Nowa skorupa oceaniczna powstaje na dywergentnej (rozbieżnej) granicy płyt litosfery (zob. Założenia teorii tektoniki płyt ), w miejscu gdzie znajduje się grzbiet śródoceaniczny oznaczany skrótem MOR (ang. Mid Oceanic Ridge) [1], [2], [3], [4]. Grzbiet ten wznosi się około dwóch kilometrów nad względnie płaskim dnem oceanicznym, zwanym równią abysalną [5]. Głębokość najwyższej części grzbietu śródoceanicznego jest różna, od kilkuset metrów do ponad 2 km. Pewnym przybliżeniem jest to, że głębokość ta jest proporcjonalna do pierwiastka kwadratowego wieku dna morskiego. Centralną część grzbietu śródoceanicznego stanowi dolina ryftowa, podstawowy element dywergentnych granic płyt litosferycznych. Pod nią wznosi się strumień magmy, który jest pochodną i kontynuacją procesu wznoszenia materii płaszczowej z czasów oddzielania się płyt litosfery ( Rys. 1 ). Stop bazaltowy wylewa się na powierzchnię dna tworząc nową skorupę oceaniczną [6], [7].
.
Skrystalizowana lawa tworzy nową skorupę oznaczaną skrótem MORB (ang. Mid Oceanic Ridge Bazalt) [8], która składa się z bazaltu toleitycznego. Jest to skała charakterystyczna o określonych cechach i składzie chemicznym. Doświadczony petrolog potrafi odróżnić bazalt MORB od bazaltów powstałych w innych warunkach, np. w czasie wylewów law wulkanicznych na kontynentach (zob. Skały obojętne ). Charakterystyczna jest też forma skał bazaltowych, gdyż krzepnięcie w warunkach podwodnych powoduje wykształcenie law poduszkowych ( Rys. 2, Rys. 3A), (zob. Lawa ). Skorupa oceaniczna jest nadbudowywana dodatkowo przez intruzje magmowe. Powstają one przez iniekcje magmy w szczeliny wcześniej powstałych skał bazaltowych, przez co tworzy się charakterystyczny system dajek pakietowych (ang. sheeted dikes) ( Rys. 2, Rys. 3B), [5].
Systemy hydrotermalne związane z ciepłem magmowym i wulkanicznym są powszechną cechą grzbietów śródoceanicznych [9], [10]. Obejmują one:
- cyrkulację wysokotemperaturowych wód w dolinie ryftowej (obieg aktywny),
- dyfuzyjny przepływ wody o znacznie niższej temperaturze przez osady i leżące niżej bazalty w pewnej odległości od grzbietu (obieg pasywny).
W obu przypadkach zimna, gęsta woda przenika skały magmowe dna morskiego, zostaje podgrzewana w strefach o podwyższonej temperaturze, a następnie wydobywa się na zewnątrz. W miejscach wypływu wód hydrotermalnych tworzą się kominy hydrotermalne (ang. smokers), które powstają przez strącenie pewnych związków chemicznych z gorących roztworów w kontakcie z chłodną wodą oceaniczną. W zależności od składu chemicznego wypływających wód wyróżnia się kominy czarne (ang. black smokers), którymi wypływają ciemno zabarwione siarczkami wody oraz kominy białe (ang. white smokers), które wyrzucają jasne i chłodniejsze wody. Kominy czarne położone są wzdłuż strefy wulkanicznej, natomiast białe, w pewnym oddaleniu od niej, tuż za pasem kominów czarnych. Źródłem ciepła dla aktywnych kominów jest nowo utworzony, stygnący bazalt, a dla kominów o najwyższej temperaturze komora magmowa. Ciepło dla kominów pasywnych pobierane jest ze schładzania starszych bazaltów. Całkowite ochłodzenie bazaltów w skorupie oceanicznej zajmuje miliony lat. Woda hydrotermalna zawiera rozpuszczone składniki mineralne, dlatego też w okolicach kominów tworzą się złoża mineralne, zwłaszcza siarczkowe ( Rys. 4 ), [11].
; B: skały czarnego komina hydrotermalnego zawierające siarczki (archaik). Fot. James St. John, Black smoker rocks (sulfidic wad).jpg, licencja CC BY 2.0, źródło: Wikimedia Commons.
Bibliografia
1. R. Searle: Mid-ocean ridges, Cambridge University Press, Cambridge 2013.2. E. E. Davis, C. R. B. Lister: Fundamentals of Ridge Crest Topography, Earth and Planetary Science Letters 1974, Vol. 21, iss. 4, pp. 405-413.
3. K. C. Macdonald, P. J. Fox: The mid-ocean ridge, Scientific American 1990, Vol. 262, iss. 6, pp. 72-81.
4. K. C. Macdonald: Mid-Ocean Ridges: Fine Scale Tectonic, Volcanic and Hydrothermal Processes Within the Plate Boundary Zone, Annual Review of Earth and Planetary Sciences 1982, Vol. 10, iss. 1, pp. 155-190.
5. A. Radomski, M. A. Gasiński: Elementy oceanologii. Wprowadzenie do środowisk morskich, Wydawnictwo UJ, Kraków 2004.
6. M. Wilson: Igneous petrogenesis, Chapman & Hall, London 1993.
7. P. Michael, M. Cheadle: Making a Crust, Science 2009, Vol. 323 (5917), pp. 1017-1018.
8. A. P. le Roex: Mid-ocean ridge basalt (MORB). In: Geochemistry. Encyclopedia of Earth Science, Springer, Dordrecht 1998.
9. C. Van Dover: The ecology of deep-sea hydrothermal vents, Princeton University Press, Princeton 2000.
10. C. R. German, K. L. Von Damm: Hydrothermal processes. In: H.D. Holland, K.K. Turekian, H. Elderfield (Eds.), Treatise on geochemistry, Vol. 6. The oceans and marine geochemistry, Elsevier-Pergamon, Oxford 2019.
11. P. A. Rona, G. Klinkhammer, T. A. Nelsen, J. H. Trefry, H. Elderfield: Black smokers, massive sulphides and vent biota at the Mid-Atlantic Ridge, Nature 1986, Vol. 321(6065), pp. 33-37.