Plātņu kustības mērīšana plātņu tektonikā

Michele D'Amico supersky77 / Getty Images

Litosfēras plāksnes ir Zemes garozas un augšējās mantijas daļas, kas ļoti lēni pārvietojas pa apakšējo apvalku. Zinātnieki zina, ka šīs plāksnes ir iegūtas no divām dažādām pierādījumu līnijām — ģeodēziskām un ģeoloģiskām —, kas ļauj izsekot to kustībām ģeoloģiskajā laikā.

Ģeodēziskās plāksnes kustība

Ģeodēzija, zinātne par Zemes formas un pozīciju mērīšanu uz tās, ļauj izmērīt plāksnes kustību tieši, izmantojot GPS , globālā pozicionēšanas sistēma. Šis satelītu tīkls ir stabilāks par Zemes virsmu, tāpēc, kad vesels kontinents kaut kur pārvietojas ar dažiem centimetriem gadā, GPS var pateikt. Jo ilgāk šī informācija tiek reģistrēta, jo precīzāka tā kļūst, un lielākajā daļā pasaules skaitļi jau ir diezgan precīzi.

Vēl viena lieta, ko GPS var parādīt, ir tektoniskās kustības ietvaros plāksnes. Viens pieņēmums aiz muguras plātņu tektonika ir tas, ka litosfēra ir stingra, un tas joprojām ir pamatots un noderīgs pieņēmums. Bet daļas no plāksnēm ir mīkstas salīdzinājumā, piemēram, Tibetas plato un Rietumamerikas kalnu joslas. GPS dati palīdz atdalīt blokus, kas pārvietojas neatkarīgi, pat ja tikai par dažiem milimetriem gadā. Amerikas Savienotajās Valstīs šādā veidā ir izdalītas Sjerranevadas un Baja California mikroplāksnes.

Ģeoloģiskās plāksnes kustība: klāt

Trīs dažādas ģeoloģiskās metodes palīdz noteikt plākšņu trajektorijas: paleomagnētiskā, ģeometriskā un seismiskā. Paleomagnētiskās metodes pamatā ir Zemes magnētiskais lauks.

Katrā vulkāna izvirdumā dzelzi saturošie minerāli (galvenokārt magnetīts) tiek magnetizēti valdošā lauka ietekmē, kad tie atdziest. Virziens, kurā tie tiek magnetizēti, norāda uz tuvāko magnētisko polu. Tā kā okeāna litosfēra nepārtraukti veidojas vulkānisma rezultātā pie izkliedētām grēdām, visai okeāna plāksnei ir konsekvents magnētiskais paraksts. Kad Zemes magnētiskais lauks maina virzienu, kā tas notiek līdz galam neizprotamu iemeslu dēļ, jaunais iezis iegūst apgrieztu raksturu. Tādējādi lielākajai daļai jūras dibena ir svītrains magnetizācijas raksts, it kā tas būtu papīra gabals, kas izplūst no faksa aparāta (tikai tas ir simetrisks pāri izkliedes centram). Magnetizācijas atšķirības ir nelielas, taču jutīgie magnetometri uz kuģiem un lidmašīnām var tās noteikt.

Jaunākā magnētiskā lauka maiņa notika pirms 781 000 gadu, tāpēc šī apvērsuma kartēšana sniedz zinātniekiem labu priekšstatu par plākšņu kustībām jaunākajā ģeoloģiskajā pagātnē.

Ģeometriskā metode dod zinātniekiem izkliedes virzienu, kas atbilst izkliedes ātrumam. Tas ir balstīts uz transformācijas defektiem okeāna vidus grēdas . Ja paskatās uz izkliedētu grēdu kartē, tajā ir taisnā leņķī esošo segmentu kāpņu-pakāpju raksts. Ja izkliedējošie segmenti ir protektori, transformācijas ir stāvvadi, kas tos savieno. Rūpīgi mērot šīs transformācijas atklāj izplatīšanās virzienus. Izmantojot plākšņu ātrumu un virzienus, jums ir ātrumi, kurus var pievienot vienādojumos. Šie ātrumi labi sakrīt ar GPS mērījumiem.

Seismiskās metodes izmanto fokusa mehānismi zemestrīces, lai noteiktu defektu orientāciju. Lai gan šīs metodes ir mazāk precīzas nekā paleomagnētiskā kartēšana un ģeometrija, tās ir noderīgas plākšņu kustības mērīšanai zemeslodes daļās, kas nav labi kartētas un kurās ir mazāk GPS staciju.

Ģeoloģiskās plāksnes kustība: pagātne

Zinātnieki var paplašināt mērījumus ģeoloģiskajā pagātnē vairākos veidos. Vienkāršākais ir paplašināt okeāna plātņu paleomagnētiskās kartes no izplatīšanās centriem. Jūras dibena magnētiskās kartes precīzi pārvēršas vecuma kartēs. Šīs kartes arī atklāj, kā plāksnes mainīja ātrumu, kad sadursmes tās pārkārtoja.

Diemžēl jūras dibens ir salīdzinoši jauns, ne vairāk kā 200 miljonus gadu vecs, jo tas galu galā pazūd zem citām plāksnēm subdukcijas rezultātā. Zinātniekiem lūkojoties dziļāk pagātnē, viņiem arvien vairāk jāpaļaujas uz kontinentālo akmeņu paleomagnētismu. Plākšņu kustībām pagriežot kontinentus, senie ieži ir pagriezušies līdzi, un tur, kur to minerāli kādreiz norādīja uz ziemeļiem, tagad tie ir vērsti kaut kur citur, uz 'redzamajiem poliem'. Uzzīmējot šos šķietamos stabus kartē, šķiet, ka tie klīst prom no patiesajiem ziemeļiem, jo ​​klinšu laikmeti atgriežas pagātnē. Patiesībā “ziemeļi” nemainās (parasti), un klejojošie paleopoli stāsta par klejojošiem kontinentiem.

Kopā iepriekš uzskaitītās metodes ļauj izveidot integrētu litosfēras plākšņu kustības laika grafiku, tektonisku ceļojuma aprakstu, kas vienmērīgi ved līdz mūsdienām.