Creasta din mijlocul Oceanului - Mid-ocean ridge

Secțiune transversală a creastei oceanului (vedere directă)

O creastă din mijlocul oceanului ( MOR ) este un sistem montan de pe fundul mării format din tectonica plăcilor . De obicei are o adâncime de ~ 2.600 de metri (8.500 ft) și se ridică la aproximativ doi kilometri deasupra celei mai adânci porțiuni a unui bazin oceanic . Această caracteristică este locul în care împrăștierea fundului mării are loc de-a lungul unei limite divergente a plăcii . Rata de răspândire a fundului mării determină morfologia creastei creastei oceanului mediu și lățimea acestuia într-un bazin oceanic. Producția de noi funduri marine și litosferă oceanică rezultă din ascensiunea mantalei ca răspuns la separarea plăcilor. Topitura crește ca magmă la slăbiciunea liniară dintre plăcile de separare și apare ca lavă , creând o nouă crustă oceanică și litosferă la răcire. Prima creastă descoperită în mijlocul oceanului a fost creasta Mid-Atlantic , care este un centru de răspândire care împarte bazinele bazinelor Atlanticului de Nord și de Sud; de aici și originea numelui „creastă mijlocie a oceanului”. Majoritatea centrelor de răspândire oceanică nu se află în mijlocul bazei lor oceanice de găzduire, dar, indiferent, sunt denumite în mod tradițional creste mijlocii ale oceanului. Crestele din mijlocul oceanului din întreaga lume sunt legate de granițele tectonice ale plăcilor, iar urma crestelor de pe fundul oceanului pare similară cusăturii unui baseball . Astfel, sistemul de creastă din mijlocul oceanului este cel mai lung lanț muntos de pe Pământ, ajungând la aproximativ 65.000 km (40.000 mi).

Sistem global

Distribuția mondială a crestelor mijlocii oceanice

Crestele mijlocul oceanului din lume sunt conectate și formează Ocean Ridge, un singur sistem global creasta mediu oceanic , care face parte din fiecare oceanului , ceea ce face este cel mai lung lant muntos din lume. Lanțul montan continuu are 65.000 km (40.400 mi) lungime (de câteva ori mai lung decât Anzii , cel mai lung lanț muntos continental), iar lungimea totală a sistemului de creastă oceanică este de 80.000 km (49.700 mi) lungime.

Descriere

Harta lui Marie Tharp și Bruce Heezen , pictată de Heinrich C. Berann (1977), care arată relieful fundului oceanului cu sistemul de creastă din mijlocul oceanului
O creastă din mijlocul oceanului, cu magmă care se ridică dintr-o cameră de dedesubt, formând o nouă litosferă oceanică care se răspândește departe de creastă
Zona Rift în Parcul Național Þingvellir , Islanda. Insula este o parte sub-aeriană a creastei Mid-Atlantic

Morfologie

La centrul de răspândire pe o creastă a oceanului mijlociu, adâncimea fundului mării este de aproximativ 2.600 de metri (8.500 ft). Pe flancurile de creastă, adâncimea fundului mării (sau înălțimea unei locații pe o creastă a oceanului mediu deasupra unui nivel de bază) este corelată cu vârsta sa (vârsta litosferei unde se măsoară adâncimea). Relația adâncime-vârstă poate fi modelată prin răcirea unei plăci de litosferă sau a jumătății de manta. O bună aproximare este că adâncimea fundului mării într-o locație pe o creastă mediană răspândită proporțională cu rădăcina pătrată a vârstei fundului mării. Forma generală a crestelor rezultă din izostacia Pratt : aproape de axa crestei, există o manta caldă, cu densitate mică, care susține scoarța oceanică. Pe măsură ce placa oceanică se răcește, departe de axa crestei, litosfera mantalei oceanice (partea mai rece și mai densă a mantalei care, împreună cu crusta, cuprinde plăcile oceanice) se îngroașă și densitatea crește. Astfel, fundul mai vechi este acoperit de un material mai dens și este mai adânc.

