グローバルミッドオーシャンリッジの探索

科学的調査では、専門化が増える傾向があります。 最も重要な進歩は、焦点を狭め、より以前の、より一般的な研究の広範な基盤に基づいて構築することによってなされる。 これは確かに25年前に開始されたフランス系アメリカ人の中海海中研究潜水探査の場合でした。 中部海洋の目標は、中部大西洋海嶺広がりセンターの地溝帯でした。, 1950年代、コロンビア大学ラモント地質天文台のブルース-ヒーゼンは、地溝帯の広ビームエコーサウンダー断面を収集し、野球の継ぎ目のように地球を包み込むグローバルリフトシステムの一部であると正しく推測した。 イギリスとカナダの海洋地質学者は次のステップを踏み出し、当時利用可能なすべての地球物理学的および地質学的ツールを使用して、45°N近くの大西洋中部の尾根を研究するための野心的な遠征のシリーズをマウントした。 アメリカのグループは、北緯22度近くの地溝帯に注意を集中させました, しかし、新しい海洋地殻が侵入して噴火する地溝帯自体の床は、これまでと同じくらい曖昧で謎めいたままでした。 リフトバレーの床を占める何百もの活火山は、谷の急な、1,000メートルの高さの崖から反響する音の活況を呈する側エコーによって深さレコーダーから隠されその後、1972年、ニール—アームストロングが月に最初の人間の足跡を残してから三年後、海洋地質学者の国際的なグループは大胆な前進を開始しました。, 深海水中の経験の十年かそこらにもかかわらず、科学的なツールとしての有用性についてはまだかなりの懐疑論がありました。 しかし、信じていた人々が勝った、フランスはbathyscaphe ArchimÈdeと潜水艇Cyanaを利用可能にし、米国は信頼できる水中作戦馬アルヴィンを提供しました。 フランス系アメリカ人の中部海洋海底研究(プロジェクトFAMOUS)が進行中でした。,

潜水探検のための正確なベースマップは、米海軍の分類されたマルチビームエコーサウンダ、フランスのナロービームエコーサウンディングシステム、およびScripps海洋研究所(カリフォルニア大学、サンディエゴ)の海洋物理研究所からの深く曳航された計器パッケージを使用して組み立てられた。 私たちが最初に高解像度、深tow引深度プロファイルがゆっくりと私たちの悪臭のある精密深度レコーダーの紙に焼かれたのを見たとき、私は研究船Knorrに乗って静かに驚いたことを思い出します。, リフトの中心形状は、最終的に、火山円錐のように見える多くの丘を含む、より広いリフトバレー内に入れ子になった深いトラフとして明らかに明らかにされた。 これらのソナーレコードはダイビング遠征のベースマップであり、地質学者のチームは1973年の夏にアルキメードを使用した最初のミッドオーシャンリッジダイバーとして組み立てられた。

アルビンと他の潜水艇は確かに有名な間に科学的なツールとしての価値を証明し、それ以来、彼らは頻繁に使用されています。, 確かに、フランスと日本は、元の潜水艦を6,000メートルを超える深さまで倍の深さに潜ることができる車両に置き換えました。 有名な地質学的研究は、リフトバレーが新たに形成された海洋地殻を突破する大きな断層によって作られ、活火山がリフトバレーの床に沿って豊富であることを示した。 最も若い火山は、数千キロメートルのプレートの大きさと比較して、わずか1-2キロメートルの広さの海洋地殻生成の狭いゾーンを形成します。, 有名な磁気、地球化学、重力、および地震の研究は、その時までの拡散センターの最も詳細かつ包括的な調査をもたらしました。 そんなに多くの1977年にアメリカ地質学会の紀要の二つの全体の問題は、この前例のない遠征の結果に捧げられたことを学びました。

