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Geology Word of the Week: O is for Ophiolite-Georgeys

Agosto 6, 2021 by admin

Shadows over Oman mantle peridotite, January 2009.

def. Ophiolite: uma ophiolite é um segmento da crosta oceânica e do manto tectonicamente exposto em terra por obdução (overrust), geralmente quando uma bacia oceânica se fecha. Uma sequência ophiolita consiste de rochas oceânicas variavelmente alteradas, incluindo sedimentos marinhos, crosta oceânica e parte do manto. O nome ophiolite significa “pedra-cobra” de ” ophio “(cobra) e” lithos ” (pedra) em grego. A sequência de rochas é nomeada em homenagem aos brilhantes minerais serpentinos verdes e semelhantes a cobras que se formam em uma crosta oceânica alterada e manto. Ophiolites são raros, mas mesmo assim encontrados em todo o mundo. Pode ser encontrada nos seguintes países: Chipre, o noroeste dos Estados Unidos, os Alpes, Papua-Nova Guiné E Omã. sou um geólogo marinho, mas muitas vezes faço batota e trabalho em terra. Para um dos meus projetos de PhD general exam, eu trabalhei em Rochas da Islândia, que é uma parte da Cordilheira Mid-Atlantic que se construiu acima do nível do mar por causa de um hotspot. Para minha pesquisa de tese, estou trabalhando no Samail Ophiolite, que está localizado em Omã e nos Emirados Árabes Unidos e é um dos maiores, mais bem preservados e mais expostos ofiolites no mundo. Para ambos os projetos, estou estudando rochas marinhas que foram expostas em terra devido a circunstâncias incomuns. Embora essas rochas são anômalas e, portanto, não são analogias perfeitas para as suas rochas de fundo do mar, há grandes vantagens em ser capaz de realmente ver, tocar e– se necessário para a identificação– saborear rochas marinhas no contexto de um afloramento. a geologia marinha tradicional é cara e difícil. Uma vez que o fundo do oceano é geralmente coberto por vários quilômetros de água, os geólogos marinhos não podem estudar o fundo do oceano usando métodos geológicos tradicionais. Ou seja, os geólogos marinhos não podem andar por aí com seus mapas, martelos e bússolas de Brunton e observar a geologia em primeira mão. Em vez disso, os geólogos marinhos devem sair em navios e usar métodos remotos para fazer observações e amostras do fundo do oceano. Sair em navios é muito caro, custando dezenas de milhares de dólares por dia. Por exemplo, uma das melhores maneiras de observar o fundo do oceano é descer em um submersível tripulado de profundidade, como Alvin. No entanto, os custos operacionais para Alvin, incluindo os custos do navio, são cerca de $40.000 por dia. Isto é incrivelmente caro, e nem o Alvin te permite andar nas rochas com o Brunton. Como uma comparação, de um mês de trabalho de campo, em Omã, custa cerca de us $10.000 para mim e um assistente– cerca de us $3.000 para duas de ida bilhetes de avião, cerca de us $4.000 para um aluguel de 4 x 4, $500 para o gás natural, us $500 para comida e água, talvez a us $500 por algumas noites em um hotel (nós acampamento, o resto do tempo), e r $1.500 para o fornecimento e transporte de rochas. Assim, por 1/4 do custo de operar Alvin por um único dia, eu posso realizar um mês de trabalho de campo em rochas marinhas expostas na Samail Ophiolite. Omã é um país caro, assim muitos destes custos (como o veículo de aluguer) são reduzidos ao trabalhar em outros ophiolites.existem vários métodos remotos de observação da geologia do fundo oceânico. A topografia do fundo do oceano pode ser mapeada a partir de um navio usando batimetria multibeam (ondas sonoras saltando do fundo do oceano para calcular topografia) ou por altimetria satélite (usando a altura das ondas do oceano para procurar anomalias de gravidade e inferir a topografia abaixo). Outros instrumentos remotos (de bordo ou satélite) permitem aos geólogos marinhos medir propriedades, como o magnetismo e a atração gravitacional (que podem fornecer informações sobre topografia e densidade), de rochas marinhas. Ondas sísmicas-fonte passiva (gerada naturalmente pela terra, como durante um terremoto) e fonte ativa (gerada pelo homem, muitas vezes por uma explosão)– podem ser monitoradas para conhecer a estrutura das rochas marinhas. Por exemplo, a velocidade das ondas sísmicas através de várias partes da crosta e manto pode ser usada para inferir densidade. Ondas sísmicas viajam mais rápido através de camadas mais densas (como rocha dura como basalto ou gabbro) e viajam mais lentamente através de camadas menos densas (como sedimentos marinhos macios).existem também vários métodos de amostragem do fundo do oceano. Uma das melhores maneiras de provar o fundo do oceano é usar um submersível de profundidade como Alvin, pois isso permite que você veja exatamente de onde as rochas que você está amostrando estão vindo. No entanto, uma vez que Alvin e outros Submersíveis são tão caros, um método muito comum de amostragem do fundo do mar é dragagem— basicamente, jogando uma cesta de metal sobre o lado do navio e arrastando-o ao longo do fundo do mar. Esta técnica simples pode ser muito eficaz. Como exemplo, quando participei de um cruzeiro de dois meses ao longo da Cordilheira do século XIX, obtivemos cerca de 3.000 kg de rochas por dragagem. No entanto, a dragagem fornece apenas um contexto geológico limitado para as amostras e também tende a recolher rochas superficiais soltas que podem ou não ser representativas do afloramento. Por exemplo, estas rochas podem ter descido colina abaixo de outros locais. Outro método de amostragem são os núcleos de perfuração do fundo do oceano. Desde o final da década de 1960, tem havido um esforço global para obter núcleos do fundo do oceano, na forma de Primeiro O projeto de perfuração do mar profundo, em seguida, o programa de perfuração do oceano, e, finalmente, o Programa Integrado de perfuração do Oceano. Os núcleos são grandes porque eles provam o real fundo do mar (não apenas rochas soltas) e também podem provar fundo na crosta. No entanto, como eu discuti no meu post sobre a litosfera, nenhum esforço de perfuração oceânica conseguiu alcançar a fronteira crosta-manto. Os núcleos também têm suas limitações. Eles têm apenas alguns centímetros de diâmetro, e assim eles fornecem apenas retratos cilíndricos estreitos da Geologia Geral. Alguns núcleos são bastante profundos, mas outros podem apenas provar os poucos metros superiores do fundo do oceano. A perfuração também é muito mais demorada e cara do que a dragagem.

