MICROFACIES OF STROMATOLITIC SINTER FROM ACID-SULPHATE-CHLORIDE SPRINGS AT PARARIKI STREAM, ROTOKAWA GEOTHERMAL FIELD, NEW ZEALAND
Richard Schinteie, Kathleen A. Campbell, and Patrick R.L. Browne
Richard Schinteie. Geology Programme, School of Geography, Geology and Environmental Science, University of Auckland, Private Bag 92019, Auckland 1142, New Zealand.
Currently: Research School of Earth Sciences, Building 61, Mills Road, The
Australian National University, Canberra A.C.T 0200, Australia. Kathleen A. Campbell. Geology Programme, School of Geography, Geology and Environmental Science, University of Auckland, Private Bag 92019, Auckland 1142, New Zealand. (corresponding author) Patrick R.L. Browne. Geology Programme, School of Geography, Geology and Environmental Science, University of Auckland, Private Bag 92019, Auckland 1142, New Zealand.
Sinters are chemical sediments composed of
silica derived from deep thermal waters and precipitated around hot springs. In
this study, we have identified four different microenvironments of sinter
formation at a thermally active (pH 2.1-2.3, 91-30°C) flood plain at Parariki
Stream, Rotokawa Geothermal Field, New Zealand. Few studies have so far
investigated morphological, environmental and preservational characters of
siliceous sinters from acid hot spring settings. However, recognition of
acid-hot spring characteristics enables successful palaeoenvironmental
investigations of fossil sinters from long extinct hot spring systems occurring
on Earth and potentially on other planets.
In our study, each microenvironment produced
laminated sinter featuring distinctive deposit morphologies, textures, formation
mechanisms and microbial communities. Constraints on sinter distributions
include: 1) the size and shape of the subaerial substrates upon which silica
accumulated; 2) the relative exposure to thermal waters; 3) water flow rate; 4)
the presence, nature and preservation of mat-forming microorganisms; 5)
temperature of water and ambient environment; and 6) potential exposure to acid
steam condensate. We observed that a dynamic interplay between silica deposition
and microbial activity is a major factor in the formation of a variety of sinter
textures, particularly spicules. Laminae develop in these sinters due to abiotic
and/or alternating abiotic and biotic processes. Different microbial communities
also exhibit variable preservation potential as sinter accumulates, regardless
of microbial abundances.
Microfacies de aglomerados estromatolíticos en manantiales
ácido-cloruro-sulfáticos en Parariki Stream, Rotokawa Geothermal
Field, Nueva Zelanda
Richard Schinteie,
Kathleen A. Campbell y Patrick R.L. Browne
Presentamos un estudio
único, integrado escalarmente y controlado espacialmente de
aglomerados ácido-derivados y sus relaciones abiótico-bióticas.
A través de una aproximación basada en microfacies,
proporcionamos el contexto y las restricciones necesarias para
inferir los factores responsables de la formación de estos
aglomerados. Se encontraron 4 diferentes microfacies de
formaciones de aglomerados estromatolíticos silíceos y su
microbiota asociada en manantiales de aguas calientes
ácido-cloruro-sulfáticas (pH 2,1-2,3; 91-30º C) situados en la
llanura de inundación del arroyo Parariki, aproximadamente a 1
km al norte del lago Rotokawa, en Rotokawa Geothermal Field. La
Microfacies 1 comprende aglomerados con forma entre copa
y cuña, formados cerca de respiraderos (91-64º C) con descargas
relativamente altas de agua y gases; las superficies de los
aglomerados se caracterizan por espículas relativamente pequeñas
(≤0,5 cm de altura), texturas irregulares y rugosamente
silificadas, y por estar colonizadas por microorganismos
cocoidales (1-1,5 µm de diámetro). La Microfacies 2
consiste en aglomerados espiculosos (≤1
cm de altura)
colonizados por bacilos (1-2,3 µm de longitud), diatomeas y
algas cocoidales (2-10 µm de diámetro), rodeados de aguas
quiescentes (85-30º C) con escasa descarga de vapor. La
Microfacies 3 está tipificada por aglomerados paralelamente
laminados, formados en zonas ligeramente escalonadas colonizadas
por bacilos (1-8 µm de longitud), diatomeas y alga cocoidales
(2-10 µm de diámetro) y expuestos a niveles fluctuantes de agua
(60-54º C). La Microfacies 4 se corresponde con aglomerados
silíceos finos compuestos principalmente de clastos púmicos,
apoyados en un sustrato de arenas húmedas (67-45º C) y
colonizados por bacilos (1-2,3 µm de longitud), diatomeas y
células esféricas (2-6 µm de diámetro). La morfología de los
aglomerados, textura y mecanismos de formación, al igual que la
colonización microbiana, dependen de una variedad de
restricciones ambientales que pueden actuar a una escala de
centímetros o incluso menos. El desarrollo textural de los
aglomerados, incluyendo su laminación, se atribuye a una
combinación de factores bióticos y abióticos. El potencial de
preservación diferencial de las comunidades microbianas necesita
ser tomado en consideración cuando se calcula la biodiversidad
de aglomerados antiguos.
