Hvernig fara vísindamenn að því að aldursgreina hafsbotninn?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvernig fara vísindamenn að því að aldursgreina hafsbotninn?
Upprunalega spurningin hljóðaði svona:

Hvernig vitum við hvaða hafsbotn er yngstur og hvaða hafsbotn er elstur?

Aldur hafsbotnsins hefur verið ákvarðaður út frá bergsegulmælingum, einnig aldursgreiningum á bergi og setlagagreiningum þar sem borað hefur verið í hafsbotninn. Þrátt fyrir að elsta berg á yfirborði jarðar sé yfir fjögurra milljarða ára gamalt er einungis lítill hluti hafsbotnsins eldri en 200 milljón ára. Þetta má sjá á meðfylgjandi korti frá Haf- og loftlagsrannsóknastofnun Bandaríkjanna (NOAA).

Jarðskorpan er samsett úr flekum sem reka í mismunandi stefnur ofan á jarðmöttlinum. Undir úthafshryggjum er uppstreymi möttulefnis, þar færast flekarnir í sundur sitt hvorum megin hryggjarins. Við jaðar meginlandanna sekkur elsti hluti hafsbotnsins aftur niður í möttulinn. Fyrir daga bergmálsdýptarmælinga var landslag á úthafsbotninum að miklu leyti óþekkt, en gróf sjókort, gerð með handlóðum, voru til af strandsvæðum. Sjófarendur þekktu þó til fjallgarða á hafsbotni, en enginn skilningur var á uppruna þeirra. Fyrsta kortið af hafsbotni Atlantshafsins, sem byggt var á dýptarmælingum, kom út 1957. Höfundar þess voru Bruce Heezen og Marie Tharp, vísindamenn við Lamont, jarðfræðistofnun Columbíuháskóla í New York. Kortið handteiknaði Marie Tharp út frá dýptargögnum sem safnað hafði verið áratugina á undan. Marie varð fyrst til að átta sig á því að fjallgarðurinn um miðbik Atlantshafsins væri samfelldur og að sigdalurinn eftir miðju hryggjarins væri tilkominn vegna landreks. Ekki voru þó allir jarðvísindamenn sannfærðir um að hafsbotninn væri myndaður á þennan hátt.

Bergsegulmælingar á úthafshryggjum, meðal annars á Reykjaneshryggnum, leiddu í ljós beltaskiptar segulræmur samsíða hryggjunum. Sama mynstur beggja vegna hryggjanna gaf til kynna að bergið væri af sama aldri, og myndað við rek jarðskorpunnar út frá hryggjunum. Þegar kvika storknar falla út segulmagnaðar steindir (magnetít) í stefnu segulsviðs jarðar á þeim tíma. Segultímakvarðinn endurspeglar viðsnúning segulsviðsins (pólskipti). Gögn úr bergsegulmælingum á basaltstöflum á Íslandi og Hawaii gegndu einnig mikilvægu hlutverki í samsetningu segultímakvarðans.

Samkvæmt segultímatalinu er elsti hluti hafsbotnsins í norðanverðu Atlantshafi um 54 milljón ára gamall, við strendur Grænlands og Noregs. Elsta hafsbotninn í Atlantshafinu, 160-180 milljón ára, er að finna norðan miðbaugs, við vesturströnd Norður-Afríku og austurströnd Norður-Ameríku.

Fyrsti skipulagði vísindaleiðangurinn til að kanna úthöfin og hafsbotninn var farinn á breska skipinu HMS Challenger 1872–1876. Í leiðangrinum voru tekin set- og bergsýni af hafsbotninum. Tæpri öld síðar, árið 1968, var bandaríska rannsóknarskipinu Glomar Challenger hleypt af stokkunum, samhliða fyrsta stóra úthafsborunarverkefninu (e. Deep Sea Drilling Project, DSDP, 1968-1983). Glomar Challenger var fyrsta borskipið sem gat borað í gegnum setið og niður í fasta bergið undir því. Næstu árin sigldi skipið um heimshöfin, meðal annars um Atlantshafið, á milli Ameríku og Afríku, gerði jarðeðlisfræðilegar mælingar og safnaði set- og bergkjörnum. Aldur sýnanna var ákvarðaður með greiningum á götungum í setinu og aldursgreiningum á berginu. Með aldursgreiningum á borkjörnunum var hægt að betrumbæta segultímakvarðann. Þannig var kenningin um úthafshryggina og flekarekið staðfest.

