| Raziskovanje oceanskega dna | • še v 50’ letih je bilo več znanega o površju
Lune kot o oceanskem dnu!
• globokomorsko vrtanje: leta 1968 se je
začel obširen program raziskav z vrtanjem v
morsko dno; še vedno traja (IODP)
• iz vrtalnih jeder pridobimo vzorce
sedimentov in kamnin morskega dna
• topografijo morskega dna preučujemo s
sonarji
• globinsko strukturo preučujemo z metodo
refleksijske seizmike
• neposredna opazovanja in vzorčenja so
možna z uporabo različnih podvodnih plovil |
| Refleksija seizmika | umetno povzročene seizmične valove (airgun,
eksploziv, vibroseis,...) prestrezamo z omrežjem
seizmometrov/geofonov
• enako kot potresni valovi se tudi ti valovi odbijajo
in lomijo na mejah med plastmi različnih kamnin
• ker kontroliramo geometrijo oddaje in sprejema
valov, je mogoča mnogo natančnejša
interpretacija kot pri potresih
• izjemno pomembno v naftnih raziskavah
($$$$$$$)
• posebej praktična je uporaba refleksijske seizmike
na morju |
| Značilnosti oceanskega dna | • (sred)oceanski hrbet z vzdolžnim tektonskim jarkom, globina ~2500 m
• stran od oceanskega hrbta globina počasi narašča
• horizontalna abisalna ravnica, globina ~5000 m
• proti obali začetek blagega vzpenjanja dna, naklon ~0,5°
• kontinentalno pobočje, naklon 4-5°
• kontinentalna polica, globina do ~200 m
• podmorske gore in platoji
• oceanski jarek, globina 8.000-12.000 m |
| Oceanski hrbet | v osrednjem delu hrbta (cona 20-50 km širine) nastaja nova oceanska skorja; vulkansko
delovanje in potresi, strmi ekstenzijski normalni prelomi
• topografija oceanskih hrbtov je odvisna od hitrosti razpiranja
• počasni (atlantski) tip:
• tipične hitrosti razpiranja pod 2 cm/leto
• osrednji jarek širine 20-30 km, globine 500-2500 m
• prelomni robovi do 100 m višine, prelamljanje mnogo pogostejše kot na hitrih riftih
• hitri (pacifiški) tip:
• tipične hitrosti razpiranja do 15 cm/leto
• manj razgibane oblike
• v osrednjem delu namesto jarka ponavadi vzdolžni greben višine nekaj 100 m |
| HIDROTERMALNO DELOVANJE OB OCEANSKIH HRBTIH | • vročina magme v jarku vzdolž oceanskega hrbta
segreva morsko vodo v razpokah - do 350°C
• dviganje segrete vode potegne v razpoke in
prelomne cone hladno vodo iz okolice
• vroča voda raztaplja kovine in žveplo iz
prikamnine razpok
• na mestu izlivanja vročih raztopin v hladno morsko
vodo prihaja do obarjanja mineralov – črni in beli
dimniki (black, white smokers)
• na mestu izlivanja vročih raztopin v hladno morsko
vodo prihaja do obarjanja mineralov – črni in beli
dimniki (black, white smokers) – bodoča rudišča
• v teh vročih in toksičnih območjih so bile odkrite
nenavadne življenske združbe (vzor za nastanek
življenja na Zemlji in drugih planetih?) |
| Nastajanje oceanske skorje | • do delnega taljenja astenosfere najverjetneje prihaja zaradi hitrega dvigovanja in s tem
povezanega padca tlaka
• talina se loči od izvorne kamnine in se nabira v magmatskem ognjišču. Od tam prodira
navzgor in se izliva na površje (zgornji bazaltni horizont, 200-800 m). Nižje se magma strjuje v
dovodnih žilah (dajkih). [To je horizont 2 v oceanski skorji.]
• preostala talina v magmatskem ognjišču se nekoliko diferencira (zaporedje kristaljenja, teža
kristalov,...), nastanejo anizotropne “plastovite” globočnine dunit, peridotit, ter izotropni gabro.
