introduktion
hydrotermiske processer vedrører undergrundsbevægelser af varmt vand. (“Termokande” betyder varme og “hydros” betyder vand.) Varmen leveres normalt af opstød af magma fra Jordens kappe, og vandet kommer fra Nedbør, der siver ned fra overfladen. Havvand kan også komme i kontakt med magmaen, der stiger kontinuerligt fra kappen for at danne ny oceanisk skorpe langs mid-ocean ridges. To metaller, calcium og magnesium, transporteres i store mængder ved hydrotermiske processer ved havbunden og er vigtige for kulstofbalancen i havet og dermed atmosfæren.
historisk baggrund og videnskabelige fundamenter
nogle manifestationer af hydrotermiske processer inkluderer gejsere, fumaroler og varme kilder. Disse findes generelt i regioner med nylig vulkansk aktivitet. På sådanne steder kan overfladevand arbejde sig ned gennem klipper til områder med høj temperatur nær et magma-reservoir under jordens overflade. Vandet bliver derefter opvarmet, derfor mindre tæt, og stiger tilbage til overfladen gennem sprækker og revner. Gejsere som f.eks Old Faithful Geyser i Gulsten National Park bryder ud, når en stor mængde varmt vand fylder et underjordisk hulrum, hvoraf en del omdannes til damp, der slipper ud i en kraftig stråle ud af jorden.
fumaroler udsender blandinger af damp og andre gasser. Hydrogensulfid, en af de gasser, der normalt frigives fra fumaroler, iltes til svovlsyre og naturligt svovl på overfladen. Disse kemikalier tegner sig for de farvestrålende klipper, der findes i mange termiske områder.
varme kilder er naturlige udledninger af grundvand med forhøjede temperaturer. De forekommer i termiske områder, hvor jordens overflade skærer vandbordet (det øverste niveau af vandmættet sten). Temperaturen og udladningshastigheden for en varm kilde bestemmes af den hastighed, hvormed vand cirkulerer gennem systemet med underjordiske kanaler, der leverer fjederen, mængden af varme, der leveres i dybden, og hvor meget det opvarmede vand fortyndes med køligt grundvand nær overfladen. Varme kilder, der findes i vulkanske områder, kan have Vandtemperaturer nær kogning.
udbredt hydrotermisk aktivitet langs havrygge giver en kemisk forbindelse mellem havbundsprocesser og atmosfærisk kulsyre (CO2). Koldt bundvand kan trænge ind i dybder på flere kilometer under havbunden gennem revner i frisk ridge-crest basalt. Når dette vand er opvarmet af og reagerer kemisk med den dybere varme basalt ved temperaturer over 572 liter F (300 liter C), stiger det til overfladen gennem varme kilder på havbunden. De kemiske reaktioner, der opstår under denne proces, inkluderer fjernelse af magnesium og sulfat og berigelse af calcium, kalium og flere andre elementer i havvandet.
den kemiske udveksling af calcium til magnesium er af særlig betydning, fordi calcium reagerer med bicarbonat (HCO3–) i havet for at danne CO2. Således resulterer den eneste signifikante proces, der afbalancerer calciumindgange til havvand, i frigivelse af CO2, som til sidst finder vej ind i atmosfæren. Forskere vurderer, at hydrotermiske ventilationskanaler i øjeblikket tegner sig for 14-22% af al CO2, der kommer ind i atmosfæren fra naturlige kilder.
virkninger og problemer
i 1980 ‘ erne fandt Robert og David K. Rea fra University of Michigan bevis for, at øget hydrotermisk aktivitet på havbunden kan have været ansvarlig for en periode med øgede CO2-atmosfæriske niveauer og efterfølgende global opvarmning, der opstod for 50 millioner år siden. De to oceanografer antog, at tektonisk aktivitet (processer, hvor dele af jordskorpen kommer i kontakt med hinanden) under Eocen-epoken forårsagede øget hydrotermisk aktivitet. Dette forårsagede igen en global drivhuseffekt, som muligvis giver den eneste historiske analog til den menneskeskabte (menneskeskabte) globale opvarmning, der i øjeblikket forekommer.
for at bestemme niveauer af tidligere hydrotermisk aktivitet målte oven og Rea koncentrationerne af jern og silica, to kemikalier, der almindeligvis findes i varmt kildevand, i sediment-og klippekerneprøver taget i det østlige Stillehav. Disse data sammen med geologiske data for Eocenperioden indsamlet af andre forskere viste jernniveauer seks gange større og silica niveauer op til 20 gange større end de nuværende. Dette indikerede, at hydrotermiske processer i havet faktisk blev stærkt forøget under Eocen.
Eocæn var præget af en udtalt klimaændring, der kan sammenlignes med det, der forventes for verden inden for det næste århundrede. Temperaturen steg 9 liter F (5 liter C) over den foregående epoke. Data fra denne periode viser også, at luften var fugtig, der var reduceret atmosfærisk cirkulation, og der opstod en forstærket opvarmning ved polerne.
ord at vide
EOCENE EPOCH: geologisk periode fra 55, 8 millioner år siden til 33, 9 millioner år siden. Det globale klima var meget varmere end i dag under det meste af Eocæn, med tropiske forhold, der strækker sig op i dagens tempererede breddegrad. Starten af Eocen var præget af Paleocen-Eocen termisk maksimum, en pludselig stigning i den globale temperatur, der kun varede omkring 200.000 år, der forårsagede udryddelsen af mange arter og ryddet vejen for udviklingen af moderne pattedyr.
