Articles

Geologie Slovo Týdne: O je pro Ophiolite – Georneys

6 srpna, 2021 by admin

Stíny nad Ománu plášť peridotite, leden 2009.

def. Ophiolit:
ophiolit je segment oceánské kůry a pláště tektonicky vystavený na souši obdukcí (overtrust), obvykle když se oceánská pánev uzavře. Ofiolitová sekvence se skládá z variabilně změněných oceánských hornin, včetně mořských sedimentů, oceánská kůra, a část pláště. Jméno ophiolit znamená“ snakestone „z“ ophio „(had) a“ lithos “ (kámen) v řečtině. Skalní sekvence je pojmenována pro brilantní zelenou, hadovité serpentinové minerály, které se tvoří ve změněné oceánské kůře a plášti. Ophiolity jsou vzácné, ale přesto se vyskytují po celém světě. Pozoruhodné ophiolity se nacházejí na Kypru, severozápadní USA, Alpy, Papua – Nová Guinea, A Omán.
jsem mořský geolog, ale často podvádím a pracuji na zemi. Pro jeden z mých PhD generální zkouška projektů, pracoval jsem na skalách z Islandu, který je součástí Střední-Atlantik vyvýšenina, která vybudovala nad mořem, protože hotspot. Pro své disertační práce, pracuji v Samail Ophiolite, který se nachází v Ománu a Spojených Arabských Emirátů a je jedním z největších, nejzachovalejších a nejlepší vystavené ophiolites na světě. U obou projektů studuji mořské horniny, které byly kvůli neobvyklým okolnostem vystaveny na souši. Ačkoli se tyto skály jsou anomální, a tudíž nejsou dokonalé analogie pro vaše průměrná mořském dně kameny, tam jsou velké výhody, být schopni vidět, dotknout, a– pokud je to potřebné pro identifikaci– chuť mořských hornin v rámci výchozu.

tradiční mořská geologie je drahá a obtížná. Protože oceánské dno je obecně pokryto několika kilometry vody, mořští geologové nemohou studovat oceánské dno pomocí tradičních geologických metod. To znamená, že mořští geologové nemohou chodit se svými mapami, kladivy a kompasy Brunton a pozorovat geologii z první ruky. Místo toho musí mořští geologové chodit na lodě a používat vzdálené metody k pozorování a vzorkování oceánského dna. Vyjížďka na lodích je velmi drahá a stojí desítky tisíc dolarů denně. Například jeden z nejlepších způsobů, jak sledovat oceánu, je jít dolů v osazenou hlubinné ponorné jako Alvin. Provozní náklady na Alvin, včetně nákladů na loď, jsou však asi 40 000 dolarů za den. To je neuvěřitelně drahé, a ani Alvin vám nedovolí chodit po skalách se svým Bruntonem. Pro srovnání, měsíc terénní práce v Ománu stojí asi $ 10,000 pro sebe a asistenta-asi $ 3,000 pro dva zpáteční letenky, asi $ 4,000 pro pronájem 4 x 4, $ 500 pro plyn, $ 500 pro jídlo a vodu, možná $ 500 pro pár nocí v hotelu (zbytek času kempujeme) a $ 1,500 pro zásoby a lodní kameny. Takže za 1/4 nákladů na provoz Alvin na jeden den mohu provést měsíc terénní práce na mořských skalách vystavených v Samail Ofiolitu. Omán je drahá země, takže mnoho z těchto nákladů (například pronájem vozidla) se snižuje při práci na jiných ophiolitech.

