Úvod
Hydrotermální procesy se týkají podpovrchových pohybů horké vody. („Thermos“ znamená teplo a „hydros“ znamená vodu.) Teplo je obvykle dodáváno upwells magmatu ze zemského pláště, a voda pochází ze srážek, které prosakuje dolů z povrchu. Vody oceánu může také přijít do styku s magma, které stoupá nepřetržitě od plášť tvoří nové oceánské kůry podél střední-vyvýšeniny oceánu. Dva kovy, vápník a hořčík, jsou přepravovány ve velkém množství hydro-termálních procesů na moře a jsou důležité pro oxid uhličitý rovnováhu v oceánu a tím i atmosféra.
Historické Pozadí a Vědecké Základy
Některé projevy hydrotermální procesy patří gejzíry, fumaroly a horké prameny. Ty se obvykle nacházejí v oblastech nedávné sopečné činnosti. Na takových místech, povrchová voda se může propracovat dolů horninami do oblastí s vysokou teplotou poblíž magmatické nádrže pod zemským povrchem. Voda se pak zahřívá, tedy méně hustá, a stoupá zpět na povrch prasklinami a prasklinami. Gejzíry jako je Old Faithful Geyser v Yellowstone Národním Parku ve Wyomingu vybuchnout, když velké množství teplé vody vyplňuje podzemní dutiny, část z nich je přeměněna na páru, která uniká v silný proud ze země.
fumaroly emitují směsi páry a jiných plynů. Sirovodík, jeden z plynů obvykle propuštěn z fumarol, oxiduje na kyselinu sírovou a nativní síry na povrchu. Tyto chemikálie představují pestrobarevné horniny nalezené v mnoha tepelných oblastech.
horké prameny jsou přirozené vypouštění podzemních vod se zvýšenými teplotami. Vyskytují se v tepelných oblastech, kde povrch Země protíná vodní hladinu(nejvyšší úroveň vody nasycené horniny). Teplota a rychlost vypouštění horké jarní určuje rychlost, při které voda cirkuluje přes systém podzemních kanálů zásobujících jaře, množství dodaného tepla v hloubce, a jak moc ohřátá voda se ředí studenou podzemní vody v blízkosti povrchu. Horké prameny nalezené v sopečných oblastech mohou mít teplotu vody blízko varu.
rozšířená hydrotermální aktivita podél oceánských hřebenů poskytuje chemickou vazbu mezi procesy mořského dna a atmosférickým oxidem uhličitým (CO2). Studené spodní vody mohou proniknout do hloubky několika kilometrů pod mořským dnem prasklinami v čerstvém čediči hřebenového hřebenu. Jakmile se tato voda zahřívá a chemicky reaguje s hlubším horkým čedičem při teplotách nad 572°F (300°C), stoupá na povrch horkými prameny na dně oceánu. Chemické reakce, ke kterým dochází během tohoto procesu, zahrnují odstranění hořčíku a síranu a obohacení vápníku, draslíku a několika dalších prvků v mořské vodě.
chemická výměna vápníku za hořčík má zvláštní význam, protože vápník reaguje s hydrogenuhličitanem (HCO3–) v oceánu za vzniku CO2. Jediný významný proces, který vyrovnává vstupy vápníku do oceánské vody, má za následek uvolňování CO2, které se nakonec dostane do atmosféry. Vědci odhadují, že hydrotermální průduchy v současné době představují 14-22% veškerého CO2 vstupujícího do atmosféry z přírodních zdrojů.
Dopadů a Problémů,
V roce 1980, Robert M. Owen a David K. Rea z University of Michigan zjistili, důkaz, že zvýšené hydrotermální aktivity na mořském dně může být zodpovědný za období zvýšené atmosférické úrovně CO2 a následné globální oteplování, které došlo před 50 miliony let. Oba oceánografové předpokládali, že tektonická aktivita (procesy, při nichž části zemské kůry přicházejí do vzájemného kontaktu) během eocénní epochy způsobily zvýšenou hydrotermální aktivitu. To zase způsobilo globální skleníkový efekt, který může poskytnout jediný historický analog antropogenního (člověkem způsobeného) globálního oteplování, ke kterému v současné době dochází.
Za účelem zjištění úrovně minulosti hydrotermální aktivity, Owen a Rea naměřené koncentrace železa a oxid křemičitý, dvě chemické látky běžně vyskytují v hot-jarní vody, v sedimentech a skalní jádro vzorků odebraných ve Východním Pacifiku. Tato data, spolu s geologickými údaji za období eocénu shromážděnými jinými vědci, ukázaly hladiny železa šestkrát vyšší a hladiny oxidu křemičitého až 20 krát větší než ty současné. To naznačovalo, že hydrotermální procesy v oceánu byly během eocénu skutečně výrazně zvýšeny.
eocén byl poznamenán výraznou změnou klimatu srovnatelnou s tím, co se předpokládá pro svět v příštím století. Teplota se zvýšila o 9°F (5°C) nad teplotu předchozí epochy. Údaje z tohoto období také ukazují, že vzduch byl vlhký, došlo ke snížení atmosférické cirkulace a na pólech došlo k zesílenému oteplování.
SLOVA
EOCÉNU EPOCHA: Geologická období z 55,8 miliony let na 33,9 miliony let. Globální klima bylo mnohem teplejší než dnes během většiny eocénu, s tropickými podmínkami sahajícími až do dnešní mírné šířky. Začátkem Eocénu byl poznamenán Paleocén-Eocenní Termální Maximum, náhlý vzestup globální teploty trvající jen asi 200 000 let, které způsobily vyhynutí mnoha druhů a vyčistil cestu pro vývoj moderních savců.
