Distribution, composition and genesis of the silica deposits in the Branca Opala volcanic cave (Terceira, Azores Islands)

La cueva de Branca Opala es un tubo volcánico localizado en la zona basáltica fisural de la isla de Terceira (Islas Azores, Portugal). Se identifican dentro de la cueva tres tipos de depósitos: estromatolitos, depósitos terrígenos siliciclásticos provenientes de la roca volcánica y depósitos formados por restos vegetales con sedimentos terrígenos. En el exterior, y en zonas próximas, se estudian también tobas silíceas. En los estromatolitos se definen tres partes desde el substrato de crecimiento: laminar inferior, arborescente-esferoidal y laminar superior, encontrándose en todas ellas estructuras filamentosas interpretadas como bacterias. La única fase silícea que forma los estromatolitos es un ópalo A inmaduro, por lo que se deduce que son relativamente recientes. Los basaltos de la cueva, y los sedimentos volcanoclásticos finos no presentan casi alteración, por lo que aguas freáticas y de escorrentía aportarían la sílice a la cueva, siendo fijada por bacterias, y formándose estromatolitos en condiciones subacuáticasThe Branca Opala cave is a lava-tube located in the basaltic fissurale zone of the island of Terceira (Azores archipelago, Portugal). Three types of deposits are identified inside the cave: stromatolites, terrigenous siliciclastic deposits from the volcanic rock and deposits formed by vegetal remains and terrigenous sediments. In the outer parts of the cave a siliceous tuff is also studied. From the growth substrate three parts are defined in the stromatolites: lower laminar, dendriform-spheroidal and superior laminar. In all of them, filamentous structures are found, and are interpreted as bacteria. The only silica phase forming stromatolites is an inmature, thus relatively recent, opal A. The silica source is not found either in the basaltic host rocks or in the fine volcanoclastic deposits because they are little altered. Groundwaters and runoff would contribute the silica to the cave, where the bacteria would fix the silica, forming stromatolites under subaquatic environment

Distribución, composición y génesis (biótica/abiótica) de los espeleotemas de las cuevas volcánicas de la Isla Terceira (Azores, Portugal)

La Tesis Doctoral se centra en el estudiar la distribución, composición y génesis de los espeleotemas de tres cuevas volcánicas en la isla Terceira: Branca Opala, Galeria da Queimada (tubos volcánicos), y Algar do Carvão (sima volcánica). Estan localizadas en la misma unidad geológica (Zona Basáltica Fisural). Se diferencian por su génesis (tubos volcánicos o simas), morfología (pocos metros de longitud a varios centenares), profundidad (tubos volcánicos cercanos a la superficie (0.5-2m) y la sima de 125m de profundidad), y edad (Branca Opala 6600 años, Algar do Carvão 1700-3200 años y Galeria da Queimada 4500 años). Se estudia una gran diversidad de espeleotemas: subacuáticos e inactivos (estromatolitos en Branca Opala) y subaéreo y activos (estalactitas, estalagmitas, coladas, microgours, recubrimientos, etc. en Alagar da Carvão y además estalactitas asociadas a raíces en Galeria da Queimada). Todos los espeleotemas estan formados únicamente por minerales no cristalinos: ópalo-A, óxi/hidróxidos de Fe, alófana y óxidos de Mn. Los espeleotemas opalinos de Branca Opala y Algar do Carvão no coexisten con otros minerales planteándose la hipótesis de una influencia hidrotermal. En cambio, los espeleotemas de Galeria da Queimada reúnen alofana y óxi/hidróxidos de Fe y Mn procedentes de los Andisoles que cubren la cueva. En esta cueva existe una distribución mineralógica preferencial de sus espeleotemas: espeleotemas alofánicos concentrados en la galería izquierda y bajo vegetación arbustiva y espeleotemas rojos y negros en la galería derecha y bajo campos de pasto. Todos los espeleotemas muestran evidencias de origen biogénico (marcas y moldes de bacterias filamentosas, biofilms, exopolisacáridos y otros microorganismos no identificados) siendo muy diferentes entre sí. En Branca Opala los espeleotemas se interpretan como estromatolitos opalinos debido a su estructura interna microlaminada y a las formas filamentosas identificadas. Todos se formaron en ambiente subacuático y se contaminaron periódicamente por detríticos siliciclásticos finos de la cueva, dando láminas más pardas ricas en Al y con menor proporción de agua que las blancas. En la sima de Algar do Carvão, los espeleotemas opalinos principalmente son inorgánicos porque las evidencias de origen biogénico son escasas. En Galeria da Queimada, las rootsicles están formadas por la alternancia anillos inorgánicos (compactos) y anillos orgánicos (porosos). La gran cantidad de bacterias filamentosas más o menos mineralizadas localizadas en los anillos porosos y en el centro (mezcladas con los productos de putrefacción de la raíz), indica un rol bacteriano importante en la formación de las rootsicles. La influencia bacteriana es muy importante en los estromatolitos opalinos (Branca Opala), moderada en las rootsicles (Galeria da Queimada), y muy pequeña en la sima de Algar do Carvão, donde predomina la precipitación inorgánica. El origen de la sílice capaz de generar espeleotemas opalinos de Branca Opala y Algar da Carvão, es diferente. La fuente hidrotermal local sugerida para la intensa silicificación que engloba Branca Opala no ha podido validarse a partir de las señales geoquímicas, ya que los elementos mayores, menores y tierras raras porque estos estan asociados a los terrígenos volcanoclásticos que están presentes en las fases opalinas. Para Algar do Carvão se propone que la influencia hidrotermal en la fuente de la sílice es consecuencia de los procesos de ebullición que suceden en la parte superior de los sistemas geotérmicos, donde existe una transferencia de gases ácidos al vapor resultante. Este acidificado puede condensarse en las aguas subterráneas superficiales, acidificándolas. Estas, disolverían los minerales de las rocas volcánicas adyacentes provocando su fuerte enriquecimiento en sílice, y al salir a la cueva sufrirían cambios de CO2 y pH precipitando la sílice formando espeleotemas

Bubble trail and folia in cenote Zapote, Mexico: petrographic evidence for abiotic precipitation driven by CO\u3csub\u3e2\u3c/sub\u3e degassing below the water table

Folia are speleothems that resemble bells, inverted cups, or bracket fungi, and whose origins are still controversial. Cenote Zapote (an underwater cave) in the Yucatán Peninsula (México), is home to some of the largest folia reported to date. These speleothems are currently growing in an active underwater system, meaning this site offers an excellent opportunity to constrain the different formation models proposed for folia, which have traditionally relied on inactive examples. In Cenote Zapote, folia are closely related to bubble trails and cupolas, suggesting an underwater CO2-degassing process. In thin section, they display a succession of columnar-open and columnar-elongated endings in micrite-dendritic fabrics. Our petrographic and geochemical results demonstrate the abiotic origin of these folia and indicate carbonate precipitation from cold water by CO2 degassing below the water table that started at least 5,210 yrs BP. We conclude that these folia formed as a result of subaqueous calcite precipitation around CO2 bubbles trapped below overhanging walls of the cave. The sequential alternation of columnar and micritic fabrics can be explained by changes in the position of the halocline and H2S-rich water mass while the exceptional size is the result of carbonate precipitation from waters saturated in CaCO3 during thousans of years. Then we propose the classification of these speleothems as a subtype of folia. This subtype could be named Hells Bells, respecting its original description