A Mid-Ocean Ridge (MOR) egy hegyrendszer a tengerfenéken, amelyet lemeztektonika alkot. Mélysége általában körülbelül 2600 méter, és körülbelül két kilométerrel emelkedik a víz alatti medence legmélyebb része fölé . Ez az a hely, ahol az óceán fenekének szétterjedése egy eltérő lemezhatár mentén történik. A terjedési sebesség meghatározza az óceánközépi hátgerinc morfológiáját és szélességét. Az új óceánfenék és az óceáni litoszféra kialakulása a lemezelválás következtében fellépő köpeny - emelkedés eredménye . Az olvadék magmaként emelkedik fel a lemezek közötti gyengeség vonalánál, és lávaként távozik, lehűlés közben új óceáni kérget és litoszférát képez. Az első felfedezett közép-óceáni gerinc a Közép-Atlanti-hátság volt , amely az Atlanti-óceán északi és déli medencéit kettészelő terjedő központ; innen ered a neve. A legtöbb óceáni elterjedési központ nem a medence közepén található, de ennek ellenére hagyományosan óceánközépi gerinceknek nevezik őket.
A világ óceánközépi gerincei összekapcsolódnak, és az Ocean Ridge-et alkotják, amely egyetlen globális közép-óceáni gerincrendszer, amely minden óceán részét képezi, így ez a világ leghosszabb hegylánca. Az összefüggő hegység körülbelül 65 000 km hosszú (többször hosszabb, mint az Andok , a leghosszabb kontinentális hegylánc), az óceáni gerincrendszer teljes hossza pedig körülbelül 80 000 km [1] .
Az óceánközépi gerincoszlop közepén a tengerfenék körülbelül 2600 méter mély [2] [3] . A gerinc oldalain a tengerfenék mélysége (vagy az óceán középső gerincének magassága az alap felett) korrelál a korával (a litoszféra korával, ahol a mélységet mérik). A mélység-kor kapcsolat modellezhető a litoszféra lemez [4] [5] vagy a köpenyféltér [6] lehűlésével . Jó közelítés, hogy a tengerfenék mélysége egy kiszélesedő óceánközéphátságon arányos a tengerfenék korának négyzetgyökével [6] . A gerincek általános formája a Pratt izosztázia eredménye : a gerinc tengelyéhez közel egy forró, kis sűrűségű köpeny támasztja alá az óceáni kérget. Ahogy az óceáni lemez lehűl a gerinc tengelyétől, az óceáni köpeny litoszférája (a köpeny hidegebb, sűrűbb része, amely az óceáni lemezeket a kéreggel együtt magában foglalja) megvastagszik, és a sűrűsége nő. Így az óceán régebbi fenekét sűrűbb anyag borítja, és mélyebb [4] [5] .
A terjedési sebesség az a sebesség, amellyel a medence tágul a tengerfenék tágulása miatt. A sebességek kiszámíthatók az óceánközépi gerinceken átívelő tengeri mágneses anomáliák feltérképezésével. Mivel a gerinc tengelyén kipréselődő kristályos bazalt a megfelelő vas-titán-oxidok Curie-pontja alatti hőmérsékleten megszilárdul , ezekben az oxidokban a Föld mágneses mezőjével párhuzamos mágneses tér irányai vannak rögzítve. Az óceáni kéregben tárolt térirányok a Föld mágneses terének időbeli változásainak rekordjai. Mivel a mező iránya ismert időközönként megfordult története során, az óceáni kéreg geomágneses megfordulásának mintázata használható az életkor indikátoraként; a földkéreg korát és a gerinc tengelyétől való távolságot figyelembe véve lehetséges a szórási sebesség kiszámítása [2] [3] [7] [8] .
A szórási sebesség körülbelül 10-200 mm/év [2] [3] . A lassan terjedő gerincek, mint például a Közép-Atlanti-hátság, sokkal kevésbé terjedtek el (meredekebb profilt mutatva), mint a gyorsabb gerincek, mint például a Csendes-óceán keleti emelkedése (laposabb profil) azonos korú és hőmérsékleti feltételek mellett [2] . A lassú terjedésű (40 mm/év alatti) gerincek általában nagy , esetenként akár 10-20 km széles hasadékvölgyekkel és a gerinc gerincén igen masszív domborzattal rendelkeznek, akár 1000 m magasságkülönbséggel [2] [3] [9] [10 ] . A gyors (90 mm/év-nél nagyobb) gerinceknek, mint például a Csendes-óceán keleti felemelkedése, ezzel szemben nincsenek hasadékvölgyei. A terjedési sebesség az Atlanti-óceán északi részén körülbelül 25 mm/év, a Csendes-óceán térségében pedig 80-145 mm/év [11] . A legmagasabb ismert ráta több mint 200 mm/év volt a miocén idején a Csendes-óceán keleti felemelkedésén [12] . A 20 mm/év alatti kiterjedésű gerinceket infralassú gerinceknek [3] [13] nevezik (pl. a Gakkel - hát a Jeges -tengeren és a Nyugat-Indiai gerinc ).
