Det er en naturlig tendens i vitenskapelige undersøkelser for økt spesialisering. De fleste viktige fremskritt er gjort ved å spisse fokus og bygge på brede grunnlag av tidligere, mer generell forskning. Dette var absolutt tilfelle for den fransk-Amerikanske Mid-Ocean Undersjøiske Studie nedsenkbare expedition lansert for 25 år siden. Mid-ocean-målet var rift valley of the Mid-Atlantic Ridge å spre center., På 1950-tallet, Bruce Heezen av Columbia University Lamont Geologiske Observatory samlet bred stråle sonar tverrsnitt av rift valley og riktig antatt at det er en del av en global rift system som brytes rundt jorden som sømmen på en baseball. Britiske og Kanadiske marine geologer tok det neste trinnet og montert en rekke ambisiøse ekspedisjoner for å studere den midtatlantiske Rygg i nærheten 45° N ved hjelp av alle geofysiske og geologiske verktøy tilgjengelig på den tiden. En Amerikansk gruppe har fokusert sin oppmerksomhet på rift valley i nærheten av 22° N., Men gulvet i rift valley i seg selv, der nye oceanic crust trenger seg på og bryter ut, forble som obskure og gåtefulle som noensinne. Hundrevis av aktive vulkaner som ligger på gulvet i rift valley ble skjult fra dybde opptakere av blomstrende side-ekko av lyden reverberating fra de bratte, med 1000 meter høye klipper av dalen.Deretter, i 1972, tre år etter at Neil Armstrong venstre den første menneskelige fotavtrykk på månen, en internasjonal gruppe av marine geologer har igangsatt en fet forhånd: å utforske rift valley med bare kjøretøy som kunne ta dem for det—undervannsfartøyer., Til tross for et tiår eller så av deep-sea nedsenkbare erfaring, er det fortsatt var betydelig skepsis om sin rolle som vitenskapelig verktøy. Men de som trodde seiret, det franske laget bathyscaphe ArchimÈde og den nedsenkbare Cyana tilgjengelige, og OSS som tilbys pålitelig undervanns arbeidshest Alvin. Den fransk-Amerikanske Mid-Ocean Undersjøiske Studie (Prosjekt KJENTE) var i gang.,

Nøyaktig basiskart for dykke-ekspedisjonen ble satt sammen ved US Navy klassifisert multi-beam sonar, en fransk smal stråle echo-klingende system, og en dypt slept instrument pakken fra Marine Fysiske Laboratorium ved Scripps Institution of Oceanography (University of California, San Diego). Jeg husker roleg forundring ombord forskningsfartøyet Knorr når vi først så høy oppløsning, dyp-slep dybde profiler sakte brent inn i papir av våre stinkende presisjon dybde-opptakere., The rift ‘ s center form endelig ble avslørt klart som en dyp gjennom nestet i en større rift valley, som inneholdt mange bakker som viste seg å være vulkanske kjegler. Disse ekkolodd poster var basiskart for dykke-ekspedisjonen, og et team av geologer var samlet for å bli den første mid-ocean ridge dykkere bruker ArchimÈde i løpet av sommeren 1973.

Alvin og andre undervannsfartøyer sikkert bevist sin verdi som vitenskapelig verktøy i løpet av BERØMTE, og de har vært mye brukt siden den gang., Faktisk, den franske og også den Japanske har erstattet de opprinnelige subs med biler som kan gå dobbelt så langt, til dybder over 6,000 meter. Den BERØMTE geologiske arbeidet viste at det rift valley er opprettet av stor feil som bryter gjennom den nyopprettede oceanic crust og at aktive vulkaner er tallrik langs rift valley etasje. Den yngste vulkaner som danner en smal sone av oceanic jordskorpens etableringen bare 1 til 2 kilometer bredt, bemerkelsesverdig i forhold til dimensjonene på de platene som er tusenvis av kilometer over., BERØMTE magnetisk, geokjemiske, gravitasjonsfelt, og seismiske undersøkelser resulterte i den mest detaljerte og omfattende etterforskning av en spredning center frem til det tidspunktet. Så mye ble lært at i 1977 to hele utgaver av Bulletin of the Geological Society of America var dedikert til resultatene av denne enestående ekspedisjon.

Men age of discovery på midten havet rygger var bare begynnelsen. Snart etter den BERØMTE resultatene ble rapportert, Alvin var i midten av en annen mid-ocean ridge ekspedisjon, denne gang til raskere spredning av GalÁpagos Rift i Stillehavet., Heat flow målinger indikerte at hydrotermal aktivitet kan ha oppstått på flankene av dette sprer seg center, og hundrevis av microearth-skjelv som tas det ble antatt å være hydrotermale eller vulkansk opprinnelse. Dykkere ombord Alvin så mye mer enn varmt vann; de oppdaget samfunn av bentisk fauna, inkludert «giant rør ormer», som trives på den kjemiske energien gitt ved å spre center vulkaner. Disse var, og fortsatt er, den bare økosystemer som er kjent for å være basert på chemosynthesis snarere enn fotosyntesen., Denne oppdagelsen førte til nye hypoteser om livets opprinnelse på jorden—og muligheten for eksotiske livsformer på andre planeter—det er fortsatt heftig debattert i dag.