Rata de răspândire este rata la care se extinde un bazin oceanic datorită răspândirii fundului mării. Tarifele pot fi calculate prin cartografierea anomaliilor magnetice marine care se întind pe crestele oceanului mijlociu. Pe măsură ce bazaltul cristalizat extrudat pe o axă de creastă se răcește sub punctele Curie ale oxizilor de fier-titan corespunzători, direcțiile câmpului magnetic paralele cu câmpul magnetic al Pământului sunt înregistrate în acești oxizi. Orientările câmpului conservat în scoarța oceanică cuprind o înregistrare a direcțiilor câmpului magnetic al Pământului cu timpul. Deoarece câmpul a inversat direcții la intervale cunoscute de-a lungul istoriei sale, modelul inversărilor geomagnetice din scoarța oceanică poate fi folosit ca indicator al vârstei; având în vedere vârsta crustală și distanța față de axa crestei, se pot calcula rate de împrăștiere.

Viteza de împrăștiere variază de la aproximativ 10-200 mm / an. Crestele cu răspândire lentă, cum ar fi Mid-Atlantic Ridge, s-au răspândit mult mai puțin departe (prezentând un profil mai abrupt) decât crestele mai rapide, cum ar fi East Pacific Rise (profil blând), pentru aceeași perioadă de timp și răcire și, prin urmare, adâncirea batimetrică. Crestele cu răspândire lentă (mai puțin de 40 mm / an) au, în general , văi mari de rift , uneori la fel de largi ca 10-20 km (6,2-12,4 mi) și teren foarte accidentat la creasta creastei, care poate avea relief de până la 1000 m (3.300 ft). În schimb, crestele cu răspândire rapidă (mai mare de 90 mm / an), cum ar fi Rise Pacificul de Est, nu au văi de rupere. Rata de răspândire a Oceanului Atlantic de Nord este de ~ 25 mm / an, în timp ce în regiunea Pacificului este de 80-145 mm / an. Cea mai mare rată cunoscută este de peste 200 mm / an în Miocen, în creșterea Pacificului de Est. Crestele care se răspândesc la viteze <20 mm / an sunt denumite creste cu răspândire ultra-lentă (de exemplu, creasta Gakkel din Oceanul Arctic și creasta sud - vestică a Indiei ).

Centrul sau axa de răspândire se conectează în mod obișnuit la o eroare de transformare orientată în unghi drept cu axa. Flancurile crestelor din mijlocul oceanului sunt în multe locuri marcate de cicatricile inactive ale defectelor transformate numite zone de fractură . La rate de împrăștiere mai rapide, axele afișează adesea centre de împrăștiere suprapuse care nu au defecte de transformare de conectare. Adâncimea axei se schimbă într-un mod sistematic, cu adâncimi mai mici între decalaje, cum ar fi defectele de transformare și centrele de răspândire suprapuse, împărțind axa în segmente. O ipoteză pentru diferite adâncimi de-a lungul axei este variațiile în aprovizionarea cu magmă a centrului de răspândire. Crestele cu răspândire ultra-lentă formează atât segmente de creastă magmatice, cât și amagmatice (în prezent lipsite de activitate vulcanică) fără defecte de transformare.

Vulcanism

Crestele din mijlocul oceanului prezintă vulcanism activ și seismicitate . Crusta oceanică se află într-o stare constantă de „reînnoire” la creastele din mijlocul oceanului prin procesele de răspândire a fundului mării și de tectonică a plăcilor. Noua magmă apare constant pe fundul oceanului și intră în scoarța oceanică existentă la și în apropierea râurilor de-a lungul axelor de creastă. Rocile care alcătuiesc scoarța de sub fundul mării sunt cele mai tinere de-a lungul axei creastei și îmbătrânesc cu distanța crescândă de acea axă. Noua magmă de compoziție bazaltică apare la și în apropierea axei din cauza topirii decompresiei în mantaua Pământului subiacentă . Materialul izentropic al mantei solide care depășește temperatura solidului și se topește. Magma cristalizată formează o nouă crustă de bazalt cunoscută sub denumirea de MORB pentru bazaltul de creastă al oceanului mijlociu și gabro sub aceasta în scoarța oceanică inferioară . Bazaltul de creastă al oceanului mijlociu este un bazalt toleiitic și este scăzut în elemente incompatibile . Aerisirile hidrotermale alimentate de căldura magmatică și vulcanică sunt o caracteristică comună în centrele de răspândire oceanice. O caracteristică a crestelor ridicate este debitele lor de căldură relativ ridicate, variind între 1 μ cal / cm2 s și aproximativ 10 μ cal / cm2 s. (Micro calorii pe centimetru pătrat pe secundă)


