Predavanja iz kolegija Geologija mora (44558, 63327, 44100 ... · Doc.dr.sc. Kristina PIKELJ...

Doc.dr.sc. Kristina PIKELJGeološki odsjek, PMF

Horvatovac 102 aUtorak, 17:00-19:00

Predavanja iz kolegija Geologija mora (44558, 63327, 44100, 57290)

Postanak oceanskih bazena Oceanski bazen – dio morskog dna

dublji od 2000 m

Tektonika ploča – (?)

ljupinasta građa Zemlje vanjski čvrsti dio Zemlje (litosfera) se

fragmentira u 7 većih i 6 manjih ploča (+ nekoliko mikroploča – znamo li koju…?)

ploče se gibaju u odnosu jedne na drugu, „plutajući” po vrućem tekućem dijelu plašta

novi koncept (19xx?) 1967. Granice litosfernih ploča i seizmička aktivnost (www.nps.gov)

Glavne i sporedne litosferne ploče (http://www.geologyin.com)(broj i nazivi litosfernih ploča mogu varirati ovisno o literaturi)

Postanak oceanskih bazena 1912. – Alfred Wegener uvodi teoriju

kontinentskog drifta (continent drift)

primijetio je da Južna Amerika i Afrika izvrsno oblikom odgovaraju jedna uz drugu

identificirao je druge geološke osobitosti koje se mogu naći na oba kontinenta: iste vrste naslaga, mineralna i rudna ležišta, iste vrste fosila biljaka i životinja

zaključuje da su današnji kontinenti nekada tvorili superkontinent (?)

Geološke sličnosti na kontinentima koji su tvorili Pangeu (Wikipedia)

Geološke sličnosti na kontinentima koji su tvorili Pangeu (www.slideserve.com)

Postanak oceanskih bazena Dokazi kontinentskog drifta prema

Wegeneru:

fosili tropskog bilja na Antarktici – to znači da…:

…je očito morala biti smještena bliže ekvatoru

fosilni koraljni grebeni na visokim širinama;

današnji koraljni grebeni nisu u pravilu tamo gdje je temperatura < 18º C

glacijalni talozi i stijene se nalaze u današnjim aridnim područjima

Od Pangee do danas (Wikipedia)

Postanak oceanskih bazena Zašto Wegenerova teorija nije prihvaćena?

nije dobro objasnio mehanizam koji pomiče tektonske ploče! pokušao je objasniti da kontinenti jednostavno putuju kroz oceansko (morsko) dno

Moderna teorija tektonike ploča (1950ih) – dokazi i daljnji razvoj: utvrđivanje postojanja srednje-oceanskih hrptova utvrđivanje starosti oceanskog dna magnetske „vrpce” na oceanskom dnu položaji hipocentara potresa - podudaraju se s granicama ploča

konvekcija magme u plaštu pokreće kretanje ploča nova oceanska kora se stvara na hrptovima i bočno se odmiče od centra hrpta

Postanak oceanskih bazena Glavni elementi teorije tektonike

ploča (1):

Vanjski najčvšći dio Zemlje je litosfera- debljine do 100 km pod oceanima i do 250 km pod kontinentima

litosfera = kora + gornji dio plašta ispod litosfere se nalazi astenosfera –

taljevina po kojoj se ploče kreću

Koru od plašta razdvaja…(?) …Mohorovičićev diskontinuitet

Struktura Zemlje (Tarbuck i Lutgens, 2016)

Postanak oceanskih bazena Glavni elementi teorije tektonike

ploča (2):

Gornji dio litosfere na kontinentima -35 km debela kontinentska kora

do 90-ak km u planinskim područjima granitskog sastava (Sial; 2,7 g/cm3)

gornji dio litosfere pod oceanima – 7-8 km debela oceanska kora

bazaltnog sastava (Sima; 3,0 g/cm3)

gustoća plašta…jezgre (?) … 4,5 g/cm3…13 g/cm3

Podvlačenje oceanske pod kontinentsku ploču (www.usgs.gov)

Opće litološke karakteristike oceanske kore (opentextbc.ca)

Postanak oceanskih bazena Glavni elementi teorije tektonike

ploča (2):

položaj oceanske u odnosu na kontinentsku koru je posljedica izostazije (?)

