istnieje naturalna tendencja w badaniach naukowych do zwiększenia specjalizacji. Najważniejsze postępy poczyniono poprzez zawężenie ostrości i oparcie się na szerokim fundamencie wcześniejszych, bardziej ogólnych badań. Tak było z pewnością w przypadku francusko-amerykańskiej podwodnej wyprawy podwodnej Mid-Ocean, rozpoczętej 25 lat temu. Celem mid-ocean był Rift valley of the Mid-Atlantic Ridge spreading center., W latach 50. Bruce Heezen z Lamont Geological Observatory na Uniwersytecie Columbia zebrał szerokie przekrój echosondy w dolinie szczelin i słusznie przypuszczał, że jest ona częścią globalnego systemu szczelin, który owija się wokół Ziemi jak szew baseballu. Brytyjscy i kanadyjscy geolodzy morscy zrobili kolejny krok i zorganizowali serię ambitnych ekspedycji, aby zbadać grzbiet Śródatlantycki w pobliżu 45° N przy użyciu wszystkich dostępnych w tym czasie narzędzi geofizycznych i geologicznych. Amerykańska grupa skupiła swoją uwagę na dolinie rift w pobliżu 22° N., Jednak samo dno doliny szczelinowej, gdzie nowa skorupa oceaniczna ingeruje i wybucha, pozostało tak niejasne i enigmatyczne, jak zawsze. Setki aktywnych wulkanów, które zajmują dno doliny rift, zostały ukryte przed rejestratorami głębokości przez Boom-ECHA dźwięków odbijających się od stromych, 1000-metrowych klifów doliny.Następnie, w 1972 roku, trzy lata po tym, jak Neil Armstrong pozostawił po sobie pierwszy ślad człowieka na Księżycu, Międzynarodowa Grupa geologów morskich zainicjowała śmiały krok naprzód: zbadanie doliny szczelin za pomocą jedynych pojazdów, które mogły je tam zabrać-łodzi podwodnych., Pomimo kilkunastu lat doświadczenia w podwodnym nurkowaniu głębinowym, nadal panował znaczny sceptycyzm co do ich przydatności jako narzędzi naukowych. Jednak ci, którzy wierzyli, zwyciężyli, Francuzi udostępnili batyskaf ArchimÈde i podwodny Cyana, a USA zaoferowali niezawodny Podwodny koń pociągowy Alvin. Rozpoczęto francusko-amerykańskie badania Podwodne nad Oceanem średnim (Project FAMOUS).,

dokładne mapy bazy dla wyprawy nurkowej zostały zmontowane przy użyciu tajnej echosondy wielobiegunowej US Navy, francuskiego systemu echosondy wąskopasmowej i zestawu głęboko holowanych instrumentów z Marine Physical Laboratory w Scripps Institution of Oceanography (University of California, San Diego). Przypominam sobie zdumienie na pokładzie statku badawczego Knorr, kiedy po raz pierwszy zobaczyliśmy profile głębokiego holowania o wysokiej rozdzielczości, powoli wypalane w papierze naszych śmierdzących, precyzyjnych rejestratorów głębokości., Środkowy kształt szczeliny został ostatecznie wyraźnie ujawniony jako głębokie koryto zagnieżdżone w szerszej dolinie szczeliny, która zawierała wiele wzgórz, które wydawały się stożkami wulkanicznymi. Te zapisy sonarowe były mapami bazowymi dla wyprawy nurkowej, a zespół geologów został zebrany, aby być pierwszymi nurkami z grzbietu śródoceanicznego używającymi ArchimÈde w lecie 1973 roku.

, Francuzi, a także Japończycy zastąpili swoje oryginalne okręty podwodne pojazdami, które mogą nurkować dwa razy głębiej, na głębokości przekraczające 6000 metrów. Słynne prace geologiczne wykazały, że Dolina szczelin jest tworzona przez duże uskoki, które przebijają się przez nowo utworzoną skorupę oceaniczną i że aktywne wulkany są obfite wzdłuż dna doliny szczelin. Najmłodsze wulkany tworzą wąską strefę tworzenia skorupy oceanicznej o szerokości od 1 do 2 kilometrów, niezwykłą w porównaniu do wymiarów płyt, które mają tysiące kilometrów średnicy., Słynne badania magnetyczne, geochemiczne, Grawitacyjne i sejsmiczne zaowocowały najbardziej szczegółowymi i kompleksowymi badaniami centrum rozprzestrzeniania się do tego czasu. Dowiedziono się tak wiele, że w 1977 roku dwa całe numery biuletynu Geological Society of America zostały poświęcone rezultatom tej bezprecedensowej wyprawy.