Cea mai mare parte a crustei din bazinele oceanice are mai puțin de 200 de milioane de ani, ceea ce este mult mai tânăr decât vârsta de 4,54 miliarde de ani a Pământului. Acest fapt reflectă procesul de reciclare a litosferei în mantaua Pământului în timpul subducției. Pe măsură ce scoarța oceanică și litosfera se îndepărtează de axa crestei, peridotita din litosfera mantalei subiacente se răcește și devine mai rigidă. Crusta și peridotita relativ rigidă de sub ea alcătuiesc litosfera oceanică , care se află deasupra astenosferei mai puțin rigide și vâscoase .

Epoca crustei oceanice. Roșul este cel mai recent, iar albastrul este cel mai vechi.

Mecanisme de conducere

Crusta oceanică se formează pe o creastă oceanică, în timp ce litosfera este subductată înapoi în astenosferă la tranșee.

Litosfera oceanică se formează pe o creastă oceanică, în timp ce litosfera este subductată înapoi în astenosferă la tranșee oceanice . Se consideră că două procese, împingerea crestei și tragerea plăcilor , sunt responsabile de răspândirea la creastele din mijlocul oceanului. Împingerea crestei se referă la alunecarea gravitațională a plăcii oceanului care este ridicată deasupra astenosferei mai fierbinți, creând astfel o forță corporală care provoacă alunecarea plăcii în jos. Trageți în placă greutatea unei plăci tectonice care este subductată (trasă) sub o placă deasupra unei zone de subducție trage restul plăcii de-a lungul acesteia. Se consideră că mecanismul de tragere a plăcii contribuie mai mult decât împingerea crestei.

Un proces propus anterior pentru a contribui la mișcarea plăcilor și la formarea de noi cruste oceanice la crestele mijlocii ale oceanului este „transportorul de manta” datorită convecției profunde (vezi imaginea). Cu toate acestea, unele studii au arătat că mantaua superioară ( astenosfera ) este prea plastică (flexibilă) pentru a genera suficientă frecare pentru a trage placa tectonică de-a lungul. Mai mult, revărsarea mantalei care determină formarea magmei sub creastele oceanului pare să implice doar 400 km superiori (250 mi), după cum se deduce din tomografia seismică și observațiile discontinuității seismice din mantaua superioară la aproximativ 400 km (250 mi). Pe de altă parte, unele dintre cele mai mari plăci tectonice din lume, cum ar fi placa nord-americană și placa sud-americană, sunt în mișcare, dar sunt subducte doar în locuri restrânse, cum ar fi Arcul Antilelor Mici și Arcul Scotia , indicând acțiunea de pe creastă împingeți forța corpului pe aceste plăci. Modelarea computerizată a plăcilor și a mișcărilor mantalei sugerează că mișcarea plăcii și convecția mantalei nu sunt conectate, iar forța motrice principală a plăcii este tragerea plăcii.

Impactul asupra nivelului global al mării

Creșterea ratei de răspândire a fundului mării (adică rata de expansiune a creastei oceanului mediu) a determinat creșterea nivelului mării ( eustatic ) global pe perioade foarte lungi de timp (milioane de ani). Răspândirea crescută a fundului mării înseamnă că creasta mijlocie a oceanului se va extinde și va forma o creastă mai largă cu adâncime medie scăzută, ocupând mai mult spațiu în bazinul oceanului. Acest lucru deplasează oceanul suprapus și determină creșterea nivelului mării.

