Az óceánközépi hátság Földünk legaktívabb hegylánca. Egy 1982-ben végzett kutatóúton - melyen a Kelet-csendesóceáni-hátat térképezték fel - jutott a tudomány a hátság fejlődéséről, kialakulásáról új ismeretek birtokába. A Scripps Oceanográfiai Intézet kutatói szereltek fel egy hajót - az akkor újfajta - 'SeaBeam' nevű hanglokátorral, amivel feltérképezték a hátság keleti részét. Ez csak egy kis rész a 75OOO kilométer hosszú földrajzi alakzatból. A hátság a világ egyik legkevésbé megközelíthető része, és a kutatók azt remélték hogy az új rendszerrel, amellyel egyetlen hangimpulzus 2 kilométer széles sávot tapogat le, az eddiginél sokkal részletesebb képet kaphatnak róla, ezáltal jobban megismerve a képződményt formáló erőket.

A letapogatás a Kókusz-lemez és a Csendes-óceáni-lemez kezdődött San Diego magasságában. Ezeket a lemezeket a földkéreg és a felső köpeny összefonódva építi fel. A két lemez évenként 12O mm-t távolodik egymástól.

A lemezek szétválásakor repedések keletkeznek a hegygerinc mentén, amelyeken keresztül az olvadt kőzetanyag felszivároghat a köpenyből. A kőzetanyag egy része óriási kitörések kíséretében jut ki az Óceán aljzatára. Ezután a magma megszilárdul, és így évenként sok négyzetkilométernyi új Óceáni kéreg keletkezik.

A már régebben is ismert formák mellet (a hátság tengelyén lévő kiemelkedés, transzform vetők) először figyeltek meg meggörbült egymást átfedő hátságokat és e szerkezetek közelében meghajlott és feldarabolódott óceáni kérget.

Más kutatók (franciák és angolok és amerikaiak) is vizsgálták a Kelet-csendesóceáni hátat, ezen kutatások szerint a hátságon belül belül sok helyen oldalirányú repedések láthatók, de alakjuk és viselkedésük eltér, legtöbbször mélyebb és nyugodtabb a köztük lévő területeknél. Ezért a hátság gerince 10-1000 kilométeres szakaszokon hullámzik, egyes pontjai között több száz méteres szintkülönbségek is lehetnek. Az elmúlt években értették meg, hogyan fejlődnek ezek a repedése, és mi a kapcsolatuk a földkéreg és a köpeny mélyén lejátszódó folyamatokban.

Az óceánfenék tágulása

Bruce C. Heezen és W. Maurice Ewing fedezte fel 1956-ban, hogy az óceáni medencében lejátszódó földrengések egy, a Földet folytonosan körbefutó sávban alakulnak ki. Mivel a sáv egybeesett az Óceánközépi hátság akkor már ismert szakaszaival, úgy gondolták hogy a Földet egy folytonos óceáni hátságrendszer övezi.

A hátságot létrehozó és formáló világméretű erőket egészen 1960-ig nem értették. Ekkor ismertette Harry H. Hess az óceánfenék tágulásával kapcsolatos elképzelését. Más kutatók tovább finomították ezt az elgondolást , és megalkották a lemeztektonika elméletét, amely szerint a földkéreg és a felső köpeny néhány tucat lemezre vált szét, amelyek egymáshoz képest mozoghatnak. Ha két lemez egymáshoz képest eltávolodik, akkor a köpeny anyaga feltörhet, s új hátságot, valamint óceáni kérget hoz létre.

A lemeztektonika elmélete megmagyarázza az óceánközépi hátság legnagyobb szerkezeti elemeinek létét is. H. William Menard és Heezen már 1960-ban felfedezte, hogy az óceánközépi hátság szerkezete nem folytonos. Mélységmérő berendezésekkel feltérképezték a hátságot, és úgy találták, hogy egyes szakaszai a hátság irányára merőlegesen eltolódtak. 1965-benJ. Tuzo Wilson ezekről a repedésekről megállapította, hogy transzform vetők: olyan, a hátság irányára merőleges határvonalat alkotnak, amely darabok mentén a lemezdarabok élei egymással ellentétes irányba mozdulnak el. Később Richard N. Hey felismerte, hogy a hátság két transzform vető által közrefogott szelvénye a hátság hosszával párhuzamosan is elmozdulhat. Az ilyen típusú szerkezetet terjedő ároknak nevezik.