ale wiek odkrycia na grzbietach śródoceanicznych dopiero się zaczynał. Wkrótce po tym, jak ogłoszono słynne wyniki, Alvin znalazł się w centrum kolejnej ekspedycji na grzbiet śródoceaniczny, tym razem do szybciej rozprzestrzeniającej się szczeliny GalÁpagos na Oceanie Spokojnym., Pomiary przepływu ciepła wykazały, że aktywność hydrotermalna może występować na bokach tego centrum rozprzestrzeniania się, a setki trzęsień mikroearthów rejestrowanych tam uważano za pochodzenia hydrotermalnego lub wulkanicznego. Nurkowie na pokładzie Alvina zobaczyli znacznie więcej niż ciepłą wodę; odkryli społeczności bentosowej fauny, w tym „gigantyczne robaki rurkowe”, które rozwijają się na energii chemicznej dostarczanej przez wulkany centrum rozprzestrzeniania. Były i nadal są jedynymi ekosystemami, o których wiadomo, że są oparte na chemosyntezie, a nie na fotosyntezie., Odkrycie to zrodziło nowe hipotezy o pochodzeniu życia na ziemi – i możliwości egzotycznych form życia na innych planetach-które są nadal gorąco dyskutowane.

zaledwie dwa lata później, w 1979 roku, podczas ekspedycji, której celem było udowodnienie przydatności Alvina do pomiarów geofizycznych, odkryto pierwsze wysokotemperaturowe „Czarne otwory dla palaczy” na wschodnim Pacyfiku w pobliżu 21°N. nasze sondy temperatury zostały skalibrowane do 30°C, ale wstępne pomiary wykonane przez Alvina wzrosły poza skalą., Gdy pręt montażowy z PCV sondy wykazał oznaki zwęglenia, sonda została pospiesznie przekalibrowana do wyższych temperatur. Następnego dnia zanotowano temperaturę blisko 400°C, bijąc poprzedni rekord GalÁpagos wynoszący 22°C O szeroki margines. Dopiero po rejsie dowiedzieliśmy się, że temperatura topnienia w portach Alvina jest znacznie niższa niż 400°C.

ważną zmianą w perspektywie było odkrycie otworów hydrotermalnych przez geologów morskich i geofizyków., Stało się jasne, że w badaniach tektoniki grzbietów śródoceanicznych, wulkanizmu i aktywności hydrotermalnej największe podniecenie wzbudzają powiązania między tymi różnymi polami. Na przykład, geofizycy poszukiwali aktywności hydrotermalnej na grzbietach śródoceanicznych przez wiele lat (w tym podczas projektu FAMOUS), holując tablice termistorów w pobliżu dna morskiego; w końcu ktoś szukający ciepłej wody mierzy temperaturę wody! Jednak aktywność hydrotermalna została ostatecznie lepiej udokumentowana przez sfotografowanie rozmieszczenia egzotycznych zwierząt wentylacyjnych., Nawet teraz, najlepsze wskaźniki niedawności erupcji wulkanicznych i czasu trwania aktywności hydrotermalnej wyłaniają się z badania cech bentosowych społeczności fauny. Na przykład, podczas pierwszej erupcji głębokiego oceanu śródoceanicznego, gdy w okolicy znajdował się okręt podwodny, nurkowie nie widzieli powolnej kaskady poduszek lavas, sfilmowanej na Hawajach w „Fire Under The Sea”.,”To, co zobaczyli, było zupełnie nieoczekiwane: białe maty bakteryjne spływające z dna morza, tworząc scenę podobną do śnieżycy w środku zimy na Islandii, pokrywającą całą świeżo wybuchającą, szklistą, czarną lawę grubym kocem z białego bakteryjnego śniegu.””Program RIDGE (Ridge Interdyscyplinarne Globalne eksperymenty-opisane poniżej) uosabia i promuje ducha tego nowego interdyscyplinarnego podejścia do badań na grzbietach śródoceanicznych.