A terítés középpontja vagy tengelye általában a tengelyre merőlegesen orientált transzformációs hibához kapcsolódik. Az óceánközépi gerincek lejtőit sok helyen inaktív transzformációs hibasebek, úgynevezett hibazónák jelzik. Nagyobb szórási sebességnél a tengelyek gyakran átfedő szórási központokat nyitnak meg, amelyekből hiányoznak az összekötő transzformációs hibák [2] [14] . A tengely mélysége szisztematikusan változik, kisebb mélységekkel az elmozdulások között, mint például a transzformációs hibák és a tengelyt szegmensekre osztó átfedő szóróközpontok. A tengely mentén különböző mélységekre vonatkozó hipotézisek egyike a magma beáramlásának változása a terjedési központba [2] . Az ultralassú gerincek magmás és amagmatikus (vulkáni tevékenység nélkül) gerincszegmenseket is képeznek, transzformációs hibák nélkül [13] .
Az óceánközépi gerincek magas szeizmicitású vulkáni zónák [3] . Az óceáni kéreg a gerinceknél a tengerfenék tágulásának és a lemeztektonikának köszönhetően állandó "megújulásban" van. Folyamatosan új magma érkezik az óceán fenekére, és behatol a meglévő óceáni kéregbe a gerincek tengelyei mentén lévő törések területén. A tengerfenék alatti kérget alkotó kőzetek a gerinc tengelye mentén a legfiatalabbak, és ettől a tengelytől távolodva öregszenek. A tengelyen és annak közelében új bazaltos összetételű magma keletkezik a dekompressziós olvadás következtében a Föld alatti köpenyében [15] . A köpeny izentropikusan felszálló (feláramló) szilárd anyaga a szolidusz hőmérséklet fölé melegszik és megolvad. A kikristályosodott magma új bazaltkérget képez, amelyet óceánközépi gerinc bazaltként és alatta gabbróként ismernek az alsó óceáni kéregben [16] . A Mid-Ocean Ridge Bazalt egy toleiites bazalt , amely alacsony inkompatibilis elemeket tartalmaz [17] [18] . Az óceáni terjedési központok közös jellemzője a hidrotermális szellőzők (fekete dohányzók), amelyeket magmás és vulkáni hő táplál [19] [20] . A magas gerincek jellemzője a viszonylag nagy hőáram, amely 1 µcal/cm²⋅s és körülbelül 10 µcal/cm²⋅s között mozog. [21] (mikrokalória per négyzetcentiméter per másodperc)
Az óceáni medencék kéregének nagy része 200 millió évesnél fiatalabb [22] [23] , ami jóval fiatalabb, mint a Föld 4,54 milliárd éves kora. Ez a tény tükrözi a litoszféra újrahasznosítási folyamatát a Föld köpenyébe a szubdukció során . Ahogy az óceáni kéreg és a litoszféra eltávolodik a gerinc tengelyétől, a peridotit a litoszféra alatti köpenyében lehűl és merevebbé válik. A kéreg és az alatta lévő viszonylag merev peridotit alkotják az óceáni litoszférát , amely a kevésbé merev és viszkózus asztenoszféra fölött helyezkedik el [3] .
Az óceáni litoszféra egy óceáni gerincen alakul ki, míg a litoszféra óceáni árkokban süllyed vissza az asztenoszférába . Úgy gondolják, hogy az óceánközépi hátakon két folyamat felelős a terjedésért: a gerinc-tolás és a lemezhúzás [24 ] . A gerinctolás egy óceáni lemez gravitációs csúszását jelenti, amely a forróbb asztenoszféra fölé emelkedik, így olyan erőt hoz létre, amely a lemez lecsúszását okozza [25] . Lemezhúzásnál a fedőlemez alá szubdukciós zónában aláhúzó (húzó) tektonikus lemez súlya magával rántja a lemez többi részét is. Úgy gondolják, hogy a födém húzómechanizmusa többet jelent, mint a tolás [24] [26] .
