Το ηφαίστειο της Σαντορίνης ως πιθανό ανάλογο του Άρη

Από RemoteSensing Wiki

Το ηφαίστειο της Σαντορίνης ως πιθανό ανάλογο του Άρη: Ο βασάλτης του Μπάλου

ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΤΙΤΛΟΣ : Santorini volcano as a potential Martian analogue: The Balos Cove Basalts

ΣΥΓΓΡΑΦΕΙΣ : A. Pantazidis, I. Baziotisa, A. Solomonidoub, E. Manoutsoglou, D. Palles, E. Kamitsos, A. Karageorgis, G. Profitiliotis, M. Kondoyannia, S. Klemme, J. Berndth, D. Ming, P.D. Asimow

ΠΗΓΗ : Science Direct [1] ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ : Ηφαίστειο, Σαντορίνη, Άρης, ISAR, BCB

Εικόνα 1: Βασάλτης στον Μπάλο, Σαντορίνη

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Πολλοί επαγγελματικοί κλάδοι όπως, της γεωφυσικής, της γεωδαισίας, της γεωχημείας, της πετρολογίας, και άλλοι προσπαθούν να κατανοήσουν το εσωτερικό της γης. Ωστόσο, το αντίστοιχο επίπεδο κατανόησης του εσωτερικού του πλανήτη Άρη παραμένει σε πρωτόγονο στάδιο. Κατά καιρούς αποστολές έχουν προσγειωθεί στην επιφάνεια σε συγκεκριμένα σημεία και έχουν συλλέξει γεωχημικές και ορυκτολογικές πληροφορίες βασαλτών. Η αποστολή InSight της NASA στον Άρη, με προηγμένο σεισμόμετρο και γεωθερμικό καθετήρα, προσγειώθηκε στον πλανήτη και θα παρείχε τις πρώτες γεωφυσικές μετρήσεις από την επιφάνεια το 2019. Ελλείψει δειγμάτων, έχουν χρησιμοποιηθεί μετεωρίτες του Άρη και επίγεια ανάλογα για την ανάπτυξη ενός πλαισίου, για την ερμηνεία και την εξέλιξη των και γεωλογικών δεδομένων. Αναγνωρίζοντας την ανάγκη για αναλογικά δείγματα, το Εθνικό Κέντρο Επιστημονικής Έρευνας της Ορλεάνης δημιούργησε το International Space Analogue Rockstore (ISAR) ως αποθετήριο και βάση δεδομένων επίγειων δειγμάτων που χαρακτηρίζονται ως Άρια ανάλογα (Bost et al., 2013). Δημιουργήθηκε μια βάση δεδομένων με πρόσθετα δείγματα που θα ενισχύσουν την ποικιλομορφία και θα προωθήσουν τη γεωλογική ερμηνεία παρόμοιων υλικών στην επιφάνεια του Άρη. Εστιάζουμε σε μια έκταση στο νότιο τμήμα του ηφαιστείου της Σαντορίνης (Όρμος Μπάλος), μία από τις λίγες βασαλτικές τοποθεσίες στο τόξο Νοτίου Αιγαίου. Αυτή η περιοχή αποτελείται από πυροκλαστικά πετρώματα με σύνθεση που από βασάλτη ή ανδεσίτη. Εφαρμόστκε μια σειρά συμπληρωματικών τεχνικών για την αξιολόγηση των χημικών, ορυκτολογικών, φυσικών, λιθολογικών και φασματοσκοπικών ιδιοτήτων των βασαλτών της Σαντορίνης. Ο πρωταρχικός στόχος ήταν η σύγκριση των ιδιοτήτων τους με αυτές των πυριγενών πετρωμάτων στην επιφάνεια του Άρη. Επίσης, παρουσιάζονται συγκρίσεις των αποτελεσμάτων της Σαντορίνης με άλλα αναλογικά δείγματα από τον ISAR.

