Microbiological and chemical characterization of hydrothermal fluids at Tortugas Mountain Geothermal Area, southern New Mexico, USA

Abstract

The Tortugas Mountain Geothermal Area is part of the larger hydrothermal system of the Rio Grande Rift, southern New Mexico, USA. Chemical and microbial parameters indicate that the sampled hydrothermal water derives from a mixture zone of deep, anaerobic water with meteoric water from an adjacent alluvial, non-thermal groundwater flow system. A microbial phospholipid fatty acid (PLFA) analysis indicates that biomass and diversity of hydrothermal groundwater are very low, whereas hydrothermal surface water is diverse and bacteria are in a rapid growth phase. A nucleic acid (DNA) analysis of the hydrothermal groundwater resulted in the identification of one eubacterium and two Archaea (archaebacteria); the eubacterium and one Archaea were previously unknown. The one Archaea that could be related to a known species is an extreme halophilic methanomicrobacterium. The presence of the halophilic Archaea and the other Archaea species supports the hypothesis of the Tortugas Mountain Geothermal Area being the discharge area of deep circulating groundwater within a bedrock-hosted regional groundwater flow system.

Résumé

La région géothermale du massif de Tortugas fait partie du système hydrothermal plus vaste du rift du Rio Grande (sud du Nouveau Mexique, États-Unis). Les caractéristiques chimiques et microbiologiques des eaux thermales échantillonnées indiquent qu'elles proviennent d'une zone de mélange entre une eau profonde anérobie et une eau météorique d'un système aquifère alluvial voisin, non thermal. Une analyse des acides gras phospholipidiques des microorganismes (PLFA) indique que la biomasse et la diversité dans l'aquifère thermal sont très pauvres, alors que l'eau thermale en surface est diversifiée et que les bactéries présentent une phase de croissance rapide. Une analyse de l'ADN dans l'eau thermale a permis l'identification d'une bactérie vraie et de deux Archaea (archéobactérie); la bactérie vraie et l'un des Archaea étaient jusqu'à présent inconnus. L'Archaea qui a pu être rapproché d'une espèce connue est une méthanobactérie halophile extrême. La présence de l'Archaea halophile et de l'autre espèce d'Archaea conforte l'hypothèse que la région géothermale du massif de Tortugas est la zone de décharge de circulations souterraines profondes à l'intérieur d'un système aquifère régional dans le socle.

Resumen

El área geotérmica de Montaña Tortugas forma parte del sistema hidrotermal de la Dorsal del Río Grande, al Sur de Nuevo México (EEUU). Los parámetros químicos y microbiológicos indican que el agua muestreada procede de una mezcla de agua profunda en condiciones anaerobias con agua meteórica de un sistema acuífero aluvial adyacente, no termal. Mediante análisis con el método del ácido graso fosfolípido microbiano (PLFA) se ha deducido que tanto la cantidad de biomasa como la diversidad del flujo subterráneo hidrotermal son escasas, mientras que el agua superficial hidrotermal presenta una diversidad mayor y las bacterias se hallan en fase de crecimiento rápido. Por medio de un análisis del ácido nucleico (ADN) del agua hidrotermal se pudo identificar una eubacteria y dos Archaea (arqueobacterias). Únicamente una de estas dos últimas ha podido ser relacionada con una especie conocida; se trata de una microbacteria metanogénica, halófíla extrema. La presencia de las dos especies de Archaea sustenta la hipótesis de que el área geotérmica de Montaña Tortugas es la zona de descarga de las aguas subterráneas de un sistema regional profundo en roca.