レインボーベントフィールド

レインボー熱水噴出孔は、大西洋中央海嶺(MAR)の北緯 36 度 14 分に位置する超塩基性岩をホストとする熱水噴出孔のシステムです。この熱水噴出孔は、1994 年に、水深約 2.3 キロメートル (1.4 マイル) にある10 個の高温黒煙の温度測定から発見されました。この場所では、流体の温度が 365 °C (689 °F) を超えることがあります。 ^{[1] [2]} この場所は、MAR のアゾレス諸島セクションに沿った他の多くの噴出孔よりも浅く、面積が大きく、面積は 1.5 平方キロメートル (370 エーカー) です。^{[3] [4]}ファイアル島 の南東 370 キロメートル (229.91 マイル) に位置し、アゾレス諸島に近く、熱水循環と合成による蛇紋岩化を明確に表しているため、人気の地球化学サンプル採取およびモデリング サイトです。^[5]

レインボー熱水噴出孔の地質、生物、流体含有量は、ラッキーストライクやメネスグウェンなどのアゾレス諸島の他の高温熱水噴出孔に匹敵します。しかし、塩素濃度、金属濃度、pHは近隣の噴出孔とは区別されます。^[6] 高温の超塩基性岩石を含む噴出孔であるため、流体のpHレベルは極めて低く、塩基性火成岩と水の相互作用により大量のH ₂とCH ₄が生成されます。

積極的な開発は検討されていないものの、レインボーは海洋観測所のMoMAR（大西洋中央海嶺監視）調査地域内にあります。^{[7] [8]}

レインボーは、1994 年に最初に発見されて以来、何度も訪問されています。遠隔操作無人探査機(ROV)、潜水艇、および導電率温度深度 (CTD) プローブが配備され、噴出孔フィールドのサンプル採取、特性評価、および調査が行われています。

• レインボーは、1994年にHEATクルーズのTOBIサイドスキャンソナーとCTDデータによって初めて特定され、レインボー山塊の水深地形が報告されました。^[6]
• 最初の流体サンプル採取は1997年のFLORES航海中に行われ、アゾレス諸島のMARサイトであるメネス・グウェンとラッキー・ストライクでもサンプル採取が行われた。^[9]
• この地域は2001年のIRIS航海でさらに詳しく調査され、 ROV Victor 6000による磁気、重力測定、水サンプルのデータが初めて提供されました。^{[10] [11]} 2001年のIRIS航海では、噴出孔の流体とガスのサンプリングも行われました。
• 2002年には、アフリカプレート、ユーラシアプレート、北アメリカプレートが出会うアゾレス諸島の三重接合部で地質と生物学のサンプルを採取するためにSEAHMA 1航海が実施されました。 ^[12]
• 2007年と2008年のMoMARDREAM航海では、ROV Victorと潜水艇Nautileを使用してさまざまな地質学的サンプルを収集しました。^[13] MoMARDREAM航海中に、合計29台の浚渫船（2007年に14台、2008年に15台）が収集されました。
• 2008年のKNOX18RR航海でも流体サンプルの採取が行われ、サンプルはROVジェイソンによって収集されました。^[14]
• 2009年には、EMEPC/LUSO/2009遠征隊がアゾレス諸島の熱水噴出孔の生物学を研究するために、ポルトガル人として初めてレインボー山塊を訪れた。^[15]
• 2012年には、 R/V KnorrとROV Jason IIを使用してMARの多数のフィールド調査から微量金属が評価されました。^[16]

レインボー山は、2,275～2,335メートル（7,464～7,661フィート）の深さの山塊に位置し、ゴーストシティとクラムストーンという2つの化石（ほとんどが非活動的）火道と共有されています。^[2]約2.2cm/年のゆっくりと拡大する尾根であるため、広範囲にわたる断層活動によって斑れい岩とペリドタイトが隆起し、超塩基性岩が冷たい海水に露出しました。^{[6]断層活動は、水中音響データで観測されたマグニチュード3～3.5の}地震の原因である可能性があり、この地域が地殻変動的に活発であることを示唆しています。高温の玄武岩系とは異なり、この超塩基性岩の状態は正の磁気異常と関連しており、これは磁鉄鉱の沈殿に起因すると推定されています。活動中のレインボー山には、蛇紋岩化したペリドタイトの露頭に多数の活動中および非活動の煙突があり、堆積物から突き出ているか断崖にあることで堆積物の覆いと区別できます。噴出孔流体からの塩化物濃度は、この場所に共通の熱源があることを示唆しているが、熱源の位置と形状は不明である。^[14]

レインボー山塊の広範囲にわたる断層により、冷たい海水が海底深くまで浸透することができます。^[17] 水は断層線に沿って循環し、さまざまな堆積物や岩石層と活発に反応し、下にある熱源によって温められます。温められると相転移を起こし、多くの場合、流体の化学的性質が劇的に変化します。その後、過熱された噴出孔流体は上昇して海底から噴出しますが、冷水との混合による温度の劇的な低下により、一部の流体化学物質が沈殿して煙突を形成することがあります。

噴出孔から1キロメートル以内には玄武岩が比較的少ないため、熱水循環中に噴出孔流体に影響を及ぼす反応のほとんどは、ペリドタイトの蛇紋岩化と脈化の程度の違いから生じます。 [ ^{6] [18]} トロクトライトなどのオリビンを多く含む岩石は、著しい変質を受け、部分的に蛇紋岩と磁鉄鉱に置き換わります。既存の蛇紋岩を含むいくつかのサンプルでは、​​高温による蛇紋岩の変質の証拠があり、鉄分を多く含む蛇紋岩が重なり合っていることがわかります。^{[6]噴出孔の}マイロニックペリドタイトは塑性変形を示し、その後蛇紋岩と緑泥石が重なっています。