Bare to år senere, i 1979, under en ekspedisjon der målet var å dokumentere nytten av Alvin for geofysiske målinger, den første av høy temperatur «svart røyker vents» ble oppdaget på East Pacific Stige i nærheten 21°N. Våre temperatursensor ble kalibrert til 30°C, men innledende målinger gjort fra Alvin steg off-skala., Når en probe er PVC montering stang viste tegn til charring sonden ble i all hast kalibreres til høyere temperaturer. Den neste dagen, temperaturer nær 400°C, ble tatt opp, bryte forrige GalÁpagos rekord på 22°C med en bred margin. Det var først etter cruise-at vi lærte smeltetemperaturen av Alvin er vinduer var betydelig mindre enn 400°C. Uvitenhet kan være fryd og gammen!

En viktig endring i perspektiv kom fra oppdagelsen av hydrotermale åpninger ved marine geologer og geofysikere., Det ble klart at i studier av mid-ocean ridge tektonikk, vulkanisme, og hydrotermal aktivitet, den største spenningen er i sammenhengene mellom disse ulike feltene. For eksempel, geofysikere søkte etter hydrotermal aktivitet på midten havet rygger i mange år (inkludert i Prosjektet BERØMTE) ved tauing av matriser av thermisters nær havbunnen, tross alt, noen som leter etter varmt vann måler temperaturen på vannet! Imidlertid, hydrotermal aktivitet slutt ble dokumentert mer effektivt ved å fotografere distribusjon av eksotiske vent dyr., Selv nå, de beste indikatorer på forrige besøk av vulkanutbrudd og varigheten av hydrotermal aktivitet dukke opp fra å studere egenskapene til bentisk faunal samfunn. For eksempel, i løpet av de første deep sea mid-ocean ridge utbrudd når en nedsenkbar var i området, dykkere fikk ikke se en langsom lumbering kaskade av pute lava som filmet av Hawaii i «Ild Under Havet.,»Hva så de var helt uventet: hvit bakteriell matter flagrende ut av havbunnen, å lage en scene mye som en midtvinters blizzard i Island, som dekker alle de nylig brøt ut, glassaktig, svart lava med et tykt teppe av hvit bakteriell «snø.»RIDGE-Programmet (Ridge Tverrfaglig Global Eksperimenter, som beskrevet nedenfor) omfavner og fremmer ånden av denne nye tverrfaglig tilnærming til mid-ocean ridge undersøkelser.

den Teknologiske utviklingen har også hatt en enorm innflytelse på vårt perspektiv., Når multi-beam batymetrisk kartlegging verktøy er tilgjengelig for nonclassified programmer starten i 1973, kunne vi videre etter to-dimensjonal perspektiv av mid-ocean ridge i tverrsnitt. For flere tiår, batymetriske kart var kunstnerisk samlet fra vidt fordelt profiler. Selv om den nå klassiske «Etasje av Hav» kart tegnet av Marie Tharp og Bruce Heezen viste seg å være bemerkelsesverdig nøyaktig, hva som egentlig skjedde mellom profiler, som ofte var 10 til 100 kilometer fra hverandre, var ukjent., Med multi-beam batymetriske systemer, så mange som 100 bjelker av lyd kan være samlet inn samtidig over en stripe 1 til 10 kilometer bredt. I en enkel passering av skipet, opp til 100 profiler kan være samlet inn samtidig, og hver profil var bare ca 100 meter fra sine naboer. Når man vurderer den endelige fotavtrykk av lyd ekko tilbake fra havbunnen, dekning blir virkelig kontinuerlig. For første gang kunne vi lage kart av havbunnen med noen vesentlige mangler! Ikke lenger må vi stole på kunstnerisk gjetting for kart produksjon., I dag er multi-beam systemer avgir svært smal enkelte bjelker, bare 1° 2° sammenlignet med ca 30° for eldre, single-bredde-systemer (dette er som å sammenligne en laserstråle til en søkelys bredde). Fotavtrykket av lyd for hver bjelke i en multi-beam systemet er bare ca 100 meter snarere enn flere kilometer over. Den resulterende kart er mye mer naturtro, og avslører havbunnen struktur i mye større detalj.

