Bulut Tortopoğlu tarafından yazılmış tüm yazılar

En Büyük Denizaltı Yanardağı Tamu Masifi

Houston Üniversitesi’nden bir professör, dünyada henüz ortaya çıkarılmış en geniş tekil volkanı bulan biliminsanları ekibine başkanlık etti. Tamu Masifi olarak adlandırılan volkan, kabaca Britanya Adaları veya Nev Meksiko ya denk bir alanı kaplıyor ve güneş sisteminin en geniş volkanlarının (yanardağlarının) bulunduğu Mars’dakiler kadar büyük.

Yer ve Atmosfer Bilimleri Bölümünde profesör olan William Sager bu çalışmaya 20 yıl önce Teksas A&M Üniversitesi’nde (TAMU) başlamış. Bulgularsa 8 Eylül 2013’te Nature Geoscience dergisinde yayımlandı.

Japonya’nın 1.000 mil (1610 kilometre) doğusunda bulunan Tamu masifi, 130-145 milyon yıl önce denizaltı birkaç volkanizmasıyla biçimlenen bir denizaltı dağı olan Shatsky Yükselimi’nin en geniş yapısıdır. Tamu Masifi’nin tekil veya birkaç püskürme noktasının birleşimi olup olmadığı şu ana kadar açık değildi. JOIDES Resolution araştırma gemisi de toplanan veri ile önemli örneklemelerin birleştirilmesiyle, araştırmacılar Tamu Masifi’nin merkeze yakın bir volkandan çıkan bazalt kütlesi olduğunu doğruladılar.

Sager, “Tamu Masifi’nin yeryüzünde bulunmuş en büyük tek parça kalkan tipi volkan olduğunu söyledi. Burada daha büyük ölçekli volkanlar da olabilir, çünkü Ontong Java Platosu gibi daha büyük magmatik yapılar var. Ama, bunların tek bir volkandan mı yoksa volkanların birleşmesiyle oluşup oluşmadıklarını bilmiyoruz.”

Tamu Masifi, sadece büyüklüğüyle değil, aynı zamanda şekli ile de denizaltı volkanlarının arasında öne çıkmaktadır. Tamu Masifi, sığ ve geniş yayılıma sahiptir. Püskürttüğü lavlar, yeryüzündeki diğer volkanlara oranla daha geniş alanları kaplayabilir. Deniz tabanı, Tamu Masifi’ne oranla daha küçük binlerce denizdağı ve denizaltı volkanı barındırmaktadır.

Sager, “Tamu Masifi’nin yüksek değil ama çok geniş olduğunu, bundan dolayı da dereceli geçişli eğimlere sahip olduğunu söylemekte. Aslında volkanın kenarında durursanız, ne tarafın yüksek olduğunu söylemekte zorlanabilirsiniz. Biz, onun kalkan tipi geniş volkanı olmak için volkanın merkezinden gelen masif lav akıntılarından beslendiğini biliyoruz. Daha önce bunu bilmiyorduk, çünkü okyanus platoları, denizin altında gizlenmiş büyük yapılardır. Genelde onlar saklanmak için iyi bir yer bulurlar.”

Tamu Masifi'nin 3 boyutlu haritası (üstte), Büyük Okyanus'un kuzeybatısındaki Shatsky Yükselimi üzerindeki masif ile Mars'taki Olympus Mons'un kıyaslanması. Görüntü: William Sager (Houston Üni.)
Tamu Masifi’nin 3 boyutlu haritası (üstte), Büyük Okyanus’un kuzeybatısındaki Shatsky Yükselimi üzerindeki masif ile Mars’taki Olympus Mons’un kıyaslanması. Görüntü: William Sager (Houston Üni.)

Tamu Masifi, 120.000 milkarelik (310.800 kilometrekare) bir alanı kaplamaktadır. Yeryüzünün en geniş aktif volkanı olan Havai’deki Mauna Loa 20.000 milkarelik (51.800 kilometrekare) alanıyla Tamu Masifinin sadece % 2’si. Daha iyi bir karşılaştırma yapacak olursak, dünyadan görünebilen Mars gezegenindeki dev Olympus Mons volkanı, Tamu Masifi’nden sadece % 25 daha geniş.