FUMAROLE: otevření v zemi, které emituje sopečné plyny a páru. Běžně emitovaným plynem je oxid uhličitý.
gejzír: horký pramen, který pravidelně stříká páru a horkou vodu do vzduchu. Gejzír vyžaduje cestu z vodní hladiny v kontaktu s geotermálním zdrojem tepla.
JURASSIC PERIOD: jednotka geologického času od před 200 miliony let do před 145 miliony let, známá v populární kultuře pro své velké dinosaury. Globální průměrná teplota a atmosférické koncentrace oxidu uhličitého byly během Jury mnohem vyšší než dnes.
MAGMA: roztavená hornina hluboko v zemi, která se skládá z kapalin, plynů a částic hornin a krystalů. Magma je základem oblastí sopečné činnosti a na zemském povrchu se nazývá láva.
srážky: vlhkost, která padá z mraků. I když se zdá, že mraky vznášejí na obloze, vždy padají, jejich vodní kapky jsou pomalu stahovány gravitací. Protože kapičky vody jsou tak malé a lehké, může trvat 21 dní, než padnou 1 000 ft (305 m) a větrné proudy mohou snadno přerušit jejich sestup. Kapalná voda padá jako déšť nebo mrholení. Všechny dešťové kapky se tvoří kolem částic soli nebo prachu. (Část tohoto prachu pochází z malých meteoritů a dokonce i ocasů komet.) Vody nebo ledové kapičky držet těchto částic, pak kapky přilákat více vody a pokračujte stále větší, dokud nejsou dost velké, aby spadnout z oblak. Kapky mrholení jsou menší než kapky deště. V mnoha oblacích dešťové kapky skutečně začínají jako malé ledové krystaly, které se tvoří, když je část nebo celý oblak pod bodem mrazu. Jak ledové krystaly padají do oblaku, mohou se srazit s kapičkami vody, které na ně zamrznou. Ledové krystaly se stále zvětšují, dokud nejsou dostatečně velké, aby spadly z oblaku. Procházejí teplým vzduchem, tají a padají jako dešťové kapky.
tektonické: Pokud jde o tektoniku, vědecké studium sil, které formují planetární krusty (pohoří, kontinenty, mořské postele atd.).
UPWELLING: vertikální pohyb vody v oceánu, kterým se podpovrchová voda s nižší teplotou a větší hustotou pohybuje směrem k hladině oceánu. Upwelling se vyskytuje nejčastěji mezi západními pobřežími kontinentů, ale může se objevit kdekoli v oceánu. Upwelling výsledky, když větry foukající téměř rovnoběžně s kontinentálním pobřežím přepravují lehkou povrchovou vodu od pobřeží. Podpovrchová voda s větší hustotou a nižší teplotou nahrazuje povrchovou vodu a má značný vliv na počasí pobřežních oblastí. Oxid uhličitý se přenáší do atmosféry v oblastech vzestupu.
hladina vody: podzemní hladina nebo hloubka, pod kterou je půda nasycena kapalnou vodou. Tam, kde hladina protíná povrch, se nachází voda (např. jezera, prameny, potoky).
další epizody změny klimatu byly také spojeny s hydrotermálními procesy. Henrik Svensen et al. (2003) předpokládali, že velké hydrotermální komplexy identifikované v Vøring a Møre povodí v severním Atlantiku a na pevnině v Karoo basin v Jižní Africe. května vydali dost metanu, významného skleníkového plynu, vyvolat globální klimatické změny, masové vymírání. Minulá hydrotermální aktivita v severním Atlantiku odpovídá nástupu globálního oteplování během eocénu, zatímco hydrotermální aktivita v povodí Karoo může vysvětlit období anoxie oceánu (nedostatek kyslíku) během raného Jury. Anoxické události, jako je tento může mít vysráží masové vymírání a jsou předpokládal, že se vyskytují během období globálního oteplování. Konečně, chladicí epizoda během pozdního eocénu v Rossově moři v Antarktidě byla také spojena s hydrotermálními systémy.
Viz též oxid uhličitý (CO2); geotermální energie; skleníkový efekt; oceány a moře.
bibliografie
periodika
Dallai, Luigi, et al. „Fosilní hydrotermální systémy sledující změnu klimatu eocénu v Antarktidě.“Geologie 29, č. 10 (říjen 2001): 931-934.
Owen, Robert M., a David K.Rea. „Hydrotermální aktivita mořského dna spojuje klima s tektonikou: skleník eocénu s oxidem uhličitým.“Věda 227, č. 4683 (11. ledna 1985): 166-169.
Shackleton, Sir Nicholas J., a Anne Boersma. „Klima Eocénního oceánu.“Journal of the Geological Society London 138, no. 2 (duben 1981): 153-157.
Svensen, Henrik, et al. „Globální změna klimatu vyplývající z objemného rušivého čedičového vulkanismu v sedimentárních pánvích: mechanismy transportu metanu a erupce.“American Geophysical Union, Fall Meeting 2003, abstrakt #V21C-0528, 2003.
Weisburd, s. “ Horké prameny, teplé klima a CO2.“Science News 127 (23. Března 1985): 20.
webové stránky
“ geotermální energie a hydrotermální aktivita.“USGS Cascades Volcano Observatory. 12. května 2005. <http://vulcan.wr.usgs.gov/Glossary/ThermalActivity/description_thermal_activity.html> (přístup 4. listopadu 2007).
Michele Chapman