Schimbarea nivelului de mare poate fi atribuită altor factori ( expansiunea termică , topirea gheții și convecția mantalei creând topografie dinamică ). Cu toate acestea, pe perioade foarte lungi de timp, este rezultatul modificărilor în volumul bazinelor oceanice care sunt, la rândul lor, afectate de ratele de fund de mare care se răspândesc de-a lungul crestelor oceanului mijlociu.

Nivelul ridicat al mării care a avut loc în perioada Cretacicului (144-65 Ma) poate fi atribuit doar tectonicii plăcilor, deoarece expansiunea termică și absența stratelor de gheață de la sine nu pot explica faptul că nivelul mării a fost cu 100-170 metri mai mare decât în ​​prezent .

Impactul asupra chimiei apei de mare și a depunerii de carbonat

Raportul magneziu / calciu se modifică la creastele din mijlocul oceanului

Răspândirea fundului mării pe creastele din mijlocul oceanului este un sistem de schimb de ioni la scară globală . Aerisirile hidrotermale din centrele de răspândire introduc diferite cantități de fier , sulf , mangan , siliciu și alte elemente în ocean, dintre care unele sunt reciclate în scoarța oceanică. Heliul-3 , un izotop care însoțește vulcanismul de pe manta, este emis de orificii hidrotermale și poate fi detectat în penele din ocean.

Viteza de răspândire rapidă va extinde creasta oceanului mediu, provocând reacții bazaltice cu apa de mare mai rapide. Raportul magneziu / calciu va fi mai mic, deoarece mai mulți ioni de magneziu sunt eliminați din apa de mare și consumați de rocă, iar mai mulți ioni de calciu sunt eliminați din rocă și eliberați în apa de mare. Activitatea hidrotermală la creasta creastei este eficientă în îndepărtarea magneziului. Un raport mai mic Mg / Ca favorizează precipitarea polimorfilor de calcit cu conținut scăzut de Mg de carbonat de calciu ( mări de calcit ).

Răspândirea lentă la crestele oceanului mediu are efectul opus și va avea ca rezultat un raport Mg / Ca mai mare favorizând precipitarea polimorfilor aragonitului și calcitului cu Mg ridicat al carbonatului de calciu ( mările aragonite ).

Experimentele arată că majoritatea organismelor moderne de calcit cu conținut ridicat de Mg ar fi fost calcit cu conținut scăzut de Mg în mările de calcit din trecut, ceea ce înseamnă că raportul Mg / Ca din scheletul unui organism variază cu raportul Mg / Ca al apei de mare în care a fost crescut.

Mineralogia construirii recifelor și a organismelor producătoare de sedimente este astfel reglementată de reacțiile chimice care apar de-a lungul creastei oceanului mijlociu, a căror rată este controlată de rata de răspândire a fundului mării.

Istorie

Descoperire

Primele indicii că o creastă bisectează bazinul Oceanului Atlantic au provenit din rezultatele expediției britanice Challenger din secolul al XIX-lea. Sondajele din liniile căzute pe fundul mării au fost analizate de oceanografii Matthew Fontaine Maury și Charles Wyville Thomson și au dezvăluit o creștere proeminentă a fundului mării care a coborât în ​​bazinul Atlanticului de la nord la sud. Sunetele de ecou sonar au confirmat acest lucru la începutul secolului al XX-lea.