Çalışma, sismik araştırma gemisi R/V Marcus G. Langseth tarafından toplanan 2010 ve 2012 tarihli veriler ile Bütünleşik Okyanus Sondaj Programı (IODP) kapsamında Expedition 324 (Shatsky Yükselim Formasyonu) çalışmasından alınan 2009 tarihli örneklere dayanmaktadır. Tamu Masifi’ndeki sondajlardan, 75 fite (23 metreye) varan kalınlıktaki kalın bazalt akıntılarından alınan karot örneklerin, masifi karakterize ettiği göstermektedir. R/V Langseth’ten alınan sismik veriler tepelerden bitişik havzalara akan lav akıntılarını doğrulayan bir volkan yapısını gösterdi.

Sager‘e göre, Tamu Masifi 145 milyon yıl yaşındadır. Oluştuğu zamandan birkaç milyon yıl sonra inaktif olmuştur. Kalınlığı yaklaşık 4 mil (6,44 kilometre) iken, zirvesi okyanus yüzeyinin 6.500 fit (1.982 metre) altındadır.

Masif, yeryüzünde bulunan denizaltı volkanlarından farklı bir şekle sahiptir ve onun masif volkanların oluşumu hakkında bilgi vermesi mümkündür. Çok büyük miktardaki magma merkezden geldi ve bu magma mantodan gelmişti. Ondan dolayı, yerbilimcilerin yer içinin nasıl çalıştığını anlaması açısından bu oldukça önemlidir.

Yazar adı ve yayın adı kaynak belirtilerek özgürce kullanılabilir.
UH, 2013. En Büyük Denizaltı Yanardağı Tamu Masifi, çev. Tortopoğlu, B., yerbilimleri.com

Ayrıntılar
UH, Scientists Confirm Existence of Largest Single Volcano On Earth, 9 Eylül 2013

Laboratuvarda Süper Deprem Canlandırıldı

Fransa’da çalışan bir jeoloji araştırma ekibi, süper makaslama depremini oluşturan koşulları laboratuvar ortamında ilk kez canlandırdı. Ekip, Science dergisinde yayımlanan makalede, gözlenebilen süper makaslama olayını kontrol eden kesme dalgalarının daha hızlı yayılmasına neden olan kırık-çatlak koşullarını graniti sıkıştırarak tanımladı.

supershear_earthquake
San Andreas Fay Hattı’nın havadan görünümü, kuzeybatı Los Angeles’teki Carrizo Ovası. Görüntü: Ikluft

Normal bir fayda, sismik dalgalar kırıklı yerkabuğundaki fayların bir sonucu olarak oluşurlar. Bu arada, yeryüzünün derinliklerinde kesme dalgaları meydana gelir; ama kesme dalgaları yüzeyde hissedilmez. Zaman zaman sismik dalgaların hızı artar ve kesme dalgalarından daha hızlı yayılır. Jeologlar bunu, deprem büyüklüğü hakkında yetersiz ölçü veren sonik-patlama tipi deprem olarak adlandırırlar. Süper makaslama depremleri doğada yalnızca birkaç kere görülmüş; ama şu ana kadar laboratuvarda hiç canlandırılmamıştı.

Araştırmacılar, süper makaslama depremine neden olan özel koşulları laboratuvarda canlandırmak için granit bloklarını biri diğerinin üzerinde kayana kadar kenarlara basınç uygularken aynı zamanda da onları birbirine doğru iterek enerji dalgası yayan yüksek basınç uyguladılar. Bu, çeşitli tipteki deprem koşullarını çalışmak için yapılan deneylerle aynıdır. Bu örnekte araştırmacılar, deneyi her defasında akustik sensörlerle dikkatli ölçümler alarak 200 kez tekrarladılar. Bu deney, laboratuvarda süper makaslama depremi yaratmayı başaran ilk çalışmadır. Daha önemlisi bu deney, süper makaslama depremleri araştırmacıların öngördükleri seviyelerden daha küçük seviyelerde gerçekleşebileceğini gösterdi. Araştırmacılara göre, bu tip depremlerin dünyada daha sık meydana geldiğinin göstergesidir.