rozwój technologiczny miał również ogromny wpływ na naszą perspektywę., Kiedy już w 1973 r. dostępne były narzędzia do mapowania batymetrycznego dla niekategoryzowanych zastosowań, mogliśmy wyjść poza dwuwymiarową perspektywę grzbietu śródoceanicznego w przekroju. Przez dziesięciolecia wykresy batymetryczne były artystycznie montowane z szeroko rozstawionych profili. Chociaż klasyczny Wykres „podłogi oceanów” narysowany przez Marie Tharp i Bruce ' a Heezena okazał się niezwykle dokładny, to co naprawdę wydarzyło się między profilami, które często były oddalone od siebie o 10 do 100 kilometrów, nie było znane., Dzięki batymetrycznym systemom wielobiegunowym można było zebrać aż 100 wiązek dźwięków jednocześnie na obszarze o szerokości od 1 do 10 kilometrów. W jednym przejściu statku można było zebrać do 100 profili jednocześnie, a każdy profil znajdował się zaledwie około 100 metrów od sąsiadów. Gdy weźmiemy pod uwagę skończony ślad dźwięku odbijającego się echem od dna morza, zasięg staje się naprawdę ciągły. Po raz pierwszy mogliśmy zrobić mapy dna morskiego bez znaczących luk! Nie musimy już polegać na artystycznych zgadywankach przy produkcji map., Dzisiejsze systemy wielobiegunowe emitują bardzo wąskie pojedyncze wiązki, tylko 1° do 2° w porównaniu z około 30° W przypadku starszych systemów jednobiegunowych(jest to jak porównywanie wiązki lasera do Wiązki Reflektorów). Ślad dźwięku dla każdej wiązki w systemie wielobiegunowym ma tylko około 100 metrów, a nie kilka kilometrów średnicy. Powstałe mapy są o wiele dokładniejsze i ujawniają strukturę dna morskiego o wiele bardziej szczegółowo.

kolejnym podstawowym ograniczeniem była nawigacja., Poprawki z satelitów i ciał astronomicznych były rzadkie i obarczone błędami, i nie było żadnych punktów orientacyjnych na pełnym morzu! Rzadko wiesz, gdzie jesteś w odległości mniejszej niż 1 do 2 kilometrów, więc nie było sensu zbierać danych w odstępach bliższych niż to. Globalny System Pozycjonowania (GPS) zaczął być dostępny w zdegradowanym formacie kilka cennych godzin dziennie, mniej więcej w tym samym czasie, gdy pojawiły się systemy batymetryczne z wieloma wiązkami., Później, gdy nawigacja GPS stała się dostępna 24 godziny na dobę z precyzyjnymi poprawkami co 2 sekundy( w porównaniu z mniej więcej co 2 godziny w przypadku satelitów transit), 10-kilometrowe pokosy bardzo dokładnych danych dna morskiego mogły być zbierane i rutynowo lokalizowane z precyzją po raz pierwszy. Pod koniec lat 80. moi koledzy i ja wyjaśnialiśmy niedowierzającym studentom, jak to było w ” dawnych czasach bycia zagubionym na morzu „(odpowiednik Geofizyka morskiego, jak sądzę, ” chodzenie do szkoły boso po śniegu, idąc pod górę w obie strony.,”) Jednak nasze opowieści padły na uszy, gdy nasi uczniowie skarżyli się na błędy nawigacyjne tak duże, jak 50 metrów i jak te minuskułowe (dla mnie) błędy zdegradowały zbieranie niektórych zbiorów danych, takich jak te dotyczące grawitacji.

mapy są potężne: informują, pobudzają i pobudzają., Tak jak najwcześniejsze mapy świata w XVI wieku zapoczątkowały energiczną erę eksploracji, pierwsze wysokiej rozdzielczości, ciągłe mapy grzbietu śródoceanicznego stymulowały badaczy z szerokiego zakresu dziedzin, w tym petrologii, geochemii, Wulkanologii, sejsmologii, tektoniki, magnetyki morskiej i grawitacji, a także niektórych spoza Nauk o Ziemi, w tym ekologii morskiej, chemii i biochemii., Dla naukowców ziemskich połączenie wysokiej rozdzielczości narzędzi do mapowania pokosu i precyzyjnej nawigacji pozwoliło nam porzucić naszą fiksację z prostymi transektami przez grzbiety zaszczepione przez nasze szkolenie geologiczne i bardzo modne podczas projektu FAMOUS. Chociaż takie podejście było przydatne w pierwszych dniach i nadal ma swoje zastosowania, odkryliśmy, że najbardziej odkrywcze odmiany są często obserwowane podczas eksploracji wzdłuż osi aktywnego grzbietu.