Εικόνα 2: EPMA

ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ

Το ηφαίστειο της Σαντορίνης βρίσκεται 110 χλμ βόρεια του νησιού της Κρήτης, που βρίσκεται 150 χλμ. πάνω από τη ζώνη Wadati Benioff του τόξου του Αιγαίου, όπου η αφρικανική πλάκα κάτω από την Ευρασιατική ήπειρο. Η περιοχή της Σαντορίνης είναι η μεγαλύτερη στο ηφαιστειακό τόξο του Νότιου Αιγαίου και ενσωματώνει τη Θήρα, τη Θηρασιά, το Ασπρονήσι, την Παλαιά και Νέα Καμένη. Αυτά τα νησιά είναι απομεινάρια ενός πρώην συμπλέγματος όπου ήταν ενωμένα με την Σαντορίνη. Σχηματίζουν ένα δαχτυλίδι, που περικλείει μια μεγάλη υποβρύχια καλντέρα, μέσα στην οποία βρίσκονται τα κεντρικά νησιά Νέα Καμένη και Παλαιά Καμένη. Η ηφαιστειακή ιστορία της Σαντορίνης ξεκίνησε περίπου στα 650 κα με τα παλαιότερα εκρηκτικά κέντρα που βρίσκονται στην χερσόνησο του Ακρωτηρίου και στο βόρειο τμήμα του νησιού. Στα 360 η δραστηριότητα έγινε πιο εκρηκτική με τουλάχιστον τέσσερις κατάρρευση της καλντέρας. Οι βράχοι στη Σαντορίνη ομαδοποιούνται σε τέσσερις διαφορετικές σειρές ανάλογα με τις σχέσεις πεδίου και τα πετρογραφικά και χημικά χαρακτηριστικά τους: (α) λάβα του Lumaravi-Archangelo Series, (β) λάβα από το Ακρωτήρι-Θήρα, (γ) η «κύρια» σειρά, λάβα από τα Ηφαίστεια της Περιστερίας, του Σιμανδρίου και της Σκάρου-Θηρασιάς, και (δ) τη λάβα και τους ξενολίθους του ιστορικού ηφαιστείου. Κάθε ένα από τα προαναφερθέντα έχει αλκαλικό χαρακτήρα και εμφανίζει μια ευρεία ποικιλία σύνθεσης από βασαλτική ή ρεοδακίτη.Η περιοχή του όρμου του Μπάλου εκθέτει πυροκλαστικά κοιτάσματα της πρώτης έκρηξης στο Ακρωτήρι της Θήρας (650–550).

ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ

Κατά τη μελέτη συλλέχθηκαν 20 δείγματα βράχου με βάση τη φρεσκάδα, την ακεραιότητά τους και την εξωτερική εμφάνιση του βασάλτου. Χρησιμοποιήθηκε μια σειρά τεχνικών για την αποτύπωση του πορώδους του υλικού, της ορυκτολογίας, της γεωχημείας, και των φασματοσκοπικών ιδιοτήτων. Επίσης, λήφθηκαν δείγματα από το ISAR, συμπεριλαμβανομένου ενός λεπτού τμήματος βασάλτη Gusev και τέσσερα δείγματα σκόνης βασάλτη (από Νορβηγία, Ισλανδία και Νότια Αφρική). Παρασκευάστηκαν στιλβωμένα λεπτά τμήματα για εννέα επιλεγμένους όρμους του Μπάλου από θραύσματα βασάλτων και ένα δείγμα ISAR (09SJ15). Η χημεία των μεταλευτικών στοιχείων χαρακτηρίστηκε με την μικροανάλυση από τον ανιχνευτή ηλεκτρονίων (EPMA), εξοπλισμένο με πέντε φασματόμετρα διασποράς μήκους κύματος (WDS) και ένα φασματόμετρο διασποράς ενέργειας (EDS) και ένα JEOL JXA 8900 Superprobe εξοπλισμένο με τέσσερα WDS και ένα EDS. Όλες οι αναλύσεις χρησιμοποίησαν τάση επιτάχυνσης 15 kV, 15 nA ρεύμα δέσμης, δέσμη εστιασμένη 1-2 μm και χρόνο καταμέτρησης αιχμής 20s. Πρότυπα Smithsonian Microbeam χρησιμοποιήθηκαν ως πρότυπα βαθμονόμησης και περιελάμβαναν albite Al, Si, Na, Ti, Fe, Mg. Προσδιορίστηκαν οι συγκεντρώσεις μεγάλων και ιχνοστοιχείων σε υγρά σφαιρίδια συμπιεσμένης σκόνης βράχου, αντίστοιχα, χρησιμοποιώντας το φασματόμετρο μήκους κύματος φθορισμού ακτίνων-Χ (XRF) (Panalytical PW-2400) το διαπιστευμένο από το βιογεωχημικό εργαστήριο του Ελληνικού Κέντρου για Θαλάσσια έρευνα. Για κάθε ιχνοστοιχείο προσδιορίστηκαν, οι μετρήσεις ακτίνων Χ, μετατράπηκαν σε συγκεντρώσεις χρησιμοποιώντας το Panalytical Axios ProTrace. Στο κείμενο περιγράφονται με λεπτομέρεια περεταίρω διαδικασίες ανάλυσης δείγματος.

Εικόνα 3: FTIR-ATR, δείγματα (a, b)για BCB και δείγματα (c, d) για ISAR.

ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ

Η ολιβίνη στα δείγματα στο BCB είναι πιο πλούσια σε σίδηρο, σε σχέση με αυτά που αναλύονται στο ISAR. Οι αναλύσεις ΧRD δείχνουν ότι τα δείγματα BCB είναι αδιάβροχα, με ανίχνευση μόνο πρωτογενών πυριτικών ορυκτών. Αντίθετα, ο ορυκτολογικός έλεγχος των δειγμάτων ISAR ποικίλει αναλόγως των τοποθεσιών δειγματοληψίας. Ένα δείγμα (09SJ15) δείχνει μια σαφή υπογραφή υδατικής αλλοίωσης. Στην πραγματικότητα, όλα τα δείγματα ISAR εμφανίζουν θέσεις κορυφής XRD σε συνδυασμό με πιο πολλές ενδιάμεσες συνθέσεις από ότι τα δείγματα BCB. Συγκριτικά με μελέτες κρατήρων BCB και Gusev παρατηρούνται παρόμοιες συνολικές συγκεντρώσεις αλκαλίων, που διαφέρουν όμως, προς το περιεχόμενό τους. Επιπλέον, η μέση σύνθεση επιφανειακών βασάλτων του Άρη είναι πλούσια σε σίδηρο και αλπόρ σε σύγκριση, με όλα τα επίγεια βασάλτη που εξετάστηκαν σε αυτή τη μελέτη. Η τροπική ορυκτολογία των βασάλτων Gusev (McSween et al., 2008) προσδιορίζεται από την κοινή μοντελοποίηση των φασμάτων Mossbauer (για φέροντα ορυκτά σιδήρου) και σύνθεση φασματόμετρου ακτίνων Χ σωματιδίων άλφα (APXS). Οι αναλύσεις από το Spirit rover δίνουν αποτελέσματα που κυμαίνονται από 6 έως 23 vol% ολιβίνης, 17-47 vol% πυροξενίου και 35-56% vol πλαγιόκλασης. Οι BCB έχουν ένα παρόμοιο φάσμα τροπικών ορυκτολογιών, με 10-12% vol% ολιβίνης, 10-15% vol% κλινοπυροξενίου και 45-50% vol% πλαγιόκλαση.

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ

Οι βράχοι BCB εμφανίζουν ομοιότητες σε διάφορες ιδιότητες (ορυκτολογία, χημεία, γεωχημεία ολικής πέτρας, φασματοσκοπία) με επίγεια πετρώματα που έχουν ταξινομηθεί ως Αριακά, που σχετίζονται με ένα υποσύνολο μαρτίτων και βασαλτών από την επιφάνεια του Άρη που αναλύθηκαν. Οι βασάλτες του όρμου του Μπάλου έχουν ορυκτολογική σύνθεση που ταιριάζει με ένα υποσύνολο των ολιβινικών-φυτικών και βασαλτικών δειγμάτων. Τα άφθονα διαθέσιμα BCB επομένως, μπορούν να γίνουν πηγή χαμηλού κόστους ως αρχικό υλικό για πειράματα, αντί της χρήση ολιβίνης που είναι πιο σπάνια και κοστίζει περισσότερο. Από την άλλη πλευρά, οι περιορισμοί του υλικού πρέπει να ληφθούν υπόψη. Τα δείγματα BCB ταιριάζουν με αυτά από την επιφάνεια του Άρη, πρόκειται για βασάλτες με κοινό περιεχόμενο Fe και Al. Η τοποθεσία του όρμου του Μπάλου είναι εύκολα προσβάσιμη και είναι εξαιρετική για δειγματοληψία, αλλά και για τη διεξαγωγή πιθανών αναλογικών μελετών πεδίου, μιας και το νησί είναι προσβάσιμο με αεροπορική και θαλάσσια επικοινωνία και διαθέτει καλό και ασφαλές οδικό δίκτυο. Συμπερασματικά, το τρέχον σύνολο δεδομένων που προέκυψε από τον βασικό όρμο του Μπάλου και τα πετρώματα στη Σαντορίνη παρουσιάζει χαρακτηριστικά που υποστηρίζουν τη μελέτη αυτού του σημείου,ως δείγμα κοντινό σε αυτό του Άρη. Αναλυτικότερα, η έρευνα δεν σταματά εδώ και μπορεί να συνεχίσει για περισσότερα αποτελέσματα, στο παρόν πείραμα έχει εστιάσει τόσο σε in-situ μελέτη (ιχνοστοιχεία, ορυκτά και γυαλιά), και χύδην μεθόδους (FTIR σε ενυδατωμένα ορυκτά για τον χαρακτηρισμό του βαθμού της μεταβολής), αφήνοντας ακόμη ανοιχτό χώρο για περισσότερα συμπεράσματα.