FUMAROLE: åbning i jorden, der udsender vulkanske gasser og damp. En gas, der almindeligvis udsendes, er kulsyre.
GEYSER: varm kilde, der periodisk sprøjter damp og varmt vand i luften. En gejser kræver en vej fra vandbordet i kontakt med en geotermisk varmekilde.
JURASSIC periode: enhed for geologisk tid fra 200 millioner år siden til 145 millioner år siden, berømt i populærkulturen for sine store dinosaurer. Den globale gennemsnitstemperatur og atmosfæriske kulstofkoncentrationer var begge meget højere i jura end i dag.
MAGMA: smeltet sten dybt inde i jorden, der består af væsker, gasser og partikler af klipper og krystaller. Magma ligger til grund for områder med vulkansk aktivitet, og på jordens overflade kaldes lava.
nedbør: fugt, der falder fra skyer. Selvom skyer ser ud til at flyde på himlen, falder de altid, og deres vanddråber trækkes langsomt ned af tyngdekraften. Fordi vanddråberne er så små og lette, kan det tage 21 dage at falde 1.000 ft (305 m), og vindstrømme kan let afbryde deres nedstigning. Flydende vand falder som regn eller regn. Alle regndråber dannes omkring partikler af salt eller støv. (Noget af dette støv kommer fra små meteoritter og endda kometernes haler.) Vand-eller isdråber klæber til disse partikler, så tiltrækker dråberne mere vand og fortsætter med at blive større, indtil de er store nok til at falde ud af skyen. Dryp dråber er mindre end regndråber. I mange skyer begynder regndråber faktisk som små iskrystaller, der dannes, når en del af eller hele en sky er under frysepunktet. Når iskrystallerne falder inde i skyen, kan de kollidere med vanddråber, der fryser på dem. Iskrystallerne fortsætter med at vokse sig større, indtil de er store nok til at falde fra skyen. De passerer gennem varm luft, smelter og falder som regndråber.
tektonisk: Vedrørende tektonik, den videnskabelige undersøgelse af de kræfter, der former planetariske skorper (bjergkæder, kontinenter, havbund osv.).
OPVÆLDNING: den lodrette bevægelse af vand i havet, hvorved undergrundsvand med lavere temperatur og større tæthed bevæger sig mod havets overflade. Opsvulmning forekommer oftest blandt kontinenternes vestlige kyster, men kan forekomme overalt i havet. Opsvulmende resultater, når vinde, der blæser næsten parallelt med en kontinental kystlinje, transporterer det lette overfladevand væk fra kysten. Undergrundsvand med større tæthed og lavere temperatur erstatter overfladevandet og har en betydelig indflydelse på vejret i kystregioner. Kulsyre overføres til atmosfæren i områder med opsvulmning.
vandbord: underjordisk niveau eller dybde, under hvilken jorden er mættet med flydende vand. Hvor vandbordet skærer overfladen, findes vand (f.eks.
andre episoder med klimaændringer er også blevet knyttet til hydrotermiske processer. Henrik Svensen et al. (2003) har antaget, at store hydrotermiske udluftningskomplekser identificeret i V-og M-bassinerne i det nordlige Atlanterhav og onshore i Karoo-bassinet i Sydafrika kan have frigivet nok metan, en vigtig drivhusgas, til at udløse globale klimaændringer og masseudryddelser. Tidligere hydrotermisk aktivitet i det nordlige Atlanterhav svarer til begyndelsen af den globale opvarmning under Eocæn, hvorimod hydrotermisk aktivitet i Karoo-bassinet kan forklare en periode med iltmangel (mangel på ilt) i den tidlige Juraperiode. Anoksiske begivenheder som denne kan have udfældet masseudryddelser og antages at forekomme i perioder med global opvarmning. Endelig er en køleepisode under den sene Eocene i Rosshavet i Antarktis også blevet knyttet til hydrotermiske systemer.
Se også kulsyre (CO2); geotermisk energi; drivhuseffekt; oceaner og have.
bibliografi
tidsskrifter
Dallai, Luigi, et al. “Fossile hydrotermiske systemer, der sporer Eocene klimaændringer i Antarktis.”Geologi 29, nr. 10 (oktober 2001): 931-934.
Robert M. og David K. Rea. “Hydrotermisk aktivitet på havbunden forbinder klima med tektonik: Eocen-kulsyre-drivhuset.”Videnskab 227, nr. 4683 (11.januar 1985): 166-169.
Shackleton, Sir Nicholas J. og Anne Boersma. “Klimaet i Eocænhavet.”Tidsskrift for Geological Society London 138, nr. 2 (April 1981): 153-157.
Svensen, Henrik, et al. “Globale klimaændringer som følge af voluminøs påtrængende basaltisk vulkanisme i sedimentære bassiner: Metantransport og Udbrudsmekanismer.”American Geophysical Union, efterårsmøde 2003, abstrakt #V21C-0528, 2003.
Vaisburd, S. “Varme Kilder, varmt klima og CO2.”Videnskabsnyheder 127 (23.Marts 1985): 20.
hjemmesider
“geotermisk energi og hydrotermisk aktivitet.”USGS Cascades Volcano Observatory. 12.maj 2005. <http://vulcan.wr.usgs.gov/Glossary/ThermalActivity/description_thermal_activity.html> (adgang til 4.November 2007).
Michele Chapman