レインボー火山の噴出孔流体は、噴出孔循環中に多数の超塩基性岩石と相互作用して放出される水素イオンから、非常に酸性度の高い（pH 約 2.8）ものである。 ^[9]流体には、アルカンやフェノールから複雑な多環芳香族炭化水素（PAHS）や生体脂肪酸まで、多くの有機炭素分子も含まれている。^[19] これらの有機炭素分子は、噴出孔内に生物が生息し、化学合成反応を利用して代謝していることを示唆している。蛇紋岩化反応は、熱水循環とともに発生し、水が高温の鉄含有鉱物と反応して H ₂ガスを放出し、岩盤を変化させる。^[20] 蛇紋岩化は、レインボー火山で生成される大量のメタンの原因でもある可能性がある。^[21]

噴出孔流体は関連する噴出孔から北東に数キロメートル移動し、未反応の元素を発生源から遠く離れた海底に沈着させることが知られています。^{[2] [22]}

海水が十分に高い温度に加熱されると相分離が起こり、第二相を形成します。臨界点（海水の場合は298バール、407℃ ^[23]）以下の圧力では、海水は沸騰して蒸気相を生成します。臨界圧力以上の圧力では、第二相として塩水が形成されます。海面下では、重力によって2つの相が分離することがあります。

レインボー深部を循環する水は、圧力や温度が十分に高くなるため岩石と反応し、化学成分が噴出孔流体に溶解または沈殿します。流体が相分離すると、揮発性成分が蒸気に富む相に、金属イオンが塩水に濃縮されるため、流体内の化学濃度がさらに変化します。相分離は、相分離以外ではほとんど反応しない海水中に豊富に含まれる元素である塩素にとって大きな意味を持ち、海嶺システム内の熱力学を評価するために標準化されることがよくあります。 ^{[14]そのため、元素の}化学的安定性に応じて、海底に入った水は、戻ってきたときに異なる化学的特性を示します。

レインボーでは、塩化物、微量元素、水素イオンの濃度が特に高い原因として相分離が示唆されており、ロガチェフのような類似のMAR噴出孔とは大きく異なります。さらに、レインボー噴出孔流体は、水素、遷移金属、希土類元素（REE）など、アゾレス諸島の噴出孔で見つかった多くの元素の濃度が最も高いです。^[9]極端な端成分pHのため、塩化物は優勢な陽イオンとして作用すると仮定されており、そのため高温で他の元素と多くの弱い錯体を形成します。これらの錯体はpHが上昇したり温度が下がったりすると不安定になり、多くの遷移金属とREEが放出されます。^[14]

異なる噴出孔地点で採取された観測された端成分流体サンプルは、マンガンとマグネシウムの濃度が非常に似ており、これは噴出孔の熱源が共通していることを示唆している。しかし、レインボーには複雑な断層構造と、斑れい岩とペリドタイトの豊富な量を考慮すると、多くの熱源がある可能性がある。^[14]

レインボーは微生物にとって長きにわたって生存できる環境であり、噴出孔には多種多様な古細菌と細菌が生息している。 ^{[24]微生物は}_水素ガスと硫化_水素の酸化 からエネルギーを利用することが知られており、一部の化学栄養生物はアスガルド古細菌系統に属している。^{[25]アスガルド古細菌はごく最近発見されたもので、進化の過程で}原核生物と真核生物 の間に祖先がいると理論づけられている。^[26]

噴出孔流体内で発見された生体アルカンの一部は、硫化物酸化細菌または古細菌を示唆している。^{[27]しかし、レインボーでは}メタンや炭酸塩 などの有機および無機分子の非生物的生成の証拠も豊富にあり、初期生命の存在を裏付けている可能性がある。^[28] 高温、低pH、噴出孔活動の長期化により、レインボー山塊に似た場所で生命が誕生したという強い根拠がある。^[25]

大型動物相に関しては、レインボー山塊は、栄養分に富んだ噴出孔流体が冷たい深海水と相互作用する場所で餌をとる、それぞれアルビノカリダ科やバチモディオルスなどの多くの種類の十脚類と軟体動物の生息地となっている。 ^[21]レインボーには、多くの種類のベシコマイス科とチアシリド科の貝の化石が展示されている。^[29] 化石はレインボー山塊の他の場所でも年代測定されており、ゴーストシティには約111,000年前の腹足類と二枚貝の化石がある。貝殻を多く含む炭酸塩はクラムストーンで発見されており、25,000年前のものと思われる。^[6]

レインボーは、他のすべての深海噴出孔システムと同様に、高度に特殊化した生物学と敏感な地質構造の場所です。アクセスしやすく模範的な超塩基性岩システムとしての重要性から、レインボーは侵入的な長期モニタリング、環境操作、地質学的サンプル採取を含む科学調査の非常に人気のある場所です。また、MARで観光客が訪れた唯一の噴出孔フィールドでもあります。^{[4] [30]} 鉱脈形成プロセスのため、鉱石の抽出と採鉱は山塊の生態系を混乱させる可能性のある別の活動です。

レインボーは保護に関して微妙な歴史を持っている。なぜなら、この場所はOSPAR海洋区域内にあり、別の噴出孔であるサルダニャと同様にポルトガルの排他的経済水域のすぐ外側にあるからだ。 ^[31] ポルトガルはレインボーがアゾレス諸島の延長棚地域にあると見分けることができず、そのため公海の場所としてOSPARの保護に適さないと判断した。^[4] 世界自然保護基金（WWF）は2005年にレインボーの保護を働きかけ、2006年現在、レインボーはOSPARによって保護された海洋自然保護区として登録されており、MPAの面積は22.15 km2で^ある。^{[3] [32]}

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