PALABRAS CLAVE:
aglomerado, sílice, estromatolito, microorganismo, geotermia,
Rotokawa, Nueva Zelanda
MICROFACIÈS À TUFS
STROMATOLITIQUES PROVENANT DE SOURCES CHLORO-SULFATÉES ACIDES À
PARARIKI STREAM, CHAMP GÉOTHERMIQUE DE ROTOKAWA,
NOUVELLE-ZÉLANDE
Richard Schinteie,
Kathleen A. Campbell et Patrick R.L. Browne
Nous présentons ici
une étude inédite, du fait d’une échelle intégrée et d’un
contrôle spatial, sur des tufs dérivés de milieux acides ainsi
que leurs relations abiotiques et biotiques. Par le biais d’une
approche axée sur les microfaciès, nous fournissons le contexte
et les contraintes permettant d’inférer les facteurs causaux
impliqués dans la formation de ces tufs. Nous avons ainsi pu
élucider quatre microfaciès distincts propices à la formation de
tufs stromatolitiques siliceux et aux microbiotes qui leur sont
associés; ce à partir d’écoulements de sources à eau chaude
chloro-sulfatées acides (pH 2.1-2.3, 91-30°C) localisées sur la
plaine d’inondation de Parariki Stream, ~1 km au nord du lac
Rotokawa, dans le Champ géothermique de Rotokawa. Le Microfaciès
1 comprend des tufs en forme de coupe ou d’arête se formant près
d’évents (91-64°C) à décharge relativement élevée d’eau et de
gaz. Les surfaces des tufs y sont caractérisées par des spicules
relativement petits (≤0,5 cm de hauteur), des textures
siliceuses et noduleuses irrégulières, et la colonisation par
des microorganismes coccoïdaux (1-1,5 µm de diamètre). Le
Microfaciès 2 consiste en des tufs spiculeux (≤1 cm de hauteur)
entourés d’eaux calmes (85-30°C) à faible décharge de vapeur et
colonisés par des bacilles (1-2,3 µm de longueur), des diatomées
et des algues coccoïdales (2–10 µm de diamètre). Le Microfaciès
3 est caractérisé par des tufs à laminations parallèles se
formant sur des surfaces en pente légère exposées à des niveaux
d’eau fluctuants (60-54°C), colonisés par des bacilles (1-8 µm
de longueur), des diatomées et des algues coccoïdales (2–10 µm
de diamètre). Le Microfaciès 4 est constitué de minces tufs
siliceux liserés se formant principalement sur des fragments
ponceux reposant sur des substrats sableux humides (67-45°C) et
colonisés par des bacilles (1-2,3 µm de longueur), des diatomées
et des cellules sphériques (2-6 µm de diamètre). La morphologie
des tufs, leur texture, leur mécanisme de formation ainsi que le
mode de leur colonisation microbienne dépend donc d’un ensemble
de contraintes environnementales pouvant agir à l’échelle de
quelques centimètres ou moins. De plus, le développement
textural des tufs, laminations comprises, est attribuable à une
combinaison de facteurs abiotiques et biotiques. Enfin, l’on
doit tenir compte des potentiels de préservation différentielle
des communautés microbiennes dans l’évaluation de la
biodiversité des tufs fossiles.
Mikrofazies
von stromatolithischem Sinter aus Säure-Sulfat-Chlorid-Quellen
am Parariki Fluß, Rotokawa Geothermalfeld, Neuseeland
Richard
Schinteie, Kathleen A. Campbell, und Patrick R.L. Browne
Wir
präsentieren eine einzigartige, maßstabsübergreifende und
räumlich überwachte Studie über aus Säuren entstandenen Sintern
und deren abiotisch-biotischen Beziehungen. Ein mikrofazieller
Ansatz liefert die Voraussetzungen und Einschränkungen, aus
denen die kausalen Faktoren zur Entstehung dieser Sinter
abgeleitet werden. Vier verschiedene Mikrofazien der
silikatischen Stromatolith-Sinter Bildung und ihre zugehörigen
Mikrobiota wurden in den Abflüssen der heißen
Säure-Sulfid-Chlorid-Quellen (pH 2,1-2,3, 91-30°C) gefunden, die
im Überflutungsgebiet des Parariki Flusses, ~1 km nördlich vom
Rotokawa-See im Rotokawa Geothermal Field zu finden sind.