en Annen fundamental begrensning hadde vært navigasjon., Reparasjoner fra satellitter og himmellegemer var sjeldne og fylt med feil, og det var ingen landemerker ut på de syv hav! Sjelden visste du hvor du var i bedre enn 1 til 2 kilometer, så det var ingen vits i å samle inn data på intervaller noe nærmere enn det. Global Positioning System (GPS) begynte å bli tilgjengelig i en dårligere formatere et par dyrebare timer per dag på omtrent samme tid som multi-beam batymetriske systemer kom på linje., Senere, som GPS-navigering ble tilgjengelig 24 timer per dag med presis løser hver 2 sekunder (sammenlignet med ca. hvert 2 timer for transitt satellitter), 10-kilometer brede skårer svært nøyaktige havbunnen data kan være samlet inn og rutinemessig ligger med presisjon for første gang. Ved slutten av 1980-tallet, mine kolleger og jeg var forklare tvilende hovedfagsstudenter hva det var som i «gamle dager blir tapt på havet» (marine geofysiker er tilsvarende, antar jeg, på «gå til skolen barbeint i snø å gå oppoverbakke begge veier.,») Men, våre historier falt på døve ører som våre studenter klaget navigasjonsutstyr feil så stor som 50 meter, og hvordan disse minimale (for meg) feil nedgradert samling av noen datasett, slik som for tyngdekraften.

Kart er kraftig: De informere, excite, og stimulere., Akkurat som den tidligste kart over verden i det sekstende århundre førte til en kraftig alder av leting, den første med høy oppløsning, kontinuerlig dekning kart over mid-ocean ridge stimulert etterforskere fra et bredt spekter av områder, inkludert petrology, geokjemi, volcanology, seismologi, tektonikk, marine magnetismen, og tyngdekraften, samt noen utenfor earth sciences, inkludert marin økologi, kjemi og biokjemi., For jorden forskere, kombinasjonen av høy oppløsning swath kartlegging verktøy og presis navigering tillatt oss å gi slipp på våre fiksering med rett transektene over rygger innpodet av våre geologiske trening og svært mye i moten i løpet av Prosjektet KJENT. Mens en slik tilnærming var nyttig i de tidlige dager og fortsatt har sine søknader, har vi funnet at det mest avslørende varianter er ofte observert ved å utforske langs aksen av aktiv rygg.

Denne nye, sammen-strike perspektiv avslører arkitektur av den globale rift system., Ridge-aksen undulates på en systematisk måte, å definere en grunnleggende oppdeling av ridge inn i segmenter som er avgrenset av en rekke discontinuities. Segmentene kan forlenge eller forkorte, og de har sykluser av økt vulkansk, hydrotermale, og tektonisk aktivitet. Den nye kart-og marine geologiske undersøkelser de har stimulert avslører et hierarki i segmentering av mid-ocean rygger. Først-for segmenter er generelt hundrevis av kilometer lang, vedvarer for millioner til titalls millioner av år, og er avgrenset av relativt faste, stive-plate forvandle feil., Disse feilene hadde blitt oppdaget med den gamle bredt-bredde ekkolodd, men deres strukturell kompleksitet og innflytelse på nærliggende ridge segmenter kunne ikke bli verdsatt uten den nye generasjonen av kart.

Som illustrert nedenfor til høyre, en første-for segmentet er vanligvis delt inn i flere andre – eller tredje-for segmenter som overlever på mindre enn 10 millioner år til mindre enn ca 100.000 år, henholdsvis. Disse mindre, mindre permanent segmenter er avgrenset av et utvalg av nonrigid discontinuities som kan migrere langs lengden av kanten., Dermed disse finere skala segmenter kan forlenge, forkorte eller til og med forsvinne helt. På de fineste skala, fjerde-for segmenter, som er bestilling av 10 kilometer lang, kan overleve så forskjellige kanaler for jordskorpens accretionary prosesser for bare 100 10 000 år. Disse segmentene er produkter av en serie av dike inntrengingshendelser, de grunnleggende enheter av jordskorpens skapelsen. Dikene form da smeltet materiale stiger opp gjennom vertikale sprekker og sprekker., Levetiden til disse fjerde-for segmenter og tilhørende sykluser av magmatisk, vulkanske, tektoniske, og hydrotermal aktivitet utøve en bestemmende innflytelse på fordelingen og overlevelse av eksotiske bentisk faunal samfunn som trives i mørke, kulde, fiendtlig miljø av mid-ocean ridge.

Som undersøkelser fortsette, ser vi flere bevis for viktige forbindelser mellom svært ulike typer observasjoner.,ial dybde,
• tverrsnitt av ryggen (en proxy for magmatisk budsjett på rask spredning rygger),
• jordskorpens tykkelse,
• geokjemi og fram til utbruddet temperatur av lava,
• målinger av jordskorpens magnetisering,
• egenskaper av nær-aksen feilende for eksempel langs strike variasjoner i høyder av feil scarps,
• bredder og konkluderte med dypet av sprekker og sprekker langs aksen,
• lava aldre,
• tilstedeværelse eller fravær av en jordskorpens aksial magma chamber (eller smelte objektivet),
• intensiteten av hydrotermal aktivitet, og
• overflod av hydrotermale vent samfunn.,
i Dag, marine geofysikere og geochemists ofte delta på foredrag av bentisk økologer og vice versa; dette var svært uvanlig for 20 år siden. Så, til tross for de siste budsjettmessige traumer, mid-ocean ridge forskning er mer spennende og mer tverrfaglige enn noen gang før.

