Goshogake and Tamagawa hot springs

Горячий источник Goshogake
В области Goshogake в 3.8 км к востоку от Yakeyama находится много вентилей на красноватой-коричневой голой земле с теплой водой и паром, часть из которых создает поток с водой в 90°C. Грязевые вулканы и излияния грязи характеризуют горячий источник Goshogake, потому что вода и пар поднимают грязь. Горячие водоемы - также выдающееся геотермическое проявление.

Грязевые вулканы в Goshogake сформированы давлением сжатого пара. Грязь составлена из серы и железного сульфида, которые косвенно произведены паром и минерализованной, изменяющей глина.

Грязевые вулканы и грязевые ванны
Odoro Kazan – наибольший грязевой вулкан в Японии. Он находятся в старом горячем водоеме (hot pool). Грязь, изгнанная от основания, заполняет яму. Грязь самого верхнего слоя твердая, но старая грязь под этой коркой мягкая из-за содержания большого количества воды.

Грязь, накопленная в горячем водоеме, вынесена на поверхность геотермальными источниками или паром. Формирование этих источников началось в 1917 - 1918. Высота вулканов достигает 1 м. Слой грязи в горячем водоеме составляет 8 м толщины при температуре 95°C.
Из горячих ям, найденных в этой области, наибольший - Oyunuma. Этот горячий бассейн- центр геотермической деятельности горячих источников Goshogake, площадь поверхности - 3000 м2, а глубина меньше 5 м в восточной части и больше 10 м в западной. Oyunuma был сформирован несколькими горячими бассейнами. Грязь, состоящая из глин, серы и сульфида железа, производит грязевые вулканы и грязевые ванны. Эти грязевые структуры моложе Odoro Kazan и находиться на ранней стадии формирования.

Горячая вода с температурой в 83°C подобно гейзеру периодически выдавливается в этот бассейн и даже отмечены температуры в 118.2°C в 1982 в самой глубокой части ямы. Вода содержит сульфат, pH=3. Разгрузка горячей воды - 4000 кг/час (90 к 95°C) в восточном основании и 9000 кг/час (120°C -водный пар) в западном основании (Yuhara и др., 1985). Геотермическая деятельность в западной части Oyunama более активна чем в восточной, поэтому ванна расширяется к западу и центр деятельности в Goshogake перемещается на запад. Odoro Kazan, расположеный к востоку, был прежрим центром деятельности.

Процесс формирования грязевых структур
В Goshogake геотермические проявления выражены грязевыми вулканами, грязевыми ваннами и горячими лужами и бурлящими источниками газированной воды (mud pots, hot pools, and blowing springs). Miyagi и Saito, 1983, полагают следующий механизм формирования: взаимодействие пара, включающего сульфид водорода (H2S) с водой осаждают серу и железный сульфид. Соединения, смещиваясь с измененной породой, формируют стручки грязи (ранний этап), выбрасываемые вместе с паром на поверхность. Кроме того, стручки грязи раннего типа развиваются в грязевых вулканах и вместе с горячими ваннами в зависимости от давления пара и количества обводнения вмещающих пород образуют залежи. Горячие ванны формируются тогда, когда отложения сильно обводнены, а грязевые вулканы образуются в случае меньшего количества воды.

Бурлящие газированные источники создаются в случае вхождения пара в контакт с поверхностной водой. Однако, в отличие от этой модели, некоторые грязевые вулканы и ванны сформированы и в горячих водоемах, подобно Odoro Kazan.

Вообще вода без примеси грязи может изливаться в виде горячих источников, как в горячем источнике Tamagawa. Разгрузка горячей воды единым потоком в Tamagawa составляет 9000 кг в минуту (в грязевам источнике Oyunuma - 9000 кг в час).

Горячие источники Tamagawa
Область горячих источников Tamagawa с сильным запахом серных соединений во взрывном кратере Yakeyama, источник Obuki, извергающий наибольший объем самой сильной кислотной горячей воды в Японии, поток “yubatake” и фумаролы таков пейзаж этой области.

Источник Obuki
Obuki - один из горячих источников Tamagawa. Этот экстраординарный горячий источник интересен своими геологическими и химическими характеристиками. Объем разгрузки геотермальной воды составляет 9000 литров/мин и это наибольший объем воды, изливающейся из источника в Японии. Вода имеет температуру 97°C и pH=1.2 (самая низкая оценка среди японских горячих источников из-за содержания большого количества соляной кислоты (HCl).

Yubatake

Геотермальные источники имеют различный химический состав. Проточная вода горячего источника ускоряет изменение физических и химических условий и изменение pH. Отложения горячего источника включают sulphurous sinter, известковый sinter, кремнистый (siliceous) sinter, железистый sinter (limonite), и сульфатный sinter.

Источник Obuki является ответвлением потока Yukawa. Отложения Obuki состоят главным образом из серы (главный компонент), тридимита ( tridymite), христобалита (cristobalite -SiO2), и барита (BаSO4). Дно потока желттовато-зеленое или красноватое из-за этих отложений.

Hokutolite

Hokutolite [(барий, свинец) SO4] - редкий минерал, сульфат бария (барит), включающий ведущий сульфат (англезит). Этот минерал найден только в горячем источнике Tamagawa и в источнике Peitou на Tайване. Hokutolite депонирован от источника Obuki.

