Articles

Geológia szó a hét: O jelentése Ophiolite-Georneys

augusztus 6, 2021 by admin

árnyékok Omán köpeny peridotit, január 2009.

def. Ophiolite:
egy ophiolite egy szegmense óceán kéreg és köpeny tektonikusan kitéve a szárazföldön obduction (overthrust), általában akkor, amikor egy óceán medence bezárul. Az ophiolit szekvencia változóan megváltozott óceáni kőzetekből áll, beleértve a tengeri üledékeket, az óceán kéregét és a köpeny egy részét. Az ophiolit név jelentése” kígyókő “az” ophio “(kígyó) és a” lithos ” (kő) görögül. A kőzetsorozatot a ragyogó zöld, kígyószerű szerpentin ásványokról nevezték el, amelyek megváltozott óceáni kéregben és köpenyben képződnek. Az ophiolitok ritkák, de ennek ellenére megtalálhatók az egész világon. Figyelemre méltó ophiolitok találhatók Cipruson, az Egyesült Államok északnyugati részén, az Alpokban, Pápua Új-Guineában és Ománban.
tengeri geológus vagyok, de gyakran csalok és dolgozom a szárazföldön. Az egyik PhD általános vizsgaprojektemnél Izlandi sziklákon dolgoztam, amely a közép-atlanti gerinc része, amely egy hotspot miatt épült fel a tengerszint felett. Dolgozatom kutatásához a Samail Ophiolite-ban dolgozom, amely Ománban és az Egyesült Arab Emírségekben található, és a világ egyik legnagyobb, legjobban megőrzött és legjobban kitett ophiolitja. Mindkét projekt esetében olyan tengeri sziklákat tanulmányozok, amelyek szokatlan körülmények miatt a szárazföldön voltak kitéve. Bár az ilyen kőzetek rendellenesek, és így nem tökéletes analógiák az átlagos tengerfenéki kőzetekhez, nagy előnyei vannak annak, hogy képesek vagyunk látni, megérinteni és– ha az azonosításhoz szükséges– megkóstolni a tengeri kőzeteket egy kitörés összefüggésében.

a hagyományos tengeri geológia drága és nehéz. Mivel az óceán fenekét általában több kilométer víz borítja, a tengeri geológusok nem tudják tanulmányozni az óceán fenekét hagyományos geológiai módszerekkel. Vagyis a tengeri geológusok nem járkálhatnak térképeikkel, kalapácsaikkal és Brunton iránytűikkel, és első kézből figyelhetik meg a geológiát. Ehelyett a tengeri geológusoknak ki kell menniük a hajókra, és távoli módszereket kell alkalmazniuk az óceán fenekének megfigyelésére és mintavételére. A hajókra való kijutás nagyon drága, napi több tízezer dollárba kerül. Például az óceán fenekének megfigyelésének egyik legjobb módja az, ha lemegy egy emberes mélytengeri merülővel, mint például Alvin. Az Alvin működési költségei, beleértve a hajó költségeit is, napi 40 000 dollár. Ez hihetetlenül drága, és még Alvin sem engedi, hogy sziklákon sétálj a Bruntonoddal. Összehasonlításképpen, egy hónapos terepmunka Ománban körülbelül 10 000 dollárba kerül magamnak és egy asszisztensnek-körülbelül 3000 dollár két oda-vissza repülőjegyért, körülbelül 4000 dollár 4 x 4 bérleti díjért, 500 dollár gázért, 500 dollár ételért és vízért, talán 500 dollár néhány éjszakára egy szállodában (az idő hátralévő részében táborozunk), és 1500 dollár készletekért és sziklák szállításáért. Tehát az Alvin egyetlen napi működtetésének költségeinek 1/4 – éért egy hónapos terepmunkát végezhetek a Samail Ophiolitban kitett tengeri sziklákon. Omán drága ország, ezért sok ilyen költség (például a bérleti jármű) csökken, ha más ophiolitokon dolgozik.

