Sev Kender u svého mikroskopu
Jednou z největších otázek, které zbývá v deskové tektonice zodpovědět, je, jak subdukční zóny vznikají neboli „iniciují“. Desková tektonika a šíření mořským dnem byla průlomová teorie objevená v polovině 20. století, která vysvětlila velkou část geologie a odstartovala náš moderní obor. Před ní neexistovala žádná jednotná uznávaná teorie o tom, proč vznikly oceány a pohoří, proč kontinenty vypadají tak, jak byly kdysi propojeny, a proč se zdá, že zvířata z různých kontinentů měla dávno ztracené společné předky. Zde nám Sev Kender vypráví o některých nedávných pokrocích v této vědě…
Subdukční zóny, jako je hluboký Mariánský příkop u jižního pobřeží Japonska, jsou místa, kde se jedna deska tlačí pod druhou, když se k sobě přibližují. Podložní deska je pohlcována do zemského pláště a vytváří horké magma, které vyvěrá ze sopek na povrchu nadložní desky (např. Severní Mariany). Je poměrně problematické vysvětlit, jak by se měl kus pasivní oceánské kůry náhle rozpadnout a začít vytvářet příkop, a existují dva hlavní modely, které vysvětlují, jak může subdukční zóna vzniknout: „spontánní“ (jedna strana se propadá, protože je hustší) nebo „indukovaná“ (vynucená tlakem z jiného, vzdáleného zdroje). Je však obtížné tyto myšlenky ověřit, protože tento proces dnes nelze pozorovat. Subdukční zóny přetrvávají mnoho milionů let a iniciační období proběhlo ve většině případů před miliony let.
Místo výzkumu do zemské kůry
oblouku Izu-Bonin-Mariana
Jedním ze způsobů, jak pochopit iniciaci subdukční zóny, je vyvrtat dlouhý vrt do oceánské kůry na nadložní desce, ověřit složení a stáří kůry a zjistit, jak se chovala (z hlediska změn hladiny moře), než začala subdukce. Problém spočívá v tom, že miliony let, které uplynuly od iniciace, umožnily, aby se na kůře nahromadily kilometry sedimentů a zakryly ji.
Já a 30 dalších vědců jsme se v létě 2014 vydali do Filipínského moře na vrtné lodi JOIDES Resolution, provozované v rámci Mezinárodního programu pro objevování oceánů, abychom provedli vrt do kůry oblouku Izu-Bonin-Mariana. Jedná se o zónu zaniklého oceánského příkopu jižně od Japonska, kde začínal dnešní Mariánský příkop. V našem článku v časopise Nature Geoscience uvádíme, jak jsme úspěšně provedli 1,5 km dlouhý vrt skrz nadložní sedimenty a do samotné kůry, přičemž jsme horniny datovali pomocí mikrofosilií a „magnetochronů“ magnetické reverzace pole (známé minulé reverzace, které byly datovány jinými technikami v jiných záznamech).
Zjistili jsme, že kůra je mnohem mladší, než jsme očekávali (eocén, stáří asi 50 milionů let), což byl ohromující objev naznačující, že musíme upravit naše představy o tom, jak subdukční zóna vznikla. Kůra má chemické vlastnosti, které naznačují, že vznikla v době vzniku subdukční zóny, a nikoli mnohem dříve. Kůra mohla vzniknout v extenzním prostředí šířením mořského dna, v některých ohledech podobně jako dnes na středooceánských hřbetech, i když v tomto případě v blízkosti nově vzniklé subdukční zóny.
Středooceánské hřbety jsou místem, kde vzniká nová čerstvá oceánská kůra, a jsou opakem subdukčních zón. V blízkosti hřbetů se dnes vyskytují četné „transformační zlomy“, obrovské zlomy v kůře, které vznikají v důsledku interakce šířících se desek se zakřivením Země.
Tenký řez mladou kůrou
Jednou z myšlenek je, že subdukční zóna vznikla podél předchozí slabé linie v jedné z těchto zlomových zón, ale naše záznamy to nepotvrzují. Ukazují však, že iniciace byla pravděpodobně spíše „spontánní“ než „indukovaná“, protože kůra vznikla v extenzním prostředí a nebyla před vznikem vyzdvižena. To nám umožnilo začít chápat proces subdukční iniciace a další analýzy v příštích letech shromážděných hornin nám pomohou tento nový model zpřesnit a pochopit vývoj oblouku Izu-Bonin-Mariana od jeho vzniku.
Píše Sev Kender (výzkumný pracovník v rámci Centra pro environmentální geochemii, BGS-University of Nottingham).
Sledujte Seva na twitteru @SevKender
Obrázky
Sev Kender u svého mikroskopu
Místo výzkumu kůry oblouku Izu-Bonin-Mariana
Tenký řez mladou kůrou
.