Širjenje morskega dna: definicija in mehanizem v tektoniki plošč
Širjenje morskega dna se dogaja na dnu oceana, ko se tektonske plošče oddaljujejo. Morsko dno se premika in s seboj nosi celine. Na grebenih sredi oceanov nastaja nova oceanska skorja. Gonilna sila za širjenje morskega dna ni neposredni pritisk magme, temveč sile, povezane s gibanjem plošč (predvsem slab pull oziroma vleka pod ploščami), čeprav je na grebenih širjenja običajno prisotna velika vulkanska in magmatska dejavnost, ki tvori novo skorjo.
Mehanizem širjenja
Na Srednjeatlantskem grebenu (in drugod) se snov iz zgornjega plašča dviga skozi prelome med oceanskimi ploščami. V vzpenjajočem toplem materialu se delno talijo silicijeve kamnine in nastaja magmatska drobovina, ki izbruhne ali zasteklini v obliki lave in tvori novo, predvsem bazaltno oceansko skorjo. Ko se plošče oddaljujejo druga od druge, tvori novo skorjo, ki se nato počasi pomika stran od grebena. V zgornjem plašču ali astenosferi potekajo konvekcijski tokovi, ki pomagajo prenašati material in toploto ter posredno prispevajo k gibanju plošč.
Dokazi za širjenje morskega dna
- Paleomagnetne zapise: simetrične magnetne "črte" na obeh straneh grebenov, ki prikazujejo zaporedje obrata magnetnega polja Zemlje.
- Starost skorje: vrtine in radiometrično datiranje kažejo, da je skorja najmlajša ob grebenih in se z oddaljevanjem stara; najstarejša oceanska skorja je redko starejša od ~200 milijonov let.
- Toplotni tok in seizmičnost: visoka vrednost toplotnega toka in specifična porazdelitev potresov vzdolž grebenov in transformnih prelomov.
- Geomorfologija: riftne doline na počasnih grebenih, ožje in bolj gladke osrednje razpoke na hitrih grebenih, oblika in vzorec pahoehoe/pillow lav.
Podrobnosti gradnje in procesov
Na mestih širjenja nastanejo značilne strukture:
- Axialni rift (pritok lave in oblikovanje nove skorje, pogosto razpokan osrednji prelom).
- Pillow lave, značilne za izlive lave pod vodo.
- Hidrotermalni vrelci in povezana biotska združenja, ki izkoriščajo kemijske vire (chemosinteza).
- Transformni prelomi, ki premikajo grebene in povzročajo potrese.
Vloge sil pri širjenju
Glavne sile, ki vplivajo na gibanje plošč in širjenje morskega dna, so:
- Slab pull (vleka potopljene plošče): gravitacijska vleka potopljenih kosov skorje v plašč. Šteje se za glavno pogonsko silo večine premikov plošč.
- Ridge push (potisk z grebena): marsikje grebeni, kjer je skorja toplejša in višje ležeča, povzročajo rahlo potisno silo navzven od grebena.
- Konvekcija v plašču: večji celični tokovi v plašču lahko prispevajo ali uravnavajo gibanje plošč, zlasti v območjih z dvigajočim se toplim materialom.
Hitrost širjenja in klasifikacija grebenov
Poleg tega hitrost širjenja določa, ali je greben hiter, srednji ali počasen. Hitri grebeni se praviloma širijo s hitrostjo več kot 9 cm na leto. Srednje hitri grebeni se širijo od 4 do 9 cm na leto, medtem ko se počasi širijo grebeni s hitrostjo manj kot 4 cm na leto. Primeri: Srednjeatlantski greben je tipično počasen do srednjehiter, medtem ko je Vzhodnopacifiški hrib zelo hiter.
Pomen za tektoniko plošč in celine
Širjenje morskega dna pomaga pojasniti premikanje celin v tektoniki plošč. V oceanskih jarkih se skorja morskega dna pomika navzdol in pogosto potone pod celinsko skorjo ali drugo oceansko ploščo (subdukcija), kar zapre oceanske bazene in sodeluje v zaporedjih tvorbe gorovij, vulkanizma in potresov.
Zgodnejše teorije (npr. teorija Alfreda Wegenerja) o drsenju celin so predvidevale, da celine "orjejo" skozi ocean. Sodobna zamisel je, da se oceansko dno premika in s seboj nosi celine, ko se širi iz srednjega oceanskega grebena. Danes je to splošno sprejeto. Pojav je rezultat kombinacije procesov v plašču in obnašanja skorje, predvsem konvekcije v zgornjem plašču ali astenosferi, pa tudi gravitacijskih sil, ki delujejo na plošče.
Ekološki in geološki pomen
Širjenje morskega dna oblikuje potoke surovin (minerali ob hidrotermalnih vrelcih), vpliva na razporeditev oceanov in kontinentov skozi geološki čas, ter ustvarja raznolike habitate za morske organizme. Razumevanje teh procesov je ključnega pomena za napovedovanje tektonskih dogajanj, izkoriščanje geotermalne energije in ohranjanje edinstvenih ekosistemov ob hidrotermalnih sistemih.