Korábban azt feltételezték, hogy az a folyamat, amely elősegíti a lemezek mozgását és új óceáni kéreg kialakulását az óceánközépi hátakon, a köpeny konvekciója miatt "köpeny szállítószalag" [27] [28] . Egyes tanulmányok azonban kimutatták, hogy a felső köpeny (asztenoszféra) túlságosan képlékeny (rugalmas) ahhoz, hogy elegendő súrlódást hozzon létre a tektonikus lemez meghúzásához [29] [30] . Sőt, úgy tűnik, hogy az óceángerincek alatti magmaképződést okozó köpeny-felemelkedés csak a felső 400 km-t érinti, amire a szeizmikus adatokból és a felső köpeny szeizmikus heterogenitásának megfigyeléséből következtettek körülbelül 400 km távolságban. Másrészt a világ legnagyobb tektonikus lemezei, mint például az észak-amerikai lemez és a dél-amerikai lemez , mozgásban vannak, de csak korlátozott helyeken, például a Kis-Antillák ívén és a Déli-Sandwich-szigetek ívén alulnak le , ami cselekvést jelez. nyomóerő lapjain. A lemez- és köpenymozgások számítógépes modellezése azt sugallja, hogy a lemezmozgás és a köpenykonvekció nincs összefüggésben, és a lemezek fő hajtóereje a lemezhúzás [31] .
A megnövekedett terjedés (azaz az óceánközépi hátság tágulásának üteme) a globális (eusztatikus) tengerszint emelkedéséhez vezetett nagyon hosszú időn át (évmilliókon keresztül) [32] [33] . A megnövekedett fenékterülés azt jelenti, hogy az óceánközépi hátság kitágul, és szélesebb gerincet alkot, kisebb átlagos mélységgel, több helyet foglalva el az óceán medencéjében. Ez kiszorítja a fedő óceánt, és a tengerszint emelkedését okozza [34] .
A tengerszint változása más tényezőkkel is összefügghet (hőtágulás, jégolvadás és dinamikus domborzatot létrehozó köpenykonvekció [35] ). Ez azonban nagyon hosszú időtávon az óceáni medencék térfogatában bekövetkezett változások eredménye, amelyeket viszont befolyásol a tengerfenék terjedésének sebessége az óceánközépi hátságok mentén [36] .
A kréta időszak (144-65 millió évvel ezelőtti) magas tengerszintje csak a lemeztektonikával magyarázható, hiszen a hőtágulás és a jégtakarók hiánya önmagában nem magyarázza azt a tényt, hogy a tengerszint 100-170 méterrel magasabb volt, mint ma. [34] .
Az óceánközépi hátakon a tengerfenék terjedése egy globális méretű ioncsere rendszer [37] . A szóróközpontokban található hidrotermikus szellőzők különböző mennyiségű vasat , ként , mangánt , szilíciumot és egyéb elemeket bocsátanak ki az óceánba, amelyek egy része visszakerül az óceáni kéregbe. A hélium-3 izotóp, amely a köpenyvulkanizmust kíséri, a hidrotermikus szellőzőnyílásokból bocsát ki, és az óceán csóváiban található [38] .
A terjedés nagy sebessége az óceánközépi gerinc kiszélesedését okozza, aminek következtében a bazalt gyorsabban reagál a tengervízzel. A magnézium / kalcium arány csökkenni fog, mert több magnéziumiont vesz fel a kőzet a tengervízből, és több kalciumion kerül ki a kőzetből és kerül a tengervízbe. A gerinc csúcsán lévő hidrotermikus aktivitás hatékonyan eltávolítja a magnéziumot [39] . Az alacsonyabb magnézium/kalcium arány hozzájárul a kalcium-karbonát alacsony magnéziumtartalmú kalcit polimorfjainak (kalcittengerek) kiválásához [40] [37] .
Az óceánközépi hátakon a lassú terjedés ellentétes hatást fejt ki, és magasabb magnézium/kalcium arányt eredményez, ami kedvez az aragonit és a magas magnéziumtartalmú kalcium-karbonát polimorfok (aragonittengerek) kiválásának [37] .
