Üledékképződés az óceánokban

Átírás

1 Üledékképződés az óceánokban ma és a földtörténeti múltban 180 Mév Haas János Eötvös Loránd Tudományegyetem Az óceáni üledékek kutatásának története Glomar Challenger kutatóhajó 170 ezer m fúrás 97 ezer m mag Max. mélység: 7 km Max. harántolás: 1,7 km Challenger expedíció DSDP Ocean Drilling Program ODP Integrated ODP IODP

2 Mélytengeri fúrások Deep Sea Drilling Project Ocean Drilling Project Integrated Ocean Drilling Project Az Atlanti-óceán jellemző mélységszelvénye az óceánaljzat morfológiája

3 Pelágikus, mélytengeri rendszer abisszikus síkság (4-5 km) óceánközépi hátság (2-4 km) fiatal óceánmedencék óceáni plató (2,5-3 km) posztkollíziós medencék mélytengeri árok (> 6 km) ívmögötti medencék Az óceánközépi hátság és az abisszikus sikság jellemző üledékei

4 A fekete füstölgők különleges üledékei és mikróba alapú élővilága Üledéktípusok: terrigén biogén kemogén (mikrobás) vulkanogén poligén pelagikus üledék (pelagit) <20% > 10µm terrigén ooze fekete iszap ~10% C org barna agyag

5 Hemipelágikus allotigén + autigén biogén üledék Eupelágikus autigén biogén üledék (karbonát, kova) Pelágikus biogén iszap = ooze Pelágikus üledéktípusok eloszlása az óceánokban

6 Meghatározó tényezők -áramlási rendszer és vízrétegződés -a plankton és nekton szervezetek vázának jellege -produktivitás -oxigénháztartás (redox viszonyok) -karbonátoldódás Az óceánok felszíni áramlási rendszere Golf

7 A tengervíz sótartalma a termohalin áramlási rendszer egyik meghatározó eleme Globális termohalin mélyáramlási rendszer A kapuknál megnő az áramlási sebesség

8 A jelenkori áramlási rendszer modellje (hűtőház szakasz!) Pelágikus üledékgyártók -- kalcitvázúak, és kovavázúak -mikroplankton (Foraminifera, Radiolária, Diatoma) -nannoplankton (Coccolithophoridacea) D R F C R F

9 Tengeri pillangó (Pteropoda) plankton puhatestű aragonitvázú P Produktivitás -- a keletkező biomassza mennyisége a tápláléklánc - alapja a (fito)plankton -nutriens elemek -vízhőmérséklet -átvilágítottság -sótartalom -áramlatok (feláramlás) Dinoflagellaták Jelentős évszakos produktivitás-változás

10 hirtelen elszaporodás (boom) Emiliania huxleyi Coccolithoforidacea Cornwall patrtjainál, 1999 július 24 Nutriensek -- létfontosságú elemek -az élő anyag fő alkotói: O, C, N, H -a fehérjék felépítéséhez szükséges elemek: P, S -a szilárd váz elemei: Ca, Si -egyéb: J, Br, Fe Korlátozó nutriensek -- a produktivítás fő meghatározói! a felszinközeli vízrétegben korlátozottan állnak rendelkezésre P N Si

11 A korlátozó nutriensek recirkulációja a feláramlási övekben önmagát erősítő visszacsatolásos rendszer Üledékfelhalmozódás (pelagic rain, marine snow) -a nannoplankton váz uralkodóan pellet formájában ülepedik lerövidül az ülepedési idő (1-2 hétre) szerves anyag bomlás, karbonát-oldódás A pelágikus mésziszap jellemző felhalmozódási sebessége : 1-3 cm/kév