Širjenje na srednjem oceanskem grebenu
Diagram oceanskega grebena
World Distribution of Mid-Oceanic Ridges: the big picture (Razporeditev srednjeoceanskih grebenov v svetu: velika slika).
Starost oceanske skorje: najmlajša (rdeča) je vzdolž središč širjenja
Srednjeoceanski greben
Srednjeoceanski greben je podvodni gorski sistem. Sestavljajo ga gorske verige, vzdolž katerih poteka razpoklinska dolina, ki je nastala zaradi tektonike plošč. Srednjeoceanski greben označuje mejo med dvema tektonskima ploščama, ki se oddaljujeta. Srednjeoceanski greben nastane zaradi divergentne meje.
Srednjeoceanski grebeni na svetu so povezani in tvorijo enoten globalni sistem srednjeoceanskih grebenov, ki je del vseh oceanov. Srednjeoceanski grebenski sistem je najdaljše gorovje na svetu. Neprekinjeno gorovje je dolgo 65.000 km (40.400 milj). Je nekajkrat daljši od Andov, najdaljšega celinskega gorovja. Skupna dolžina oceanskega grebena je 80.000 km (49.700 milj).
Kako deluje
Srednjeoceanski grebeni so geološko aktivni, saj se na oceanskem dnu in v skorji ob razpokah vzdolž osi grebena ter v njihovi bližini nenehno pojavlja nova magma. Izkristalizirana magma tvori novo skorjo iz bazalta in gabra.
Kamnine, ki sestavljajo skorjo pod morskim dnom, so najmlajše na osi grebena in se starajo z večanjem oddaljenosti od te osi. Nova magma bazaltne sestave nastaja na osi in v njeni bližini zaradi dekompresijskega taljenja v spodnjem Zemljinem plašču.
Oceanska skorja je sestavljena iz kamnin, ki so veliko mlajše od Zemlje: oceanska skorja v oceanskih bazenih je povsod stara manj kot 200 milijonov let. Na oceanskih grebenih se skorja nenehno obnavlja. Ko se oddaljujemo od srednjega oceanskega grebena, se globina oceanov postopoma povečuje; največje globine so v oceanskih jarkih. Ko se oceanska skorja oddaljuje od osi grebena, se peridotit v spodnjem plašču ohlaja in postaja bolj tog. Skorja in relativno tog peridotit pod njo sestavljata oceansko litosfero.
Pri počasnem širjenju grebenov, kot je Srednjeatlantski greben, se pojavljajo velike in široke razpoklinske doline, ki so včasih široke od 10 do 20 km, ter zelo razgiban teren na grebenu. Nasprotno pa so grebeni s hitrim širjenjem, kot je vzhodnopacifiški greben, ozki, ostri vrezi, obdani s splošno ravnim reliefom, ki se od grebena oddaljuje na več sto kilometrov.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je širjenje morskega dna?
O: Širjenje morskega dna je proces, ki se dogaja na dnu oceana, kjer se tektonske plošče oddaljujejo. Med premikanjem se ustvarja nova oceanska skorja, s katero se prenašajo celine.
V: Kaj povzroča širjenje morskega dna?
O: Gonilna sila grebenov širjenja morskega dna je vleka tektonskih plošč in ne pritisk magme, čeprav je na grebenih širjenja običajno prisotna velika aktivnost magme. Poleg tega k temu pojavu prispeva tudi konvekcija v šibkem zgornjem plašču ali astenosferi.
V: Kje prihaja do širjenja morskega dna?
O: Širjenje morskega dna se pojavlja predvsem na grebenih sredi oceanov in v jarkih v bližini celinskih skorj.
V: Kako hitro se širi morsko dno?
O: Hitrost širjenja morskega dna se razlikuje glede na vrsto grebena, na katerem poteka; na hitrih grebenih je hitrost širjenja večja od 9 cm/leto, na srednjih med 4 in 9 cm/leto, na počasnih pa manjša od 4 cm/leto.
V: Kako širjenje morskega dna pojasnjuje premikanje celin?
O: Širjenje morskega dna pomaga pojasniti premikanje celin v tektoniki plošč, saj kaže, da se oceansko dno oddaljuje od srednjega oceanskega grebena in s širjenjem s seboj nosi celine. Ta sodobna zamisel je nadomestila prejšnje teorije (npr. teorijo Alfreda Wegenerja), ki so predvidevale, da celine namesto tega "orjejo" skozi ocean.
V: Kakšna je bila teorija Alfreda Wegenerja o premikanju celin?
O: Teorija Alfreda Wegenerja o drsenju celin je bila, da so celine "plule" skozi ocean, namesto da bi jih nosilo gibajoče se oceansko dno, kot predlagajo sodobne teorije.
