Articles

Geologie Cuvântul săptămânii: O este pentru Ophiolite-Georneys

august 6, 2021 by admin

umbre peste Oman mantle peridotit, ianuarie 2009.

def. Ophiolit:
un ophiolit este un segment de crustă oceanică și manta expuse tectonic pe uscat prin obducție (overthrust), de obicei atunci când un bazin oceanic se închide. O secvență ofiolită constă din roci oceanice modificate variabil, inclusiv sedimente marine, crustă oceanică și o parte din manta. Numele ophiolite înseamnă „șarpe” din ” ophio „(șarpe) și” lithos ” (piatră) în greacă. Secvența de rocă este numită pentru mineralele serpentine verzi strălucitoare, asemănătoare șarpelui, care se formează în crusta și mantaua oceanică modificate. Ophiolitele sunt rare, dar totuși se găsesc în întreaga lume. Ophioliții notabili se găsesc în Cipru, nord-vestul SUA, Alpi, Papua Noua Guinee, și Oman.
sunt geolog marin, dar de multe ori trișez și lucrez pe uscat. Pentru unul dintre proiectele mele de examen general de doctorat, am lucrat pe roci din Islanda, care face parte din creasta Atlanticului Mijlociu care s-a construit deasupra nivelului mării din cauza unui hotspot. Pentru cercetarea tezei mele, lucrez în Ophiolitul Samail, care se află în Oman și Emiratele Arabe Unite și este unul dintre cei mai mari, mai bine conservați și mai expuși ophioliți din lume. Pentru ambele proiecte, studiez roci marine care au fost expuse pe uscat din cauza unor circumstanțe neobișnuite. Deși astfel de roci sunt anormale și, prin urmare, nu sunt analogii perfecte pentru rocile medii de pe fundul mării, există mari avantaje pentru a putea vedea, atinge și– dacă este necesar pentru identificare– gusta roci marine în contextul unui afloriment.

geologia marină tradițională este costisitoare și dificilă. Deoarece fundul oceanului este în general acoperit de câțiva kilometri de apă, geologii marini nu pot studia fundul oceanului folosind metode geologice tradiționale. Adică, geologii marini nu se pot plimba cu hărțile, ciocanele și busolele Brunton și pot observa geologia din prima mână. În schimb, geologii marini trebuie să meargă pe nave și să folosească metode îndepărtate pentru a face observații și a proba fundul oceanului. Ieșirea pe nave este foarte scumpă, costând zeci de mii de dolari pe zi. De exemplu, una dintre cele mai bune modalități de a observa fundul oceanului este de a coborî într-un submersibil de mare adâncime, cum ar fi Alvin. Cu toate acestea, costurile de operare pentru Alvin, inclusiv costurile navei, sunt de aproximativ 40.000 de dolari pe zi. Acest lucru este incredibil de scump, și chiar Alvin nu vă permite să meargă pe stânci cu Brunton dumneavoastră. Ca o comparație, o lună de muncă pe teren în Oman costă aproximativ 10.000 de dolari pentru mine și un asistent– aproximativ 3.000 de dolari pentru două bilete de avion dus-întors, aproximativ 4.000 de dolari pentru o închiriere de 4 x 4, 500 de dolari pentru benzină, 500 de dolari pentru mâncare și apă, poate 500 de dolari pentru câteva nopți într-un hotel (campăm restul timpului) și 1.500 de dolari pentru provizii și roci de transport. Deci, pentru 1/4 din costul de operare Alvin pentru o singură zi, pot efectua o lună de muncă pe teren pe roci marine expuse în Ofiolitul Samail. Oman este o țară scumpă, astfel încât multe dintre aceste costuri (cum ar fi vehiculul de închiriere) sunt reduse atunci când se lucrează la alte ophiolite.

