Yeryüzü’nün Bir Araya Gelmeyen İki Yakası

Bu sonbaharda ODTÜ Deniz Bilimleri Enstitüsü’nde yüksek lisans öğrenimine başlayacak çiçeği burnunda ODTÜ Jeoloji Mühendisliği mezunumuz Serhat, bu seferdeki çalışma alanlarımızı bir Jeolog gözüyle tanıtacak:

Atlantik’te Bulunan Hidrotermal Alanlar (Tivey, 2007)

Derin denizdeki volkanların varlığı sadece son 30 yıldır biliniyor. 1977 yılında Pasifik’teki ilk keşiften bu yana Dünya okyanuslarında yeni birçok ‘derin deniz volkanı’, yani ‘hidrotermal kaynaklar’ keşfedildi. Ancak bu yeni keşiflerden sonra yeryüzünün ısı bütçesini denkleştirebildi biliminsanları. Bu keşfin yanında en beklenmeyen bulgu ise bu sualtı volkanları etrafında o zamana  kadar tamamen bilinmeyen canlı topluluklarının yaşamasıydı.

Peki derin deniz hidrotermalizmi nasıl oluşuyor ve bu kaynakları nerede bulabiliriz?  Sorunun cevabı için, yine çok da eski sayılmayan bir jeolojik keşfe gitmemiz ve sizleri ‘plaka tektoniğine’ götürmemiz gerekecek. Dünya, tıpkı bir yapbozun parçaları gibi çok sayıda plakanın bir araya gelmesiyle oluşmaktadır. En genel haliyle, bu plakalar mantonun üzerinde yüzerler ve mantoda oluşan konveksiyonel sıcaklık akımları sayesinde birbirlerine yaklaşırlar, uzaklaşırlar veya birbirlerine göre yanal hareket ederler. Örneğin, iki plakanın birbirine yaklaşıp çarpışmasıyla yeni dağlar oluşabileceği gibi, iki plakanın birbirinden uzaklaşıp ayrılmasıyla da yeni okyanuslar var olabilir. Hidrotermal bacaların özelinde düşünecek olursak daha çok okyanus ortası sırtlarını (mid-ocean ridge) yani okyanus tabanlarında iki plakanın birbirinden ayrıldığı bölgeleri irdelememiz gerekir (Aşağıdaki görselde Orta Atlantik Sırtı gösterilmiştir). Bunun temel nedeni bu bölgelerde magmanın okyanus tabanına normalden daha yakın oluşu ve okyanuslardaki su kütlesinin varlığıdır. Sonuç olarak, sıcaklık profilinde meydana gelen değişikliklerle birlikte hidrotermal alanlar bu tip plaka sınırlarında daha yoğun gözlemlenirler. Buna ek olarak, bu bölgelerde hidrotermal bacaların çok farklı jeolojik koşullar altında oluştuklarını biliyoruz. Örneğin, okyanus ortası sırtlarında meydana gelen açılımın yavaş ya da hızlı olması, deniz suyunun içinden geçtiği kayacın tipi, bölgedeki fay sistemlerinin yoğunluğu ve yapısındaki farklılıklar temelde birbirinden farklı hidrotermal alanların oluşmasına neden olmaktadır.