Барит состоит из бария и ионов сульфата, устроенных поочередно в трехмерной структуре. Некоторые из ионов бария (Ba2 +) замещены ионами (Pb2 +). Hokutolite также включает следы ионов радия (Ra2 +), стронция (Sr2 +), кальция (Ca2 +) и железа (Fe2 +) . Отношения содержания ионов радия к ионам бария - 1:5 к 20, 1:1 миллиард (1:5 to 20, 1:1 billion), соответственно.

Hokutolite радиоактивен из-за радия. Минерал создан смещением компонентов в воде горячего источника, норма роста - 1 мм в 10 лет.

Минерал может быть полосчатым, потому что коричневые или белые кристаллы растут в зависимости от количества ионов Fe2 +.

Фотография Hokutolite http://www.museum.kyushu-u.ac.jp/specimen/KOUHYOUHON/11/148-hokutolite-l.JPG б найдена здесь http://www.museum.kyushu-u.ac.jp/english/englishtop.html

Фумаролы с кристаллами серы
В Японии много краткрных фумарол, создающих серные депозиты. Это происходит тогда, когда геотермальные воды достигают поверхности, где резко падает давление и температура из-за освобожденных вулканических газов вокруг фумарол. Яркий желтый вокруг них - цвет серы. Маленькие игольчатые кристаллы серы сформированы восходящим паром непосредственно при охлаждении. Выходящий пар имеет температуру немного выще 100°C и сильный запах водородного сульфида. Кроме того, вулканический газ изменяет окружающие породы и убивает растительность.

Геотермальные воды Tamagawa
Геотермальная вода обычно получается из метеорической воды, включает дождевую воду и редкую воду в магме (ювенильную воду). Когда поверхностные воды входят в контакт с высокотемпературной вулканической газообразной или горячей водой, они нагреваются и принимают их некоторые компоненты.

Произведенные таким образом геотермальные воды поднимаются по разломам и изливаются в виде горячего источника. Поверхностные воды также прогреваются высокой температурой от магмы и высокотемпературного тела. Свойства геотермальной воды ( pH, температура, компонентный состав) изменяются в зависимости от химических и физических условий. Например, воды горячего источника около моря часто содержат соли.
Геотермальная вода Obuki содержит ионы хлорида (Cl-) и ионы сульфата (SO42-), будучи сильно кислыми (pH=1.2) и похожи на смесь соляной кислоте (HCl) с серной (H2SO4).

Концентрация (Cl-) выше, чем SO42-. Такая кислотная геотермическая вода создана там, где вулканический газ смешивается с поверхностной водой.

Вулканический газ главным образом содержит H2O, CO2, SO2, H2S, HCl, и H2. H2O составляет 96 - 99 % объема, а на CO2 и SO2 приходится 1 - 4 %. Вулканический газ имеет меняющийся состав, полученный из магмы, но это может включить компоненты осадков и поверхностной воды. Когда вулканический газ охлаждается и сжимается или смешивается с поверхностной водой на малой глубине, появляется кислотная геотермальная вода, содержащая (Cl-) и SO42-. Наиболее растворимый компонент газа - HCl сопровождается SO2 и CO2.

Поскольку геотермальная вода произведена от вулканического газа, почти весь HCl растворен в воде.
Горячие источники можно классифицировать по содержанию (Cl-) – хлорный тип, SO4-тип, HCO3-ТИП растворенных в воде ионов.

Горячие источники располагаются вокруг вулкана от его центра в следующем порядке: тип (Cl-) , затем тип SO4, и последним будет тип HCO3. Причиной этого, как полагают, является дифференциация растворимости вулканических газовых компонентов. Горячий источник вокруг Yakeyama возник из горячего источника Tamagawa (Cl-) типа к северо-востоку от него. Хлор и ионы сульфата (Cl-) типа и источник SO4-типа получены из вулканического газа Yakeyama. Однако ионы бикарбоната (HCO3-) ТИПА не были идентифицированы от вулканического газа, потому что поведение CO2 в магме и вокруг вулкана все еще неясно. Только источник Obuki имет (Cl-) тип, все другие горячие ключи - SO4-типа и содержат немного (Cl-) , хотя pH в их геотермальной воде - 1 - 2.

Пары фумарол также бедны на HCl и состоят на 99 % из H2O, 0.2-0.5 % SO2, 0.4-1.0 % CO2 в объемном соотношении.

Модель дифференцирования геотермальной воды из вулканического газа Yakeyama была создана на основе геохимического анализа с использованием изотопов кислорода и водорода (Matsubaya, 1991). Смешtybt вулканического газа с gjdth[yjcnyjq водой производит (Cl-) -SO4 тип геотермальных вода. Вода поднимается и закипает при 250 к 300°C, разделяясь на жидкость (горячую воду) и пар. Поскольку газообразный HCl разлагается в отделенной воде, эта вода становится (Cl-) -SO4 типом, а водный пар включает SO2 и CO2, но только. (Cl-) -SO4 вода перемещается в горячий источник Tamagawa.

Геотермальная вода, идущая к источнику Tamagawa, дифференцируется в (Cl-) тип горячей воды в источнике Obuki и в пар 150°C. Пар выходит из фумарол или смешывается с поверхностной водой или водой потока, производя SO4-тип горячих вод. Часть пара в Yakeyama входит в контакт с поверхностной водой, производя SO4-тип горячей воды других ключей, включая Yunosawa и Sumikawa