” esta siendo bajado

Una vez que el instrumento se recupera y es colocado en la cubierta del barco se remueven los vasos con cera para posteriormente y con la ayuda de una espátula se remueve toda la cera que contenga fragmentos de roca y este material es colocado dentro de un vaso con agua (Figura 3). Una vez terminada esta operación se calienta el agua que se encuentra en el vaso de precipitado, la cera se disuelve para flotar en la superficie del agua y los fragmentos de roca que estaban dentro de ella simplemente caen al fondo del vaso para ser colectados y analizados (Figura 4), ingenioso, no creen?

Figura 3. Jenny Paduan removiendo la cera con fragmentos de roca para colocarlos en el vaso de precipitado con agua que se observa en la parte inferior de la fotografía.
Figura 4. Fragmentos de roca obtenidos utilizando el “Rock Crusher”

Finalmente podemos decir para que nos sirve esto; cuando se hacen inmersiones, se colectan muestras a lo largo de la trayectoria que sigue del sumersible para determinar tanto el tipo de material como la composición del mismo. Esto nos da información exclusivamente a lo largo del recorrido del sumersible pero no se puede cubrir toda la superficie del fondo marino por lo que los científicos utilizan el “Rock Crusher” para obtener muestras del fondo marino en puntos específicos y corroborar que la composición del fondo es aquella que se supone debería de ser basándose en la información con que se cuenta y obviamente con la experiencia que el investigador ha acumulado a lo largo de muchos años estudiando este tipo de ambientes submarinos.

Así que esta es la verdadera historia del “Rock Crusher”, y todo empezó porque yo pensaba que era un luchador!

—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. 30, 2012