Sedimenti u okeanima


Reke i lednici nose sedimente i rastvaraju hemikalije u okeanima, talasi okeana eroduju obale kontinenata, a vetrovi nose fini sediment u okeane. Svi ovi faktori, zajedno sa podmorskim vulkanizmom, doprinose akumulaciji sedimenata u okeanima. Uocena stopa odnosenja sedimenata sa kontinenata u okeane, cini se veoma velikom da bi se lako mogla pomiriti sa standardnom geohronologijom.

Vecina sedimenata koja odlazi u okeane transportovana je rekama. Procenjene kolicine sedimenata koji se transportuju u okeane sveta (Tabela 1) variraju od 8000 - 58.000 miliona metrickih tona godisnje (Holmes 1965, str.511; Holeman 1968; Jansen i Painter 1974; i Milliman i Meade 1983).

Tabela 1

Neke procenje stope kojim sedimenti stizu u okeane (bazirano na publikacijama Holmes-a 1965, str.511; Holeman-a 1968; Jansen-a i Painter-a 1974; i Milliman-a i Meade-a 1983).

Autor (Godina) -- Milioni metrickih tona gorisnje

Fournier (1960) -- 58.100
Gilluly (1955) -- 31.800
Holeman (1968) -- 18.300
Holmes (1965) -- 8.000
Jansen i Painter (1974) -- 26.700
Kuenen (1950) -- 32.500
Lopatin (1952) -- 12.700
Milliman i Meade (1983) -- 15.500
Pechinov (1959) -- 24.200
Schumm (1963) -- 20.500

Mnoge procene ne uzimaju u proracun sadrzaj korita koji je predstavljen sedimentima koji se kotrljaju ili guraju duz korita reka, a koji se ne mogu lako odrediti na mestu analize reke. Nekada se recni tovar proizvoljno procenjuje sa 10% zato sto je jako tesko da se izmeri (Blatt i kolege 1980, str.23; Schuman 1963). Jansen i Painter (1974) sugerisu da je iznos od 26.700 milona tona godisnje globalnog erodovanja "verovatno potcenjen". Gilluly (1955) procenjuje da se 13,6 km3 cvrstog materijala odnosi svake godine u okeane sveta. To predstavlja oko 31.000 miliona tona godisnje. Sa ovom stopom baseni okeana (ukljucujuci njihove sadasnje sedimente), koji imaju ukupnu zapreminu od 1550 miliona km3, bili bi popunjeni za samo 114 miliona godina.

Ako uzmemo dosta umereniju procenu za recni transport sedimenata u okeane od 20.000 miliona tona godisnje, ipak bi za samo 178 miliona godina baseni okeana bili ispunjeni sedimentima. Drugim recima, sadasnja stopa recnog transporta sedimenata bi ispunila okeane 19 puta za 3,5 milijarde godina. Naravno, okeani cija je voda prosecno duboka 3,8 km, nisu potpuno ispunjeni sedimentima; i na vecini dubokih abisalnih povrsina debljina sedimenata prosecno iznosi samo nekoliko stotina metara. Oni su mogli nastati za oko 50 miliona godina, na osnovu generalne procene da 435 miliona km3 (Ronov i Yaroshevsky 1969) sedimenata danas postoji u okeanima i na obalama kontinenata.

Neki su tvrdili da su kontinenti nekada bili manji i da su proizvodili manje sedimenata. Takav argument ne moze da otkloni neslaganje, osim ako su kontinenti bili ekstremno mali, a postoji siroko, ali ne jednoglasno, slaganje da su oni bili blizu sadasnje velicine u zadnjih 2,5 milijardi godina (Kroner 1985; Taylor i Mclennan 1985, str.234).

Sa druge strane, tri scenarija koje nudi standardni geohronoloski koncept treba da pomognu da se olaksaju neka od vremenskih neslaganja:

a) sedimenti su potonuli u zemlju u duboke rovove duz ivica kontinenata, sto pretpostavlja model tektonike ploca,

b) sedimenti koji su prvobitno dosli od granitne kontinentalne kore su preradjeni ponovo u formu nove kontinentalne kore srastanjem ili riftnim procesima,

c) recni sediment koji je akumuliran na ivicama kontinenata bio je preradjen u druge sedimente i ponovo erodovan.

