Die Gesamtheit gelöster und partikulärer chemischer Spezies und ihrer Umwandlungen in aufsteigenden und neutrally auftriebsfähigen Fahnen, die von hydrothermalen Schloten am Meeresboden ausgehen, einschließlich reduzierter Gase, Metalle, pH-Anomalien, Partikelbildung durch rasche Oxidation und präzipitation sowie reaktiven Redoxgradienten.

Prinzip

Die Fahnenchemie wird durch das Mischen zwischen heißem, chemisch reduziertem Schlotfluid und kaltem, oxygeniertem Meerwasser gesteuert; schnelle Redoxreaktionen, kühlungsbedingte Übersättigung und Partikelnukleation wandeln gelöste Spezies (Fe, Mn, Sulfid, Spurenelemente) in partikuläre Phasen um und erzeugen chemische Gradienten, die sich mit Distanz und Zeit verändern.

Demonstration

Eine schwarze Rauchsäule, die hohe Konzentrationen an gelöstem Fe(II) und H2S transportiert, zeigt die schnelle Bildung partikulärer Eisenoxyhydroxide und Sulfidpartikel innerhalb von Metern bis einigen zehn Metern, wenn die Fahne Umgebungwasser einströmt; dies führt zu starken Abnahmen gelöster Metallkonzentrationen und zur Bildung partikelreicher Nepheloidschichten.

Fehlanwendung

Die Zusammensetzung der Fahne über deren gesamte Ausdehnung als homogen anzunehmen oder zu glauben, dass die Zusammensetzung des Schlotfluids der Fahnenchemie entspricht, ohne Mischung, Oxidationskinetik und Partikelbildung zu berücksichtigen; dies kann zu Überschätzungen des Transports gelöster Metalle in die Ferne führen.

Konsequenz

Das Verständnis der Fahnenchemie ist unerlässlich, um den Metalltransport von Schloten ins Meer zu verfolgen, Bereiche von Partikelablagerung und Metallabscheidung vorherzusagen, Auswirkungen auf lokale Biogeochemie und chemosynthetische Lebensgemeinschaften zu bewerten und isotopische sowie Spurenelement-Signale in Sedimenten zu interpretieren.

Umkehrung

Die Umkehr ist die chemisch unauffällige, anoxische Hintergrundwasserchemie oder die isolierte Schlotfluidchemie vor dem Mischen; keines davon zeigt die dynamische, schnelle Umwandlung und Partikelbildung, die für aktiv mischende Fahnen charakteristisch ist.

Abgrenzung

Bezieht sich spezifisch auf die Chemie innerhalb der hydrothermalen Fahne nach dem Austritt und dem Einströmen von Umgebungwasser; schließt die Zusammensetzung des Quellfluids vor dem Mischen und Reaktionen tiefer Sediment-Porenwässer aus, die nicht Teil der auf- oder neutrally auftriebsfähigen Fahne sind.

Semantische Spannung

Semantische Spannung besteht zwischen 'hydrothermaler Fluidchemie' (Quellendzusammensetzung) und 'Fahnenchemie' (das transformierte, gemischte und partikelbeladene chemische Zustandsbild); sie hängen zusammen, repräsentieren jedoch unterschiedliche Stadien mit unterschiedlichem Prozessdominanz.

Synthese

Hydrothermalfahnenchemie beschreibt die rasch verlaufenden Umwandlungen gelöster und partikulärer Spezies beim Mischen heißer Schlotfluide mit Meerwasser: redoxgetriebene Präzipitation, Partikelnukleation und Metallabscheidung erzeugen charakteristische chemische Gradienten, die Metallverbreitung, Ablagerung und ökologische Auswirkungen steuern.