Geocronología y análisis de isótopos estables de la mineralización de relleno de fracturas y karst revelan el flujo de paleo-fluidos subterráneos y la actividad microbiana del pozo COSC-1, Caledonianos escandinavos
Autores: Drake, Henrik; Roberts, Nick M. W.; Whitehouse, Martin J.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Geocronología y análisis de isótopos estables de la mineralización de relleno de fracturas y karst revelan el flujo de paleo-fluidos subterráneos y la actividad microbiana del pozo COSC-1, Caledonianos escandinavos
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Biosfera profunda
Rocas fracturadas
Técnicas analíticas a microscale
Actividad microbiana antigua
Circulación de fluidos
Isótopo estable
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
La biosfera profunda alojada en rocas fracturadas dentro de la corteza continental superior es uno de los reinos ecológicos menos comprendidos y estudiados en la Tierra. El escaso conocimiento sobre la vida antigua y el flujo de fluidos paleo en este reino se debe a la falta de perforaciones profundas en la corteza. Aquí aplicamos técnicas analíticas de alta resolución espacial a minerales secundarios de grano fino en un pozo profundo (COSC-1) perforado en la cordillera caledoniana escandinava del Silúrico-Devónico en el centro de Suecia. El objetivo es detectar y datar signos de actividad microbiana antigua y circulación de fluidos a baja temperatura en micro-karsts (cavidades de disolución paralelas a la foliación en la roca) y fracturas a profundidad en el sistema de napas. Los carbonatos de veta muestreados a 684 a 2210 m muestran una variabilidad de isótopos de C disminuida a profundidades por debajo de 1050 m; probablemente debido a la disminución de la influencia de C orgánico a gran profundidad. Los micro-karsts a 122-178 m de profundidad presentan al menos dos generaciones de crecimiento de calcita secundaria y pirita en los vacíos, como lo muestran los transectos analíticos de espectrometría de masas de iones secundarios dentro de granos individuales. La más joven de estas dos fases de precipitación muestra valores de S empobrecidos (-19.8 +/- 1.6 vs. Troilita de Viena-Cañón Diablo (V-CDT)), lo que sugiere reducción microbiana de sulfato in situ. La calcita de esta fase tardía se puede distinguir de la calcita más antigua por valores de O más altos que corresponden a la precipitación de agua meteórica ambiental. La calcita de la etapa tardía dio dos edades separadas derivadas de espectrometría de masas por ablación láser acoplada inductivamente (9.6 +/- 1.3 Ma y 2.5 +/- 0.2 Ma), marcando una edad mínima para la formación generalizada de micro-karsts dentro de la napa. Varios etapas de flujo de fluidos y precipitación de minerales siguieron a la formación de karst; con actividad bacteriana relacionada hasta el Neógeno-Cuaternario; en estructuras que actualmente conducen agua. Los resultados muestran que nuestro enfoque combinado de isótopos estables de alta resolución espacial y geocronología es adecuado para caracterizar el flujo de fluidos paleo en micro-karst; en este caso, de la corteza cristalina que comprende unidades de napas orogénicas.
Descripción
La biosfera profunda alojada en rocas fracturadas dentro de la corteza continental superior es uno de los reinos ecológicos menos comprendidos y estudiados en la Tierra. El escaso conocimiento sobre la vida antigua y el flujo de fluidos paleo en este reino se debe a la falta de perforaciones profundas en la corteza. Aquí aplicamos técnicas analíticas de alta resolución espacial a minerales secundarios de grano fino en un pozo profundo (COSC-1) perforado en la cordillera caledoniana escandinava del Silúrico-Devónico en el centro de Suecia. El objetivo es detectar y datar signos de actividad microbiana antigua y circulación de fluidos a baja temperatura en micro-karsts (cavidades de disolución paralelas a la foliación en la roca) y fracturas a profundidad en el sistema de napas. Los carbonatos de veta muestreados a 684 a 2210 m muestran una variabilidad de isótopos de C disminuida a profundidades por debajo de 1050 m; probablemente debido a la disminución de la influencia de C orgánico a gran profundidad. Los micro-karsts a 122-178 m de profundidad presentan al menos dos generaciones de crecimiento de calcita secundaria y pirita en los vacíos, como lo muestran los transectos analíticos de espectrometría de masas de iones secundarios dentro de granos individuales. La más joven de estas dos fases de precipitación muestra valores de S empobrecidos (-19.8 +/- 1.6 vs. Troilita de Viena-Cañón Diablo (V-CDT)), lo que sugiere reducción microbiana de sulfato in situ. La calcita de esta fase tardía se puede distinguir de la calcita más antigua por valores de O más altos que corresponden a la precipitación de agua meteórica ambiental. La calcita de la etapa tardía dio dos edades separadas derivadas de espectrometría de masas por ablación láser acoplada inductivamente (9.6 +/- 1.3 Ma y 2.5 +/- 0.2 Ma), marcando una edad mínima para la formación generalizada de micro-karsts dentro de la napa. Varios etapas de flujo de fluidos y precipitación de minerales siguieron a la formación de karst; con actividad bacteriana relacionada hasta el Neógeno-Cuaternario; en estructuras que actualmente conducen agua. Los resultados muestran que nuestro enfoque combinado de isótopos estables de alta resolución espacial y geocronología es adecuado para caracterizar el flujo de fluidos paleo en micro-karst; en este caso, de la corteza cristalina que comprende unidades de napas orogénicas.