Interdisciplinary Investigation of the Pescadero Basin

Architecture of the Depths

Oct. 14 2021

Traducción al español a continuación

In all of the known universe, Earth is the only planet that hosts not only life, but also liquid water on its surface. Our oceans, rich in marine life, cover approximately 71% of the Earth’s outermost layer, which geologists refer to as “The Crust” (Fig 1).

Fig 1: Hypsometric curve showing the percentage of the Earth’s surface area as a function of elevation or depth, relative to se level. Image from van der Pluijm and Marshak (2004). For more information visit https://serc.carleton.edu/mathyouneed/hypsometric/index.html

Mapmaking technology, or cartography, is, in fact, one of the greatest innovations in human history. It is through mapping that we have been able not only to produce accurate charts to safely circumnavigate our coasts and oceans but also to create scientific maps that reveal in great detail the topographic and geographical landscape of the ocean bottom. 

The first systematic attempt to map the entire ocean floor dates back to the early 60’s, right after geologists Marie Tharp and Bruce Heezen discovered the presence of a continuous rift valley along the entire axis of the Mid-Atlantic Ridge. This extraordinary finding constituted a major breakthrough in the history of earth sciences, which subsequently led to the acceptance of the theories of continental drift and plate tectonics.

Fig 2: Print screen image showing the Seafloor Information System software used for multibeam acquisition bathymetry data aboard the R/V Falkor. For more information visit https://schmidtocean.org/technology/seafloor-mapping/

During leg 1 (Mapping and Tectonics) of our interdisciplinary expedition, we replicate Tharp & Heezen’s work to systematically map the ocean floor along the axis of the southern Gulf of California. Equipped with state-of-the-art technology aboard the R/V Falkor (figure 2), we are collecting high-resolution bathymetry data along a continuous array of survey lines extending 2,534 km (1,575 mi) across the Carmen, Farallon and Pescadero basins (figure 3a).

Fig 3a: Map of the Baja California peninsula and southern Gulf of California, showing the relative motion between the Pacific and North American plates, and the location of bathymetric survey lines collected during leg 1 of expedition FK-210922 along the Northern Pescadero, Farallón, and Carmen basins. Upper box shows the high-resolution map imposed over lower-resolution bathymetry in the Carmen basin area. Base map is from http://www.geomapapp.org

With this data we will be able to generate maps with a spatial resolution as high as 35-meters, which means that we will have the capability to identify with a great deal of confidence any given geomorphological feature, larger than 35 meters, that sits on the ocean floor at depths up to 3.7 km (2.3 mi) (figure 3b). How cool is that? And this is just the beginning. 

The Gulf of California is a work in progress, as it continues to open in response to the immense tectonic forces derived from the oblique-divergent motion between the Pacific and North American plates. This is, during the past few million years, as the Baja California peninsula rifted away from mainland Mexico, and a series of marine incursions slowly started to flood the 1500-km-long corridor comprising today’s Gulf of California, valuable clues to its formation were totally submerged below its marine waters.

Fig 3b: Print screen image displaying an oblique perspective, looking north, of the Carmen basin. The image shows the presence of gas plumes (vertical features in red and yellow) presumably formed by methane(?) emissions directly from the oceanic floor. The plume in the foreground is over 1.6 km (1 mile) tall.

It is therefore that with the complete mosaic of high-resolution maps generated during leg 1, we will have the necessary tools to look deeper into the structure of the Gulf’s oceanic floor, and to document, from the analysis of surface geology, the three-dimensional processes of oblique-divergence that influence the Gulf of California’s tectonic evolution. This expedition will be one for the books! We are not only collecting valuable scientific data, but we are also part of the R/V Falkor’s (Classic) last expedition before the Schmidt Ocean Institute transitions to Falkor (too). All I can say is that I’m pretty fortunate to be part of this interdisciplinary expedition, alongside my grad students and fellow scientists.

La Arquitectura de las Profundidades
En todo el universo conocido, la Tierra es el único planeta que alberga no solo vida, sino también agua líquida sobre su superficie. Nuestros océanos, ricos en vida marina, cubren aproximadamente el 71% de la capa más externa de la Tierra, a la que los geólogos se refieren como “la corteza” (figura 1).

Casi la cuarta parte de nuestro planeta está oculto a nuestros ojos debajo de las azules y profundas aguas del océano, lo que hace que el mapeo sea increíblemente desafiante. Sin embargo, los seres humanos han encontrado la manera de trazar un mapa de las vastas extensiones de este fascinante y, a veces, inalcanzable paisaje submarino.