Þrátt fyrir að myndunaraldur og þróun úthafsbotnsins sé í stórum dráttum þekkt er mörgum spurningum ósvarað, sérstaklega þar sem endurteknir gosbeltaflutningar hafa átt sér stað, eins og norðan Íslands. Tvö af síðustu verkefnum alþjóðlega hafsbotnsrannsóknaverkefnisins IODP (e. International Ocean Discovery Program) voru helguð rannsóknum á uppruna og aldri hafsbotnsins við suðurmörk lögsögu Íslands á Reykjaneshrygg og við vesturströnd Noregs. Til verksins var notað borskipið JOIDES Resolution. Fyrst voru boraðar fimm rannsóknarholur austan Reykjaneshryggjar til að kanna myndun V-laga hryggja með tilliti til reksögunnar og virkni heita reitsins undir Íslandi síðustu 3-32 milljón árin. Þaðan sigldi JOIDES Resolution, með viðkomu í Reykjavík í ágúst 2021, til Noregs þar sem borað var í gegnum þykka setlagabunka niður í bergið undir þeim á Vöringsléttunni til þess að kanna loftlagsbreytingar og bergfræði frá opnun Atlantshafsins á milli Grænlands og Noregs fyrir um 55 milljónum ára.

Þriðja IODP verkefnið, borun í Íslandssléttuna norðaustan Íslands, var komið í gegnum ítarlegt umsóknarferli en náðist ekki að framkvæma áður en bandaríska vísindaráðið (e. NSF) ákvað að hætta rekstri JOIDES Resolution sem IODP leigði. Verkefnið sem fyrirhugað var á Íslandssléttunni tengist gosbeltaflutningum á milli Ægishryggjar og Kolbeinseyjarhryggjar og spannar tímabilið á milli verkefnanna við Noreg og Reykjaneshrygg, það er tímabilið fyrir 30-50 milljón árum. Jarðeðlisfræðileg gögn sem Orkustofnun og síðar Íslenskar orkurannsóknir (ÍSOR) hafa safnað, ásamt Jarðvísindastofnun Háskólans og erlendum samstarfsaðilum, liggja til grundvallar þessu rannsóknarverkefni. Verkefnið mun varpa mikilvægu ljósi á uppruna og aldur hafsbotnsins á milli Grænlands og Jan Mayen, hvenær sem af því verður.

Frekari fróðleikur:

• Reykjanes Mantle Convection and Climate. International Ocean Discovery Program.
• Mid-Norwegian Margin Magmatism and Paleoclimate Implications. International Ocean Discovery Program.
• Ráðstefna og samstarf Íslenskra orkurannsókna og Háskólans á Akureyri við vísindafólk úr leiðangri 396 innan International Ocean Discovery Program. ÍSOR.

Myndir:

• Yfirlistmynd: IODP Expedition 395 Photo Gallery. International Ocean Discovery Program. Höfundur myndar Jennifer Field, IODP. Brit undir CC BY 4.0 leyfi. (Sótt 18.10.2024).
• Age, spreading rates and spreading symmetry of the world's ocean crust. NOAA. (Sótt 17.10.2024).
• Myndina af Joides að sigla úr Reykjavíkurhöfn tók Tom DeVries. Hún er birt með góðfúslegu leyfi hans.
• IODP Expedition 395 Photo Gallery. International Ocean Discovery Program. Höfundur myndar Jennifer Field, IODP. Brit undir CC BY 4.0 leyfi. (Sótt 18.10.2024).

...