Araştırmacılar tarafından insanları endişelendirmeyecek sonuçlar da elde edildi. Fakat, laboratuvarda süper makaslama depremleri için gereken uygun koşulları oluşturulmuş ve hatta uygun granit yüzeylerinin varlığı doğada mümkün olmadığı için bu durum doğada genellikle olmaz.

Yazar adı ve yayın adı kaynak belirtilerek özgürce kullanılabilir.
phys.org, 2013. Jeologlar, Laboratuvarda Süper Makaslama Depremini Canlandırdılar, çev. Tortopoğlu, B., yerbilimleri.com

From Sub-Rayleigh to Supershear Ruptures During Stick-Slip Experiments on Crustal Rocks
Supershear earthquake ruptures propagate faster than the shear wave velocity. Although there is evidence that this occurs in nature, it has not been experimentally demonstrated with the use of crustal rocks. We performed stick-slip experiments with Westerly granite under controlled upper-crustal stress conditions. Supershear ruptures systematically occur when the normal stress exceeds 43 megapascals (MPa) with resulting stress drops on the order of 3 to 25 MPa, comparable to the stress drops inferred by seismology for crustal earthquakes. In our experiments, the sub-Rayleigh–to–supershear transition length is a few centimeters at most, suggesting that the rupture of asperities along a fault may propagate locally at supershear velocities. In turn, these sudden accelerations and decelerations could play an important role in the generation of high-frequency radiation and the overall rupture-energy budget.

Ayrıntılar
phys.org, Researchers replicate supershear earthquakes in the lab, 10 Temmuz 2013

Mantonun Yükseldiği Yer Bulundu

Bu hafta Nature‘de yayınlanan bir çalışma, mantodaki büyük ölçekli yükselmenin yalnızca iki yerde gerçekleştiği bulgusunu paylaşmaktadır: Afrika ve Orta Pasifik‘in (Büyük Okyanus’un ortası) altında. Daha da önemlisi, Clinton P. Conrad (Havai Üniversitesi Okyanus, Yerbilimi ve Teknoloji Bölümünde Yard. Profesör) ve meslektaşları yerkürenin yüzeyindeki kıtaların ve tektonik plakaların önemli derecedeki hareketlerine karşın bu yükselen yerlerin jeolojik zaman boyunca göreli olarak kararlı olduklarını açığa çıkardılar. Conrad örnek olarak; “Pangea biçimlendi ve yüzeyinde parçalara ayrıldı, ama biz mantodaki yükselme yerlerinin Pangea’nın aktivitesi boyunca genellikle sabit olduğunu düşünüyoruz” dedi.

mantodaki_yukselim
Büyük manto yükselimlerini gösteren kesit. Görüntü: C. Conrad.

Conrad kariyeri boyunca tektonik plakaların yönelimini çalışmış ve plakaların genellikle kuzeye doğru hareket ettiklerinin farkına varmış. Bunu bilen Conrad‘ı, kuzey yarımkürede birbirine yaklaşan kıtalar için ortalama bir noktanın belirlenip belirlenemeyeceğini merakı sarmış. Bu noktayı doğu Asya’da saptadıktan sonra, yerküredeki diğer noktaların plaka tektoniğine göre karakterize edip edemeyeceğini üstüne kafa yormuş. Ardından, matematiksel çalışmalarla birlikte plaka tektoniği quadrapolunu (dörtkutbunu), plaka tektoniğini hareketinin net uzaklaştığı net iki noktasını ve yakınlaştığı net iki noktasını tanımlamış.”

Araştırmalarla güncel plaka hareketleri için hesaplanan tektonik plaka dörtkutup noktalarının, yerbilimcilerin daha önce günümüz manto yükselmeleri için düşündükleri Afrika ve Orta Pasifik’teki yerlerle uyumlu olduğunu net uzaklaştığı noktalarla bulundu. Conrad, “Bu gözlem ilginç, önemli ve anlamlı.” dedi. Conrad, “Sonrasında bu formülü plaka hareketlerini ve belirlenen noktaların geçmişini belirlemek için uyguladık. Noktaların jeolojik zaman boyunca hareket etmediklerini görünce çok şaşırdım. Conrad ve meslektaşları, plaka hareketlerimin yerkürenin mantosundaki dinamiklerin yüzeydeki etkisi olduğu için mantodaki yükselmenin jeolojik zaman boyunca sabit kaldığı çıkarımını yaptılar. Conrad “Sanki plaka hareketlerinin zaman içerisindeki kayıtlarında eski manto akışını görüyor gibiydim.” dedi.