Abia după cel de-al doilea război mondial , când fundul oceanului a fost supravegheat în detaliu, s-a cunoscut întreaga întindere a crestelor din mijlocul oceanului. Vema , o navă a Pământului Observatorul Lamont-Doherty de la Universitatea Columbia , a traversat Oceanul Atlantic, la înregistrarea de date ecou sonar pe adâncimea de fundul oceanului. O echipă condusă de Marie Tharp și Bruce Heezen a ajuns la concluzia că există un lanț montan enorm, cu o vale de ruptură la creastă, care curge în mijlocul Oceanului Atlantic. Oamenii de știință au numit-o „creasta Mid-Atlanticului”. Alte cercetări au arătat că creasta creastei era activă din punct de vedere seismic și că lava proaspete au fost găsite în valea riftului. De asemenea, fluxul de căldură crustală a fost mai mare aici decât în ​​altă parte în bazinul Oceanului Atlantic.

La început, creasta a fost considerată a fi o caracteristică specifică Oceanului Atlantic. Cu toate acestea, pe măsură ce sondajele de pe fundul oceanului au continuat în întreaga lume, s-a descoperit că fiecare ocean conține părți ale sistemului de creastă din mijlocul oceanului. German Meteor expediție a trasat creasta mijlocul oceanului din Atlanticul de Sud în Oceanul Indian la începutul secolului XX. Deși prima secțiune descoperită a sistemului de creastă se întinde pe mijlocul Oceanului Atlantic, s-a constatat că majoritatea creastelor din mijlocul oceanului sunt situate departe de centrul altor bazine oceanice.

Impactul descoperirii: răspândirea fundului mării

Alfred Wegener a propus teoria derivei continentale în 1912. El a afirmat: „Mid-Atlantic Ridge ... zona în care podeaua Atlanticului, pe măsură ce se răspândește continuu, se deschide continuu și face loc pentru proaspete, relativ fluide și sima fierbinte [crescând] de la adâncime ". Cu toate acestea, Wegener nu a urmărit această observație în lucrările sale ulterioare și teoria sa a fost respinsă de geologi, deoarece nu exista un mecanism care să explice modul în care continentele ar putea ară prin scoarța oceanică , iar teoria a devenit în mare parte uitată.

În urma descoperirii extinderii mondiale a creastei mijlocii a oceanului în anii 1950, geologii s-au confruntat cu o nouă sarcină: explicarea modului în care s-ar fi putut forma o astfel de structură geologică enormă. În anii 1960, geologii au descoperit și au început să propună mecanisme pentru răspândirea fundului mării . Descoperirea crestelor din mijlocul oceanului și procesul de răspândire a fundului mării au permis extinderea teoriei lui Wegner astfel încât să includă mișcarea scoarței oceanice, precum și a continentelor. Tectonica plăcilor a fost o explicație adecvată pentru răspândirea fundului mării, iar acceptarea tectonicii plăcilor de către majoritatea geologilor a dus la o schimbare majoră de paradigmă în gândirea geologică.

Se estimează că de-a lungul crestelor oceanice medii ale Pământului în fiecare an se formează 2,7 km 2 (1,0 mile pătrate) de noi funduri marine prin acest proces. Cu o grosime a crustei de 7 km (4,3 mi), aceasta se ridică la aproximativ 19 km 3 (4,6 mii) de crustă oceanică nouă formată în fiecare an.

Lista crestelor din mijlocul oceanului

Lista crestelor oceanice antice

  • Aegir Ridge  - Coamă extinsă în mijlocul oceanului în extremul nordic al Oceanului Atlantic
  • Alpha Ridge  - creastă vulcanică majoră sub Oceanul Arctic
  • Cresta Kula-Farallon  - creasta antică a oceanului mijlociu care a existat între plăcile Kula și Farallon în Oceanul Pacific în perioada Jurasic
  • Creasta Mid-Labrador  - creastă antică a oceanului mijlociu care a existat între plăcile nord-americane și groenlandeze în Marea Labrador în perioada paleogenă
  • Pacific-Farallon Ridge  - Cresta răspândită în timpul Cretacicului târziu care a separat placa Pacific la vest și placa Farallon la est
  • Pacific-Kula Ridge  - Creasta mijlocie a oceanului între plăcile Pacific și Kula din Oceanul Pacific în perioada paleogenă
  • Phoenix Ridge

Vezi si

Referințe

linkuri externe