Bu bağlamda Pasifik ve Atlantik okyanusundaki sistemleri ele alırsak farkı daha net görebiliriz. Yapılan araştırmalar Pasifik okyanusunda bulunan okyanus ortası sırtının ayrılma hızının Atlantik okyanusundakine göre daha fazla olduğunu gösteriyor. Ayrılmanın daha hızlı olması en genel haliyle o bölgedeki magmatik üretimin daha fazla olacağı anlamına gelmektedir. Böylece Pasifik’teki, örneğin ‘East Pacific Rise’ bölgesinde, sistemler bu yoğun magmatik üretimin sonucunda bazaltik kayaçlar tarafından domine edilir ve deniz suyu bu kayaçların içinden geçerek kimyasal değişime uğrar. Sonuç olarak, CO2, H2S, metal bakımından zengin, oksijen bakımından fakir, asidik sıvılar oluşmuş olur. Atlantik Okyanusu’nda ise durum biraz daha farklıdır. Orta Atlantik sırtındaki (Mid-Atlantic Ridge) ayrılma hızı East Pacific Rise bölgesine göre daha yavaştır. Bunun bir sonucu olarak, Atlantik okyanusundaki magmatik üretim görece diğer sisteme göre daha azdır ve bazaltik kayaçlar lokal olarak sırt ekseninde yoğunluk gösterirler. Ayrıca, bu bölgede yoğun faylanma nedeniyle oluşan derin tektonik vadilerin varlığı da mantoda oluşan peridotit gibi demir ve magnezyum oranı yüksek ultramafik kayaçların yer yer okyanus tabanına taşınmasına neden olur. Bir başka deyişle, East Pacific Rise bölgesinde gördüğümüz litolojik homojeniteye Orta Atlantik Sırtı’nın genelinde rastlayamayabiliriz. Sonuç olarak, bu alanda meydana gelen hidrotermal sistemler deniz suyunun bazalt ve gabro gibi mafik kayaçlara ek olarak yerine göre peridotit gibi ultramafik kayaçlarla da kimyasal etkileşime girmesine ve birbirlerinden farklı hidrotermal alanların oluşmasına neden olur. Böylece, sırta yakın bölgelerde magmatik aktivitenin varlığı ve mafik kayaçlar ile etkileşim sonucu Pasifik’teki gibi CO2, H2S, ve metal bakımından zengin, oksijen bakımından fakir, yüksek sıcaklığa sahip asidik sıvılar oluşabileceği gibi (Tip 1), sırt ekseninde olmadığı halde magmatik etkinin izleri gözlenebilen ve deniz suyunun ultramafik (± mafik) kayaçlarla etkileşimi sonucunda oluşmuş sistemler de Orta Atlantik Sırtı’nda oluşabilir. Bu tip sistemler (Tip 2), CH4, H2, CO2 ve metal bakımından zengin, sıcaklığı yüksek asidik sıvılar oluştururlar. Bunlara ek olarak sırttan görece daha uzak ve magmatik etkinin daha zayıf olduğu yerlerde, faylanma ile okyanus tabanına taşınmış ultramafik kayaçların deniz suyuyla etkileşimi sonucunda CH4, H2 bakımından zengin, CO2 ve metal bakımından fakir, görece sıcaklığı daha düşük alkali (pH>7) sıvılarda oluşabilir (Tip 3). Ultramafik kayaların deniz suyuyla yüksek sıcaklık altında etkileşimi serpentinleşme olarak tanımlanır. Bunun bir sonucu olarak Tip 2 ve Tip 3 sistemlerinde yüksek oranda CH4 ve H2 ye ek olarak bir de düşük molekül ağırlıklı hidrokarbonlar gözlemleyebiliriz. Bu kimyasalların varlığı yaşamın Dünya üzerinde hidrotermal bacalar etrafında başlamış olabileceği fikrinden ötürü ultramafik sistemleri ilgi çekici bir hale getirmektedir.

Fransız araştırma gemisi R/V L’Atalante ile Orta Atlantik Sırtına yaptığımız bu seferin ana amacı bu üç farklı tipteki hidrotermal sistemin hem jeokimyasal özelliklerini hem de çevrelerinde yaşayan habitatların bu jeokimyasal özelliklere göre nasıl değişim ve yayılım gösterdiğini araştırmak. Bu sefer sırasında Rainbow hidrotermal alanında (Tip 2) birçok dalış ve örnekleme yapıldı, şimdi ise Broken Spur (Tip 1) ve Lost City’ e (Tip 3) doğru yol alıyoruz. Aynı zamanda günün sonunda bu sefer sırasında topladığımız veriler ve geçen yıl katıldığımız Pasifik seferinde topladığımız veriler ile birlikte bu iki sistemi karşılaştırma şansını da yakalamış olacağız.

– Serhat

Yararlanılan Kaynaklar

Görsel 1 : Tivey, K.M.,  (2007), Generation of Seafloor Hydrothermal Vent Fluids and Associated Mineral Deposits, Oceanography, Volume 20, Number 1

Görsel 2 : 1968 Atlantic Ocean Floor [Digital image]. National Geographic Society, from https://www.nationalgeographic.org/hires/1968-atlantic-ocean-floor-map/