A nyolcvanas évekre az oceanográfusok számos transzform vetőt és terjedő árkot azonosítottak. Azt is megállapították, hogy az óceánközépi hátság egyes részei más-más módon fejlődnek. A Kelet-csendesóceáni-hátat létrehozó lemezek gyorsan (évenként 60-70 millimétert) távolodnak egymástól. A Közép-Atlanti-hátságot létrehozó lemezek viszont lassabban mozognak, éven- ként körülbelül 30 milliméterrel húzódnak szét. Mivel a tágulás sebessége változó, a hátságot létrehozó magma mennyisége is különböző, a gyorsan táguló hátságok felszíne eltér a lassan tágulókétól. A gyorsan táguló hátságok gerincét az óceáni kéreg 5-20 kilométer széles és néhány száz méter magas megemelkedése jelzi. Ezzel szemben a lassan tágulóak tengelyét egy néhány kilométer mély és 20-30 kilométer széles hasadékvölgy képviseli.

A nyolcvanas évek elején Hans Schouten, Kim D. Klitgord és munkatársaik a Közép-Atlanti-hátság megfigyelései alapján úgy gondolták, hogy a transzform vetők egymástól függetlenül mozgó szelvényekre osztják az óceánközépi hátságot. Elméletük szerint minden egyes tágulási szelvény egy, a köpeny mélyén levő forrásterülethez kapcsolódik. Ezek a szelvények a mérések szerint, több tízmillió évig is változatlanul maradnak.

1982-ben viszont kiderült, hogy a várakozások ellenére a hegységet sok kis törésvonal szabdalja. Ezek a repedések 10-200 kilométer hosszú szakaszokra osztják a hátságot. A transzform vetőkkel ellentétben ezeket az eltolódásokat átfedett hátságvégek jellemzik, és nincsenek egyértelműen meghatározott vetők, amelyek a hátságszakaszok végeit összekötik. Az egymást fedő eltolódásokat környező, tengelytől távoli területekről kiderült, hogy igen gyorsan fejlődnek, ráadásul a repedések különböző sebességgel és más-más vándorolhatnak a hátság mentén. Az ezen repedésekhez tartozó hátságszelvények elnyúlhatnak vagy megrövidülhetnek.

Magma utánpótlási modell

A vulkáni tevékenység bár nagymértékben változhat két szomszédos szelvény között, de az egyes szelvények között rendszeresen bekövetkezik. A kevésbé aktív területek mélyek, míg az aktívak a szelvények sekély központjai.

A köpenyben 30-60 kilométer mélyen a kőzetek magas hőmérsékletre hevülnek. Mivel azonban nagy nyomásnak vannak kitéve, szilárd halmazállapotban maradnak. A lemezhatárok környezete ettől valamelyest eltér. Ahogy a lemezek távolodnak egymástól, a nyomás csökken, és a kőzetek egy része megolvad. Az olvadt kőzet ezután átszivárog a köpenyen, és megtölti a hátság gerince alatt a kéregben levő sekély kamrát. Amint a kamra megtelik és tágulni kezd, a benne lévő kőzetanyag, valamint a felső köpeny terjedelmesebb forró kőzetrétegének együttes hatására a hátság megemelkedhet.

Minél több olvadt kőzetanyag jut egy területre, annál magasabbra emelkedik a felette elhelyezkedő hátságszelvény. Mivel az olvadt kőzetanyag utánpótlása helyről helyre változhat, a felső hátságszelvények felépítése is eltérő lesz.

Ez a modell a kisebb szerkezeti eltéréseket is magyarázza. Ahogy a kamrákban lévő magma a hátság tengelye mentén vándorol, a felette levő kéreg megnyúlik és eltörik. A magma ezeken a töréseken keresztül kiömölhet az óceáni aljzatra. A hasadékok további kiemelkedéseit vulkáni kitörések kísérik. A kitörések folytatódnak, amíg a magma termelés alább nem hagy, és az utánpótlás ki nem merül. Ha egy hátságszakaszhoz több olvadt kőzetanyag jut, mint a környezetéhez, akkor megnyúlik, ha viszont kevesebbet kap akkor megrövidül.