Ovi predlozi ce biti razmatrani u nastavku teksta.

a) Ponekad se pretpostavlja da je razlog postojanja jako tankog sloja sedimenata u okeanima, koji ukazuju na vrlo mladu koru, to sto su starije okeansko dno i sedimenti potonuli u omotac Zemlje. Medjutim, tonjenje sedimenata ne ide stopom koja bi isla u korak sa zalihama koje donose reke (Karig i Kay 1981, Kay 1980, i Veizer i Jansen 1979). Li (1972) je procenio da je stopa tonjenja (subdukcije) od 2500 miliona tona godisnje u raskoraku sa sadasnjim donosenjem putem reka od 20.000 - 30.000 miliona tona godisnje. Lisitsyn i kolege (1982) procenjuju stopu tonjenja na oko 3000 miliona tona godisnje, dok Howell i Murray (1986) procenjuju da samo 21% recnog sedimentnog tovara zavrsava u okeanskim rovovima gde se tonjenje odigrava. Sta vise, neki su prisiljeni na uzmu u obzir da su glavna skladista sedimenata velikih reka na dnu okeana geografski nepovezana sa zonama tonjenja (Potter 1978; Taylor i McLennan 1985, str.240-241).

b) Verovatno najveci problem za one koji pretpostavljaju preradjivanje sedimenata debele "granitske" kore i formiranje kontinenata, jeste neslaganje izmedju hemijskog sastava sedimentnih i magmatsko-sedimentnih (granitskih) stena. Za prvobitne granitne stene se pretpostavlja da su maticni izvor sedimenata od kojih su se sedimenti pretvorili ponovo u magmatsko-metamorfne stene, formirajuci novu kontinentalnu koru. Glavno neslaganje je kod krecnjackih sedimentnata, kod kojih je odnos elemenata drugaciji od pretpostavljenog odnosa roditelj - cerka magmatsko-metamorfnih stena (Garrels i Mackenzie 1971, str.237).

Razlike su povecane cinjenicom da su neki nalazili krecnjak u sedimentnim stenama vise od dva puta nego sto se ocekuje, ako one poticu od magmatskih stena. Na osnovu proseka 5 studija (Pettijohn 1975, str.21-22) koje ukljucuju direktna merenja, ustanovljeno je 20% krecnjaka, dok je na osnovu proseka 4 studije, koristeci procene sastava magmatskih stena, ustanovljeno samo 8% krecnjaka. Takodje, prosecna magmatska stena ima natrijuma vise od 3 puta nego prosecna sedimentna stena (Garrels i Mackenzie 1971, str.237). Kasniji autori takodje ukazuju da ugljenik, koji cini nekoliko procenata (4,7% - u oksidu) sedimentih stena, prisutan je samo kao trag u magmatskim stenama. Nekada se pretpostavljalo da ugljenik prvobitno potice od degazirajucih procesa u Zemljinom omotacu.

Opsta slika je ta, da postoji nekoliko znacajnih razlika u hemijskom sastavu sedimentnih i magmatskih stena. Vrste minerala pronadjenih u njima su vrlo razlicite. Spomenimo pokusaj Garrels-a i Mackenzie-a (1971, str.248) da otklone pitanje porekla krecnjaka iz magmatskih stena, pretpostavkom da bi krecnjak mogao da potice od dela velike kolicine prekambrijumskih vulkanskih sedimenata.

c) Ako su samo sedimenti na ivicama kontinenata bili ukljuceni u procese prerade, stopa istovara sedimenata od strane reka je mnogo veca nego sto bi to zahtevalo naglo preradjivanje. Ove stope izgledaju suvise velike da bi sacuvale starije sedimente koji jos postoje. Ronov i Yaroshevsky (1969) procenjuju da je zapremina sedimenata na ivicama kontinenata 190 miliona km3, sto odgovara 8 x 1017 tona.

Neki mogu ovo ublaziti pretpostavkom da su pre razvoja poljoprivrede reke nosile prosecno 10.000 miliona tona godisnje u okeane, i da je 20% od toga otislo u duboke rovove. Prema modelu preradjivanja sedimenata, ostalih 8.000 miliona tona godisnje moralo se preraditi u druge sedimente bizu ivica kontinenata. Sa ovom stopom, 8 x 1017 tona bilo bi preradjeno jedanput svakih 100 miliona godina (8 x 1017 je podeljeno sa 8 x 109). Ipak, glavni delovi geoloske kolone se smatraju mnogo starijim od onih koji su pronadjeni na ivicama kontinenata i na podrucjima za koje se smatra sa su bila ivice kontinenata, ukljucujuci mnostvo paleozojskih i znacajnih prekambrijumskih krecnjackih naslaga.

