Was ist ein Ophiolit?

Die frühesten Geologen waren verwirrt über eine Reihe von Gesteinsarten in den europäischen Alpen, wie sie sonst an Land nicht zu finden sind: Körper aus dunklem und schwerem Peridotit in Verbindung mit tief sitzendem Gabbro, Vulkangestein und Körper aus Serpentinit mit einer dünnen Kappe aus tief sitzendem Peridotit. Meersedimentgesteine.

Im Jahr 1821 nannte Alexandre Brongniart diese Assemblage Ophiolith ("Schlangenstein" im wissenschaftlichen Griechisch) nach seinen charakteristischen Expositionen von Serpentinit ("Schlangenstein" im wissenschaftlichen Latein). Ophiolithe waren zerbrochen, verändert und fehlerhaft und hatten bis heute kaum fossile Beweise. Sie waren ein hartnäckiges Rätsel, bis die Plattentektonik ihre wichtige Rolle enthüllte.

Meeresboden Herkunft der Ophiolite

Einhundertfünfzig Jahre nach Brongniart gab das Aufkommen der Plattentektonik den Ophiolithen einen Platz im großen Kreislauf: Sie scheinen kleine Stücke ozeanischer Kruste zu sein, die an den Kontinenten haften.

Bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts wussten wir nicht genau, wie der Meeresboden aufgebaut ist, aber als wir dies taten, war die Ähnlichkeit mit Ophiolithen überzeugend. Der Meeresboden ist mit einer Schicht aus Tiefseeton und kieselhaltigem Schlamm bedeckt, der dünner wird, wenn wir uns den mittelozeanischen Rücken nähern. Dort offenbart sich die Oberfläche als dicke Schicht aus Kissenbasalt, schwarze Lava brach in runden Broten aus, die sich im tiefkalten Meerwasser bilden.

Unter dem Kissenbasalt befinden sich die vertikalen Deiche, die das Basaltmagma an die Oberfläche befördern. Diese Deiche sind so reichlich vorhanden, dass die Kruste vielerorts nichts als Deiche ist, die wie Scheiben in einem Brotlaib zusammenliegen. Sie bilden sich deutlich in einem sich ausbreitenden Zentrum wie dem mittelozeanischen Grat, wo sich die beiden Seiten ständig ausbreiten und Magma zwischen ihnen aufsteigen kann. Lesen Sie mehr über Divergent Zones.

Unter diesen "geschichteten Deichkomplexen" befinden sich Körper aus Gabbro oder grobkörnigem Basaltgestein, und unter ihnen befinden sich die riesigen Körper aus Peridotit, die den oberen Mantel bilden. Das partielle Abschmelzen von Peridotit führt zur Entstehung des darüber liegenden Gabbro und Basalt (lesen Sie mehr über die Erdkruste). Und wenn heißer Peridotit mit Meerwasser reagiert, ist das Produkt der weiche und rutschige Serpentinit, der bei Ophiolithen so häufig vorkommt.

Diese detaillierte Ähnlichkeit führte die Geologen in den 1960er Jahren zu einer Arbeitshypothese: Ophiolite sind tektonische Fossilien des alten Tiefseebodens.

Ophiolite Störung

Ophiolithen unterscheiden sich in einigen wichtigen Punkten von intakten Meeresbodenkrusten, insbesondere darin, dass sie nicht intakt sind. Ophiolithe werden fast immer auseinandergebrochen, so dass sich Peridotit, Gabbro, Schotdeiche und Lavaschichten für den Geologen nicht gut stapeln. Stattdessen sind sie in der Regel in isolierten Körpern entlang von Gebirgszügen verstreut. Infolgedessen haben nur sehr wenige Ophiolite alle Teile der typischen ozeanischen Kruste. Blechteiche fehlen in der Regel.

Die Stücke müssen unter Verwendung radiometrischer Daten und seltener Expositionen der Kontakte zwischen Gesteinsarten sorgfältig miteinander korreliert werden. In einigen Fällen kann die Bewegung entlang von Fehlern geschätzt werden, um zu zeigen, dass getrennte Teile einmal verbunden waren.

Warum kommen Ophiolite in Gebirgsgürteln vor? Ja, hier befinden sich die Aufschlüsse, aber Berggürtel markieren auch, wo die Platten kollidiert sind. Das Auftreten und die Störung stimmten mit der Arbeitshypothese der 1960er Jahre überein.

Was für ein Meeresboden?

Seitdem sind Komplikationen aufgetreten. Es gibt verschiedene Arten der Wechselwirkung zwischen Platten, und es scheint, dass es verschiedene Arten von Ophiolit gibt.

Je mehr wir uns mit Ophiolithen beschäftigen, desto weniger können wir davon ausgehen. Wenn zum Beispiel keine Schotdeiche gefunden werden können, können wir sie nicht herleiten, nur weil Ophiolithen sie haben sollen.

Die Chemie vieler Ophiolithgesteine ​​stimmt nicht ganz mit der Chemie der Mittelozeanischen Gratgesteine ​​überein. Sie ähneln eher den Laven von Inselbögen. Und Datierungsstudien zeigten, dass viele Ophiolite nur wenige Millionen Jahre nach ihrer Entstehung auf den Kontinent gedrängt wurden. Diese Tatsachen deuten auf einen subduktionsbedingten Ursprung für die meisten Ophiolithen hin, mit anderen Worten in Küstennähe statt in der Mitte des Ozeans. Viele Subduktionszonen sind Bereiche, in denen die Kruste gedehnt wird, so dass sich eine neue Kruste ähnlich wie im Mittelozean bildet. Daher werden viele Ophiolite spezifisch als "Supra-Subduktionszonen-Ophiolite" bezeichnet.

Eine wachsende Ophiolith-Menagerie

Eine kürzlich durchgeführte Überprüfung von Ophiolithen schlug vor, sie in sieben verschiedene Typen einzuteilen:

1. Ligurische Ophiolite bildeten sich bei der frühen Öffnung eines Meeresbeckens wie dem heutigen Roten Meer.
2. Ophiolithe vom mediterranen Typ bildeten sich bei der Wechselwirkung zweier ozeanischer Platten wie dem heutigen Izu-Bonin-Unterarm.
3. Ophiolite vom Sierran-Typ repräsentieren komplexe Geschichten der Inselbogen-Subduktion wie die heutigen Philippinen.
4. Ophiolithe vom chilenischen Typ bildeten sich in einer Ausbreitungszone wie der heutigen Andamanensee.
5. Ophiolithe vom Macquarie-Typ bildeten sich im klassischen Mittelozean wie die heutige Macquarie-Insel im Südpolarmeer.
6. Ophiolithe vom karibischen Typ repräsentieren die Subduktion von Ozeanplateaus oder großen Igneous-Provinzen.
7. Ophiolithe vom Franziskanertyp sind angesammelte Stücke ozeanischer Kruste, die wie in Japan heute von der subkutierten Platte auf die obere Platte geschabt werden.

Wie so viel in der Geologie begannen die Ophiolithe einfach und werden immer komplexer, je komplexer die Daten und die Theorie der Plattentektonik werden.