[To je horizont 3 v oceanski skorji.] bazaltna lava se na morsko dno izliva v kratkih “curkih”, ki se hitro strdijo
– blazinasta (“pillow”) lava |
| Debelina in starost oceanske litosfere | • debelina oceanske litosfere je
neposredno povezana s temperaturo
oz. starostjo (ohlajanje)
• zato se profil oceanskega dna znižuje
stran od hrbtov
• skorja se ohlaja in krči, veča se njena
gostota
• ohlaja se tudi astenosfera pod skorjo –
reološka meja se znižuje, debeli se
litosferski plašč
• težja litosfera se pogreza tudi zaradi
izostazije
• najgloblji deli oceanov (razen
globokomorski jarki)
so tako tam, kjer je skorja najstarejša |
| GLOBOKOMORSKI (ABISALNI) SEDIMENTI | v abisalnih predelih oceanov je sedimentacija praviloma izjemno počasna (“sneženje”
sedimentov)
• hitrost sedimentacije je reda velikosti od 1 mm do 1 cm na 1000 let
• zelo drobni glineni delci
• vulkanski pepel
• puščavski prah, ki ga nad oceane nosi veter
• lupinice (skeleti) pelagičnih planktonskih organizmov
• izjemoma prinese več sedimentov kak podvodni plaz s kontinentalnega robu ali ledene gore
(“dropstones”)
• na najmlajši oceanski skorji na oceanskih hrbtih torej praktično ni nobenih sedimentov
• njihova debelina se povečuje stran od hrbtov in se (seveda) povečuje s starostjo skorje |
| PODMORSKE GORE IN PLATOJI | na oceanskem dnu se nahajajo tudi
stožčaste podmorske gore in obsežnejša
“planotasta” področja – podvodni platoji
• večina je povezanih z delovanjem vročih
točk – nastajajo verjetno zaradi tokovnih
stebrov vročega materiala, ki se dviga iz
spodnjih delov plašča |
| PODMORSKE GORE IN PLATOJI | • podmorske gorske verige (aseizmični grebeni –
za razliko od seizmično aktivnih oceanskih
hrbtov) so v veliki večini nizi vulkanov, ki
nastanejo s premikanjem litosfere nad vročo
točko
• primer Havaji – veriga Emperor v Pacifiku
• zaradi ohlajanja skorje (deloma vpliva tudi
erozija) ugasli vulkani sčasoma popolnoma
potonejo pod morsko gladino |
| Podmorske gore in platoji | • podmorski platoji so lahko več 1000 km razsežna
planotasta območja v oceanih
• najpogosteje nastanejo z vulkanskim delovanjem –
gigantski izlivi bazaltne lave
• povezujemo jih z zgodnjim delovanjem vročih točk –
material zelo vročega tokovnega stebra se razširja pod
litosfero in proizvede ogromno taline, ki se izlije na
površje (kasneje z ohlajanjem iz nje nastane običajna
vroča točka havajskega tipa)
• primer: plato Kerguelen v južnem Indijskem oceanu,
dolžina 2200 km, nastanek ob razpadu Gondwane
pred 110 Ma |
| VELIKE MAGMATSKE PROVINCE | • poleg v oceanih se masivni planotasti izlivi
bazalta nahajajo tudi na kontinentih (LIP –
Large Igneous Provinces)
• primer: Dekan Traps v Indiji, 500.000 km2
(koliko Slovenij je to??), 2000 m debeline, izliv
pred 65 Ma (izumrtje dinozavrov?)
• tudi te izlive praviloma lahko povežemo z
vročimi točkami |
| PODMORSKI PLATOJI IN MIKROKONTINENTI | • nekateri podmorski platoji imajo granitsko
(kontinentalno) sestavo
• to so fragmenti kontinentalne litosfere, ki so
ostali izolirani ob razpadu večjih kontinentov –
mikrokontinenti
• primer: Sejšelski plato v Indijskem oceanu
• na podobnem potopljenem mikrokontinentu –
Apulijski mikroplošči v oceanu Tetida med
Afriko in Evrazijo – se je v mezozoiku nahajalo
tudi naše ozemlje |
| RAZKLOP (“RIFTING”) KONTINENTALNE SKORJE | • večina današnjih oceanov je nastala ob razpadu
Pangee v začetku mezozoika
• novi oceani se torej rodijo z razpadom (razklopom,
riftingom) kontinentalne skorje
• je velikost superkontinenta kriva za nabiranje toplote
pod litosfero in posledično razpad kontinenta zaradi
delovanja večih vročih točk?