12 Oxigénháztartás -oxigén-minimum zóna -- visszacsatolásos rendszer -vastagságváltozás a produktivítás függvényében -anoxikus üledékek -sarki fenékáramlatok - anoxikus események a melegház szakaszokban magas tengerszintnél (toarci, apti-albai, cenomán-turon) Elzárt medence -vízrétegződés (pangó alsó vízréteg) nedves klíma: édesvíz rárétegződés - euxin medence száraz klíma: túlsós víz leáramlása- hiperszalin aljzatú medence Pl: Bering-tenger Az óceántól részlegesen elzárt medence O min Takahashi et al. 2011

13 Az üledék szervesanyag-tartalmát meghatározó tényezők -plankton produktivitás nutrienssel ellátott felső vízréteg - szerves anyag termelődés -oxigén háztartás nem pótlódik a pangó alsó vízrétegben -- anoxia szerves anyag dúsulás -üledék hígulás karbonát és szerves anyag termelődés (autigén) karbonát, szerves anyag és sziliciklaszt beszállítás (allotigén) -- arányok Mélytengeri karbonátoldódás a karbonátszemcsék oldódása a vízoszlopban Peterson kisérlet kalcit gömbök, Csendes-óceán Berger (1985) foraminifera vázak

14 nevezetes szintek: egyensúlyi szint (karbonáttelítettség határa) lizoklin - a mészvázak oldódásának sebessége hirtelen megnő 3-4 km kalcitra, 2-3 km aragonitra kompenzációs szint - alatta az üledék gyakorlatilag karbonátmentes kalcit CCD, aragonit ACD oka: -a szemcséket beburkoló biofilm -- gátolja az oldódást -hidrát burok -az óceánmedencék alján áramló sarki eredetű víztömeg (hideg, telítetlen, oxigéndús) Az oldódási szintek helyzete Berger, 1971

15 Az óceánok jellemző üledéktípusai A földtörténei múlt óceánjai jelentősen különböztek a maiaktól *a földtörténet során változott a kontinensek és óceánok helyzete -- lemeztektonikai (Wilson) ciklusok *a klíma nagyban különbözött, különösen a jelenlegi hűtőház szakasztól lényegesen eltérő melegházi klímaszakaszokban *a fentiek miatt jelentősen különbözött az óceáni áramlási rendszer ez jelentős hatással volt az oxigén és szén háztartásra, továbbá a nutrienseken keresztül a biogén mész- és kovaüledékek képződésére, valamint a mészvázak óceáni oldódására *lényeges szerepe van az élővilág, elsősorban a pelágikus mész- és kovaüledék-termelő szervezetek evolúciójának

16 Globális klímaszakaszok a fanerozoikumban A késő-kréta melegház szakasz óceánáramlási modellje

17 A legfontosabb pelagikus üledékalkotó szervezetek mennyiségének és diverzitásának változása a jurától Ősi óceánok, mélytengerek üledékeiből lett kőzetek Magyarországon 430 Ma Szilur Alsóörs, Balaton-felvidék graptolita

18 220 Mév triász A fiatal Neotethys óceán maradványai Jura ofiolitmelánzsban ladin radiolarit bazaltban Darnó ladin radiolarit Kontinentásis aljzaton létejött pelágikus tűzköves mészkőfajták Balaton-felvidék peperites bazalt

19 170Mév Jura óceánszegélyi medence maradványai a jura ofiolit-melánzsban radioláriák olisztoszrtóma bazalt párnaláva Nagy-Rézoldal Darnó Recsk Bátor Kontinentális aljzatú pelágikus medence ammonitico rosso fáciesű mészkő oxidatív környezet áramlatok oxigénhiányos anoxikus környezet a víz-üledék határon mikroba-közreműködéssel Fe-oxi-hidroxid kiválás hematit pigmentáció dogger, Tata liász, Pisznice

20 150 Mév kora-kréta kontinentális aljzaton pelágikus, tűzköves mészkő majolika Bakony calpionellás mészkő Lókút Mélytengeri lejtőn képződött litoklasztos mészkő Mecsek világosszürke tűzköves, calpionellás, intralkasztos A berriasi szakaszon bazalt klasztokkal

21 Köszönöm a figyelmet