跟踪火山岩到伯利兹的海岸

Carrie Bow Cay领域站坐在伯利兹的蓝色和绿松石水域。
Carrie弓Cay和看北部的史密森研究站的一张空中照片。 (史密森尼环境研究中心Candy Feller博士)
红树林神秘 - 所有的浮石来自哪里?

多年来,尽管在直接地区缺乏火山,但科学家们发现了一个多孔火山岩,散落在伯利兹的海滩和美洲红树上。由于持续一个好奇科学家的持久性,一个多样化的团队合作解决了这一巨大的浮石神秘,最终能够更好地了解地质,海洋学和生物力量如何在加勒比地区联系。

作为史密森尼国家自然历史博物馆的地质海洋学家,玛吉Toscano博士致力于记录沿海系统在迎接海平面上升的情况下发生了超过数千年的职业生涯,从墨西哥沼泽和东方屏障岛屿到加勒比海珊瑚礁和红树林的生态系统。欧宝体育稳不稳近年来,她的工作已经将她带到了Mesoamerican Barrier Reef伯利兹海上,自1974年以来,史密森尼以自1974年以来在Carrie Bow Cay上保持了一个野外电台(见上文图)。虽然在那里,调查美洲红树群岛的非常厚的泥炭(化石植物物质)积累,她遇到了一些意外的东西 - 桑迪碳酸盐圆环上的丰富多良的多孔岩石,并陷入了高潮水之上的红树林。

浮石是在喷发期间被火山喷射的充满空气的岩石。我们今天用它来擦洗我们的脚跟,并制作轻量级混凝土。海洋动物和植物在浮石上搭便车,可以长距离旅行,因为它漂浮在海面和其他水体上。多年来,事实证明,科学家们一直在寻找和挑选在Carrie Bow Cay上的这个好奇的浮子。这自然发生的浮石清楚起源于其他地方,与附近的礁石,泻湖和圆周的局部产生的生物生物(动物分泌)碳酸盐沉积物无关。可以在附近的双码的红树林区看到浮石,在泥炭表面上,陷入困境或栖息红树林道具根。“它到处都是!“我们在做野外工作时踩到它并跳过它,”Maggie说。

浮石是火山喷发时喷出的充满空气的岩石。这自然发生的浮石 originated elsewhere, but can be found scattered on the beaches and mangroves of Belize. Here it is perched upon some mangrove prop roots. 
浮石是在喷发期间被火山喷射的充满空气的岩石。自然发生的浮石起源于其他地方,但可以发现散落在伯利兹的海滩和美洲红树上。在这里,它栖息在一些红树林的道具根。 (史密森尼·麦琪·托斯卡诺博士)

访问科学家将其存在归因于危地马拉火山的爆发,这些火山产生了生产的浮石,该火山被剥夺了河流到加勒比地区的河流,并沿着大陆海岸运送到沿着珊瑚礁的岛屿。这种解释取得了地质和海洋学感,所以没有辩论。也就是说,直到2012年1月,何时Juan Gonzalez博士,来自德克萨斯大学 - 潘美人他去了一趟研究站。一般的解释不能满足胡安-他想要细节-所以,玛吉开始调查。

然而,她的调查并不仅仅是为了满足胡安的好奇心。确定伯利兹这一不规则浮石的来源将有助于阐明中美洲各种看似无关的地质和海洋过程之间的联系。深入研究陆地和海洋之间的联系可以帮助科学家更好地了解陆地输入和洋流本身是如何影响珊瑚礁健康的,包括营养物质流动和生物是如何在珊瑚礁之间流动的。

中美洲和加勒比海内的火山地图。
中美洲和加勒比海内的火山地图(红色三角形)。 (用GVP Googlearth数据层由Julie Herrick编译的地图。)

使用史密森尼的信息进行一些快速的研究全球火山主义计划(GVP)表示圣玛丽亚火山,位于危地马拉的火山链(图3),1902年经历了一个主要的三周喷发,巨大的巨大火山爆发指数6/10!爆发散布浮石和灰烬远离阿卡普尔科和梅里达,墨西哥 - 超过900公里(康威,1995)。这似乎是最合乎逻辑的来源,任何其他科学家可能对此感到满意。

但胡安·冈萨雷斯除外。“如果浮石是1902年产生的,为什么110年后它还在沙洲表面和红树林泥炭表面?””他问道。“为什么它没有被并入沉积物和泥炭沉积物中?”