Ta nowa perspektywa ukazuje architekturę globalnego systemu szczelin., Oś grzbietu faluje w sposób systematyczny, określając zasadniczy podział grzbietu na segmenty ograniczone różnymi nieciągłościami. Segmenty mogą się wydłużyć lub skrócić i mają cykle zwiększonej aktywności wulkanicznej, hydrotermalnej i tektonicznej. Nowe mapy i stymulowane przez nie morskie badania geologiczne ujawniają hierarchię w segmentacji grzbietów śródoceanicznych. Segmenty pierwszego rzędu mają zazwyczaj setki kilometrów długości, utrzymują się od milionów do kilkudziesięciu milionów lat i są ograniczone stosunkowo trwałymi, sztywnymi uskokami transformacji płyt., Błędy te zostały odkryte w starych echosondach szerokokątnych, ale ich złożoność strukturalna i wpływ na sąsiednie odcinki grzbietu nie mogły być docenione bez nowej generacji map.

Jak pokazano poniżej, segment pierwszego rzędu jest zwykle podzielony na kilka segmentów drugiego lub trzeciego rzędu, które przetrwają mniej niż 10 milionów lat do mniej niż około 100 000 lat, odpowiednio. Te mniejsze, mniej trwałe segmenty są ograniczone przez wiele nieciągłych nieciągłości, które mogą migrować wzdłuż długości grzbietu., W ten sposób te drobniejsze segmenty skali mogą wydłużyć, skrócić lub nawet całkowicie zniknąć. W najlepszej skali segmenty czwartego rzędu, które są rzędu 10 kilometrów długości, mogą przetrwać jako odrębne kanały dla procesów akrecji skorupy tylko przez 100 do 10 000 lat. Segmenty te są produktami serii zdarzeń wtargnięcia w wał, podstawowych jednostek tworzenia skorupy. Wały powstają, gdy stopiony materiał unosi się przez pionowe pęknięcia i szczeliny., Długowieczność tych segmentów czwartego rzędu i związane z nimi cykle aktywności magmowej, wulkanicznej, tektonicznej i hydrotermalnej wywierają kontrolujący wpływ na rozmieszczenie i przetrwanie egzotycznych Faun bentosowych, które kwitną w ciemnym, zimnym, nieprzyjaznym środowisku grzbietu śródoceanicznego.

ponieważ badania są kontynuowane, widzimy więcej dowodów na ważne powiązania między bardzo różnymi rodzajami obserwacji.,ial głębokości,
• przekrój powierzchni grzbietu (proxy dla budżetu magmowego na szybko rozprzestrzeniania grzbiety),
• grubość skorupy,
• geochemia i wnioskować temperatura erupcji lavas,
• pomiary skorupy magnetyzacji,
• charakterystyka blisko Osi uskoków, takich jak wzdłuż strajku zmiany wysokości szczelin uskokowych,
• szerokości i wnioskować głębokości pęknięć i pęknięć wzdłuż osi,
• wiek lawy,
• obecność lub brak skorupowej osiowej komory magmowej (lub soczewki stopionej),
• intensywność aktywności hydrotermalnej oraz
• obfitość zbiorowisk hydrotermalnych.,
dziś geofizycy i geochemicy morza często uczestniczą w rozmowach ekologów bentosowych i odwrotnie; było to bardzo niezwykłe 20 lat temu. Tak więc, pomimo ostatnich urazów budżetowych, badania nad grzbietem śródoceanicznym są bardziej ekscytujące i bardziej interdyscyplinarne niż kiedykolwiek wcześniej.

teraz mapowaliśmy prawie połowę globalnego systemu grzbietów śródoceanicznych wzdłuż wąskiego korytarza, który określa granicę płyty środkowej rozprzestrzeniania, niezwykły postęp, biorąc pod uwagę, że mapowaliśmy mniej niż jeden procent systemu zaledwie dziesięć lat temu., Ale zbadaliśmy za pomocą łodzi podwodnych lub zdalnie sterowanych pojazdów mniej niż jeden procent tej fascynującej strefy tworzenia płyt skorupy ziemskiej, gdzie ponad 90 procent wulkanicznej aktywności ziemi dudni. Poza tą wąską wstęgą, na bokach systemu grzbietów śródoceanicznych, mniej niż jeden procent zostało zmapowanych, a mniej niż .001 procent zostało zbadane. Porównaj to z mapowaniem powierzchni Wenus-które jest prawie w 100 procentach kompletne., Widok globalnego dna morskiego w niskiej rozdzielczości zapewniony przez niedawno opublikowane mapy GEOSAT stanowi szereg kuszących celów do dalszych badań.