Fig 1: Curva hipsométrica que muestra el porcentaje de la superficie terrestre en función de la elevación o la profundidad, en relación con el nivel del mar. Imagen de van der Pluijm y Marshak (2004). Para más información visite https://serc.carleton.edu/mathyouneed/hypsometric/index.html

La tecnología cartográfica es, de hecho, una de las mayores innovaciones en la historia de la humanidad. Es a través de la cartografía que hemos podido no solo producir cartas precisas para circunnavegar nuestras costas y océanos de manera segura, sino también crear mapas científicos que revelan con gran detalle el paisaje topográfico y geográfico del fondo del océano.

El primer intento sistemático de mapear todo el fondo del océano se remonta a principios de los años 60s, justo después de que los geólogos Marie Tharp y Bruce Heezen descubrieron la presencia de un continuo valle de rift localizado a lo largo de todo el eje de la Cordillera Centro Atlántica. Este extraordinario hallazgo constituyó un gran avance en la historia de las ciencias de la tierra, que posteriormente llevó a la aceptación de las teorías de la deriva continental y la tectónica de placas.

Fig 2: Imagen de impresión de pantalla que muestra el software Seafloor Information System utilizado para la adquisición de datos batimétricos a partir de un barrido multihaz a bordo del R/V Falkor. Para más información visite https://schmidtocean.org/technology/seafloor-mapping/

Durante la etapa 1 (Cartografía y tectónica) de nuestra expedición interdisciplinaria, replicamos el trabajo de Tharp & Heezen para mapear sistemáticamente el fondo del océano a lo largo del eje del Golfo de California en su porción sur. Equipados con tecnología de punta a bordo del R/V Falkor (figura 2), estamos recopilando datos batimétricos de alta resolución a lo largo de una serie continua de líneas de levantamiento que se extienden a lo largo de 2,534 km (1,575 millas) a lo largo de las cuencas de Carmen, Farallón y Pescadero (figura 3a).

Fig 3a:Mapa de la península de Baja California y el sur del Golfo de California, que muestra el movimiento relativo entre las placas del Pacífico y Norte América, así como la ubicación de las líneas de levantamiento batimétrico colectadas durante la etapa 1 de la expedición FK-210922. El recuadro superior muestra el mapa de alta resolución sobreimpuesto sobre la batimetría de menor resolución en el área de la cuenca Carmen. El mapa base es de http://www.geomapapp.org

Con estos datos seremos capaces de generar mapas con una resolución espacial de hasta 35 metros, lo que significa que tendremos la capacidad de identificar con mucha confianza cualquier rasgo geomorfológico determinado, mayor de 35 metros, que se encuentre en el fondo del océano a profundidades de hasta 3.7 km (2.3 millas) (figura 3b). ¿Cuan genial es eso? Y esto es sólo el principio.

El Golfo de California es un trabajo en proceso, ya que continúa abriéndose en respuesta a las inmensas fuerzas tectónicas derivadas del movimiento oblicuo-divergente entre las placas del Pacífico y Norte América. Esto es, durante los últimos millones de años, cuando la península de Baja California se separó del territorio continental de México, y una serie de incursiones marinas comenzaron a inundar lentamente el corredor de 1500 km de largo que comprende el actual Golfo de California, muchas de las evidencias geológicas de su formación quedaron totalmente sumergidas bajo sus aguas marinas.

Fig 3b: Imagen de impresión de pantalla mostrando una perspectiva oblicua, mirando al norte, de la cuenca Carmen. La imagen muestra la presencia de columnas de gas (plumas verticales en rojo y amarillo) presumiblemente formadas por emisiones de gas metano(?) directamente a partir del fondo oceánico. La pluma en primer plano tiene más de 1,6 km (1 milla) de altura por encima del fondo.

Es por ello que con el mosaico completo de mapas de alta resolución que generemos durante la etapa 1, tendremos las herramientas necesarias para profundizar en la estructura del suelo oceánico del Golfo, y documentar, a partir del análisis de la geología superficial, los procesos tridimensionales de divergencia oblicua que influyen en la evolución tectónica del Golfo de California. ¡Esta expedición será única para los libros! No solo recopilamos valiosos datos científicos, sino que también formamos parte de la última expedición del R/V Falkor (Classic) antes de que el Schmidt Ocean Institute haga la transición al nuevo buque oceanográfico Falkor (too). Todo lo que puedo decir es que soy muy afortunado de ser parte de esta expedición interdisciplinaria, junto con mis estudiantes de posgrado y mis colegas científicos.


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