Sev Kender la microscopul său
Una dintre cele mai mari întrebări la care a rămas de răspuns în tectonica plăcilor este cum încep sau „se inițiază” zonele de subducție. Tectonica plăcilor și răspândirea fundului mării a fost o teorie revoluționară descoperită la mijlocul secolului al XX-lea, care a explicat o mare parte din geologie și a dat startul disciplinei noastre moderne. Înainte de aceasta, nu exista o singură teorie acceptată care să explice de ce s-au format oceanele și munții, de ce continentele arată ca și cum ar fi fost legate între ele și de ce animalele de pe diferite continente par să aibă strămoși comuni de mult timp. Aici, Sev Kender ne vorbește despre unele dintre progresele recente ale științei…
Zonele de subducție, cum ar fi adânca Groapă a Marianelor din largul coastei de sud a Japoniei, sunt locurile în care o placă este împinsă sub o alta pe măsură ce se apropie una de cealaltă. Placa subiacentă se consumă în mantaua Pământului și creează magmă fierbinte care erupe din vulcanii de la suprafața plăcii suprapuse (de exemplu, Insulele Mariane de Nord). Este destul de problematic să se explice cum o bucată de crustă oceanică pasivă ar trebui să se rupă brusc și să înceapă să formeze un șanț, existând două modele principale care să explice cum poate începe o zonă de subducție: „spontană” (o parte se scufundă pentru că este mai densă) sau „indusă” (forțată de presiunea dintr-o altă sursă, îndepărtată). Dar este dificil de testat aceste idei, deoarece procesul nu poate fi observat în prezent. Zonele de subducție persistă timp de multe milioane de ani, iar perioada de inițiere a avut loc cu milioane de ani în urmă în majoritatea cazurilor.
Localizarea cercetărilor în scoarța
arcului Izu-Bonin-Mariana
O modalitate de a înțelege inițierea zonei de subducție este de a fora o gaură lungă în scoarța oceanică de pe placa suprapusă, pentru a testa compoziția și vârsta scoarței și pentru a vedea cum s-a comportat (în ceea ce privește schimbările nivelului mării), înainte de începerea subducției. Problema este că milioanele de ani care au trecut de la inițiere au permis ca kilometri de sedimente să se acumuleze deasupra și să ascundă crusta.
Măi și alți 30 de oameni de știință am călătorit în Marea Filipinelor în vara anului 2014 pe nava de foraj JOIDES Resolution, operată de Programul internațional de descoperire a oceanelor, pentru a fora în crusta arcului Izu-Bonin-Mariana. Aceasta este o zonă de șanț oceanic dispărut la sud de Japonia, unde s-a inițiat actualul șanț al Marianelor. În articolul nostru din Nature Geoscience, relatam cum am reușit să colectăm cu succes 1,5 km de foraj prin sedimentele suprapuse și în scoarța propriu-zisă, datând rocile cu ajutorul microfosilelor și al „magnetocronilor” de inversare a câmpului magnetic (inversări cunoscute din trecut care au fost datate prin alte tehnici în alte înregistrări).
Am descoperit că scoarța este mult mai tânără decât ne așteptam (Eocen, cu o vechime de aproximativ 50 de milioane de ani), o descoperire uimitoare care indică faptul că trebuie să ne reajustăm ideile despre cum s-a format zona de subducție. Crusta are caracteristici chimice care indică faptul că s-a format în momentul în care a început zona de subducție, și nu mult mai devreme. Este posibil ca scoarța să se fi format într-un cadru extensional prin răspândirea fundului mării, într-un fel similar cu cea formată astăzi la nivelul crestelor de la mijlocul oceanelor, deși, în acest caz, în apropierea zonei de subducție nou formate.
Crestele de la mijlocul oceanelor sunt locurile în care se formează crusta oceanică nouă și proaspătă și sunt opusul zonelor de subducție. Există astăzi numeroase „falii de transformare” în apropierea crestelor, fracturi enorme prin crustă care se formează datorită interacțiunii plăcilor de răspândire cu curbura Pământului.
O secțiune subțire prin crusta tânără
O idee este că zona de subducție s-a format de-a lungul unei linii anterioare de slăbiciune într-una din aceste zone de fractură, dar înregistrările noastre nu dovedesc acest lucru. Totuși, ele arată că inițierea a fost probabil mai degrabă „spontană” decât „indusă”, deoarece crusta s-a format într-un cadru extensional și nu s-a înălțat înainte de formare. Acest lucru ne-a permis să începem să înțelegem procesul de inițiere a subducției, iar analizele ulterioare, în anii următori, ale rocilor colectate ne vor ajuta să perfecționăm acest nou model și să înțelegem evoluția arcului Izu-Bonin-Mariana de la începuturile sale.
De Sev Kender (cercetător în cadrul Centrului pentru Geochimie de Mediu, BGS-Universitatea din Nottingham).
Să-l urmăriți pe Sev pe twitter @SevKender
Imagini
Sev Kender la microscopul său
Localizarea cercetărilor în crusta arcului Izu-Bonin-Mariana
O secțiune subțire prin crusta tânără
.