A legtöbb geológus és oceanográfus ma már egyetért abban, hogy a gravitációs- szeizmikus vizsgálatok által tapasztalt, a hátság sekély részei alatt elhelyezkedő "sapka", egy hosszú, lapos, forró kőzettel telt magma test. Ez a magma kamra csupán 2-4 kilométer széles és legfeljebb 1 kilométer vastag, melyet szélesebb sávban nagyon forró kőzet övez. Ez a zóna 6-10 kilométer széles és 3-6 kilométer vastag lehet. Lenyúlik legalább az óceáni kéreg aljáig, és néhány kilométert a felső rétegbe is behatolhat.

A magma kamrák és forró kőzetmedencék létét a gravitációs mező pontos mérései is alátámasztják, melyek a hátság tengelye alatt mozgékony anyagtömegeket mutattak ki. A mérések alapján a kutatók arra jutottak, hogy a magkamra keresztmetszete gomba alakú: van egy részlegesen megolvadt kőzetből álló szára, amely egy széles, mindazonáltal vékony olvadéklencsét táplál.

A mérések még nem bizonyították a magkamrák meglétét az olya lassan táguló alakzatok alatt, mint például a Közép-Atlanti-hátság. Más mérések azonban alátámasztani látszanak az előbbi területek magutánpótlási modelljét.

A kutatók olyan rendellenességet tapasztaltak a gravitációs mezőben, amelyek a Közép-Atlanti-hátság különböző szelvényeinek legsekélyebb részei köré összpontosulnak.

Ezeket az eltéréseket legjobban az magyarázza, hogy a hátságszakaszok sekély részei alatt vagy feláramlik a forró köpenymag, vagy pedig az óceáni kéreg megvastagodik. Mindkét magyarázat megfelel a magutánpótlási modellnek.

Repedések

A magma utánpótlási modell megmagyarázza a különféle repedések és hátságszakaszok kialakulását is. Ezek a szerkezetek méretüktől, élettartamuktól, geometriájuktól és viselkedésüktől függően első-, másod-, harmad- és negyedrendűek lehetnek. Az már bizonyos, hogy az első három a lassan és gyorsan táguló hátságoknak egyaránt elemei. A negyedrendűek szerepe még ismeretlen.

A leggyakoribb elsőrendű repedés a transzform vető; ez a merev lemezek egymás melletti elcsúszásakor alakul ki. Az elsőrendű repedések mentén a hátságdarabok legalább 20, de általában több mint 50 kilométerrel eltolódnak egymás mellett. Így a legtöbb transzform vető elég nagy ahhoz, hogy már a korai felderítő térképezések során rátaláljanak. Ezek a repedések általában 200-800 kilométer hosszú hátságszelvényeket fognak közre.

Az óceán fenekén a transzform vetők keskeny, hátságszakaszok végeit összekötő, egyenes sávoknak tűnnek. E sávok a hátságoktól több száz, sőt több ezer kilométer távolságig is nyomon követhetők, ami azt jelenti, hogy az elsőrendű repedések több millió, esetleg több tízmillió évig is léteznek.

Ezeket a szelvényeket 50-300 kilométerenként különféle másodrendű repedések tagolhatják. Az elsőrendű szerkezetektől eltérően a másodrendűek nem merevek, mozgásuk sem csupán egy keskeny törési zóna mentén történik. Alakjuk két, egymással kezet rázni szándékozó ember karjára emlékeztetnek. A karok - a hátságok- úgy nyúlnak egymás felé, hogy a kezek - a hátságok görbült végei- egymást fedik. A "kezek" közötti távolság 1-20 kilométer között változik. Az eltolódás általában harmada az átfedett hátságok hosszának .Ezt a formát átfedett tágulási központnak nevezik.

Felfedezésüket (1982) követően sok jellemzőjüket nem tudták megmagya- rázni. Miért igaz oly sok központra a 3:1 átfedési-eltolódási arány? Mi történt a hátságok egymást átfedő végei közötti kéreggel? Miért alkotnak a hátságok egy furcsa, meggörbült alakzatot?