U mnogim regionima sveta najvece naslage sedimenata prekambrijuma su starije od njihove, 600 miliona godina, pretpostavljene starosti. Procenjeni odnos sedimenata, koji su prekambrijumski, varira od 1/5 do 1/2 (Garrels i Mackenzie 1971, str.249). To ne moze biti tako, jer ako je opsta prerada bila sa stopom - jedanput na svakih 100 miliona godina, onda veci deo tih starih sedimenata ne bi bio sacuvan. Neki takodje ocekuju znacajno preradjivanje fosila koji se obicno pojavljuju, u svojim jedinstvenim polozajima sahranjivanja, u geoloskoj koloni. Pored toga, ne izgleda zadovoljavajuce pretpostaviti da se naglo preradjivanje odigralo samo u okviru malih delova geoloske kolone. Toga nema na osnovu sadasnjeg desavanja. Obicno su glavni delovi geoloske kolone izlozeni i erodovani u sadasnjim recnim basenima. I mladi i stari sedimenti su vecinom ukljuceni u eroziju koja se danas posmatra. Ograniceno preradjivanje nije prihvatljivo za ovakvu nasu Zemlju.

To pokazuje da reke nose sedimente u okeane sa stopom koja je suvise velika da bi se mogla lako uklopiti u duge periode vremena koje pretpostavlja standardna geohronologija.

Literatura

Blatt, H., G. Middleton, and R. Murray. 1980. Origin of sedimentary rocks. 2nd ed. Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey.

Garrels, R. M. and F. T. Mackenzie. 1971. Evolution of sedimentary rocks. W. W. Norton & Co., Inc., New York.

Gulluly, J. 1955. Geologic contrasts between continents and oceanic basins. In A. Poldervaart (ed.), Crust of the Earth, pp. 7-18. Geological Society of America Special Paper 52.

Hedrick, P. W. and J. F. McDonald. 1980. Regulatory gene adaptation: an evolutionary model. Heredity 45:83-97.

Holeman, J. N. 1968. The sediment yield of major rivers of the world. Water Resources Research 4:737-747.

Holmes, A. 1965. Principles of physical geology. The Ronald Press Co., New York.

Howell, D. G. and R. W. Murray. 1986. A budget for continental growth and denudation. Science 233:446-449.

Jansen, J. M. L. and R. B. Painter. 1974. Predicting sediment yield from climate and topography. Journal of Hydrology 21:371-380.

Karig, D. E. and R. W. Kay. 1981. Fate of sediments on the descending plate at convergent margins. Philosophical Transactions of the Royal Society of London A 301:233-251.

Kroner, A. 1985. Evolution of the Archean continental crust. Annual Review of Earth and Planetary Sciences 13:49-74.

Li, Y.-H. 1972. Geochemical mass balance among lithosphere, hydrosphere, and atmosphere. American Journal of Science 272:119-137.

Lisitsyn, A. P., V. N. Lukashin, Ye. G. Gurvich, V. V. Gordeyev, and L. L. Demina. 1982. The relation between element influx from rivers and accumulation in ocean sediments. Geochemistry International 19:102-110.

Milliman, J. D. and R. H. Meade. 1983. World-widw delivery of river sediment to the oceans. Journal of Geology 91:1-21.

Pettijohn, F. J. 1975. Sedimentary rocks. 3rd ed. Harper & Row, New York.

Potter, P. E. 1978. Significanse and origin of big rivers. Journal of Geology 86:13-33.

Ronov, A. B. and Yaroshevsky. 1969. Chemical composition of the Earth s crust. In P. J. Hart (ed.), The Earth s Crust and Upper Mantle, pp.37-57. American Geophysical Union Monograph 13.

Schumm, S. A. 1963. The disparity between present rates of denudation and orogeny. U. S. Geological Survey Profesional Paper 454-H.

Taylor, S. R. and S. M. McLennan. 1985. The continental crust: its composition ond evolution. Blackwell Scientific Publications, Oxford.

J. Veizer and S. L. Jansen. 1979. Basement and sedimentary recycling and continental evolution. Journal of Geology 87:341-370.


Maticna strana