există diferite metode îndepărtate de observare a geologiei fundului oceanului. Topografia fundului oceanului poate fi cartografiată de pe o navă folosind batimetrie multibeam (care cade undele sonore de pe fundul oceanului pentru a calcula topografia) sau prin altimetrie prin satelit (folosind înălțimea valurilor oceanului pentru a căuta anomalii gravitaționale și a deduce topografia de mai jos). Instrumentele suplimentare de la distanță (la bord sau satelit) permit geologilor marini să măsoare proprietăți, cum ar fi magnetismul și atracția gravitațională (care pot oferi informații despre topografie și densitate), ale rocilor marine. Undele seismice – sursa pasivă (generată în mod natural de pământ, cum ar fi în timpul unui cutremur) și sursa activă (generată de om, adesea de o explozie)– pot fi monitorizate pentru a afla despre structura rocilor marine. De exemplu, viteza undelor seismice prin diferite părți ale crustei și mantalei poate fi utilizată pentru a deduce densitatea. Undele seismice călătoresc mai repede prin straturi mai dense (cum ar fi roca tare precum bazaltul sau gabbro) și călătoresc mai încet prin straturi mai puțin dense (cum ar fi sedimentele marine moi).

există, de asemenea, diferite metode de eșantionare a fundului oceanului. Una dintre cele mai bune modalități de a proba fundul oceanului este să folosiți un submersibil de adâncime, cum ar fi Alvin, deoarece acest lucru vă permite să vedeți exact de unde provin rocile pe care le prelevați. Cu toate acestea, deoarece Alvin și alte submersibile sunt atât de scumpe, o metodă foarte comună de prelevare a probelor de pe fundul mării este dragarea— practic, aruncarea unui coș metalic peste partea laterală a navei și tragerea acestuia de-a lungul fundului mării. Această tehnică simplă poate fi foarte eficientă. De exemplu, când am participat la o croazieră de două luni de-a lungul creastei nouăsprezece Est, am obținut aproximativ 3.000 de kilograme de roci prin dragare. Cu toate acestea, dragarea oferă doar un context geologic limitat pentru probe și, de asemenea, tinde să ridice roci de suprafață libere care pot fi sau nu reprezentative pentru afloriment. De exemplu, aceste roci s-ar fi putut rostogoli în jos din alte locații. O altă metodă de eșantionare este forarea miezurilor de pe fundul oceanului. De la sfârșitul anilor 1960, a existat un efort global de a obține nuclee de pe fundul oceanului, sub forma mai întâi a proiectului de foraj la mare adâncime, apoi a programului de foraj oceanic și, în final, a programului integrat de foraj Oceanic. Miezurile sunt grozave, deoarece probează fundul mării (nu doar rocile libere) și pot, de asemenea, să probeze adânc în crustă. Cu toate acestea, așa cum am discutat în postarea mea despre litosferă, niciun efort de foraj oceanic nu a reușit să ajungă la limita crustă-manta. Miezurile au, de asemenea, limitările lor. Au doar câțiva centimetri în diametru și, prin urmare, oferă doar instantanee înguste ale Cilindrilor geologiei generale. Unele nuclee sunt destul de adânci, dar altele pot gusta doar câțiva metri superiori ai fundului oceanului. Forarea este, de asemenea, mult mai consumatoare de timp și mai costisitoare decât dragarea. deoarece studierea geologiei fundului oceanului este atât de dificilă și costisitoare, mulți geologi marini lucrează și în Islanda– singurul loc în care poți merge pe o creastă activă din mijlocul oceanului-și la ofioliți, care sunt fragmente de crustă oceanică și manta care au fost expuse pe uscat din cauza circumstanțelor tectonice neobișnuite. Crusta oceanică densă se subduce aproape întotdeauna sub crusta continentală mai ușoară și mai plutitoare. Aceasta este situația tradițională a plăcilor tectonice despre care învățați în clasele introductive de științe ale Pământului. Cu toate acestea, în anumite circumstanțe, crusta oceanică– cel puțin mici șuvițe– poate fi împinsă pe uscat. De exemplu, acest lucru se întâmplă adesea atunci când bazinele oceanice se închid, în special dacă crusta oceanică este tânără și relativ caldă și plutitoare. Fâșiile de crustă oceanică pot fi, de asemenea, împinse pe uscat într-un mediu forearc. Forearc este zona situată între o zonă de subducție și arcul vulcanic asociat. Noua crustă continentală este adesea acretată în mediile forearc, iar această acumulare include adesea bucăți mici de crustă oceanică.

de exemplu, aici este o versiune simplificată a obducției (overthrust) a Ophiolitului Samail din Oman:

obducția Ophiolitului Samail. Crusta continentala indicata prin cruci, crusta Oceanica
prin umbrire mai inchisa. Figura luată din Coleman (1981). Faceți clic pe figură pentru a vizualiza mai mare.

