Üledékképződés az óceánokban

ma és a földtörténeti múltban

180 Mév

Haas JánosEötvös Loránd

Tudományegyetem

Challenger expedíció 1872-76

DSDP 1968-83Ocean Drilling ProgramODP 1985-2003Integrated ODPIODP 2003-13

Glomar Challenger kutatóhajó170 ezer m fúrás97 ezer m magMax. mélység: 7 kmMax. harántolás: 1,7 km

Az óceáni üledékek kutatásának története

Mélytengeri fúrások

Deep Sea Drilling ProjectOcean Drilling ProjectIntegrated OceanDrilling Project

Az Atlanti-óceán jellemző mélységszelvénye

az óceánaljzatmorfológiája

Pelágikus, mélytengeri rendszerabisszikus síkság (4-5 km)óceánközépi hátság (2-4 km)óceáni plató (2,5-3 km)mélytengeri árok (> 6 km)

fiatal óceánmedencékposztkollíziós medencékívmögötti medencék

Az óceánközépi hátság és az abisszikus sikságjellemző üledékei

A fekete füstölgők különleges üledékei és mikróba alapú élővilága

Üledéktípusok:terrigénbiogénkemogén (mikrobás)vulkanogénpoligén

pelagikus üledék(pelagit)<20%> 10µm terrigén

ooze

barna agyag

fekete iszap~10% Corg

Hemipelágikusallotigén + autigén biogén üledék

Eupelágikusautigén biogén üledék(karbonát, kova)

Pelágikus biogén iszap = ooze

Pelágikus üledéktípusok eloszlása az óceánokban

Meghatározó tényezők-áramlási rendszer ésvízrétegződés-a plankton és nekton szervezetekvázának jellege-produktivitás-oxigénháztartás (redoxviszonyok)-karbonátoldódás

Az óceánok felszíni áramlási rendszere

Golf

A tengervíz sótartalmaa termohalin áramlási rendszer egyik meghatározó eleme

Globális termohalin mélyáramlási rendszer

A kapuknál megnő az áramlási sebesség

A jelenkori áramlási rendszer modellje(hűtőház szakasz!)

Pelágikus üledékgyártók --kalcitvázúak, és kovavázúak-mikroplankton ( Foraminifera , Radiolária, Diatoma)-nannoplankton (Coccolithophoridacea)

D

C

R

R

F

F

Tengeri pillangó (Pteropoda)plankton puhatestűaragonitvázú

P

Produktivitás -- a keletkező biomassza mennyiségea tápláléklánc - alapja a (fito)plankton-nutriens elemek -vízhőmérséklet-átvilágítottság -sótartalom-áramlatok (feláramlás)

Jelentős évszakos produktivitás-változás

Dinoflagellaták

Cornwall patrtjainál, 1999 július 24

Emiliania huxleyiCoccolithoforidacea

hirtelen elszaporodás (boom)

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

A korlátozó nutriensekrecirkulációjaa feláramlási övekbenönmagát erősítővisszacsatolásos rendszer

A pelágikus mésziszap jellemző felhalmozódásisebessége : 1-3 cm/kév

-a nannoplankton vázuralkodóan pellet formájában ülepediklerövidül az ülepedésiidő (1-2 hétre)

szerves anyag bomlás, karbonát-oldódás

Üledékfelhalmozódás (pelagic rain, marine snow)

Oxigénháztartás-oxigén-minimum zóna-- visszacsatolásos rendszer

-vastagságváltozás a produktivítás függvényében-anoxikus üledékek-sarki fenékáramlatok-”anoxikus események” a “melegház” szakaszokbanmagas tengerszintnél(toarci, apti-albai, cenomán-turon)

Elzárt medence-vízrétegződés(pangó alsó vízréteg)

nedves klíma: édesvíz rárétegződés - euxin medenceszáraz klíma: túlsós víz leáramlása- hiperszalinaljzatú medence

Pl: Bering-tengerAz óceántól részlegesenelzárt medence

O min

Takahashi et al. 2011

Az üledék szervesanyag-tartalmát meghatározó tényezők

-plankton produktivitásnutrienssel ellátott felső vízréteg- szerves anyag termelődés

-oxigén háztartásnem pótlódik a pangó alsó vízrétegben -- anoxiaszerves anyag dúsulás

-üledék ”hígulás”karbonát és szerves anyag termelődés (autigén)karbonát, szerves anyag és sziliciklaszt beszállítás(allotigén) -- arányok

Mélytengeri karbonátoldódása karbonátszemcsék oldódása a vízoszlopban

Peterson kisérletkalcit gömbök, Csendes-óceán

Berger (1985)foraminifera vázak

nevezetes szintek:egyensúlyi szint(karbonáttelítettség határa)lizoklin - a mészvázak oldódásának sebességehirtelen megnő

3-4 km kalcitra, 2-3 km aragonitrakompenzációs szint- alatta az üledék gyakorlatilagkarbonátmentes

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

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 rendszerez jelentős hatással volt az oxigén és szén háztartásra, továbbáa nutrienseken keresztül a biogén mész- és kovaüledékek képződésére, valamint a mészvázak óceáni oldódására

*lényeges szerepe van az élővilág, elsősorban a pelágikusmész- és kovaüledék-termelő szervezetek evolúciójának

Globális klímaszakaszok a fanerozoikumban

A késő-kréta melegház szakaszóceánáramlási modellje

A legfontosabb pelagikus üledékalkotó szervezetekmennyiségének és diverzitásának változása a jurától

Alsóörs, Balaton-felvidék

Ősi óceánok, mélytengerek üledékeiből lett kőzetekMagyarországon

430 Ma

graptolita

Szilur

triász

peperites bazalt

ladin radiolarit bazaltban

A fiatal Neotethysóceán maradványaiJura ofiolit-melánzsban

Darnó

ladin radiolarit

220 Mév

Kontinentásis aljzatonlétejött pelágikustűzköves mészkőfajtákBalaton-felvidék

bazalt párnalávaNagy-RézoldalDarnó

Juraóceánszegélyi medencemaradványai a jura ofiolit-melánzsban

170Mév

olisztoszrtóma

radioláriák

BátorRecsk

Kontinentális aljzatú pelágikus medenceammonitico rosso fáciesűmészkőoxidatív környezet – áramlatokoxigénhiányos–anoxikus környezet a víz-üledék határon mikroba-közreműködésselFe-oxi-hidroxid kiválás – hematit pigmentáció

dogger, Tata

liász, Pisznice

kora-krétakontinentális aljzatonpelágikus, tűzkövesmészkő – majolikaBakony

150 Mév

Lókút

calpionellás mészkő

Mélytengeri lejtőn képződöttlitoklasztos mészkő

világosszürketűzköves,calpionellás, intralkasztos

A berriasi szakaszonbazalt klasztokkal

Mecsek

Köszönöm a figyelmet