1984-ben David P. Polard, Macdonald, valamint Jean-Christophe Sempere azt állapították meg hogy, az átfedett tágulási központok gyakran ismétlődő formája a hátságok mentén kialakuló repedések fejlődésével és terjedésével magyarázható.

A lemezek széthúzásakor a húzóerő irányára merőleges repedések alakulnak ki. Egy szelvény közepén a feszültség rendszerint merőleges a hátság tengelyére, így a repedések hossza a hátsággal párhuzamosan nő. Az egymást átfedő szelvények környezetében azonban változhat a feszültség iránya. Amint egy repedés a szelvény közepéről az átfedett terület felé nőni kezd, először eltér a kitűzött iránytól, és csak később kanyarodik vissza.

A repedéseken keresztül a magma kitörhet az óceánfenékre, és egy új hátság csúcsát alakíthatja ki. Mihelyt azonban a repedések átfedésének hossza megközelíti a köztük lévő távolság háromszorosát, terjedésük hirtelen abbamarad. Röviddel ezután egy új repedés kezd kialakulni az első mögött. Ahogy a második terjed, az első hátságszelvény a lemezek eltávolodása miatt egyre messzebbre kerül.

A tengelytől távoli szerkezetek

A több kilométeres átfedésű tágulási központok akár 80 kilométer széles "nyomot", azaz eltorzult óceáni kérget hagyhatnak maguk után. Ezeken a megbolygatott részeken az óceáni aljzat a környező területeknél 100-300 méterrel mélyebben van.

Hasonlóképpen az átfedett tágulási központok 100-300 méterrel mélyebben találhatók a hátságszelvények sekély, erőteljes magmás tevékenységgel jellemzett részeinél. Ezekre a jellegzetességekre a különböző feltérképező expedíciók által derült fény. A bolygatott területek térképein olyan, 10-20 kilométer hosszú, görbült fosszilis hátságvégek láthatók, amelyek többnyire az átfedett tágulási központoknál szakadtak le a hátságról.

Úgy tűnik, hogy a magma utánpótlási modell magyarázatot ad az átfedett tágulási központok szerkezetére, amelyek többnyire a magma források végeinél helyezkednek el, ahol kezd megszűnni a magma utánpótlás. Ha ez igaz, akkor az átfedett tágulási központokban létrejött kéreg fele vastagságú, mint a szelvények középső részein található, 6 kilométer vastag óceáni kéreg. Az elmélet igazolásához részletes szeizmikus és gravitációs mérésekre van szükség.

A földi mágneses mező átfedett tágulási központoknál mért eredményei alátámasztják azt az elgondolást, mely szerint a központok kis magma utánpótlási helyeken alakulnak ki. Kiderült ugyanis hogy ezeken a helyeken a láva több mágnesezett vasban gazdag ásványt tartalmaz.

Azok a magma kamrák amelyek elég nagyok ahhoz, hogy tartalmuk a magma utánpótlás szüneteiben is olvadt állapotban maradjon, kevésbé mágnesezett lávát termelnek. Mivel az átfedett tágulási központok közelében a kőzetek gyakran sokkal erősebben mágnesezettek, mint a hátság más területein, valószínűnek tűnik, hogy ezeket a központokat szakaszosan elszigetelt magma testek táplálják.

A megbolygatott sávokat övező kéreg korából és a tengelytől távoli területeken találhatónyomok elrendeződéséből kiderült, hogy a másodrendű szelvények akár több tízmillió évig is egységet képeznek. Ezek a repedések lassan 10-20 kilométeres kitéréssel ide oda mozoghatnak a hátságon belül, vagy több tíz kilométert vándorolhatnak a hátság mentén 20-100 mm/év sebességgel.

Mozgásuk általában ugrásszerű. Egy hátságszelvény évente akár több száz milliméterrel is megnyúlik, majd nyugalomba kerülhet, és az újabb mozgást megelőzően egy kis időre meg is rövidülhet. Ezért úgy tűnik, mintha a másodrendű repedéseknél a hátságszelvények “párbajoznának”.

Kis átfedések és "deval"-ok

A Kelet-csendesóceáni-hát a harmadrendű repedések rendszerint átfedett tágulási központok, ahol a hátság oldalirányú eltolódása 3 kilométernél kisebb. A harmadrendű repedések 30-100 km hosszúak. Ezekről a szerkezetekről kimutatták hogy kapcsolatban állnak a magkamrában található törésekkel.

