Rozszerzanie się dna morskiego — mechanizm tworzenia skorupy oceanicznej
Mechanizm rozszerzania dna morskiego: tworzenie bazaltowej skorupy na grzbietach środkowoceanicznych, rola magmy i sił tektonicznych, subdukcja oraz zmienne szybkości rozprzestrzeniania.
Rozprzestrzenianie się dna morskiego zachodzi na dnie oceanu, gdy płyty tektoniczne oddzielają się od siebie. Na granicach rozbiegu, czyli środkowooceanicznych grzbietach, wypływają materiały magmowe i tworzy się nowa skorupa oceaniczna, która wraz z ruchem płyty przemieszcza się dalej od grzbietu. Proces ten jest jednym z kluczowych elementów tektoniki płyt i wpływa na położenie oraz ruchy kontynentów.
Galeria obrazów
6 Obrazy
Mechanizm powstawania
Na przykład na Grzbiecie Środkowoatlantyckim (i na innych grzbietach) materiały z górnego płaszcza unoszą się ku powierzchni w strefie rozbiegu, przechodząc przez uskoki między oddzielającymi się płytami. W wyniku krzepnięcia magmy powstaje basaltowa skorupa oceaniczna, a kolejne partie nowej skorupy są systematycznie odsuwane od grzbietu wraz z dalszym rozszerzaniem się dna.
Rola sił i obieg litosfery
Główną siłą napędową ruchu płyt uznaje się za tzw. "ciągnięcie" przez opadające pod inne płyty fragmenty litosfery (ang. slab pull), przy jednoczesnym udziale sił wypierających na grzbietach (ang. ridge push). Na grzbietach rozprzestrzeniających się występuje natomiast znacząca aktywność magmowa, która dostarcza nowej skały i kształtuje topografię dna.
Rozprzestrzenianie się dna morskiego pomaga wyjaśnić obserwowany dryf kontynentalny w ramach tektoniki płyt. Stara oceaniczna skorupa jest w końcu wciągana w strefach subdukcji — w okopach oceanicznych — gdzie schodzi pod inną płytę i zostaje zrecyklingowana do płaszcza.
Historia teorii
Wcześniejsze koncepcje, jak hipoteza Alfreda Wegenera, zakładały, że kontynenty przesuwają się przez stały ocean, co bywało opisywane jako kontynenty, które "zaorały się" przez ocean. Współczesny model interpretuje jednak ruchy jako skutek przemieszczania się dna oceanu, które kontynenty w pewnym stopniu przenosi ze sobą. Zjawisko to jest najczęściej tłumaczone przez konwekcję w słabym górnym płaszczu, czyli w astenosferze, choć szczegóły mechanizmów pozostają przedmiotem badań.
Szybkość rozprzestrzeniania się
Szybkość rozprzestrzeniania dna morskiego (spreading rate) różni się w zależności od grzbietu. W literaturze przyjmuje się zwykle następujące przedziały orientacyjne: grzbiety szybkie — powyżej około 90 mm/rok (9 cm/rok), grzbiety pośrednie — w przybliżeniu 40–90 mm/rok (4–9 cm/rok), oraz grzbiety wolne — poniżej około 40 mm/rok (4 cm/rok). Przykładowo, Grzbiet Wschodnio-Pacyficzny jest klasyfikowany jako szybki (rzędu kilkudziesięciu do ponad stu mm/rok w zależności od odcinka), natomiast Grzbiet Środkowoatlantycki ma charakter bardziej wolny (rzędu kilku–kilkudziesięciu mm/rok).
Dowody i obserwacje
Dowody na rozprzestrzenianie się dna obejmują symetryczne układy anomalii magnetycznych po obu stronach grzbietów, które odzwierciedlają cykle zmiany pola magnetycznego Ziemi i wiek skał. Analizy wieku skał dna morskiego pokazują, że skorupa jest najmłodsza przy grzbietach i starsza wraz z odległością od nich. Badania geofizyczne, sejsmiczne i geochemiczne uzupełniają obraz procesów zachodzących w strefach rozbiegu i subdukcji.
Rozprzestrzenianie się dna morskiego jest zatem centralnym elementem współczesnej geologii i geofizyki, pozwalającym wyjaśnić dynamiczny charakter litosfery oraz cykl tworzenia i niszczenia oceanicznej skorupy.
grzbiet środkowego oceanu
Grzbiet środkowo-oceaniczny to podwodny system górski. Składa się on z łańcuchów górskich, z doliną szczelinową biegnącą wzdłuż jego grzbietu, utworzoną przez tektonikę płytową. Grzbiet środkowo-oceaniczny wyznacza granicę między dwoma płytami tektonicznymi, które się rozchodzą. Grzbiet środkowo-oceaniczny jest utworzony przez rozbieżną granicę.