Vi har nå kartlagt nesten halvparten av den globale mid-ocean ridge-systemet langs en smal korridor som definerer spredning center plategrensen, en bemerkelsesverdig forhånd vurderer vi hadde kartlagt mindre enn én prosent av systemet bare for et tiår siden., Men vi har utforsket med undervannsfartøyer eller fjernstyrte kjøretøy mindre enn én prosent av denne fascinerende sone av jordskorpens plate etableringen der mer enn 90 prosent av jordens vulkansk aktivitet tordner på. Utenfor denne smale båndet, på flankene av mid-ocean ridge system, mindre enn én prosent har blitt kartlagt og mindre enn .001 prosent har blitt utforsket. Sammenlign dette med kartlegging av overflaten av Venus—som er nær 100 prosent fullført., Den lave oppløsning utsikt over den globale havbunnen gitt av nylig publisert GEOSAT kart gir en rekke fristende mål for videre undersøkelser.

jeg mistenker at noen av de mest spennende funnene ligger foran oss i nær fremtid. Hva en flott tid å være en marine geolog (hvis du kan få en jobb)!

Begge National Science Foundation og the Office of Naval Research støtte mid-ocean ridge tektoniske studier.,

Ken Macdonald ble uteksaminert i 1975 fra MIT/WHOI Felles Program i Oseanografi og har siden den gang servert et dusin år som medlem av Woods Hole Oceanographic Institution Corporation. Han har hatt gleden av å se flere av hans lavere grads studenter som går videre til den Felles Program, og flere av hans hovedfagsstudenter bli med vitenskapelige personalet ved Woods Hole og andre steder. Ken har ført over 20 deep-sea ekspedisjoner og har hatt den lykke å delta i noen av de første undersøkelser av mid-ocean ridge ved hjelp av multi-beam ekkolodd, fjernstyrte biler, og undervannsfartøyer., Han sier at han finner mid-ocean rygger så spennende og mystisk som når han først møtte dem, og erfaringer vrangforestillinger om å forstå hvordan de arbeider som er kortvarig og illusoriske.

ÅS

ridges mål er todelt: 1) å gi en fokus for
koordinert, tverrfaglig forskning på de geologiske og
geodynamic prosesser knyttet til etableringen av oceanic lithosphere,
og 2) å gi en ramme som er mangfoldig, nyskapende,
forsker-initiert forskning kan gjennomføres., Noen spesifikke
prestasjoner av RYGGEN Program over de siste fem årene er:

•
Oppdagelsen av uventet raske endringer, spesielt i hydrotermale
aktivitet og vent samfunn i kjølvannet av en
utbrudd.
• sanntids overvåking og tiltak for å magmatisk hendelser
på rygger i det Nordøstlige Stillehavet (i samarbeid med den Nasjonale
Oceanic and Atmospheric Administration).
• Oppdagelsen av en
undergrunnen mikrobiell biosphere innenfor oceanic crust, noe som representerer en
biomasse som tidligere var ukjent på Jorden.,
• Anerkjennelse av den brede
spekter av tektoniske innstillinger og mangfold av fauna forbundet med
Mid-Atlantic Ridge hydrotermale områder.
• Utvikling av
kvantitative, observasjon-baserte modeller som forklarer følsomhet
ridge-aksen topografi å variabler, slik som å spre pris, magma
forsyning, og aksial termisk struktur.
• Etablering av en global
digital database for mid-ocean ridge batymetriske data for spesifikke
deler av den globale ridge-systemet.
• Definisjon av liten størrelse
av jordskorpens magma organer på selv de raskeste sprer rygger.,
•
Anerkjennelse av viktigheten av oppdrift-drevet flyt i å kontrollere
både trang mantelen oppstrømning i en cross-aksen forstand og
tredimensjonalitet av oppvelling sammen-aksen.
• Kartlegging og rekognosering rock
prøvetaking av tidligere uutforskede supersegments (lange segmenter som
vanligvis utvide 1000 og 2000
kilometer) i den globale mid-ocean ridge-systemet.
* Den første målinger av plate bevegelse på en mid-ocean ridge.,
• Bestemmelse av de første bildene av smelte distribusjon i øvre
mantelen under en mid-ocean ridge ved å SMELTE (Mantelen Elektromagnetisk
og Tomografi) Eksperiment.