A harmadrendű repedésekkel határolt hátságszelvények nagyon kevés tengelytől távoli nyomot hagynak. Az idősebb óceáni kéregben a hátság lejtőjén alig van nyomuk, következésképpen ezek a repedések geológiailag rövid ideig létezhettek. Becslések szerint is 10000 évnél fiatalabbak.

A negyedrendű repedések kis görbületek, vagy legfeljebb 500 méteres eltolódások. Ezek a szerkezetek, amelyeket gyakran "deval"-oknak neveznek, általában 10-40 km-enként követik egymást. Kialakulhatnak egyetlen nagyobb vulkán kitöréskor is, ezért akár 100-1000 évesek is találhatók közöttük.

A "deval"-okat nagyon nehéz felismerni. A SeaBeam-hez hasonló hanglokátorral is alig mutatható ki, és a szeizmikus kutatás sem jár több eredménnyel. Egyes esetekben a másodrendű repedések alatt a magkamra kissé lesüllyed, és ritka alkalmakkor láthatóan is megreped, legtöbbször azonban folytonos.

1986-ig negyedrendű szelvények nem számítottak önálló szerkezeti egységnek, de az ebben az évben végzett kőzetanalitikai kutatások kimutatták, hogy valamennyi negyedrendű szelvény hasonló összetételű, más szelvényeket viszont eltérő kémiai tulajdonságok jellemeztek.

Miért más ezeknél a szerkezeteknél a kőzetek kémiai összetétele? Az egyik elképzelés szerint a velük szomszédos negyedrendű szelvények alatt a magma kamra kisebb egységekre tagolódik, amely megakadályozza a magma keveredését a kamrán belül. Egy másik elmélet szerint a felső köpenyben található elszigetelt forrásokból kis mennyiségű olvadt kőzetanyag préselődhet a magma kamrába, ami még az elkeveredés előtt kitörhet az óceán aljzatára.

E folyamat során egy a környezetétől eltérő kémiai összetételű negyedrendű szelvény jön létre.

További bizonyítékokra van azonban szükség, hogy ezeket az elméleteket egyértelműen elfogadják vagy elvessék.

A kutatók sok különféle első-, másod- és harmadrendű repedést mutattak ki az Atlanti-óceán déli részén található, lassan táguló hátságokban is. Az elsőrendű repedések - hasonlóan a gyorsan táguló hátságokhoz - itt is transzform vetők. A lassan táguló hátságok másodrendű szerkezeteit vagy a hasadékvölgy oldalirányú eltolódásai, vagy mély, ferde az eltolódott hasadékvölgyeket összekötő medencék alakítják ki. A másodrendű repedések itt évmilliókig fennmaradhatnak, átlagban hosszabb ideig mint a gyorsan táguló hátságokban. Vándorlásuk is sokkal lassúbb a hátság tengelye mentén, mint a gyorsan táguló központokban. A lassan táguló hátságokban a harmadrendű repedések kis oldalirányú eltolódások a hasadékvölgy vulkáni láncolatában, a negyedrendűeknek pedig a vulkánok közötti hasadékok felelnek meg.

Az oceanográfusok, a tektonikával foglalkozó kutatók csak mostanában kezdik megérteni a lassan es gyorsan táguló hátságok feldarabolódását. Vajon kifejlődhet- e egy negyedrendű szelvényből egy elsőrendű, és fordítva?

A feldarabolódás legalább 100 millió éve tartó folyamat, szerephez jutott-e vajon már korábban is? Az óceánközépi hátság sajátos állattársulásainak vándorlása és fennmaradása hogyan függ össze a hátságszakasz élettartamával?

Ezek lesznek fő kérdései a RIDGE nevű, hátságokkal foglalkozó átfogó, interdiszciplináris kutatási programnak. A program célja többek között az, hogy feltérképezze az óceánközépi hátság tengelyét és lejtőit, valamint hogy még részletesebb képet adjon a tengelyektől távoli formákról.

Irodalomjegyzék

Submarine Canyons; pp.: 480-506 (h) Heezen, Bruce C.:

---

Oszd meg, ha tetszett!