Kísérletek azt mutatják, hogy a legtöbb modern, kalcitban magas magnéziumtartalmú élőlénynek alacsony volt a magnéziumtartalma a múltban a kalcittengerekben [41] , ami azt jelenti, hogy a magnézium/kalcium aránya a szervezet vázában a magnézium/kalcium aránytól függően változik. magnézium/kalcium tengervízben, amiben felnőtt.
Így a zátonyépítő és üledékképző szervezetek ásványtanát az óceánközépi hátság mentén végbemenő kémiai reakciók szabályozzák, amelyek sebessége a tengerfenék terjedésének sebességétől függ [39] [41] .
Az első jelek arra vonatkozóan, hogy az Atlanti-óceán medencéjét egy hegylánc kettévágta, a 19. századi brit Challenger-expedíció eredményeként kapták [42] . Matthew Fontaine Maury és Charles Wyville Thomson óceánológusok elemezték a mélységmérések eredményeit, és észrevehető emelkedést fedeztek fel a tengerfenékben, amely az Atlanti-óceán medencéje mentén északról délre ereszkedett. A visszhangszondák ezt a 20. század elején megerősítették [43] .
Csak a második világháború után, az óceán fenekének részletesebb feltárása után vált ismertté az óceánközépi gerincek teljes kiterjedése. A Vema, a Columbia Egyetem Lamont-Doherty Föld Obszervatóriumának hajója átkelt az Atlanti-óceánon, és rögzítette a szonáradatokat az óceán fenekének mélységéről. A Marie Tharp és Bruce Heezen vezette csapat arra a következtetésre jutott, hogy ez egy hatalmas hegyvonulat, amelynek csúcsán egy hasadékvölgy halad át az Atlanti-óceán közepén. A tudósok Közép-Atlanti-hátságnak nevezték el . Más tanulmányok kimutatták, hogy a hegygerinc szeizmikusan aktív [44] , és friss lávákat találtak a hasadékvölgyben [45] . Ráadásul a földkéreg hőáramlása itt nagyobb volt, mint bárhol máshol az Atlanti-óceán medencéjében [46] .
Eleinte a gerincet az Atlanti-óceán jellegzetességének tartották. Ahogy azonban az óceán fenekének kutatása világszerte folytatódott, kiderült, hogy minden óceán tartalmaz egy óceánközépi gerincrendszer részeit. A 20. század elején a német Meteor-expedíció az óceánközépi gerincet az Atlanti-óceán déli részétől az Indiai-óceánig követte. Bár a gerincrendszer első felfedezett szakasza az Atlanti-óceán közepén halad keresztül, a legtöbb óceánközépi hátságról kiderült, hogy távol helyezkednek el más óceáni medencék központjától [2] [3] .
Alfred Wegener 1912-ben javasolta a kontinentális sodródás elméletét. Kijelentette: "A Közép-Atlanti-hátság... egy zóna, amelyben az Atlanti-óceán feneke folyamatosan tágul, és folyamatosan szétszakad, és helyet ad a kéreg friss, viszonylag folyékony és forró részeinek. a mélység" [47] . Wegener azonban nem követte ezt az állítást későbbi munkáiban, és elméletét a geológusok elutasították, mert nem volt olyan mechanizmus, amely megmagyarázná, hogyan törhettek át a kontinensek az óceáni kérgen, és az elméletet nagyrészt feledésbe merült.
Miután az 1950-es években felfedezték az óceánközéphátság világméretű kiterjedését, a geológusok új kihívással néztek szembe: meg kell magyarázni, hogyan alakulhatott ki egy ilyen hatalmas geológiai szerkezet. Az 1960-as években a geológusok felfedezték és javaslatot tettek a tengerfenék terjedésének mechanizmusaira. Az óceánközépi gerincek felfedezése és a tengerfenék kiterjedése lehetővé tette Wegener elméletének kiterjesztését az óceáni kéreg, valamint a kontinensek mozgására [48] . A lemeztektonika megfelelő magyarázatot adott a tengerfenék tágulására, és az, hogy a legtöbb geológus elfogadta a lemeztektonikát, jelentős paradigmaváltást eredményezett a geológiai gondolkodásban.
Becslések szerint a Föld óceánközépi hátain ez a folyamat évente 2,7 km² új tengerfenéket hoz létre [49] . 7 km-es kéregvastagság mellett ez évente körülbelül 19 km³ új óceáni kéreg képződik [49] .
![]() | |
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |