Møk: Kap 2

Marine Økosystemer Sammendrag: Kapittel 2:

Planeten Oceanus Selv om vi kaller planeten vår for ”Jorda” må den sies å være en vannplanet, da hav dekker nesten 71% av overflaten. Havene inneholder omtrent 1 360 000 kubikk kilometre av flytende vann. Vannet er derfor den vitale substansen som skiller jorda fra de andre 8 planetene i solsystemet, og er en absolutt nødvendig ingrediens for utviklingen og opprettholdelsen av levende organismer, inkl mennesket. Jordas struktur

Slicer vi jorda i to vil vi se et ordnet arrangement av indre skall, ikke ulikt lagene i en løk. Disse indre lagene består alle av materialer med forskjellige kjemiske sammensetninger og fysiske egenskaper. Rundt den solide massen av jorda er det to ytre sfærer: en konsentrisk konvolutt av vann (havene) omgitt av en tykkere konvolutt av gasser (atmosfæren).

Jordas indre sfærer: Geologiske og astronomiske beviser indikerer at jorda på et punkt var fullstendig smeltet, og elementene og sammensetningene delte seg som en følge av deres tettheter. Tetthet: mengden av masse i et volum, uttrykt i gram (masse) per kubikkcentimeter (volum); g/cm^3) Jo større kvantitet av masse i en kubikkcentimeter, dess høyere tetthet. Historie: Jern og nikkel er materialer med svært høy tetthet, og de sank derfor til sentrum av planeten og dannet kjernen. Lettere substanser, som aluminium og silikon steg opp til overflaten hvor de ble ”forsteinet” og dannet en tynn skorpe over de tettere materialene i mantelen. Alle slags gasser, som er lette, ble sendt til overflaten. Der akkumulerte de sakte og produserte en konvolutt av luft, eller kondenserte til å danne en konvolutt av overflatevann. Det er vanskelig å selv undersøke de indre strukturene av Jorda, ettersom at den dypeste gruven bare strekker seg omtrent 4 kilometer ned, og det dypeste drillede hullet strekker seg bare ca 12 kilometer ned. Og sentrum av jorda ligger 6370 kilometer under overflaten. Det vi vet i dag er et resultat av indirekte observasjoner; geofysiske målinger, bl.a. ved å spore veiene og farten av jordskjelvbølger som beveger seg gjennom jorda, å notere seg variasjoner i jordas gravitasjons- og magnetiske felt og ved å evaluere mengden av varme som går fra jordas indre. Ved å integrere all denne informasjonen til ett generelt bilde kan vi ”se” at jordas indre struktur er dannet av 3 ulike lag: Skorpen, mantelen og kjernen. Skorpen: • Er det ytterste laget • Svært tynn sammenlignet med de dypere lagene • Består av de steinene vi benytter for å bygge hus og gruveårer • Steiner med lav tetthet: aluminium, silikon og oksygen Mantelen: • Strekker seg 2900 km nedover (nesten halvveis til planetens sentrum) • Relativt høy tetthet: magnesium, jern, silikon og oksygen Kjernen: • Den innerste delen av jorda • Strekker seg nesten 3500 km fra mantelen til sentrum av planeten • Består av en smeltet ytre kjerne og en solid indre kjerne • Begge består av legeringer av relativt høy tetthet; jern og noe nikkel. Tetthetssammensetningen er ikke den eneste faktoren som kontrollerer den fysiske karakteren av steinene i jordas indre. Både temperatur og trykk øker med dybden og disse påvirker også steinenes egenskaper. Trykket forårsaker at substansenes

smeltepunkt øker. Ergo vil de forbli solide ved temperaturer der de normalt ville smeltet. Så når du øker trykket på et materiale må det varmes opp til en høyere temperatur enn normalt før det begynner å smelte. Dette illustreres ved å ta en titt på den flytende jern-nikkel legeringen i den ytre kjernen og den faste jern-nikkel legeringen i den indre kjernen. I den ytre kjernen er temperaturen høyere enn smeltepunktet for legeringen, selv med det høye trykket som eksisterer i dette laget. Og konsekventlig er den ytre kjernen flytende. Men i den indre kjernen er trykket høyere og temperaturen holdes under smeltepunktet til legeringen. Derfor får vi en solid indre kjerne, satt sammen av den samme legeringen av jern-nikkel som i den ytre. Lignende virkninger får vi i mantelen. Selv om jordskorpa og mantelen har ulike kjemiske sammensetninger, er alle steinene i skorpen og den øverste delen av mantelen harde, rigide og sprø, og utgjør til sammen lithosfæren. Under lithosfæren endres ikke steinsammensetningen, men steinenes fysiske tilstand endres. Her er temperaturen høyere enn trykket og forårsaker en svært liten del (mindre enn 1 prosent) av mantelsteinene til å smelte. Pga denne delvise smeltingen er disse steinene i mantelen kalt asthenosfæren, og er ikke lengre rigide og sprø, men relativt svake og flyter tjæreaktig rundt. Asthenosfæren – den delen av mantelen som er delvis smeltet Dypere ned i astenosfæren blir steinene gradvis mer rigide og trykket øker med dybden og smeltepunktet stiger. Ca 350 km under jordas overflate er ikke steinene lengre plastiske. Dypere nede er det en mer rigid sone av mantelen som kalles mesosfæren, som strekker seg ned til toppen av den ytre kjernen. Se figur 2.1 side 33

Jordas ytre konvolutter Slik som i den solide jorda, blir de to forskjellige båndene av materie som omgir planeten delt opp etter tetthetsforskjeller. Den med høyest tetthet er hydrosfæren, og består av vann (havene, sjøene, elvene, grunnvannet, isen, snøen og den relativt lille mengden av vanndamp som finnes i lufta). Ca 97 prosent av vannet på jordas overflate er i havene, skjønt dette representerer kun 10% av jordas totale vannreservoar. 90% av det er bundet til solide mineraler som omfatter steinene i jordskorpa og mantelen, og er ikke i flytende form, hence, den kan ikke bevege seg. Den andre ytre konvolutten, athmosfæren, er en blanding av gasser, hovedsakelig nitrogen og oksygen, med mindre mengder av argon, karbondioksid, metan og variable kvantiteter av støv, ozon og vanndamp. Vannstrømmer og luftstrømmer blandes hele tiden, og dermed kjemiske sammensetningene i hydrosfæren og atmosfæren. Mange biologer benevner en tredje ytre konvolutt av materie kjent som biosfæren. Denne inkluderer alt organisk materiale – levende og ikkelevende, stort og smått, enkelt og komplekst. Det er et ekstremt tynt men dynamisk bånd av materiale.

Sammensetningen i biosfæren er unik, bestående av karbon-, hydrogen- og oksygensammensetningner. Disse kjemikalene ”lånes” midlertidig av organismer fra jordas sfærer, og, når døden inntreffer, returneres de og så resirkuleres gjennom lithosfæren, hydrosfæren og atmosfæren. Alle elementene i kroppen din tilhørte en gang steiner.

Havbunnens fysiografi Bathymetri – submarin topografi Havbunnen kan deles i tre deler: • kontinentalsokler • dyphavsbassenger • midthavsrygger Systemet av midthavsrygger danner en kontinuerlig undervannsfjellkjede som strekker seg gjennom alle havene. Midthavsryggene skilles fra de druknede kantene av kontinentene, kontinentalsoklene, av store mellomliggende trakter av dyphavsbassenger.

Kontinentalsokler Det er for mye vann for at havbassengene kan takle det, og overflødig vann skylles opp og oversvømmer kantene på kontinentene. I disse områdene akkumulerer sanden og mudderet som eroderes fra kontinentene og transporteres med elvene (og isbreene), og blir formet av havprosesser til en stor og tjukk sedimentær kile. Disse avsettingene av sedimenter ved kontinentalkantene omfatter kontinentalsokkelen. Kontinentalsokkel – akkumulerte avsettinger fra elver ved kontinentalkanten som formes av havet til en stor og tjukk kileform. Kontinentalsokkelen kan deles i tre deler: • kontinentalhyllen • kontinentalskråningen • kontinentalhøyningen (?? Continental rise) Kontinentalhyllen • Nesten flat terrasse på toppen av den sedimentære kilen under de druknede kantene av kontinentet • I snitt ca 60 km bred • Bunnen heller mot sjøen i en vinkel av ca 0,5 grader, en så liten vinkel at den ikke kan sees av det blotte øyet • Hyllen ender på havsiden av en hyllebryting hvor sjøbunnen stuper betydelig • Dette skjer i snitt ved en vanndybde på 130 meter, og stuper da i 1-4 grader, to til åtte ganger brattere enn kontinentalhyllen.

Kontinentalskråningen • Heller i snitt i en vinkel av 4 grader • Begynner i vanndybder på 2-3 kilometer • En enorm mengde av erodert sand og mudder ligger under kontinentalskråningen (som på kontinentalhyllen) • Svære undervannsdaler/juv (canyons) hogges inn i de sedimentære avsettingene hos mange skråninger • Disse juvene har bratte sider, V-formede profiler og en topografisk ”relief” på opp til 2 km. • Dette gjør dem til noen av de dypeste insiserte landformer på jorda (noen større enn Grand Canyon) • Disse juvene opptrer som gangveier for transport av sedimenter fra kontinentalsokler til dyphavsbassengene Kontinentalhøyningen • Basen for mange kontinentalskråninger, hvor havbunnen flatnes ut til en grad av tilnærmet 1 grad. • Noen av de største kontinentalhøyningene har en utstrekning på mer enn 500 km fra basen av kontinentalskråningen til vanndybder som nærmer seg 4 km • kontinentalhøyninger ligger oppå sedimentavsettinger som er tusener meter tykke Dyphavsbassenger • Ligger hinsides kontinentalsokkelen • Variert topografi, fra flate sletter til bratte fjelltopper • Gulvet i hvert havbasseng har disse bathymetriske egenskapene: 1. Abyssale sletter er de flateste områdene funnet noested på jorda, og har en regional helning på 0.5 grader – mindre enn en meter per kilometer. Dette er brede forkle består hovedsaklig av landderiverte avsatte sedimenter, og har begravd havskorpens irregulære vulkaniske topografi. Mesteparten av disse sedimentene er avfall som har beveget seg gjennom de undersjøiske juvene i kontinentalskråningene 2. Abyssale åser er kupler som ikke er høyere enn 1000 meter, og rangerer i bredde fra 100 meter til 100 km. Mesteparten består av vulkansk stein og kan bli dekket av et tynt lag av finkornet sediment 3. Havfjell (Seamounts) er enhver type av abyssale fjell. Mange er døde eller aktive vulkaner med kjegleformede topper og bratte sider som stiger mer enn 1000 meter over havbunnen, men rekker ikke over havets overflate. Havfjell kan opptre som enslige topper eller i grupper. Flattoppede havfjell kalles guyoter, og var engang aktive vulkaner, men toppene ble flatet av bølgeerosjon. 4. Dyphavsgrøfter er relativt bratte, lange og trange nedsenkninger, eller kummer. Noen av dem er 3-5 km dypere enn den omgitte havbunnen. Grøftene er de dypeste områdene på jorden. Finnes ikke noe sted på midten av havet, men nært land, ved kontinentalsokler eller kjeder av vulkanske øyer. De

assosieres med aktive vulkaner og sterke jordskjelv.

Midthavsrygger Undersjøiske fjellkjeder, midthavsryggene, er de mest slående fysiografiske trekkene ved havbunnen. Alle er forbundet med hverandre og representerer dermed den lengste, mest kontinuerlige fjellkjeden på kloden, 60 000 km lang. Denne kolossale kjeden okkuperer nesten en tredel av havbunnen. Selv om de heter midthavsrygger er det mange som ikke er sentrert i bassengene. Toppen av hver havkjede er enten bredt konvekst (bøyd oppover), eller okkupert av en rift valley. Dette er et trekk som dannes av geologiske krefter hvor den solide steinen dras fra hverandre og knuses (???). En prosess som kalles ”faulting”. Midthavsryggene er geologisk aktive, karakterisert av hyppige, grunne jordskjelv, mange ”faults” og vulkanisme. Videre, er aksen av midthavsryggene ikke kontinuerlige, men segmentert av en serie av geologiske aktive ”transform faults”. Dette fører til at kjedeaksen får et sikk-sakk mønster. Bruddsoner representerer de inaktive armene til ”transform-faults” som strekker seg langt inn i dyphavsbassenget. Geologiske forskjeller mellom kontinenter og havbasseng Bortsett fra den åpenbare høydeforskjellen, er geologien til havbassenget fundamentalt ulik geologien til de kontinentale massene? ER DETTE VIRKELIG INTERESSANT?? Drid i det..