Podvlačenje oceanske pod kontinentsku ploču (www.usgs.gov)

Postanak oceanskih bazena Izostazija:

opisuje gravitacijsku raspodjelu između Zemljine kore i plašta

kora „pluta” položaj kontinentske i oceanske kore

ovisi o njenoj debljini i gustoći veća gustoća – masa će više utonuti veća debljina – više će mase viriti van

kontinentska kora – manje gustoće i veće debljine

oceanska kora – veće gustoće i manje debljine

Princip izostazije (opentextbc.ca)

Podvlačenje oceanske pod kontinentsku ploču (www.usgs.gov)

Topografska i batimetrijska raspodjela kontinenata i oceana

Hipsografski histogram Zemlje(www.geosci.usyd.edu.au)

Topografska i batimetrijskaraspodjela kontinenata i oceana

(www.geosci.usyd.edu.au)

Postanak oceanskih bazena Glavni elementi teorije tektonike ploča (3):

Zemljina veličina je konstantna kretanje litosfernih ploča rezultira razmicanjem i sudaranjem

Shematski međuodnoslitosfernih

ploča i svih granica

među njima)

Postanak oceanskih bazena tri tipa granica među pločama:

konstruktivni (divergentni) razmicanje (a)

destruktivni (konvergentni) sudaranje (b)

konzervativni (transformni) smicanje (c)

Obilježja granica litosfernih ploča (www.geologyin.com)

Koja morfološka i topografska obilježja pripadaju konstruktivnim granicama ploča?

Postanak oceanskih bazena Konstruktivne granice

kontinuiran sustav srednje-oceanskih hrptova

60 000 km (duljina ekvatora…?)

planinski lanac koji se proteže kroz sve oceane

prostor nastanka oceana

postanak novog oceana danas (?)

Crveno more (aktivno širenje) –Istočna Afrika (zaustavljeni rift?)

Centri širenja u trostrukom spoju (www.tankonyvtar.hu)

Postanak oceanskih bazena …vezano za širenje oceanskog dna:

Zemlja se ponaša kao magnet – izvor magnetskog polja je tekuća jezgra

dva pola koja tijekom vremena mijenjaju mjesta (x100 000 g – xMg)

prilikom izlaska magme na srednje-oceanskim hrptovima i prolaskom Curie točke (400-600ºC)…(?) astenosferskimaterijal poprima magnetske karakteristike

…temperatura iznad koje materijal gubi permanentni magnetizam

Normalni i reversni položaj magnetskih polova Zemlje (all-geo.org)

Postanak oceanskih bazena …vezano za širenje oceanskog dna:

magnetični minerali se orijentiraju u skladu s trenutnim magnetskom polom Zemlje

pomicanjem magnetometra okomito na hrbat magnetometar će identificirati magnetske anomalije: izmjene normalnog i reversnog polariteta

Paleomagnetska stratigrafija –mjerenje starosti oceanskog dna na temelju magnetske anomalije

Stjenski zapis promjene polariteta Zemlje (tenor.com)

Postanak oceanskih bazena intenzitet magnetskog polja ostaje

zapisan nakon prolaska magnetometrom preko oceanskog dna

zapis ostaje u obliku simetričnih pruga niskog i visokog intenziteta magnetskog polja

pruge visokog intenziteta (>0) se pojavljuju na mjestima gdje normalno magnetizirane stijene oceanske kore pokazuju postojeći (normalni) polaritet

obrnuto vrijedi za pruge niskog intenziteta (<0)Conversely, the lowintensity

Zapis magnetometra pri promjeni jakosti Zemljinog magnetskog polja i pri promjeni polariteta Zemlje (Tarbuck i Lutgens 2016)

