Vaipan rakenne ja virtaukset Korja, A. ja Heikkinen, P. (2005) 1 2
3 TEKTONIIKKA: litosfäärilaatat Korja, A., Heikkinen, P. ja Karkkulainen, K., 2005. Miksi maapallolla tärisee? Dimensio, 5, 6-10. 4
TEKTONIIKKA: litosfäärilaatat This Dynamic Earth: http://pubs.usgs.gov/publications/text/dynamic.html 5 TEKTONIIKKA: merenpohjan repeäminen This Dynamic Earth: http://pubs.usgs.gov/publications/text/dynamic.html Repeämisen periaatekaavio Atlantin keskiselänne -->> 6 The East Pacific Rise
MERENPOHJAN MAGNEETTISUUS http://pubs.usgs.gov/publications/text/stripes.html Frederick Vine, Drummond Matthews, and Lawrence Morley (1963) Mitattu magneettinen anomaliaprofiili (sininen käyrä) ja Tyynen valtameren selänteelle laskettu malliprofiili (punainen käyrä) muistuttavat toisiaan. Mallissa on otettu huomioon Maan magneettikentän napaisuuskäännökset 4 Ma:n ajalta ja oletettu merenpohjan liikkuvan vakionopeudella kumpaankin suuntaan keskiselänteestä poispäin. 7 Kuuma kohta eli kuuma piste (engl. hot spot) on paikka Maan kuoressa, missä havaitaan pitkäaikaista tulivuoritoimintaa suunnilleen samassa kohdassa. Tulivuoritoiminta ei selity laattatektonisella mekanismilla, ts. laattojen reunojen keskinäisellä toiminnalla. Kuuma kohta pysyy paikallaan, kun taas mannerlaatta sen päällä liikkuu vuosimiljoonien kuluessa. Kuumassa kohdassa tapahtuu kivisulan eli magman nousua Maan vaipasta ylöspäin kuorikerroksen alaosaan kuuman kohdan alla on pluumi. Tällöin Maan kuoreen syntyy ainakin 100-200 km leveä kilpitulivuori. Hot spotin ikä on kymmeniä miljoonia vuosia. Kuumia kohtia on havaittu yhteensä noin 50 World map showing the locations of selected prominent hotspots; those labelled are mentioned in the text. (Modified from the map This Dynamic Planet.) 8
Havaijin tektoniikka 9 Kemosynteesi (kreik. synthesis = yhdistäminen) on tapahtuma, jossa mikrobi tai kasvi bakteerien (esim. rikkibakteerien) avulla tuottaa orgaanista ainetta, eli kemosynteesissä ei tarvita fotosynteesin tavoin auringon valoa. Kemosynteesissä vapautuu energiaa, kun yksinkertaiset epäorgaaniset aineet hapettuvat (rauta-, rikki- ja typpiyhdisteet sekä vety ja metaani). Kemosynteesiä hyödyntävät jotkut mikrobit, erityisesti arkkieliöt, joita on löydetty merenpohjan kuumien lähteiden läheltä ja jopa kallioperästä. Kemosynteesin uskotaan olevan eliöiden varhaisin energiantuotantomenetelmä. 10
[http://www.pmel.noaa.gov/vents/nemo/education/curr_p1_12.html] 11 Mustat savuttajat (engl. black smokers) ovat valtamerten pohjissa esiintyviä kuumia lähteitä, jotka syntyvät kun maankuoresta pulppuava ylikuumennut vesi läpäisee merenpohjan. Tämä vesi sisältää runsaasti liuenneita maankuoren mineraaleja, erityisesti sulfideja. Näitä mineraaleja kiteytyy suppiloksi lähteen ympärille, antaen mustille savuttajille niille ominaisen muodon. Savuttajan vedelle ominainen musta väri johtuu mineraalien saostumisesta kuuman veden kohdatessa kylmän meriveden. Kiteytyneet metallisulfidit voivat muodostaa valtavia malmiesiintymiä merenpohjaan. Ensimmäiset mustat savuttajat löydettiin vuonna 1977 Galápagossaarten lähistöltä. Nykyään niitä tiedetään olevan ainakin Atlantin valtameressä ja Tyynessä valtameressä, keskimäärin 2100 metrin syvyydessä. Mustien savuttajien veden lämpötila saattaa nousta 400 C:een, mutta merten syvyyksien korkean paineen takia vesi ei kiehu. Vesi on erittäin hapanta, sen ph-arvo voi olla 2,8. Tämä vastaa laimentamattoman etikan happamuutta. 12
[Ernst, 2000: Earth Systems ] F 12-5 13 WONDERS of the DEEP SEA http://pubs.usgs.gov/publications/text/exploring.html View of the first high-temperature vent (380 C) ever seen by scientists during a dive of the deep-sea submersible Alvin on the East Pacific Rise (latitude 21 north) in 1979. Such geothermal vents--called smokers because they resemble chimneys--spew dark, mineral-rich, fluids heated by contact with the newly formed, still-hot oceanic crust. This photograph shows a black smoker, but smokers can also be white, grey, or clear depending on the material being ejected. (Photograph by Dudley Foster from RISE expedition, courtesy of William R. Normark, USGS.) 14
ODP after 2003 15 IODP The Integrated Ocean Drilling Program (IODP) is an international marine research program that explores the Earth's history and structure as recorded in seafloor sediments and rocks, and monitors subseafloor environments. IODP builds upon earlier successes of the Deep Sea Drilling Project (DSDP) and Ocean Drilling Program (ODP), which revolutionized our view of Earth history and global processes through ocean basin exploration. IODP greatly expands the reach of these previous programs by using multiple drilling platforms, including riser, riserless, and mission-specific, to achieve its scientific goals. The program's principal themes are outlined in the Initial Science Plan: "Earth, Oceans and Life: Scientific Investigations of the Earth System Using Multiple Drilling Platforms and New 16 Technologies."