• za začetek riftinga so potrebne natezne napetosti v
litosferi oziroma raztezanje in tanjšanje litosfere
• dvig vroče astenosfere povzroči segrevanje litosfere,
termično raztezanje in magmatizem |
| POTEK RIFTANJA | vroča astenosfera (vroča točka!) segreva litosfero
• zaradi segrevanja se litosfera nad vročo točko kupolasto “napihne”
• raztezanje litosfere povzroči nastanek normalnih prelomov in ugrezanje tektonskih
jarkov
• litosfera se tanjša, astenosfera se dviga in zapolnuje prostor – še več segrevanja in
raztezanja litosfere
• nastane tektonski jarek z visokimi, strmimi robovi (odtekanje rek vstran) kontinentalni
sedimenti (reke, puščave, vulkanski pepel)
• dekompresija in taljenje astenosfere generira magmo, vulkansko delovanje v
tektonskem jarku
- če se raztezanje nadaljuje – razklop litosfere in začetek nastajanja bazaltne oceanske
skorje – ocean je rojen, najprej kot zelo ozek in plitev jarek
• jarek počasi zalije morje s širjenjem oceana se robovi jarka začnejo ohlajati in zato pogrezati (termično
pogojeno pogrezanje)
• površje v krilih jarka se sedaj obrne proti oceanskemu bazenu, rečna mreža se
prilagodi novemu reliefu |
| Vzhodno afriški tektonski sistem | • kupolasto izbočenje litosfere zaradi segrevanja od
spodaj največkrat povzroči nastanek trikrakega
sistema tektonskih jarkov (“mercedes konfiguracija”)
• dva kraka se širita naprej v ocean, en krak pa
ostane pasiven (“aborted rift”, avlakogen)
• aktivni ocean: Rdeče morje + Adenski zaliv
• pasivni krak: Vzhodnoafriški tektonski jarek |
| Nastanek pasivnega kontinentalnega robu | • če proces riftanja privede do razvoja oceana, nastane na prehodu med oceansko in
kontinentalno skorjo pasiven kontinentalni rob
• tektonski jarek se ugreza ob prelomih
• na dnu se odlagajo kontinentalni klastični sedimenti in vulkanski pepel
• postopno vdiranje morja v jarek in njegovo izsuševanje lahko odloži debele plasti evaporitov
• z nadaljnim ugrezanjem se polagoma ustali plitvo morje
• ugodno za razvoj koralnih grebenov, za njimi lagune
• bogato življenje, v sedimentih se odlaga veliko organske snovi
• še nadaljne poglabljanje umori koralne grebene (pregloboka voda, premalo svetlobe)
• hkrati začnejo zaradi obrata topografije v morje pritekati reke, ki prinašajo klastične sedimente (melj, glino, lahko tudi pesek)
• vulkanizma in premikov ob prelomih ni več – rob rifta je sedaj pasiven |
| Nastanek pasivnega kontinentalnega robu-2 | • dodatno pogrezanje povzročita
tudi termalni vpliv (ohlajevanje
litosfere) in izostazija
• če je dovolj donosa sedimentov, se lahko na kontinentalnem robu odloži več km (10+!)
debeline sedimentov
• sedimentna prizma tvori kontinentalno polico (šelf) in kontinentalno pobočje |
| PASIVNI KONTINENTALNI ROBOVI | • v pasivnih kontinentalnih robovih je shranjena večina svetovnih sedimentov!
• približno polovica obstoječih kontinentalnih robov izvira iz razpada Pangee
• ekonomsko izredno pomembni – večina zalog nafte
• ekonomsko zelo pomembni tudi avlakogeni
• kamnine pasivnih kontinentalnih robov pa tvorijo tudi velik del orogenov (oz. geološkega
zapisa iz preteklosti |