Postanak oceanskih bazena …vezano za širenje oceanskog dna:

usporedba brzine širenja oceanskog dna u oceanima – nije jednaka u vremenu i prostoru

starost oceanskog dna se povećava od hrpta ne postoji oceansko dno starije od… (?) …160-180 Ma kolika je starost kopna…(?)

oceanski bazenima se mijenjaju oblik i veličina oceanski bazeni nastaju i nestaju

Današnja situacija: Tihi ocean se smanjuje Atlantski i Indijski ocean se šire

Starost oceanskog dna u milijunima godina (www.ngdc.noaa.gov)

Postanak oceanskih bazena Kronologija događaja modernih oceanskih bazena:

~ 200 Ma- postojanje super oceana Panthalassa- ostojanje Pangee 200-180 Ma- inicijalni raspad Pangee; formiranje Laurazije i Gondvane- postojanje Tethys mora 180-140 Ma- odvajanje Eurazijske od Sjeveroameričke ploče- početak srednje-atlantskog hrpta- početak otvaranja Sjevernog Atlantika- Južni Atlantik zatvoren 140-80 Ma- odvajanje Afričke od Južnoameričke ploče- početak otvaranja Južnog Atlantika

Postanak oceanskih bazena Kronologija događaja modernih oceanskih bazena:

80-60 Ma- Indijska ploča dolazi do ekvatora nakon odvajanja od Australije i Antarktike- Atlantik se širi- sudar Indijske i Azijske ploče, inicijalno formiranje Himalaja- Atlantik dobiva izgled sličan današnjem 60-20 Ma- glavno izdizanje Himalaja i stvaranje Tibetanskog platoa- širenje Južnog Oceana 20-5 Ma- zatvaranje prolaza između Amerika nakon kolizije Sjeveroameričke i Južnoameričke

ploče- izolacija Tihog oceana i Indijskog oceana

Koja morfološka i topografska obilježja pripadaju destruktivnim rubovima ploča?

Postanak oceanskih bazena Destruktivne granice

nizovi otočnih lukova i oceanskih (dubokomorskih) jaraka

uglavnom u Tihom oceanu mjesta podvlačenja i uništavanja

(destrukcije) oceanske kore Benioff zona… (?) …područje pojačane seizmičke

aktivnosti; nagnuta od jarka prema jezgri u smjeru vulkana na kopnu ili vulkanskog otočnog luka na moru

Alpsko-Himalajski planinski lanac ukazuje na subdukciju

vrijeme…(?) …150 milijuna godina ocean…(?) …Tethys Benioff zona

Podvlačenje oceanske pod kontinentsku ploču (www.usgs.gov)

Što je s transformnim granicama ploča u oceanu?

Postanak oceanskih bazena Sedam većih ploča: Afrička Antarktička Euroazijska Indo-Australska Sjevernoamerička Južnoamerička Pacifička

Šest manjih ploča: Arapska Karipska Cocos Juan de Fuca Nazca Filipinska Škotska

Glavne i sporedne tektonske ploče (Wikipedia)

Postanak oceanskih bazena Glavni oceanski bazeni – TIHI OCEAN

najveći (180 000 000 km2) najdublji (prosječno: 3940 m) brojna rubna mora brojni vulkanski lukovi i dubokomorski jarci stvaranje planina na rubovima potresne zone uz rubove nizak unos slatke vode

Glavni oceanski bazeni – ATLANTSKI OCEAN

drugi najveći (107 000 000 km2) prosječna dubina: 3310 m značajan unos slatke vode: Amazona, Kongo, Mississippi, Niger, Orinoco rubna mora: Meksički Zaljev, Karipsko more, Sredozemno more

Tihi ocean (Wikipedia)

Atlantski ocean (Wikipedia)

Postanak oceanskih bazena Glavni oceanski bazeni – INDIJSKI OCEAN

najmanji (74 000 000 km2) prosječna dubina: 3840 m) velik unos sedimenta (Ind, Ganges) rubna mora (Arapsko, Perzijski Zaljev, Crveno more)

Glavni oceanski bazeni – ARKTIK

centralni smještaj oko Sjevernog pola plitak i okružen kopnom pokriven ledom (?) značajan unos sedimenta…(?)…kojim mehanizmom(?)