[http://www.pmel.noaa.gov/vents/nemo/education/curr_p1_12.html] [http://pangea.stanford.edu/marve/bio_gallery /biogallery-thumb.00003.html] 17 BIZARRE LIFE ON THE SEAFLOOR The deep-sea hot-spring environment supports abundant and bizarre sea life, including tube worms, crabs, giant clams. This hot-spring"neighbourhood" is at 13 N along the East Pacific Rise. (Photograph by Richard A. Lutz, Rutgers University, New Brunswick, New Jersey.) 18
Alas työntyvä laatta lämpenee adiabaattisesti paineen kasvaessa. Laatta kuitenkin säilyy Ympäristöään kylmempänä, koska lämmönjohtuminen on hitaampaa kuin laatan vaipuminen ja tuhoutuminen. Nopeasti ( 10 cm/a) vaipuvan laatan kärki voi saavuttaa noin 700 km:n syvyyden ennen sulamistaan. Above: Conceptual drawing of assumed convection cells in the mantle. Below a depth of about 700 km, the descending slab begins to soften and flow, losing its form. Left: Sketch showing convection cells commonly seen in boiling water or soup. This analogy, however, does not take into account the huge differences in the size and the flow rates of these cells. 19 20
Kuuma kohta eli kuuma piste (engl. hot spot) on paikka Maan kuoressa, missä havaitaan pitkäaikaista tulivuoritoimintaa suunnilleen samassa kohdassa. Tulivuoritoiminta ei selity laattatektonisella mekanismilla, ts. laattojen reunojen keskinäisellä toiminnalla. Kuuma kohta pysyy paikallaan, kun taas mannerlaatta sen päällä liikkuu vuosimiljoonien kuluessa. Kuumassa kohdassa tapahtuu kivisulan eli magman nousua Maan vaipasta ylöspäin kuorikerroksen alaosaan kuuman kohdan alla on pluumi. Tällöin Maan kuoreen syntyy ainakin 100-200 km leveä kilpitulivuori. Hot spotin ikä on kymmeniä miljoonia vuosia. Kuumia kohtia on havaittu yhteensä noin 50 World map showing the locations of selected prominent hotspots; those labelled are mentioned in the text. (Modified from the map This Dynamic Planet.) 21 TEKTONIIKKA: repeämälaakson synty This Dynamic Earth: http://pubs.usgs.gov/publications/text/dynamic.html Afrikan laatan menossa oleva repeäminen Map of East Africa showing some of the historically active volcanoes(red triangles) and the Afar Triangle (shaded, center) -- a socalled triple junction (or triple point), where three plates are pulling away from one another: the Arabian Plate, and the two parts of the African Plate (the Nubian and the Somalian) splitting along the East African Rift Zone 22
TEKTONIIKKA: Intian laatan liike This Dynamic Earth: http://pubs.usgs.gov/publications/text/dynamic.html <<-- Intian laatan liike viimeisen 71 miljoonan vuoden aikana. Mantereiden välisen törmäyksen periaatekaavio 23 TEKTONIIKKA: Intian laatan törmäys ja Himalajan synty This Dynamic Earth: http://pubs.usgs.gov/publications/text/dynamic.html Himalajan vuoriston synty. Intian laatan Törmäys Aasian mannerlaattaan ja sitä seurava alityöntö. 24
TEKTONIIKKA: suursiirrokset This Dynamic Earth: http://pubs.usgs.gov/publications/text/dynamic.html Tyynen meren ja Pohjois- Amerikan laattojen liike tapahtuu suursiirroksia pitkin 25 Siirrosten syntytapoja liikesuunta 26
[Ahvenisto et al, 2003] 27