az óceánfenék geológiájának megfigyelésére különféle távoli módszerek léteznek. Az óceán fenekének topográfiáját fel lehet térképezni egy hajóról multibeam batimetria (pattogó hanghullámok az óceán fenekéről a topográfia kiszámításához) vagy műholdas magasságméréssel (az óceán hullámainak magasságát felhasználva gravitációs anomáliák keresésére és az alábbi topográfiára következtetve). További távoli (fedélzeti vagy műholdas) eszközök lehetővé teszik a tengeri geológusok számára a tengeri kőzetek tulajdonságainak, például mágnesességének és gravitációs vonzásának mérését (amelyek információt nyújthatnak a topográfiáról és a sűrűségről). A szeizmikus hullámok-a passzív forrás (amelyet a Föld természetesen generál, például egy földrengés során) és az aktív forrás (amelyet az ember generál, gyakran robbanás)– megfigyelhetők, hogy megismerjék a tengeri sziklák szerkezetét. Például a szeizmikus hullámok sebessége a kéreg és a köpeny különböző részein keresztül felhasználható a sűrűség megállapítására. A szeizmikus hullámok gyorsabban haladnak a sűrűbb rétegeken (például kemény kőzeteken, például bazalton vagy gabbrón), és lassabban haladnak a kevésbé sűrű rétegeken (például lágy tengeri üledéken).

az óceán fenekének mintavételezésére különféle módszerek is léteznek. Az óceán fenekének mintavételének egyik legjobb módja egy mélytengeri merülő, például Alvin használata, mivel ez lehetővé teszi, hogy pontosan lássa, honnan származnak a mintavételezett sziklák. Mivel azonban az Alvin és más tengeralattjárók nagyon drágák, a tengerfenék mintavételének nagyon gyakori módszere a kotrás— alapvetően egy fémkosár átdobása a hajó oldalára, és a tengerfenék mentén húzása. Ez az egyszerű technika nagyon hatékony lehet. Például, amikor részt vettem egy két hónapos körutazáson a Ninetyeast Ridge mentén, kotrással körülbelül 3000 kilogramm sziklát kaptunk. A kotrás azonban csak korlátozott geológiai kontextust biztosít a minták számára, és hajlamos olyan laza felszíni kőzetek felvételére is, amelyek reprezentatívak lehetnek a felszínre. Például, ezek a sziklák más helyekről lefelé gurulhattak. A mintavétel másik módja a magok fúrása az óceán fenekéről. Az 1960-as évek vége óta globális erőfeszítéseket tettek arra, hogy magokat szerezzenek az óceán fenekéről, először a mélytengeri fúrási projekt, majd az Óceánfúrási Program, végül az integrált Óceánfúrási Program formájában. A magok nagyszerűek, mert mintavételezik a tényleges tengerfenéket (nem csak a laza sziklákat), és mélyen a kéregbe is mintát vehetnek. Amint azonban a litoszféráról szóló bejegyzésemben tárgyaltam, egyetlen óceánfúrási erőfeszítésnek sem sikerült elérnie a kéreg-köpeny határát. A magoknak is vannak korlátai. Csak néhány hüvelyk átmérőjűek, így csak keskeny henger pillanatképeket nyújtanak a teljes geológiáról. Egyes magok meglehetősen mélyek, de mások csak az óceán fenekének felső néhány méterét kóstolhatják meg. A fúrás is sokkal időigényesebb és drágább, mint a kotrás.

mivel a tényleges óceánfenék geológiájának tanulmányozása annyira kihívást jelent és drága, sok tengeri geológus is dolgozik Izlandon– az egyetlen hely, ahol egy aktív óceán közepén lehet sétálni-és az ophiolitokban, amelyek az óceán kéregének és köpenyének töredékei, amelyeket a szokatlan tektonikus körülmények miatt a szárazföldön tettek ki. A sűrű óceáni kéreg szinte mindig a könnyebb és élénkebb kontinentális kéreg alá vezet. Ez a hagyományos lemeztektonikus helyzet, amelyet a bevezető Földtudományi órákon megismerhet. Bizonyos körülmények között azonban az óceán kérge– legalábbis apró szilánkok– fel lehet tolni a szárazföldre. Például ez gyakran előfordul, amikor az óceáni medencék bezáródnak, különösen akkor, ha az óceán kérge fiatal, viszonylag forró és élénk. Az óceánkéreg darabjai a szárazföldre is tolódhatnak egy elülső környezetben. A forearc egy szubdukciós zóna és a hozzá tartozó vulkáni ív között elhelyezkedő terület. Az új kontinentális kéreg gyakran felhalmozódik az elülső környezetekben, és ez a felhalmozódás gyakran tartalmaz apró óceáni kéregdarabokat.

példaként itt van egy egyszerűsített változata a obduction (overthrust) a Samail Ophiolit Ománban:

Samail Ophiolit obduction. Kontinentális kéreg jelzi keresztek, óceáni kéreg
által sötétebb árnyékolás. Ábra vett Coleman (1981). Kattintson az ábrára a nagyobb megtekintéséhez.