Arktik (Wikipedia)

Indijski ocean (Wikipedia)

Postanak oceanskih bazena JUŽNI OCEAN

južno od 60. paralele najhladniji od svih maksimalna dubina: 7434 m zašto ga izdvajamo…(?) biološki najproduktivniji značajna pokrivenost ledom tijekom godine rubna mora (Weddellovo i Rossovo more)

Južni ocean (Wikipedia)

Morfologija oceanskih bazena Kontinentski rub 20% površine oceana

Dubokomorsko područje

80% površine oceana

Kontinentski rub i dubokomorsko područje (geologylearn.blogspot.com)

Kontinentski rub dio kontinentske kore materijal nataložen trošenjem kopna

3 cjeline:

šelf ili kontinentski prag/podina/plićak

kontinentska padina/slaz kontinentsko podnožje

poremećenost sedimenta ovisi o tome da li je rub aktivan ili pasivan…(?)

Eduard Suess (1831. – 1914.)

rubovi Pacifičkog tipa - AKTIVNI rubovi Atlantskog tipa - PASIVNI Kontinentski rub (Plummer i dr., 2016)

Kontinentski rub

Aktivni i pasivni kontinentski rubovi (www.bluehabitats.org)

Kontinentski rub

Položaj rubova oceana u odnosu na položaj granica tektonskih ploča

Kontinentski rub AKTIVNI KONTINENTSKI RUB –

Pacifički tip kontakt mora i kopna je na kontaktu ili

blizu kontakta dviju litosfernih ploča kontinentski rub se izdiže…(?) …radi subdukcije snažna vulkanska i seizmička aktivnost deformacija sedimenta

PASIVNI KONTINENTSKI RUB –Atlantski tip

kontakt mora i kopna nije na kontaktu ili blizu kontakta litosfernih ploča

kontinentski rub se sliježe…(?) …radi taloženja sedimenta tektonski stabilna područja

Aktivni i pasivnikontinentski rub

(Plummer i dr.,2016)

Kontinentski rub KONTINENTSKI ŠELF

8% površine oceana potopljeni dio kontinenta nagiba do 1,7‰ od obale do ruba šelfa - izobate od 200

m u prosjeku (100-400 m) mjesto najbržeg i najmasovnijeg

taloženja sedimenta u moru/oceanu zona visoke bioprodukcije ekonomski važna zona (?) širina šelfova do 1700 km na pasivnim

rubovima šelfna mora (?)

razlika šelfova aktivnih i pasivnih rubova (?)

Kontinentski šelf na kontinentskom rubu

Kontinentski rub KONTINENTSKI ŠELF

najveći dio starih kopnenih sedimenata taložen je na nekadašnjem šelfu –važnost razumijevanja i poznavanja recentnih procesa na šelfovima

prema tipu sedimenta (stara podjela): terigeni šelfovi – umjerene širine biogeni šelfovi – tropi miješani šelfovi – miješani sediment;

kompleksnost procesa šelfovi su recentna forma…(?) zadnja transgresija prije oko 6500 g. neravnotežni šelfovi – hidrodinamički

nisu u ravnoteži s današnjicom regionalne razlike – primjer Jadran

Kontinentski šelf na kontinentskom rubu

Kontinentski rub

šelf završava rubom šelfa/break shelf break/continental break –

morfološka stepenica s naglom promjenom dubine

nakon ruba šelfa počinje slaz/padina rub šelfa se nalazi na oko 200 m

dubine (realno oko 130 m; raspon 100-400 m)

nastanak ruba šelfa nije do kraja razjašnjen

djelomično vezan za promjenu razine mora i donos sedimenta

Rub šelfa na kontinentskom rubu

Kontinentski rub KONTINENTSKA PADINA

nagibi 1-4% često ispresijecana kanjonima –

direktan prijenos materijala u duboko more (nastavak rijeka)