Yerkürenin manto dinamikleri, yeryüzündeki birçok jeolojik değişimi yönetir. Manto yükselmesinin zaman içinde kararlı ve iki yerde merkezlendiğini gösteren bu yeni keşif, manto dinamiklerinin jeolojik zaman boyunca yüzey jeolojisiyle ilişkisini anlamak için bir çerçeve sunmaktadır. Örneğin, araştırmacılar kıtaların bu iki yükselme noktasına göre hareketlerini tahmin edebilir. Bu bakış, jeolojik zamanda meydana gelmiş özgün olayları manto kuvvetleriyle bağlamaya izin verir.

Genel olarak bu araştırma, yerbilimcilere büyük bir soruyu açığa çıkarmaktadır: manto gibi evrilen, dinamik ve kompleks bir sistemde, bu iki yükselme noktasının zaman içinde kararlı kalmasına neden olan etkenler nelerdir? Bu belirgin gözlemle, Orta Pasifik ve Afrika plakalarının altındaki mantonun farklı kayaçlardan oluştuğu anlaşılmaktadır. Mantonun altındaki bu iki anomali bölgelerinin, mantonun geri kalan kısmı için akış yönelimlerini organize etmesi olası mıdır? Öyleyse nasıl?

Conrad “Bu tür sorulara cevap vermek çok önemlidir çünkü okyanus havzaları, dağlar, depremler ve volkanlar yerin iç dinamiklerinin bir sonucudur. Sonuç olarak, Evimiz olan dünyanın yüzeyini etkileyen jeolojik kuvvetleri daha iyi anlamak için, gezegenimizin iç dinamiklerini anlamak önemlidir.

Bu çalışmanın bir sonucu olarak tanımlanan manto akış yapısı, jeofizikçilere zamanın bir fonksiyonu olarak dalma-batma yönelimlerini tahmin etmelerine izin verir. Kıtaların ve deniz tabanlarının düşey hareketleri deniz seviyesinde yerel ve küresel değişikliklere neden olur. Conrad, gelecekte, jeolojik zaman boyunca deniz seviyesindeki değişimleri tahmin etmek için manto akış yönelimlerini anlama yöntemini kullanmayı arzulamaktadır.

Yazar adı ve yayın adı kaynak belirtilerek özgürce kullanılabilir.
University of Hawai’i, 2013. Mantonun Yükseldiği Sabit Yerler Keşfedildi, çev. Tortopoğlu, B., yerbilimleri.com

Stability of active mantle upwelling revealed by net characteristics of plate tectonics
Viscous convection within the mantle is linked to tectonic plate motions and deforms Earth’s surface across wide areas. Such close links between surface geology and deep mantle dynamics presumably operated throughout Earth’s history, but are difficult to investigate for past times because the history of mantle flow is poorly known. Here we show that the time dependence of global-scale mantle flow can be deduced from the net behaviour of surface plate motions. In particular, we tracked the geographic locations of net convergence and divergence for harmonic degrees 1 and 2 by computing the dipole and quadrupole moments of plate motions from tectonic reconstructions extended back to the early Mesozoic era. For present-day plate motions, we find dipole convergence in eastern Asia and quadrupole divergence in both central Africa and the central Pacific. These orientations are nearly identical to the dipole and quadrupole orientations of underlying mantle flow, which indicates that these ‘net characteristics’ of plate motions reveal deeper flow patterns. The positions of quadrupole divergence have not moved significantly during the past 250 million years, which suggests long-term stability of mantle upwelling beneath Africa and the Pacific Ocean. These upwelling locations are positioned above two compositionally and seismologically distinct regions of the lowermost mantle, which may organize global mantle flow as they remain stationary over geologic time.

Ayrıntılar
University of Hawai’i, Location of upwelling in Earth’s mantle discovered to be stable, 30 Haziran 2013
C P Conrad, B Steinberger, T H Torsvik (2013). Stability of active mantle upwelling revealed by net characteristics of plate tectonics. Nature, doi:10.1038/nature12203