しかし、中海の尾根での発見の時代は始まったばかりでした。 有名な結果が報告された直後、アルビンは太平洋のより速く広がるガラパゴス地溝への別の中海嶺遠征の中心にいました。, 熱流測定は、熱水活動がこの広がりの中心の側面で起こっているかもしれないことを示し、そこに記録されている何百もの微小地震起源は熱水または火山であると考えられていた。 彼らは、センター火山を広げることによって提供される化学エネルギーで繁栄する”巨大なチューブワーム”を含む底生動物相のコミュニティを発見しました。 これらは、光合成ではなく化学合成に基づいていることが知られている唯一の生態系であり、依然として存在しています。, この発見は、地球上の生命の起源についての新しい仮説を生み出しました—そして他の惑星でのエキゾチックな生命体の可能性—今日でも熱く議論

ちょうど二年後、1979年に、地球物理学的測定のためのアルビンの有用性を証明することを目的とした遠征の間に、21°N近くの東太平洋の上昇で最初の高温”黒い喫煙者の通気孔”が発見された。, プローブのPVC取り付けロッドが焦げの兆候を示したとき,プローブは急いでより高い温度に再校正された。 翌日、400℃近くの気温が記録され、以前のガラパゴスの記録である22℃を大幅に破った。 クルーズの後、アルビンの舷窓の溶融温度が400℃未満であることを知ったのは初めてでした。

視点の重要な変化は、海洋地質学者および地球物理学者による熱水噴出孔の発見から来た。, 中部海嶺テクトニクス、火山活動、熱水活動の研究では、これらの異なる分野の間のリンケージに最大の興奮があることが明らかになりました。 例えば、地球物理学者は、海底の近くのサーミスターの配列を牽引することによって、長年にわたって(有名なプロジェクト中を含む)中部海嶺上の熱水活動 しかし、熱水活動は最終的にはエキゾチックな通気孔動物の分布を撮影することによってより効果的に文書化された。, 現在でも、火山噴火の最新性と熱水活動の持続時間の最良の指標は、底生動物のコミュニティの特性を研究することから現れています。 例えば、潜水艇がこの地域にあった最初の深海の中海の尾根の噴火の間に、ダイバーは”海の下の火”でハワイ沖で撮影されたように、枕の溶岩のゆっくりとした製材のカスケードを見ませんでした。,”彼らが見たことは全く予想外でした:白い細菌のマットが海底から渦巻き、アイスランドの真冬の吹雪のようなシーンを作り出し、新たに噴火した、ガラス状の黒い溶岩のすべてを白い細菌の厚い毛布で覆っています”雪。”リッジプログラム(リッジ学際的なグローバル実験-後述)は、中海リッジ調査に対するこの新しい学際的なアプローチの精神を体現し、促進します。

技術開発も私たちの視点に大きな影響を与えました。, 1973年に始まった非分類アプリケーションのためのマルチビーム海底測定マッピングツールが利用可能になったら、我々は断面の中部海嶺の二次元視点を超えて進むことができます。 数十年にわたり、海底地形図った芸術的に組み立てから幅広くスペース型のデータ。 Marie TharpとBruce Heezenによって描かれた現在の古典的な”海の床”チャートは非常に正確であることが証明されましたが、しばしば10から100キロ離れたプロファイル間で実際に何が起こったのかは不明でした。, マルチビーム海底測定システムでは、100本もの音のビームを1-10キロメートルの幅で同時に収集することができました。 船の単一のパスでは、最大100個のプロファイルを同時に収集することができ、各プロファイルは隣人から約100メートルしかありませんでした。 海底からエコーバック音の有限のフットプリントを考慮すると、カバレッジは本当に連続的になります。 初めて、大きなギャップのない海底の地図を作ることができました! もはや私達が地図の生産のための功妙な当て推量に頼る必要はない。, 今日のマルチビームシステムは非常に狭い個々のビームを放出し、古いシングルビームシステムでは1°から2°のみが約30°と比較されます(これはレーザービームとサーチライトビームを比較するようなものです)。 マルチビームシステムにおける各ビームの音のフットプリントは、数キロメートルではなく約100メートルです。 結果として得られるマップははるかに正確であり、はるかに詳細に海底構造を明らかにする。

