Sev Kender a mikroszkópjánál
A lemeztektonika egyik legnagyobb megválaszolatlan kérdése, hogy hogyan indulnak, illetve “kezdeményeződnek” a szubdukciós zónák. A lemeztektonika és a tengerfenék terjedése a 20. század közepén felfedezett úttörő elmélet volt, amely a geológia nagy részét megmagyarázta, és elindította modern tudományágunkat. Előtte nem volt egyetlen elfogadott elmélet sem arról, hogy miért alakultak ki óceánok és hegységek, miért néznek ki úgy a kontinensek, mintha valaha összekapcsolódtak volna, és miért tűnt úgy, hogy a különböző kontinenseken élő állatoknak rég elveszett közös őseik vannak. Itt Sev Kender mesél nekünk a tudomány néhány legújabb fejleményéről…
A szubdukciós zónák, mint például a Japán déli partjainál húzódó mély Mariana-árok, azok a helyek, ahol az egyik lemez egy másik alá nyomódik, miközben azok egymás felé mozognak. Az alatta lévő lemez bekebeleződik a földköpenybe, és forró magmát hoz létre, amely a felette lévő lemez felszínén lévő vulkánokból tör ki (pl. az Északi-Mariana-szigetek). Elég problematikus megmagyarázni, hogy a passzív óceáni kéreg egy darabja hogyan szakadhat szét hirtelen, és hogyan kezdhet el árkot képezni, és két vezető modell létezik arra, hogy megmagyarázza, hogyan indulhat el egy szubdukciós zóna: “Spontán” (az egyik oldal süllyed, mert sűrűbb) vagy “indukált” (egy másik, távoli forrásból érkező nyomás hatására). Ezeket az elképzeléseket azonban nehéz tesztelni, mivel a folyamatot ma nem lehet megfigyelni. A szubdukciós zónák sok millió évig fennmaradnak, és a beindulási időszak a legtöbb esetben évmilliókkal ezelőtt történt.
A kutatás helyszíne a kéregben
az Izu-Bonin-Mariana ív
A szubdukciós zónák beindulásának megértésének egyik módja, ha hosszú fúrást fúrunk az óceáni kéregbe a fedőlemezen, hogy megvizsgáljuk a kéreg összetételét és korát, és megnézzük, hogyan viselkedett (a tengerszint változásait tekintve), mielőtt a szubdukció megindult. A probléma az, hogy a beindulás óta eltelt több millió év lehetővé tette, hogy kilométernyi üledék halmozódjon fel a kéreg tetején, és eltakarja azt.”
Én és 30 másik tudós 2014 nyarán a Nemzetközi Ocean Discovery Program által üzemeltetett JOIDES Resolution fúróhajón a Fülöp-szigeteki tengerre utaztunk, hogy az Izu-Bonin-Mariana ív kéregébe fúrjunk. Ez egy kihalt óceáni árokövezet Japántól délre, ahol a mai Mariana-árok kezdődött. A Nature Geoscience című folyóiratban megjelent cikkünkben beszámolunk arról, hogyan sikerült 1,5 km hosszú fúrást végezni a fedő üledékeken keresztül magába a kéregbe, és a kőzeteket mikrofosszíliákkal és mágneses mező megfordulásának “magnetochronjaival” (ismert múltbeli megfordulások, amelyeket más technikákkal más feljegyzésekben már kelteztek) datálni.
Azt találtuk, hogy a kéreg a vártnál sokkal fiatalabb (eocén, kb. 50 millió éves), ami megdöbbentő felfedezés volt, ami azt jelezte, hogy újra kell igazítanunk a szubdukciós zóna kialakulásáról alkotott elképzeléseinket. A kéreg kémiai jellemzői arra utalnak, hogy a szubdukciós zóna kezdetekor keletkezett, nem pedig sokkal korábban. A kéreg valószínűleg extenziós környezetben, a tengerfenék terjedése révén keletkezhetett, bizonyos szempontból hasonlóan ahhoz, ami ma az óceánközéphegységekben keletkezik, bár ebben az esetben az újonnan kialakult szubdukciós zóna közelében.
A tengerközéphegységekben friss, új óceáni kéreg képződik, és a szubdukciós zónák ellentéte. A gerincek közelében ma számos “transzformációs törés” található, hatalmas törések a kéregben, amelyek a terjedő lemezek és a Föld görbületének kölcsönhatása miatt alakulnak ki.
A fiatal kéreg vékony metszete
Az egyik elképzelés szerint a szubdukciós zóna valamelyik ilyen törésvonal korábbi gyenge pontja mentén alakult ki, de a feljegyzéseink ezt nem bizonyítják. Azt azonban megmutatják, hogy a beindulás valószínűleg inkább “spontán”, mint “indukált” volt, mivel a kéreg extenziós környezetben alakult ki, és nem emelkedett fel a kialakulása előtt. Ez lehetővé tette számunkra, hogy elkezdjük megérteni a szubdukció megindulásának folyamatát, és az elkövetkező években a begyűjtött kőzetek további elemzései segítenek majd finomítani ezt az új modellt, és megérteni az Izu-Bonin-Mariana ív kialakulása óta eltelt időszak fejlődését.
Sev Kender (a BGS-University of Nottingham Környezeti Geokémiai Központjának kutatója).
Kövesse Sev-et a twitteren @SevKender
Képek
Sev Kender a mikroszkópjánál
Az Izu-Bonin-Mariana ív kéregkutatásának helyszíne
A fiatal kéreg vékony metszete
.