van egy másik fontos oka annak, hogy a tengeri geológusok gyakran tanulmányozzák az ophiolitokat: az óceánkéreg kitettsége mellett az ophiolitok gyakran feltárják az alatta lévő köpeny egy részét is. Mivel a tudósok soha nem fúrtak elég mélyen a földbe a köpeny megfigyeléséhez, az ophiolitok azért fontosak, mert olyan helyekről van szó, ahol a geológusok közvetlenül megfigyelhetik a köpenykőzetek nagy részeit. A geológusok tanulmányozhatják azokat a köpenyköveket is, amelyeket tektonikus folyamatok révén felemeltek a tengerfenékre, de ez a víz ismét megnehezíti a megfigyelést.

Az alábbiakban egy térkép látható, amely a köpeny (más néven “ultramafikus”) kőzetek globális kitettségét mutatja. Ez a térkép egy kicsit kelt, mivel 1982-ben jelent meg. Azóta sokkal több köpenyt fedeztek fel, különösen az óceán fenekén. A térkép azonban jó általános képet ad arról, hogy a földön hol találhatók ophiolitok (vonalak a kontinenseken), és hol kerültek a köpenykőzetek (pontok és dobozok az óceánokon) az óceán fenekének felszínére.

Világtérkép, amely az ophiolitok helyét mutatja (vonalak a kontinenseken) és a köpeny kitettségét
sziklák az óceán fenekén (pontok és dobozok az óceánokon). Ábra Hekinianból (1982).
Kattintson az ábrán a nagyobb.

a fenti definícióban megemlítek egy ophiolit szekvenciát. A klasszikus ophiolit szekvencia, például Ománban található, tengeri üledék, majd vulkáni bazalt, majd plutonikus gabbro (ugyanaz a kémiai összetétel, mint a bazalt, de mélyen kristályosodott, nem pedig az óceán fenekének felszínén), majd köpeny (többnyire peridotit). Ezek a klasszikus ophiolit rétegek olyan számokat kaptak, amelyeket a tengeri geológusok rövid kézként használnak. A számok:

1-mélytengeri üledék
2-bazalt
3 – Gabbro
4 – peridotit

ezen rétegek némelyikét sűrűség és texturális jellemzők alapján további alrétegekre osztották:

1-mélytengeri üledék – nincs felosztás.
2-bazalt-gyakran tovább osztva A, B, és C. réteg 2a jelentése felületi párna láva bazalt, míg 2C jelentése zóna lemezes gátak, amelyek lehűlt lassabban, és gabbroic összetételét. A 2B egyfajta átmeneti zóna. Egyes geológusok egyszerűen lebontják a 2. réteget 2A-ra (felszíni vulkánok) és 2b-re (lemezes gátak).
3-Gabbro-gyakran osztva 3A (szabályos gabbro) és 3b (réteges gabbro).
4 – peridotit-általában nincs felosztva, bár van szabályos és réteges peridotit is.

óceáni kéreg (és köpeny) rétegek. Ábra módosított Brown és Mussett (1993) és
venni az én Marine Geology& geofizika I tanfolyam jegyzetek. Kattintson az ábrára a nagyobb megtekintéséhez.

a tengeri geológusok sok éven át az óceáni kéreg és köpeny szerkezetének és összetételének megértését az ophiolitok szerkezetére és összetételére alapozták. A tengeri geológusok megértik, hogy a tényleges óceáni kéreg és köpeny szerkezete gyakran kissé eltér az ophiolitok szerkezetétől. Például az óceán kérge és a köpenyrétegek gyakran vastagabbak a tényleges óceánban, mint az ophiolitokban (lásd a fenti ábrát). Ennek ellenére az ophiolitok kiváló, könnyen hozzáférhető analógokat biztosítanak az óceánkéreg és a köpeny számára.

Az alábbiakban néhány fénykép a saját terepmunkámról Az Ománi Samail Ophiolit peridotit rétegében. A szakdolgozatomban azt tanulmányozom, hogy a peridotit– amely egy köpenykőzet, és nem tartozik a Föld felszínéhez– hogyan változik, amikor a szárazföldre emelkedik. Különösen a karbonát ásványok képződését tanulmányozom. Amikor a peridotit megváltozik, sok karbonát ásványi anyag (például kalcit, dolomit, magnezit) képződik. A szén-dioxid (CO2) ezekben a karbonátokban a légkörből származik. 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.