există un alt motiv important pentru care geologii marini studiază adesea ophioliții: pe lângă expunerea crustei oceanice, ophioliții expun adesea și o secțiune a mantalei subiacente. Deoarece oamenii de știință nu au forat niciodată suficient de adânc în pământ pentru a observa mantaua, ophioliții sunt importanți, deoarece sunt locuri în care geologii pot observa direct secțiuni mari de roci de manta. Geologii pot studia, de asemenea, roci de manta care au fost ridicate pe fundul mării prin procese tectonice, dar din nou toată apa face dificilă observarea.

mai jos este o hartă care arată expunerile globale ale rocilor de manta (aka „ultramafic”). Această hartă este puțin datată, deoarece a fost publicată în 1982. De atunci, au fost descoperite mult mai multe expuneri la manta, în special pe fundul oceanului. Cu toate acestea, Harta vă oferă o idee generală bună despre locul în care pot fi găsite pe pământ ophiolite (linii de pe continente) și unde rocile de manta (puncte și cutii de pe oceane) au fost aduse la suprafața fundului oceanului.

harta lumii care arată locațiile ofioliților (linii pe continente) și expunerile rocilor de manta de pe fundul oceanului (puncte și cutii pe oceane). Figura luată din Hekinian (1982).
Click pe figura pentru a vizualiza mai mare.

în definiția de mai sus, menționez o secvență de ofiolit. Secvența clasică de ophiolit, cum ar fi cea găsită în Oman, este sedimentul Marin, apoi bazaltul vulcanic, apoi gabbro plutonic (aceeași compoziție chimică ca bazaltul, dar cristalizat adânc mai degrabă decât la suprafața podelei oceanului), apoi manta (mai ales peridotit). Acestor straturi clasice de ofiolit li s-au dat numere pe care geologii marini le folosesc ca mână scurtă. Numerele sunt:

1 – sedimente de adâncime
2-bazalt
3 – Gabbro
4 – peridotit

unele dintre aceste straturi au fost distinse în continuare în sub – straturi pe baza densității și a caracteristicilor texturale:

1-sedimente de adâncime – fără subdiviziune.
2-bazalt – adesea împărțit în continuare în A, B și C. stratul 2A reprezintă bazaltul de lavă cu pernă de suprafață, în timp ce 2C reprezintă o zonă cu diguri cu foi, care s-au răcit mai lent și sunt gabbroice în compoziție. 2B este un fel de zonă de tranziție. Unii geologi descompun stratul 2 în 2A (vulcani de suprafață) și 2b (diguri cu foi).
3-Gabbro – adesea împărțit în 3A (gabbro regulat) și 3B (gabbro stratificat).
4 – peridotit-nu este de obicei subdivizat, deși există, de asemenea, peridotit regulat și stratificat.

straturi de crustă Oceanică (și manta). Figura modificat de la Brown și Mussett (1993) și
luate din geologia mea marină& Geofizică i note de curs. Faceți clic pe figură pentru a vizualiza mai mare.timp de mulți ani, geologii marini și-au bazat înțelegerea structurii și compoziției crustei și mantalei oceanice pe structura și compoziția ofioliților. Acum, geologii marini înțeleg că structura crustei oceanice și a mantalei diferă adesea ușor de cea a ophiolitelor. De exemplu, straturile de crustă oceanică și manta sunt adesea mai groase în Oceanul real decât în ophioliți (vezi figura de mai sus). Cu toate acestea, ophioliții oferă analogi excelenți, ușor accesibili pentru crusta și mantaua oceanului.

mai jos sunt câteva fotografii din propria mea lucrare de teren în stratul de peridotit al Ophiolitului Samail din Oman. Pentru teza mea, studiez modurile unice în care peridotitul– care este o rocă de manta și nu aparține suprafeței Pământului– se modifică atunci când este înălțat pe uscat. În special, studiez formarea mineralelor carbonate. Când peridotitul se modifică, se formează multe minerale carbonatate (de exemplu, calcit, dolomit, magnezit). Dioxidul de carbon (CO2) din acești carbonați provine din atmosferă. 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.