もう一つの基本的な制限は、ナビゲーションでした。, 衛星や天体からの修正はまれであり、エラーをはらんでおり、公海にはランドマークはありませんでした! あなたが1-2キロメートル以内にいる場所を知らなかったことはめったにないので、それよりも近い間隔でデータを収集することに意味はありません 全地球測位システム(GPS)は、マルチビーム測深システムがオンラインになったのとほぼ同じ時間に、劣化した形式で一日あたり数貴重な時間で利用できるようになりました。, その後、GPSナビゲーションが24時間/日に2秒ごとに正確に修正されるようになった(トランジット衛星の約2時間ごとに比べて)ため、幅10kmの非常に正確な海底データが収集され、初めて精度で日常的に位置づけられるようになった。 1980年代後半までに、私の同僚と私は、”海で失われた昔”(海洋地球物理学者の同等のもの、私は思う、”雪の中で裸足で学校に歩いて上り坂の両方の方法で行く”というようなもの)のようなものを信じられない大学院生に説明していました。,”)しかし、私たちの物語は、私たちの学生が50メートルの大きなナビゲーションエラーについて不平を言い、これらの小さな(私にとっては)エラーが重力のような

マップは強力です:彼らは知らせ、興奮し、刺激します。, 十六世紀における世界の最も初期の地図が活発な探査の時代を迎えたのと同じように、中海嶺の最初の高解像度、連続カバレッジマップは、岩石学、地球化学、火山学、地震学、テクトニクス、海洋磁気学、重力だけでなく、海洋生態学、化学、生化学を含む地球科学の外のいくつかを含む幅広い分野からの研究者を刺激しました。, 地球科学者にとって、高解像度の帯状疱疹マッピングツールと正確なナビゲーションの組み合わせにより、私たちは地質学的訓練によって植え付けられた尾根をまっすぐに通過し、有名なプロジェクトの間に流行していました。 このようなアプローチは初期に有用であり、まだその応用を持っていますが、我々は最も明らかな変化がしばしば活性リッジの軸に沿って探索すること

この新しい、ストライクに沿った視点は、グローバルリフトシステムのアーキテクチャを明らかに, リッジ軸は体系的にうねり、リッジの基本的な分割をさまざまな不連続によって囲まれたセグメントに定義します。 セグメントは長くまたは短くすることができ、それらは増加した火山、熱水、および地殻活動のサイクルを持っています。 新しい地図と彼らが刺激した海洋地質学的研究は、中部海嶺のセグメンテーションにおける階層を明らかにする。 一次セグメントは一般に数百キロメートルの長さであり、数百万年から数千万年間持続し、比較的永久的な剛板変換断層によって囲まれています。, これらの断層は古いワイドビームエコーサウンダで発見されていたが、その構造的複雑さと隣接する尾根セグメントへの影響は、新世代の地図なしでは

右下に示すように、一次セグメントは、通常、それぞれ10万年未満から約100,000年未満の間生存するいくつかの二次セグメントまたは三次セグメン これらのより小さく、より少ない永久的なセグメントは、尾根の長さに沿って移動することができる様々な非剛性の不連続によって制限される。, このようにこれらの細かい目盛りのセグメントでは長くなり、短縮も消滅してしまうかもしれない。 最も良いスケールでは、長さ10キロメートルのオーダーにある四次のセグメントは、わずか100-10,000年の地殻付加過程のための明確な導管として生き残ることができる。 これらのセグメントは、地殻形成の基本単位である一連の岩脈侵入イベントの産物です。 溶融材料が垂直の亀裂および亀裂を通って上昇すると、堤防が形成される。, これらの四次セグメントの寿命とマグマ、火山、構造、および熱水活動の関連サイクルは、中部海嶺の暗く、寒い、敵対的な環境で繁栄するエキゾチックな底生生物のコミュニティの分布と生存に制御の影響を及ぼします。