Porque estudar a geologia do real fundo do oceano é tão difícil e caro, muitos geólogos marinhos também trabalhar na Islândia– o único lugar que você pode andar ao longo de um ativo Mid-Ocean Ridge– e em ophiolites, que são fragmentos de crosta oceânica e o manto que foi exposto sobre a terra por causa do incomum tectônicas circunstâncias. A densa crosta oceânica quase sempre subducta por baixo da mais leve e flutuante crosta continental. Esta é a situação tectônica tradicional da placa que você aprende em aulas introdutórias de Ciências da Terra. No entanto, em certas circunstâncias, a crosta oceânica– pelo menos pequenas lascas– pode ser empurrada para a terra. Por exemplo, isso acontece muitas vezes quando as bacias oceânicas se fecham, particularmente se a crosta oceânica é jovem e relativamente quente e flutuante. Lascas de crosta oceânica também podem ser empurradas para a terra em um ambiente forearc. O forearc é a área localizada entre uma zona de subducção e seu arco vulcânico associado. A nova crosta continental é muitas vezes acrecentada em ambientes forearc, e esta acreção muitas vezes inclui pequenos pedaços da crosta oceânica.

Como um exemplo, aqui está uma versão simplificada do obducção (overthrust) do Samail Ophiolite em Omã:

Samail Ophiolite obducção. Crosta Continental indicada por cruzes, crosta oceânica por sombreamento. Figura retirada de Coleman (1981). Clique na figura para ver maior.

