Forscher der Universität Tsukuba haben eine bahnbrechende Entdeckung hinsichtlich der Herkunft von nicht-meteorischem Wasser in natürlichen Thermalquellen in Zentraljapan gemacht. Basierend auf numerischen Modellen deuten ihre Ergebnisse darauf hin, dass dieses Wasser über einen langen Zeitraum von 1,5 bis 5 Millionen Jahren in der Lithosphäre eingeschlossen war. Sie identifizierten drei Hauptquellen für dieses alte Wasser: die Philippinische Meeresplatte, die Pazifische Platte und alte Meeresbodensedimente, insbesondere in den Regionen Niigata und Südwest-Gunma.
Obwohl die meisten natürlichen Thermalquellen in erster Linie aus atmosphärischen Niederschlägen wie Regen und Schnee (sogenanntes Meteorwasser) stammen, geht die neue Studie nun hervor veröffentlicht im Zeitschrift für Hydrologie, erforschte die einzigartigen Eigenschaften bestimmter Thermalwässer. Durch die Analyse der stabilen Isotopenzusammensetzungen von Wasserstoff und Sauerstoff in Wassermolekülen haben Forscher eindeutige Merkmale identifiziert, die auf das Vorhandensein von seit langem eingeschlossenem lithosphärischem Wasser hinweisen.
Sie verfolgten die Isotopenentwicklung dieses Wassers durch ausgefeilte numerische Modellierung und stellten fest, dass verschiedene Arten von Wasser, darunter solche, die tief unter dem Meeresboden sowie in unterseeischen Schlammvulkanen, Ölfeldsolen an der Küste und vulkanischem Dampf aus Plattensubduktionszonen vorkommen, gemeinsame Werte haben eine gemeinsame evolutionäre Flugbahn.
Darüber hinaus entwickelten die Forscher eine neuartige Methode zur Rekonstruktion der ursprünglichen Isotopenzusammensetzung von Lithosphärenwasser, indem sie die Auswirkungen meteorischer Wasserverschmutzung aus den Isotopendaten natürlicher Thermalquellen eliminierten. Mit diesem Ansatz berechneten die Forscher die Isotopenzusammensetzung von Lithosphärenwässern in den Tiefen verschiedener Kurorte und verglichen diese Werte mit denen, die aus natürlichen Heilquellenwässern rekonstruiert wurden.
Basierend auf der geografischen Verteilung der Thermalwasser wurden sie in drei Gruppen eingeteilt: diejenigen, die mit der Subduktion der Philippinischen Meeresplatte oder der Pazifischen Platte in Einklang stehen, und diejenigen, die eine minimale Isotopenentwicklung aufweisen und daher nicht mit einer der beiden Platten übereinstimmen.
Diese Ergebnisse offenbaren nicht nur die komplexe, dreidimensionale Struktur und Entwicklung der ultratiefen Wasserzirkulation (>100 km tief), sondern haben auch entscheidende Implikationen für das Verständnis der Rolle von Wasser bei seismischen und vulkanischen Aktivitäten. Diese Forschung ebnet den Weg für Fortschritte bei der Vorhersage und Vorhersage von Erdbeben und Vulkanausbrüchen.
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Ikuya Adachi et al., Isotopische Evolutionsspur von Wasser aufgrund der Wechselwirkung mit Gesteinen und ihre Verwendung zur Verfolgung des Wasserkreislaufs durch die Lithosphäre, Zeitschrift für Hydrologie (2023). DOI: 10.1016/j.jhydrol.2023.130589