Procesos mineralógicos y geoquímicos en chimeneas submarinas de carbonatos metanógenos del Golfo de Cádizbiogeomarcadores framboidales de sulfuros y oxihidróxidos de hierro

Resumen

La emisión de fluidos ricos en metano y otros hidrocarburos ha provocado la formación de una gran variedad de estructuras de fondo marino en el Goldo de Cádiz: volcanes de fango, montículos de carbonato, etc., y además, espectaculares concentraciones de carbonatos autogénicos en forma de chimeneas depositados sobre los sedimentos y cuya transición, al igual que la de los sulfuros de hierro que contienen, es producto de la actividad de arqueas, que oxidan el metano en condiciones anaeróticas y de bacterias reductoras de sulfatos. Durante sendas campañas oceanográficas a bordo del B/O Comida de Saavedra en los años 2000 y 2001 fue posible la recuperación de más de 300 chimeneas depositadas sobre el fondo marino del Golfo de Cádiz. Las chimeneas tienen morfologías cilíndricas y terminación cónica, algunas presentan enrollamiento dextrógiro a modo de pergamino y taponamiento del conducto (disminución velocidad de emisión de fluidos) y otras desarrollan doble conducto (mayor velocidad de emisión). En la base externa presentan evidencias de atrapamiento de gases (vesículas) y signos de permanecer en el fondo marino (colonización y colores de oxidación de hierro). Están compuestas por carbonato microcristalino (dolomita rica en Fe y ankerita) con granos de cuarzo y conchas de foraminíferos bien conservados como principales componentes: formación en condiciones de pH alto y alta velocidad de reducción de sulfatos. La porosidad suele estar cerrada por sulfuros y/o oxihidróxidos de hierro. La composición isotópica en 13C (entre -9,24 y -28,36%) indica una formación a partir de la oxidación de metano de origen termogénico. Además contienen una gran variedad de biomarcadores: alcanos (C12 - C20), hidrocarburos isoprenoides (pristano y crocetano entre otros) y algunos cloroalcanos, con un posible origen a partir de arqueas que oxidan el metano y bacterias reductoras de sulfatos. Los sulfuros (pirita) y oxihidróxidos de hierro (goethita/hematites) presentes en el interior de las chimeneas son signos de la reducción bacteriana de sulfuros y se presentan en forma de framboides (empaquetados esféricos compactos de microcristales del mismo tamaño y hábito) aunque también como cristales euhedrales, con agrupaciones de los mismos en forma de poli y multiframboides, y con claros signos de seudomorfismo de los oxihidróxidos a partir de sulfuros: comparten hábitos e incluso sitio en la misma concha de foraminífero. También presentan signos de procesos de oxidación y corrosión: disolución de microcristales y desarrollo de aurebias alrededor de los framboides. Los sulfuros con morfología framboidal presentan iun mayor enriquecimiento en metales traza y otros elementos que el resto de morfologías y mineralogías. El estudio de las distribuciones de tamaños de framboides y cristales euhedrales indica la formación, principalmente, de estos bajo columna de agua óxida, y el crecimiento de los mismos mediante tres mecanismos distintos: el primero y el segundo en sistema abierto controlados por superficie y por aportes respectivamente, y el tercero en sistema cerrado mediante maduración de Ostwald. El primero y el último son más duraderos para framboides y casi inexistentes para cristales euhedrales. Durante el tercero se producen procesos de evolución textural desde morfologías framboidales a euhedrales. Esta investigación tiene implicaciones astrobiológicas muy importantes para el estudio de otros cuerpos planetarios que tienen metano en su superficie y/o en su atmósfera (Marte y Titán); las chimeneas y sobre todo los sulfuros y oxihidróxidos de hierro constituyen biogeomarcadores de la actividad de arqueas y bacterias que oxidan el metano y reducen los sulfatos e importantes agentes en los ciclos biogeoquímicos del C, S y Fe.