只是刮伤了表面

自1902年以来,超过40多厘米的红树林泥炭可以积累在伯利兹遗址上,足以捕获和埋葬小块浮石。但是胡安的烦恼问题持续存在:为什么在玛吉已经抽样的任何许多红树林中都没有发现过浮石?表面上的浮石足够常见,即她用于样品泥炭的芯片应该已经挖出一些证据,即使是罕见的。但是,没有浮子核心的碎屑芯片在泥炭表面的普罗丝上,他们接受了一个明显的解释 - 因为浮石浮动,它可能会随着潮汐或周期性的风暴潮,因此不容易移动埋葬。

芯片磁石用于在Belizear Mangroves中抽样泥炭。 
芯片磁石用于在Belizear Mangroves中抽样泥炭。 (史密森尼·麦琪·托斯卡诺博士)

无论被掩埋还是漂浮,他们仍然面对着远离源头的礁石里的浮石。这就产生了更多的问题,需要来自各个科学领域的信息。朱莉·赫里克,一个火山学家全球山脉计划,加入Maggie确定如何继续进行这一调查。他们一起始于研究中美洲火山喷发历史和Tephra标记单元,这是可以沉积的火山灰和浮石的沉积物,其可以用特定的喷发匹配和化学鉴定。他们还研究了来自潜在的浮石存放到加勒比海,重大风暴和洪水的河滨途径,可能已经将这些河流新的浮石充满了新的浮雕,以及可以描述其海洋路线和旅行时间的海洋电流的模型。

映射浮石之旅

根据许多轶事证据,在伯利兹海岸发现浮石是一种常见的现象,并且可能在几个世纪以来玛雅人的生活中扮演了重要角色。麦琪的玛雅朋友多罗泰奥·赵(Doroteo Cho)是伯利兹双岛渔业官员,据他介绍,当地人用地面浮石做坚固的煤渣砖来建造房屋,还用碎石来清洁他们的铸铁玉米饼锅。他报告说,古玛雅陶器碎片的纹理表明其中包含了地面浮石,而现代陶器全部由粘土制成。根据Doro的说法,浮石并不是在海岸上持续供应的,这支持了周期性侵蚀和新负荷运输的观点。

这张地图显示了伯利兹、危地马拉和洪都拉斯的风和水流模式。
这张地图显示了浮石运输到伯利兹海岸的可能路径(绿线)在主要的流域和风和水流模式。点击图片查看地图的完整版本。 (从Ezer等人的图像调整,2005年; WRI,2006; Burke and Sugg,2006;和Chérubin,等,2008年。)

但是,这条路帕都伸展了什么路径,从危地马拉高地到达伯利兹?排水网络地图到达洪都拉斯海湾和西加勒比海的电流的地图对于描述浮石是如何运输的。RíoMOTAGUA和RíoDULCE河流有流域,结合在一起,排水8,270平方英米(21,420平方公里)的危地马拉高地的东北坡(见上文)(伯克和建议,2006年),有助于大量悬浮沉积物和有机物到加勒比海。在正常情况下,河流引入海湾的沉积物,种子和浮石被近岸电流接收,并沿着迂回路径携带到他们在大陆海岸的最终休息的地方,桑迪礁汤和美洲红树岛。主要加勒比海电流的西北流动位于伯利兹礁的海上,但已知沿岸沿岸和礁石附近移动的较小的电流(Soto等,2009年和Burke and Sugg,2006)。这些较小的电流可以从危地马拉火山运输浮石。

但甚至绘制了浮石的复杂旅程是不足以熄灭Juan的好奇心。进一步的实验室分析浮石的组成将缩小火山可能产生材料。使用显微镜(光学或扫描电子),可以识别浮石内的矿物质,并且更先进的技术将进一步限定岩石组合物。可以将该信息与来自每个喷发的Tephra标记单元的化学组成进行比较,以确定最初形成浮石的火山何种何种。

镶嵌浮石
浮石可以作为海洋生物的筏子,如藤壶和外壳生物从加勒比海的一个区域移动到另一个区域。这是一年后在澳大利亚马里恩礁发现的家礁火山喷发时形成的浮石痂。 (Scott Bryan)

火山原产地,样本年龄和流域的精确鉴定将教玛吉,朱莉和胡安关于陆上海洋联系和途径,为每一艘河流输送机引入的浮石。此外,他们可以帮助生态学家更好地了解外国物料对加勒比生态系统的来源和影响。欧宝体育稳不稳调查加勒比珊瑚礁的生物学家,生态学家和物理海洋论者已经发现,沿着这些途径漂浮的生物和无机材料已经定期到达了珊瑚礁。由电流提供的引入营养素可能对珊瑚礁健康有害;然而,幼虫运输和珊瑚礁物种的补充潜在有益。此外,浮石可以用作附着海洋生物的木筏,例如藤壶和覆盖生物,以从加勒比地区移动到另一个区域。

调查沿着加勒比海岸发现的浮石来源提供了跨学科的机会,可以在看似无关的火山,河流,海洋电流,珊瑚礁和红树林之间导出联系和连接。Maggie,Julie和Juan希望这项工作将突出彻底不同的自然环境之间的广泛和动态连接,最终满足了Juan的问题。

参考文献

Burke, L.和Sugg, Z., 2006。中美洲珊瑚礁附近流域的水文模拟:分析总结,世界资源研究所,35 p。

刘文杰,刘文杰,刘文杰,刘文杰,刘文杰,刘文杰,刘文杰,刘文杰,刘文杰,刘文杰,刘文杰,2009。物理连接在根据对海洋颜色的9年观察推断出中美洲堡礁系统珊瑚礁, 28:415 - 425。

2012年8月