existují různé vzdálené metody pozorování geologie oceánského dna. Topografie mořského dna mohou být mapovány z lodi pomocí multibeam batymetrie (skákací zvukové vlny ze dna oceánu, pro výpočet topografie), nebo tím, že satelitní měření výšek (pomocí výšky vlny oceánu se podívat na gravitační anomálie a odvozovat topografii níže). Přídavné dálkové (lodní nebo satelitní) nástroje umožňují marine geology k měření vlastností, jako magnetismus a gravitace (která může poskytnout informace o topografii a hustota), mořské skály. Seismické vlny-pasivní zdroj (generovaný přirozeně zemí, například během zemětřesení) a aktivní zdroj (generovaný člověkem, často výbuchem)– lze sledovat, aby se dozvěděli o struktuře mořských hornin. Například rychlost seismických vln různými částmi kůry a pláště může být použita k odvození hustoty. Seismické vlny cestují rychleji přes hustší vrstvy (jako je tvrdá hornina jako čedič nebo gabro) a cestují pomaleji přes méně husté vrstvy(jako je měkký mořský sediment).

existují také různé metody odběru vzorků oceánského dna. Jedním z nejlepších způsobů, jak ochutnat oceánu je použít hlubinné ponorné, jako jsou Alvin, jak to vám umožní vidět, kde přesně se ty kameny, co jsou k odběru od. Nicméně, protože Alvin a další ponorky jsou tak drahé, velmi běžnou metodou odběru vzorků mořského dna je bagrování-v podstatě, házení kovového koše přes bok lodi a tažení po mořském dně. Tato jednoduchá technika může být velmi účinná. Jako příklad, když jsem se účastnil dvouměsíční plavby po Devatenáctistupňovém hřebeni, jsme bagrováním získali asi 3000 kilogramů hornin. Nicméně, bagrování poskytuje pouze omezený geologický kontext pro vzorky a také inklinuje k vyzvednutí volných povrchových hornin, které mohou nebo nemusí být reprezentativní pro výchoz. Například, tyto skály se mohly valit z kopce z jiných míst. Dalším způsobem odběru vzorků je vrtání jader z oceánského dna. Od konce 1960ů došlo k celosvětovému úsilí o získání jader z mořského dna ve formě nejprve projektu hlubinného vrtání, poté programu vrtání oceánů a nakonec integrovaného programu vrtání oceánů. Jádra jsou skvělá, protože vzorkují skutečné mořské dno (nejen volné kameny) a mohou také vzorkovat hluboko do kůry. Nicméně, jak jsem diskutoval ve svém příspěvku na litosféře, žádné úsilí o vrtání oceánů se nepodařilo dosáhnout hranice kůry a pláště. Jádra mají také svá omezení. Mají průměr jen několik palců, a tak poskytují pouze úzké snímky válců celkové geologie. Některá jádra jsou poměrně hluboká, ale jiná mohou ochutnat pouze několik horních metrů oceánského dna. Vrtání je také mnohem časově náročnější a nákladnější než bagrování.

Protože studium geologie skutečného oceánu je tak náročné a drahé, mnoho mořských geologové také práce na Islandu– jediné místo, kde se můžete projít po aktivní Mid-Ocean Ridge– a na ophiolites, které jsou fragmenty oceánu, kůry a pláště, které byly vystaveny na zemi, protože z neobvyklé tektonické okolností. Hustá oceánská kůra téměř vždy subdukuje pod lehčí a vznášející se kontinentální kůrou. Toto je tradiční desková tektonická situace, o které se dozvíte v úvodních třídách vědy o Zemi. Za určitých okolností však může být oceánská kůra-alespoň malé kousky– vytažena na pevninu. Například, to se často stává při oceánských pánví blízko, zejména v případě, oceán, kůra je mladý a relativně teplé a optimistický. Kousky oceánské kůry mohou být také vhozeny na zemi v prostředí forearc. Forearc je oblast nacházející se mezi subdukční zónou a přidruženým vulkanickým obloukem. Nová kontinentální kůra se často hromadí v prostředích forearc, a toto narůstání často zahrnuje malé kousky oceánské kůry.

Jako příklad, tady je zjednodušená verze obduction (overthrust) Samail Ophiolite v Ománu:

Samail Ophiolite obduction. Kontinentální kůra označená křížemi, oceánská kůra
tmavším stínováním. Obrázek převzatý z Colemana (1981). Kliknutím na obrázek zobrazíte větší.