podejrzewam, że niektóre z najbardziej ekscytujących odkryć czekają w najbliższej przyszłości. Co za wspaniały czas, aby być geologiem morskim (jeśli można dostać pracę)!

zarówno National Science Foundation, jak i Office of Naval Research wspierają badania tektoniczne grzbietu śródoceanicznego.,

Ken Macdonald ukończył w 1975 roku wspólny program MIT/WHOI w dziedzinie Oceanografii i od tego czasu przez kilkanaście lat był członkiem Woods Hole Oceanographic Institution Corporation. Miał przyjemność zobaczyć kilku jego studentów studiów licencjackich przejść do wspólnego Programu, a kilku jego absolwentów dołączyć pracowników naukowych w Woods Hole i gdzie indziej. Ken poprowadził ponad 20 wypraw głębinowych i miał szczęście wziąć udział w jednych z pierwszych eksploracji grzbietu śródoceanicznego za pomocą multi-beam Echo sounders, zdalnie sterowanych pojazdów i łodzi podwodnych., Mówi, że znajduje grzbiety śródoceaniczne tak ekscytujące i tajemnicze, jak wtedy, gdy po raz pierwszy je napotkał—i doświadcza złudzeń zrozumienia ich działania, które są krótkotrwałe i iluzoryczne.

RIDGE

cele RIDGE ' a są dwojakie: 1) zapewnienie ukierunkowania na skoordynowane, interdyscyplinarne badania geologiczne i
procesy geodynamiczne związane z tworzeniem litosfery oceanicznej,
oraz 2) zapewnienie ram, w ramach których mogą być podejmowane różnorodne, innowacyjne badania inicjowane przez naukowców., Niektóre szczególne
osiągnięcia programu RIDGE w ciągu ostatnich pięciu lat obejmują:

•
odkrycie nieoczekiwanie szybkich zmian, zwłaszcza w aktywności hydrotermalnej
i społeczności odpowietrzających, w bezpośrednim następstwie erupcji
.
• monitorowanie w czasie rzeczywistym i reagowanie na zdarzenia magmowe
na grzbietach północno-wschodniego Pacyfiku (we współpracy z National
Oceanic and Atmospheric Administration).
Discovery Discovery of a
subsurface microbial biosphere within the oceanic crust, representing a
biomass Early unknown on Earth.,
Rozpoznawanie szerokiego
zakresu ustawień tektonicznych i różnorodności fauny związanej z obszarami hydrotermalnymi grzbietu śródatlantyckiego.
Development opracowanie
ilościowych, opartych na obserwacji modeli, które wyjaśniają czułość topografii osi grzbietu
na zmienne takie jak szybkość rozprzestrzeniania się, zasilanie magmy
i osiowa struktura cieplna.
Establishment utworzenie globalnej
cyfrowej bazy danych batymetrycznych grzbietu śródoceanicznego dla określonych
części systemu Global ridge.
• definicja niewielkich rozmiarów
ciał magmowych skorupy ziemskiej na nawet najszybciej rozprzestrzeniających się grzbietach.,
Recognition
uznanie znaczenia przepływu napędzanego wypornością w kontrolowaniu
zarówno wąskości podnoszenia płaszcza w sensie poprzecznym, jak i
trójwymiarowości podnoszenia się wzdłuż osi.
Mapping Mapping and reconnaissance rock
pobieranie próbek wcześniej niezbadanych supersegmentów (długich segmentów, które
zazwyczaj rozciągają się od 1000 do 2000
kilometrów) w Globalnym Systemie grzbietów śródoceanicznych.
• pierwsze pomiary ruchu płyt na grzbiecie śródoceanicznym.,
Provision udostępnienie pierwszych obrazów rozkładu stopu w górnym
płaszczu pod grzbietem śródoceanicznym za pomocą eksperymentu stopu (płaszcza elektromagnetycznego
i tomografii).