Revisitando as origens das águas subterrâneas do Monte Fuji com hélio, vanádio e rastreadores ambientais de DNA
Nature Water volume 1, páginas 60–73 (2023) Cite este artigo
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Conhecido localmente como a montanha da água, por milênios o icônico Monte Fuji do Japão forneceu água potável para milhões de pessoas por meio de uma vasta rede de águas subterrâneas e nascentes de água doce. A água subterrânea, que é recarregada em altas altitudes, flui pelos flancos do Fuji dentro de três aquíferos basálticos, formando incontáveis nascentes de água doce entre os sopés do Fuji. Aqui desafiamos o atual modelo conceitual de Fuji como um sistema simples de fluxo laminar de águas subterrâneas com pouca ou nenhuma troca vertical entre seus três aquíferos. Este modelo contrasta fortemente com a extrema instabilidade tectônica de Fuji devido à sua localização única no topo da única junção trincheira-trincheira-trincheira continental conhecida, sua geologia complexa e suas comunidades microbianas incomuns de água de nascente. Com base em uma combinação única de DNA microbiano ambiental, traçadores de vanádio e hélio, fornecemos evidências para a circulação profunda predominante e uma contribuição desconhecida de águas subterrâneas profundas para as nascentes de água doce de Fuji. A ressurgência de águas subterrâneas profundas mais substancial foi encontrada ao longo da região tectonicamente mais ativa do Japão, a Zona de Falha de Fujikawa-kako. Nossas descobertas ampliam a compreensão hidrogeológica de Fuji e demonstram o vasto potencial de combinar DNA ambiental, gás nobre no local e análises de oligoelementos para a ciência das águas subterrâneas.
Com sua forma cônica quase perfeita, o Monte Fuji vulcânico do Japão (3.776 m acima do nível do mar (ASL)) pode ser sem dúvida a montanha mais conhecida do mundo1. Conhecida localmente como a montanha da água, por milênios Fuji forneceu água potável para milhões de pessoas por meio de suas abundantes águas subterrâneas e nascentes alimentadas por águas subterrâneas. A abundância de recursos de água doce decorre de grandes quantidades de precipitação que ocorrem devido à proximidade de Fuji com o Oceano Pacífico e o Mar do Japão, e sua localização única no topo da junção tripla de Fuji, a única junção tripla trincheira-trincheira conhecida na Terra2 ,3,4 (Fig. 1). Devido a esta configuração geológica única, Fuji consiste principalmente de basalto e é muito mais permeável do que outros estratovulcões de arco, que são compostos principalmente de magmas andesíticos pouco permeáveis5,6,7,8,9,10,11,12,13. Devido à sua longa passagem pelo basalto14, as águas subterrâneas de Fuji são muito moles e fortemente enriquecidas em vanádio, tornando os rios de Fuji os mais ricos em vanádio da Terra15,16,17. Fuji é tão importante que tem o status de Patrimônio Mundial da UNESCO18, com várias nascentes designadas como Monumentos Naturais nacionais19,20,21.
Acima, à esquerda: a localização de Fuji na junção tripla trincheira-trincheira-trincheira entre as placas de Amur, Okhotsk e do Mar das Filipinas, no centro do Japão. No canto superior direito: mapa da bacia hidrográfica de Fuji, suas quatro sub-bacias (com a sub-bacia do sudoeste destacada em amarelo), as direções gerais do fluxo das águas subterrâneas das sub-bacias do sudoeste e sudeste, as principais zonas de falha, as falhas tectônicas atualmente ativas, os locais amostrados e todos os pontos de dados obtidos neste estudo ou reunidos na literatura e no banco de dados nacional de águas subterrâneas do Japão. Os pontos pretos nos símbolos dos locais amostrados indicam os locais das análises de eDNA. Abaixo: mapa 3D do Monte Fuji orientado para o sudeste. A bacia hidrográfica de Fuji é destacada e os locais de amostragem e direções gerais de fluxo das sub-bacias sudoeste e sudeste são indicados. KMFZ = Zona de Falha de Kotsu-Matsuda. Sistema de referência de coordenadas: WGS 84/Pseudo-Mercator. Fontes de mapas compostos: imagens de satélite161; modelo digital de elevação162; mapa de sombreamento 3D vermelho163,164; localizações de falhas tectônicas ativas165; limites de placas e grandes falhas tectônicas43,166,167.
Além da crescente demanda por água por residentes, turistas, indústria e agricultura, um microcosmo de indústrias de alimentos premium se desenvolveu, produzindo bens que dependem fortemente da água limpa de Fuji. A maior área de plantação de chá verde do Japão nas encostas do sul e grandes destilarias de uísque na encosta leste só podem operar por causa do suprimento consistentemente grande de águas subterrâneas macias e de alta qualidade. Com sucesso crescente, várias empresas de engarrafamento de água agora vendem água subterrânea rica em vanádio bombeada das profundezas de Fuji como água mineral saudável22,23,24. Além disso, descobriu-se que, se a água rica em vanádio for usada na fabricação do saquê (nihonshu), os compostos de aroma rançosos indesejados são suprimidos enquanto o sabor doce desejado é promovido25,26, explicando potencialmente o sucesso internacional premiado das cervejarias de saquê da Fuji27,28 .