Tam je další důležitý důvod, proč mořští geologové často studii ophiolites: kromě odhalení oceán, kůra, ophiolites také často odhalí část základní plášť. Od té doby vědci nikdy vrtat dostatečně hluboko do Země pozorovat plášť, ophiolites jsou důležité, protože jsou místa, kde se geologové mohou pozorovat velké části mantle skály přímo. Geologové mohou také studovat plášťové horniny, které byly povzneseny na mořské dno tektonickými procesy, ale opět vše, co voda ztěžuje pozorování.

níže je mapa, která ukazuje globální expozice plášťových (aka „ultramafic“) hornin. Tato mapa je trochu datovaná, protože byla zveřejněna v roce 1982. Od té doby bylo objeveno mnohem více expozic pláště, zejména na dně oceánu. Mapa vám však dává dobrou obecnou představu o tom, kde na Zemi lze nalézt ophiolity (čáry na kontinentech) a kde byly na povrch oceánského dna přivedeny pláště (tečky a krabice na oceánech).

mapa Světa zobrazující umístění ophiolites (linky na kontinentech) a expozice plášť
kameny na dně oceánu (tečky a krabice na oceány). Obrázek převzatý z Hekinian (1982).
kliknutím na obrázek zobrazíte větší.

ve výše uvedené definici zmiňuji ophiolitovou sekvenci. Klasické ophiolite sekvence, jako, že našel v Ománu, je mořský sediment pak sopečného čediče pak platonická gabro (stejné chemické složení jako čedič, ale průzračné hluboké, spíše než v oceánu povrchu), pak plášť (většinou peridotit). Tyto klasické ofiolitové vrstvy dostaly čísla, která mořští geologové používají jako krátké ruce. Čísla jsou:

1 – Hluboko-mořský sediment
2 – Čedič
3 – Gabro
4 – Peridotite

Některé z těchto vrstev byly dále rozlišeny do dílčích vrstev podle hustoty a texturní vlastnosti:

1 – Hluboko-mořský sediment – žádné dělení.
2-Čedič – často dále dělí na A, B, a C. Vrstva 2A představuje povrch polštář čedičové lávy, zatímco 2C představuje zónu s plachtou hrází, která se ochladí pomaleji a jsou gabbroic ve složení. 2B je druh přechodné zóny. Někteří geologové právě rozkládají vrstvu 2 na 2A (povrchové vulkaniky) a 2B (plechové hráze).
3-Gabbro – často se dělí na 3A (pravidelný gabbro) a 3B (vrstvený gabbro).
4-Peridotit-není obvykle rozdělen, ačkoli tam je také pravidelný a vrstvený peridotit.

vrstvy oceánské kůry (a pláště). Obrázek upravený z Browna a Mussetta (1993) a
převzato z mé mořské Geologie & geofyzika i poznámky k kurzu. Kliknutím na obrázek zobrazíte větší.

po mnoho let mořští geologové založili své chápání struktury a složení oceánské kůry a pláště na struktuře a složení ofiolitů. Nyní mořští geologové chápou, že struktura skutečné oceánské kůry a pláště se často mírně liší od struktury ofiolitů. Například vrstvy oceánské kůry a pláště jsou ve skutečném oceánu často silnější než v ofiolitech (viz obrázek výše). Nicméně, ophiolity poskytují vynikající, snadno dostupné analogy pro oceánskou kůru a plášť.

níže je několik fotografií z mé vlastní terénní práce v peridotitové vrstvě Samail Ophiolitu v Ománu. Pro mou diplomovou práci, jsem studoval jedinečné způsoby, v nichž peridotit– což je plášť, kámen a nepatří na zemském povrchu– mění, když pozvedl na zemi. Zejména studuji tvorbu uhličitanových minerálů. Při změně peridotitu vzniká mnoho uhličitanových minerálů (např. kalcit, dolomit, magnezit). Oxid uhličitý (CO2) v těchto uhličitanech pochází z atmosféry. Thus, formation of carbonate minerals in peridotite is a natural process that removes CO2 from the atmosphere and stores this CO2 in solid mineral form.