Mikrofazies 1
umfaßt kelch- bis leistenförmige Sinter, die sich in der Nähe
von Schloten (91-64°C) mit relativ starken Wasser- und
Gas-Ausflüssen bilden. Die Oberfläche dieser Sinter ist durch
relativ kleine (≤0,5 cm hoch) Nädelchen, unregelmäßigen
knorrigen Strukturen sowie der Besiedlung durch coccoide
Mikroorganismen (1-1,5 µm Durchmesser) charakterisiert.
Mikrofazies 2
besteht aus nadelförmigen (≤1 cm Höhe) Sinter mit einer
Besiedlung von Bakterien (1-2,3 µm Länge), Diatomeen und
coccoiden Algen (2–10 µm Durchmesser), die von ruhigen Gewässern
(85-30°C) mit wenig Dampf-Ablaß umgeben sind.
Mikrofazies 3
ist durch parallel-geschichtete Sinter charakterisiert, die sich
auf leicht schrägen Flächen bilden, die von Bakterien (1-8 µm
Länge), Diatomeen und coccoiden Algen (2–10 µm Durchmesser)
bewachsen sind, und welche schwankenden Wasserständen (60-54°C)
ausgesetzt sind.
Mikrofazies
4 besteht aus dünnen silizischen Sinter-Rändern die sich
überwiegend an kleinen bimssteinartigen Klasten formen, die auf
feuchtem (67-45°C), sandigen Untergrund liegen und von Bakterien
(1-2,3 µm Länge), Diatomeen und sphärischen Zellen (2-6 µm
Durchmesser) besiedelt werden. Morphologie, Textur und
Bildungsmechanismen der Sintern, wie auch die Besiedlung durch
Mikroben, hängt von einer Vielzahl von Umweltbedingungen ab, die
sich im Zentimetermaßstab oder darunter auswirken können. Die
Entwicklung der Sintertextur, einschließlich ihrer Schichtung,
wird einer Kombination von abiotischen und biotischen Faktoren
zugeschrieben. Die unterschiedlichen Erhaltungspotentiale von
Mikroben-Gemeinschaften müssen beachtet werden, wenn man die
Biodiversität urtümlicher Sinter untersucht.
MICROFACIES DI SINTER
STROMATOLITICO IN SORGENTI ACIDO-SOLFATO-CLORIDICHE NEL TORRENTE
PARARIKI, CAMPO GEOTERMICO DI ROTOKAWA, NUOVA ZELANDA
Richard Schinteie, Kathleen A.
Campbell, e Patrick R.L. Browne
Viene qui presentato uno studio
unico, integrato a livello di scala e controllato spazialmente,
sui sinters a derivazione acida e delle loro relazioni
abiotiche-biotiche. Tramite un approccio basato sulle
microfacies, vengono forniti il contesto ed i limiti per la
comprensione dei fattori che causano la formazione di detti
sinters. Sono state identificate quattro diverse microfacies di
sinter siliceo stromatolitico e dei microbiota ad essi associati
provenienti da fuoruscite di sorgenti termali
acido-solfato-cloridiche (pH 2.1-2.3, 91-30°C), situate nella
pianura alluvionale del Torrente Parariki, a circa un chilometro
a nord del Lago Rotokawa, nel Campo Geotermico di Rotokawa. La
Microfacies 1 comprende sinter provenienti da aree vicine
alla sorgente (a temperature di 91-64°C), a forma di tazza o di
crinale, con portate di acqua e gas relativamente alte. Le
superfici del sinter sono caratterizzate da spicole
relativamente piccole (≤0.5 cm in altezza), da tessiture silicee
grinzose irregolari e da colonizzazione da parte di
microorganismi coccoidali (1-1.5 µm di diametro). La
Microfacies 2 consiste di sinter con spicule (≤1 cm in
altezza) colonizzate da bacilli (da 1 a 2.3 µm in lunghezza),
diatomee ed alghe coccoidali (2–10 µm di diametro) circondati da
acque calme (a temperature di 85-30°C) ed a bassa portata. La
Microfacies 3 è caratterizzata da sinter a laminazione
parallela formatisi in aree ad inclinazione appena accentuata,
colonizzati da parte di bacilli (1-8 µm di lunghezza), diatomee
ed alghe coccoidali (2–10 µm di diametro) ed esposti a livelli
d'acqua variabili (a temperature di 60-54°C). La Microfacies
4 è costituita da sottili bordi di sinter che si formano
principalmente su piccoli clasti di pomice adagiati su substrati
sabbiosi umidi (a temperature di 67-45°C) e colonizzati da
bacilli (1-2.3 µm di lunghezza), diatomee e cellule sferiche
(2-6 µm di diametro). La morfologia, la tessitura ed i
meccanismi di formazione del sinter, così come la colonizzazione
microbica, dipendono da una varietà di costrizioni ambientali
che possono agire alla scala del centimetro o inferiore. Gli
sviluppi tessiturali del sinter, compresa la laminazione,
vengono attribuita ad una combinazione di fattori abiotici e
biotici. Infine, quando si cerca di stabilire la biodiversità di
antichi sinter vanno presi in considerazione i diversi
potenziali di preservazione delle comunità microbiche.