Há outra razão importante para que geólogos marinhos, muitas vezes, o estudo ophiolites: além de expor o oceano crosta, ophiolites também, muitas vezes, expor uma seção do manto subjacente. Uma vez que os cientistas nunca perfuraram suficientemente fundo na terra para observar o manto, ophiolites são importantes porque são lugares onde os geólogos podem observar diretamente grandes seções de rochas do manto. Geólogos também podem estudar rochas do manto que foram erguidas para o fundo do mar através de processos tectônicos, mas novamente toda essa água torna a observação difícil.

abaixo está um mapa que mostra exposições globais de rochas do manto (também conhecido como” ultramáfico”). Este mapa é um pouco datado como foi publicado em 1982. Desde então, muitas mais exposições mantle foram descobertas, particularmente no fundo do oceano. No entanto, o mapa dá-lhe uma boa ideia geral de onde na terra podem ser encontradas ofiolites (linhas nos continentes) e onde as rochas do manto (pontos e caixas nos oceanos) foram trazidas para a superfície do fundo do oceano.

World map showing locations of ophiolites (lines on continents) and exposures of mantle
rocks on the ocean floor (dots and boxes on oceans). Figura tirada de Hekinian (1982).clique na figura para ver maior.na definição acima, eu menciono uma sequência ophiolita. A sequência opiolita clássica, como a encontrada em Omã, é sedimento marinho, em seguida, basalto vulcânico, em seguida, gabbro plutônico (a mesma composição química que basalto, mas cristalizado profundo em vez de na superfície do fundo do oceano), em seguida, manto (principalmente peridotita). Estas camadas ophiolitas clássicas receberam números que os geólogos marinhos usam como mão curta. Os números são:

1 – mar Profundo sedimento
2 – Basalto
3 – Gabros
4 – Peridotito

Algumas dessas camadas foram ainda distinguidos em sub-camadas baseado em densidade e textura características:

1 – mar Profundo sedimento – sem subdivisão.
2-basalto – muitas vezes dividido em A, B, E C. camada 2A representa superfície lava basalto almofada enquanto 2C representa uma zona com diques revestidos, que arrefeceu mais lentamente e são gabbricos em composição. 2B é uma espécie de zona de transição. Alguns geólogos dividem a camada 2 em 2A (vulcões de superfície) e 2B (diques folheados).3-Gabbro – muitas vezes dividido em 3A (regular gabbro) E 3B (layered gabbro).
4 – Peridotita-geralmente não subdividida, embora haja também peridotita regular e em camadas.

crosta oceânica (e manto) camadas. Figura modificada de Brown e Mussett (1993) e
retirada da minha Geologia Marinha& Geofísica I notas do curso. Clique na figura para ver maior.por muitos anos, geólogos marinhos basearam sua compreensão da estrutura e composição da crosta oceânica e manto na estrutura e composição de ophiolites. Agora, os geólogos marinhos entendem que a estrutura da crosta oceânica atual e do manto muitas vezes difere ligeiramente da dos ophiolites. Por exemplo, a crosta oceânica e as camadas de manto são muitas vezes mais espessas no oceano real do que em ofiolites (ver figura acima). No entanto, ophiolites fornecem análogos excelentes e facilmente acessíveis para a crosta oceânica e manto.

abaixo estão algumas fotografias do meu próprio trabalho de campo na camada peridotita da Samail Ophiolite em Omã. Para a minha tese, estou a estudar as formas únicas em que a peridotita– que é uma rocha de manto e não pertence à superfície da terra– se altera quando se eleva para a terra. Em particular, estou estudando a formação de minerais carbonatados. Quando se altera peridotita, formam-se muitos minerais carbonatados (por exemplo, calcite, dolomite, magnesite). O dióxido de carbono (CO2) nestes carbonatos vem da atmosfera. 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.