調査が続くにつれて、非常に多様な種類の観測間の重要な関連性についてのより多くの証拠が見られています。,ialの深さ、•尾根の断面積(急速に広がる尾根のマグマ予算のプロキシ)、
•地殻厚さ、
•溶岩の地球化学と推定噴火温度、
•地殻磁化の測定、
•断層スカープの高さのストライク変化に沿って、
•軸に沿った亀裂や亀裂の幅と推定深さ、
•溶岩年代、
•溶岩の存在または不在地殻軸マグマチャンバー(またはメルトレンズ)、
•熱水活動の強度、および
•熱水噴出コミュニティの豊富さ。,
今日、海洋地球物理学者や地球化学者はしばしば底生生態学者の会談に出席し、その逆もありますが、これは20年前は非常に珍しいことでした。 したがって、最近の予算上のトラウマにもかかわらず、mid-ocean ridgeの研究はこれまで以上にエキサイティングで学際的です。

私たちは今、広がる中心プレート境界を定義する狭い廊下に沿って、世界の中部海洋リッジシステムのほぼ半分をマッピングしました。, しかし、私たちは、地球の火山活動の90パーセント以上が轟音地殻プレート作成のこの魅力的なゾーンの一パーセント未満の潜水艇や遠隔操作車両で探検 この狭いリボンの外側では、ミッドオーシャンリッジシステムの側面には、一パーセント未満がマッピングされており、より少ない。001パーセントが検討されています。 これを金星の表面のマッピングと比較してください—それは100パーセント完全に近いです。, 最近公開されたGEOSATマップによって提供されるグローバル海底の低解像度ビューは、さらなる調査のための食欲をそそるターゲットのホストを提供します。

私は最もエキサイティングな発見のいくつかは、近い将来に先にあると思います。 (あなたが仕事を得ることができれば)海洋地質学者になるにはどのような素晴らしい時間!

国立科学財団と海軍研究局の両方が、中部海嶺構造研究を支援しています。,

ケン-マクドナルドは1975年にMIT/WHOI海洋学の共同プログラムを卒業し、以来、Woods Hole Oceanographic Institution Corporationのメンバーとして十数年間を務めてきました。 彼は彼の学部生のいくつかは、共同プログラムに行く見ての喜びを持っていたし、彼の大学院生のいくつかは、ウッズホールや他の場所で科学スタッフ ケンは20以上の深海遠征をリードしており、マルチビームエコーサウンダー、遠隔操作車両、および潜水艇を使用して中部海嶺の最初の探査のいくつかに参加する幸運を持っていました。, 彼は、彼が最初に遭遇したときと同じくらいエキサイティングで神秘的な中海の尾根を見つけ、短命で幻想的な彼らがどのように働くかを理解するという妄想を経験していると言います。

RIDGE

RIDGEの目的は、1)海洋リソスフェアの創造に関連する地質および
地球力学プロセスに関する
調整された学際的な研究のための焦点を提供すること、および2)多様で革新的な
研究者が主導する研究を行うことができるフレームワークを提供することである。,
噴火の直後に、特に熱水活動とベントコミュニティにおける予期せぬ急速な変化の発見。

噴火の直後に、
噴火の直後に、
噴火の直後に、
噴火の後に、

①北東太平洋の尾根におけるリアルタイムのモニタリングとマグマイベントへの応答
(国立海洋大気庁と協力して)。
地球で以前に知られていなかったバイオマスを表す
海洋地殻内の表面下の微生物生物圏の発見。,
①中部大西洋海嶺熱水地域に関連する構造環境の広い範囲と動物相の多様性の認識。
①リッジ軸トポグラフィーの拡散速度、マグマ供給、軸方向熱構造などの変数に対する感度を説明する定量的な観測ベースのモデルの開発。
①グローバルリッジシステムの特定の
部分のための中海リッジ海底測定データのためのグローバルデジタルデータベースの確立。
①最も速く広がる尾根でさえも地殻マグマ体の小さなサイズの定義。,

横軸の意味でのマントル湧昇の狭さと軸に沿った湧昇の三次元性の両方を制御する上での浮力駆動流の重要性の認識。
①地球の中海嶺系における未踏のスーパーセグメント(通常1,000から2,000キロメートルに及ぶ長いセグメント)のマッピングと偵察ロック
サンプリング。
①中海嶺上のプレート運動の最初の測定。,
①溶融物(マントル電磁気およびトモグラフィー)実験による中海嶺下の上部マントルにおける溶融物分布の最初の画像の提供。

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