Grzbiety środkowo-oceaniczne świata są połączone i tworzą jeden globalny system grzbietów środkowo-oceanicznych, który jest częścią każdego oceanu. Środkowo oceaniczny system grzbietów jest najdłuższym pasmem górskim na świecie. Ciągłe pasmo górskie ma długość 65.000 km (40.400 mil). Jest ono kilka razy dłuższe niż Andy, najdłuższe kontynentalne pasmo górskie na świecie. Całkowita długość oceanicznego systemu grzbietów wynosi 80.000 km (49.700 mil).
Jak to działa?
Grzbiety środkowego oceanu są geologicznie aktywne, z nową magmą stale pojawiającą się na dnie oceanu i w skorupie przy i w pobliżu szczelin wzdłuż osi grzbietu. Skrystalizowana magma tworzy nową skorupę z bazaltu i gabro.
Skały tworzące skorupę pod dnem morza są najmłodsze w osi grzbietu i starzeją się z coraz większą odległością od tej osi. Nowa magma kompozycji bazaltowej pojawia się na osi i w jej pobliżu z powodu dekompresji topnienia w płaszczu ziemskim.
Skorupa oceaniczna składa się ze skał znacznie młodszych od samej Ziemi: skorupa oceaniczna w basenach oceanicznych ma wszędzie mniej niż 200 milionów lat. Skorupa znajduje się w ciągłym stanie "odnowy" na grzbietach oceanu. Odsuwając się od grzbietu środkowego oceanu, głębokość oceanu stopniowo wzrasta; największe głębokości znajdują się w okopach oceanicznych. W miarę oddalania się skorupy oceanicznej od osi grzbietu, perydotyt w płaszcza bazowego ochładza się i staje się coraz bardziej sztywny. Skorupa i znajdujący się pod nią względnie sztywny peridotyt tworzą litosferę oceaniczną.
Powoli rozciągające się grzbiety, takie jak Grzbiet Środkowoatlantycki, mają duże, szerokie doliny szczelinowe, czasem nawet 10-20 km szerokości i bardzo nierówny teren na grzbiecie. Natomiast szybko rozprzestrzeniające się grzbiety, takie jak East Pacific Rise, mają wąskie, ostre nacięcia otoczone na ogół płaską topografią, która zjeżdża z grzbietu na wiele setek kilometrów.
Pytania i odpowiedzi
P: Co to jest rozprzestrzenianie się dna morskiego?
O: Rozprzestrzenianie się dna morskiego to proces, który zachodzi na dnie oceanu, gdzie płyty tektoniczne oddalają się od siebie. Podczas ich przemieszczania się powstaje nowa skorupa oceaniczna, a wraz z nią przenoszone są kontynenty.
P: Co powoduje rozprzestrzenianie się dna morskiego?
O: Siłą napędową grzbietów rozprzestrzeniania się dna morskiego jest przyciąganie płyt tektonicznych, a nie ciśnienie magmy, chociaż na grzbietach rozprzestrzeniania się zazwyczaj występuje znaczna aktywność magmy. Dodatkowo do tego zjawiska przyczynia się konwekcja w słabym górnym płaszczu lub astenosferze.
P: Gdzie występuje rozprzestrzenianie się dna morskiego?
O: Rozprzestrzenianie się dna morskiego występuje głównie na grzbietach w środku oceanów i rowach w pobliżu skorup kontynentalnych.
P: Z jaką prędkością następuje rozprzestrzenianie się dna morskiego?
O: Szybkość rozprzestrzeniania się dna morskiego jest różna w zależności od rodzaju grzbietu, na którym się ono odbywa; szybkie grzbiety mają szybkość ponad 9 cm/rok, średnie grzbiety mają szybkość między 4-9 cm/rok, a wolno rozprzestrzeniające się grzbiety mają szybkość mniejszą niż 4 cm/rok.
P: Jak rozprzestrzenianie się dna morskiego wyjaśnia dryf kontynentów?
O: Rozprzestrzenianie się dna morskiego pomaga wyjaśnić dryf kontynentów w tektonice płyt, pokazując, że gdy dno oceanu oddala się od grzbietów śródoceanicznych, przenosi ze sobą kontynenty, rozszerzając się. Ta nowoczesna koncepcja zastąpiła wcześniejsze teorie (np. Alfreda Wegenera), które sugerowały, że kontynenty "przeorały" ocean.
P: Jaka była teoria Alfreda Wegenera na temat dryfu kontynentów?
O: Teoria Alfreda Wegenera na temat dryfu kontynentów zakładała, że kontynenty "orały" przez ocean, a nie były przenoszone przez ruchome dno oceanu, jak sugerują współczesne teorie.
Powiązane artykuły
Autor
AlegsaOnline.com Rozszerzanie się dna morskiego — mechanizm tworzenia skorupy oceanicznej Leandro Alegsa
URL: https://pl.alegsaonline.com/art/88291
Źródła
- mantleplumes.org : "History of ocean basins"
- ui.adsabs.harvard.edu : 1971JGR....76.1101E
- doi.org : 10.1029/JB076i005p01101