Vad är en Ophiolite?

De tidigaste geologerna blev förbryllade av en speciell uppsättning bergarter i de europeiska Alperna som ingenting annat som finns på land: kroppar av mörk och tung peridotit förknippad med djupt sittande gabbro, vulkaniska bergarter och kroppar av serpentinit, med ett tunt lock med djup- havssedimentära stenar.

År 1821 kallade Alexandre Brongniart denna sammansättning ophiolit ("ormsten" på vetenskapligt grekiskt) efter dess distinkta exponeringar av serpentinit ("ormsten" på vetenskaplig latin). Frakturerade, förändrade och felaktiga, och nästan inga fossila bevis hittills, var ophioliter ett envis mysterium tills plattaktonik avslöjade sin viktiga roll.

Havsbotten ursprung av Ophiolites

Hundra och femtio år efter Brongniart gav tillkomsten av plattaktonik ophioliter en plats i den stora cykeln: de verkar vara små bitar av oceanisk skorpa som har fästs på kontinenterna.

Fram till mitten av 1900-talets djuphavsborrningsprogram visste vi inte precis hur havsbotten är konstruerad, men när vi gjorde det var likheten med ophioliter övertygande. Havsbotten är täckt med ett skikt av djuphavslera och kiselhaltig olja, som blir tunnare när vi närmar oss åkarna i mitten av havet. Där avslöjas ytan som ett tjockt lager kudde basalt, svart lava utbröt i runda bröd som bildas i det djupa kalla havsvattnet.

Under kudden basalt finns de vertikala diker som matar basalt magma till ytan. Dessa vallar är så rikliga att jordskorpan på många ställen bara är diker som ligger tillsammans som skivor i en bröd. De bildas tydligt i ett spridningscentrum som mellersta havskanten, där de två sidorna ständigt sprider sig varandra så att magma stiger mellan dem. Läs mer om divergerande zoner.

Under dessa "platta dike-komplex" finns kroppar av gabbro eller grovkornig basaltisk sten, och under dem finns de enorma kropparna av peridotit som utgör den övre manteln. Den partiella smältningen av peridotit är det som ger upphov till den överliggande gabbro och basalt (läs mer om jordskorpan). Och när varm peridotit reagerar med havsvatten, är produkten den mjuka och hala serpentiniten som är så vanlig i ophioliter.

Denna detaljerade likhet ledde geologer på 1960-talet till en arbetshypotes: ophioliter är tektoniska fossiler från den gamla djupa havsbotten.

Ophiolit störning

Ophiolites skiljer sig från intakt havsbotten skorpa på vissa viktiga sätt, framför allt genom att de inte är intakta. Ophiolites är nästan alltid sönder isär, så peridotit, gabbro, plåtdikar och lavaskikt staplar inte fint för geologen. Istället är de vanligen strödda längs bergskedjor i isolerade kroppar. Som ett resultat har väldigt få ophioliter alla delar av den typiska havskorpan. Bladdiker är vanligtvis det som saknas.

Pjäserna måste noggrant korreleras med varandra med hjälp av radiometriska datum och sällsynta exponeringar av kontakterna mellan bergarter. Rörelse längs fel kan i vissa fall uppskattas för att visa att separerade bitar en gång var anslutna.

Varför förekommer ophioliter i bergbälten? Ja, det är där gränserna är, men bergbälten markerar också var plattorna har kolliderat. Förekomsten och störningarna var båda i överensstämmelse med 1960-talets arbetshypotes.

Vilken typ av Seafloor?

Sedan dess har komplikationer uppstått. Det finns flera olika sätt för plattor att interagera, och det verkar som om det finns flera typer av opiolit.

Ju mer vi studerar ophioliter, desto mindre kan vi anta om dem. Om du inte hittar några platta diker, kan vi till exempel inte dra slutsatsen för att opioliter ska ha dem.

Kemin för många ophiolit bergarter stämmer inte riktigt med kemin i bergskärnor i mitten av havet. De liknar närmare på lavbågar från öbågar. Och dejtingstudier visade att många ophioliter pressades till kontinenten bara några miljoner år efter att de bildades. Dessa fakta pekar på ett subduktionsrelaterat ursprung för de flesta ophioliter, med andra ord nära kusten istället för mellanhavet. Många subduktionszoner är områden där skorpan är sträckt, vilket gör att ny skorpa kan bildas på ungefär samma sätt som den gör i midocean. Således kallas många ophioliter specifikt "supio-subduktionszon ophioliter."

En växande Ophiolite Menagerie

En nyligen granskning av ophiolites föreslog att klassificera dem i sju olika typer:

1. Oigurioliter av ligurisk typ bildades under den tidiga öppningen av en havsbäcken som dagens Röda havet.
2. Ophioliter av medelhavstyp som bildades under interaktionen mellan två oceaniska plattor som dagens Izu-Bonin underarm.
3. Operioliter av Sierran-typ representerar komplexa historier om subböjning av ö-bågen som dagens Filippiner.
4. Oluioliter av chilensk typ bildades i en bågspridningszon som dagens Andamanhav.
5. Ophioliter av Macquarie-typ bildade i den klassiska mitten av havsryggen som dagens Macquarieö i södra havet.
6. Ophioliter av karibisk typ representerar subduktion av oceaniska platåer eller stora Igneous Provins.
7. Ophioliter av fransiskansk typ är tillhörande bitar av havskorpa skrapade av den undervattna plattan på den övre plattan, som i Japan idag.

Liksom så mycket inom geologi, började ophioliterna enkla och växer mer komplicerade när data och teori för plattaktonik blir mer sofistikerade.