KONTINENTSKO PODNOŽJE

prijelazno područje od padine prema dubokom moru

nagibi 0,5-1% akumuliran sediment česte podmorske lepeze – na izlazu iz

kanjona

Kontinentska padina i podnožje na kontinentskom rubu

Dubokomorsko područje

80% površine oceana abisalne ravnice zauzimaju > 50% dna

u dubokomorskom području oceanski hrptovi zauzimaju >40% dubokomorski jarci > 2% vulkanski nizovi vulkanska uzvišenja

Dubokomorsko područje (Plummer i dr.,2016)

Dubokomorsko područje ABISALNE RAVNICE

nagibi < 0,5‰ na dubinama 3000-6000 m postepeno zaravnjene taloženjem

sedimenta mehanizmi taloženja… (?)

Abisalne ravnice (oceansjsu.com)

Debljina sedimenta u oceanu (slideshare.com)

Dubokomorsko područje

OCEANSKI HRPTOVI

mjesta razmicanja ploča i nastanka nove oceanske kore…(?)…sastav

ukupna duljina ~60 000 km

dubina hrptova: 2-3 km neravni: u sredini je riftna pukotina

Opća morfologija oceanskog dna (maps.com)

Dubokomorsko područje

OCEANSKI HRPTOVI

vulkanska aktivnost hidrotermalna aktivnost hidrotermalni izvori…(?) zajednica organizama egzistira na

kemosintezi… otkrivene 19xx.? 1977. (Alvin)

Profil hidrotermalnog izvora u Crvenom moru (Bäcker, 1973)

Hidrotermalni izvori (Wikipedia)

Dubokomorsko područje

DUBOKOMORSKI JARCI

uz subdukcijske zone; posebice u Tihom oceanu

širine do 100 km, duljine x1000 km presjek oblika slova V strmi nagibi padina

najveća dubina u Marijanskoj brazdi… (?)

11034 m

Geografski položaj pružanja Marijanske brazde

Dubokomorsko područje

DUBOKOMORSKI JARCI

uz jarke je vezana seizmička aktivnost žarišta 80% potresa na Zemlji sve dubine potresa

od oko 800 aktivnih vulkana 75% se nalazi u Vatrenom prstenu uz jarke

Geografski položaj pružanja Marijanske brazde

Dubokomorsko područje

VULKANSKI OTOCI

većina otoka u oceanima je vulkanskog porijekla…(?)

…Jabuka…magmatske stijene

podmorska uzvišenja – guyots –nekadašnji vulkanski otoci, strmih nagiba strana, zaravnjenog vrha

dimenzija do 100 km Harry Hess dao ideju o nastanku

najviše ih je u Tihom oceanu (2000)

The Bear guyot u Atlantskom oceanu (Wikipedia)

Nastanak guyot-a s desna na lijevo (scotdir.com)

Dubokomorsko područje

OTOČNI NIZOVI

nizovi vulkanskih otoka „bušenje” kore koja prelazi preko vruće

točke primjer: Havaji otočni nizovi ukazuju na smjer kretanja

ploče starost nizova ukazuje na brzinu

kretanja ploče

Otočni niz – primjer Havaja (www.smithsonianmag.com)

Otočni niz Havaja(earthscience.stackexchange.com)

Novo…najnovije!!!

NOVA KARTA MORSKOG DNA OCEANA (listopad 2019)

https://www.geologyscience.info/previously-unseen-details-of-seafloor-exposed-in-new-map/

www.geologyscience.info

Literatura: Kennett, J.P. (1982): Marine Geology.

Prentice Hall, 813, str. Seibold, E., Berger, W.H. (2017): The

Sea Floor. An Introduction to Marine Geology – 4. izdanje. Berlin - New York: Springer-Verlag, 268 str.

Sverdrup, K., Duxbury, A.C.,Duxbury,A., (2004): An Introduction to the World's Oceans. Graw-Hill Education –Europe.