PAROLE
CHIAVE: sinter (concrezioni silicee), silice, stromatolite,
microorganismi, geotermico, Rotokawa, Nuova Zelanda
MIKROFACJE MAT
SINICOWYCH (STROMATOLITÓW) Z KWASOWO-SIARKOWO-CHLOROWYCH ŹRÓDEŁ
W PARARIKI STREAM, ROTOKAWA (REJON GEOTERMALNY, NOWA ZELANDIA)
Richard Schinteie, Kathleen A.
Campbell, and Patrick R. L. Browne
Przedstawiamy wyniki
wyjątkowego, zintegrowanego pod względem skali i przestrzennie
kontrolowanego badania mat sinicowych i ich
biotyczno-abiotycznych relacji. Poprzez podejście bazujące na
mikrofacjach, przedstawiamy kontekst i czynniki dla
wywnioskowania typowych przyczyn podczas tworzenia się tych mat.
Cztery różne mikrofacje formacji krzemionkowych mat
stromatolitowych i towarzyszących im mikrobiotopów zostały
objaśnione z kwasowo-siarkowo-chlorowych wypływów z gorących
źródeł (pH 2.1-2.3, 91-30oC) zlokalizowanych na równi
zalewowej Parariki Stream, ~1km na północ od Jeziora Rotokawa w
obrębie Rejonu Geotermalnego Rotokawa. Mikrofacja 1 łączy
maty o kształcie od kopułkowatego do zbliżonego do grzbietów
tworzące się blisko ujścia (91-64oC) przy stosunkowo
dużej ilości uwalnianych gazów i wody. Powierzchnia tych mat
charakteryzuję się stosunkowo małymi (≤0.5 cm wysokości)
spikulami, nieregularną, sękowatą teksturą krzemionkową i
kolonizacją organizmami kokkoidalnymi (1-1.5 µm średnicy).
Mikrofacja 2 składa się ze spikularnych mat (≤1 cm
wysokości) skolonizowanych przez bakterie laseczkowate (1-2.3
µm długości), okrzemki i kokkoidalne algi (2-10
µm średnicy) otoczonych przez wody
stojące (85-30oC) z małą ilością uwalnianej pary. Dla
mikrofacji 3 typowe są równolegle laminowane maty
sinicowe, tworzące się na nieznacznie stromych obszarach,
skolonizowane przez bakterie laseczkowate (1-8 µm długości),
okrzemki i kokkoidalne algi (2-10 µm średnicy), odsłanianych
okresowo w wyniku wahającego się poziomu wody (60-54oC).
Mikrofację 4 stanowią krzemionkowe brzegi mat tworzące
się głównie na małych, pumeksowanych klastach spoczywających na
wilgotnych (67-45oC) piaszczystych podłożach i
skolonizowanych przez bakterie laseczkowate (1-2.3 µm długości),
okrzemki i sferyczne komórki (2-6 µm średnicy). Morfologia mat
sinicowych, tekstura i mechanizmy powstawania, podobnie jak
kolonizacja mikrobialna, zależą od wielu czynników
środowiskowych, które mogą zmieniać się na długości równej bądź
mniejszej niż 1 cm. Wykształcenie tekstury mat sinicowych,
łącznie z ich laminacją, jest podporządkowane kombinacji
czynników biotycznych i abiotycznych. Zróżnicowana zdolność do
zachowywania się w zapisie kopalnym zespołów mikrobialnych
powinna być brana pod uwagę przy oszacowywaniu bioróżnorodności
prastarych mat sinicowych.
SŁOWA KLUCZOWE:sinica,
krzemionka, stromatolit, mikroorganizmy, geotermalny, Rotokawa,
Nowa Zelandia
