Plattektonik -Plate tectonics

Del av en serie om
Geologi
Vetenskapen om den fasta jorden
Index Skissera Kategori Ordlista Historik ( tidslinje )
Nyckelkomponenter Mineraler Rock ( magmatisk Sedimentär Metamorfisk ) Sediment Platttektonik Strata Förvittring Erosion Geologisk tidsskala
Lagar, principer, teorier Stratigrafiska principer Principen om ursprunglig horisontalitet Lagen om superposition Principen om lateral kontinuitet Principen för tvärgående relationer Principen för faunal succession Principen för inneslutningar och komponenter Walthers lag
Ämnen Sammansättning Geokemi Mineralogi Sedimentologi Petrologi Jordens struktur Landform strukturer Geomorfologi Glaciologi Strukturell geologi Vulkanologi Geologisk historia Jordens geologiska historia
Forskning Geologins grenar Geolog ( lista) Metoder Geologisk undersökning
Ansökningar Teknik Brytning Forensics Militär
Planetarisk geologi Listor över solsystemets geologiska egenskaper Geologi av solar jordiska planeter Efter planet och kropp Merkurius Venus Måne Mars Vesta Ceres Io Titan Pluto Charon
Geologiportal
v t e

Platttektonik (från senlatin : tectonicus , från antikgrekiska : τεκτονικός , bokstavligen  "angående byggnad") är den allmänt accepterade vetenskapliga teorin som anser att jordens litosfär består av ett antal stora tektoniska plattor som långsamt har varit tektoniska plattor. rör sig sedan cirka 3,4 miljarder år tillbaka. Modellen bygger på konceptet kontinentaldrift , en idé som utvecklades under 1900-talets första decennier. Plattektonik kom att bli allmänt accepterad av geoforskare efter att havsbottenspridningen validerades i mitten till slutet av 1960-talet.

Jordens litosfär, som är det styva yttersta skalet på planeten ( skorpan och den övre manteln ), är uppdelad i sju eller åtta huvudplattor (beroende på hur de definieras) och många mindre plattor eller "blodplättar". Där plattorna möts bestämmer deras relativa rörelse typen av plattgräns : konvergent , divergent eller transform . Jordbävningar , vulkanisk aktivitet , bergsbyggande och bildande av oceanisk dike uppstår längs dessa plattgränser (eller förkastningar ). Den relativa rörelsen av plattorna sträcker sig vanligtvis från noll till 10 cm årligen.

Tektoniska plattor består av den oceaniska litosfären och den tjockare kontinentala litosfären, var och en toppad av sin egen typ av skorpa. Längs konvergerande gränser, bär processen av subduktion , eller en platta som rör sig under en annan, kanten av den nedre ned i manteln ; området med förlorat material balanseras av bildandet av ny (hav)skorpa längs divergerande marginaler genom havsbottenspridning. På detta sätt förblir den totala geoida ytarean av litosfären konstant. Denna förutsägelse av plattektonik kallas också för transportbandsprincipen. Tidigare teorier, sedan de motbevisats, föreslog gradvis krympning (sammandragning) eller gradvis expansion av världen .

Tektoniska plattor kan röra sig eftersom jordens litosfär har större mekanisk styrka än den underliggande astenosfären . Variationer i lateral densitet i manteln resulterar i konvektion ; det vill säga den långsamma krypande rörelsen av jordens solida mantel. Plattrörelser tros drivas av en kombination av havsbottens rörelse bort från spridande åsar på grund av variationer i topografi (åsen är en topografisk hög) och densitetsförändringar i skorpan (densiteten ökar när nybildad skorpa svalnar och rör sig bort från åsen). Vid subduktionszoner sjunker den relativt kalla, täta oceaniska skorpan ner i manteln över en mantelcells nedåtgående konvektionslem . Den relativa betydelsen av var och en av dessa faktorer och deras relation till varandra är oklart, och fortfarande föremål för mycket debatt.

Nyckelprinciper

Jordens yttre skikt är uppdelade i litosfären och astenosfären . Indelningen baseras på skillnader i mekaniska egenskaper och i metoden för överföring av värme . Litosfären är svalare och stelare, medan astenosfären är varmare och flyter lättare. När det gäller värmeöverföring förlorar litosfären värme genom ledning , medan astenosfären också överför värme genom konvektion och har en nästan adiabatisk temperaturgradient. Denna uppdelning bör inte förväxlas med den kemiska indelningen av samma lager i manteln (som omfattar både astenosfären och manteldelen av litosfären) och skorpan: en given bit mantel kan vara en del av litosfären eller astenosfären på olika gånger beroende på dess temperatur och tryck.

Nyckelprincipen för plattektonik är att litosfären existerar som separata och distinkta tektoniska plattor , som åker på den vätskeliknande ( viskoelastiska fasta) astenosfären. Plattrörelser sträcker sig upp till typiska 10–40 mm/år ( Mellanatlantiska åsen ; ungefär lika snabbt som fingernaglar växer), till ungefär 160 mm/år ( Nazca-plattan ; ungefär lika snabbt som hår växer). Drivmekanismen bakom denna rörelse beskrivs nedan.

Tektoniska litosfärplattor består av litosfärisk mantel överlagd av en eller två typer av jordskorpa: oceanisk skorpa (i äldre texter kallad sima från kisel och magnesium ) och kontinental skorpa ( sial från kisel och aluminium ). Den genomsnittliga oceaniska litosfären är typiskt 100 km (62 mi) tjock; dess tjocklek är en funktion av dess ålder: allteftersom tiden går kyler den ledande och underliggande kylmantel läggs till dess bas. Eftersom den bildas vid åsar i mitten av havet och sprider sig utåt, är dess tjocklek därför en funktion av dess avstånd från åsarna i mitten av havet där den bildades. För en typisk sträcka som den oceaniska litosfären måste färdas innan den subduceras, varierar tjockleken från cirka 6 km (4 mi) tjock vid mitten av oceanens åsar till mer än 100 km (62 mi) vid subduktionszoner ; för kortare eller längre sträckor blir subduktionszonens (och därmed också medel) tjockleken mindre respektive större. Kontinental litosfär är vanligtvis cirka 200 km tjock, även om detta varierar avsevärt mellan bassänger, bergskedjor och stabila kratoniska interiörer på kontinenter.

Platsen där två plattor möts kallas en plattgräns . Plattgränser förknippas vanligen med geologiska händelser som jordbävningar och skapandet av topografiska särdrag som berg , vulkaner , åsar i mitten av havet och havsdiken . Majoriteten av världens aktiva vulkaner förekommer längs plattans gränser, där Stillahavsplattans Ring of Fire är den mest aktiva och allmänt kända idag. Dessa gränser diskuteras mer i detalj nedan. Vissa vulkaner förekommer i plattornas inre, och dessa har på olika sätt tillskrivits inre plattdeformation och till mantelplymer.

Som förklarats ovan kan tektoniska plattor inkludera kontinental skorpa eller oceanisk skorpa, och de flesta plattor innehåller båda. Till exempel inkluderar den afrikanska plattan kontinenten och delar av botten i Atlanten och Indiska oceanen. Skillnaden mellan oceanisk skorpa och kontinental skorpa är baserad på deras bildningssätt. Oceanisk skorpa bildas vid havsbottnens spridningscentra, och kontinental skorpa bildas genom bågvulkanism och ackretion av terräng genom tektoniska processer, även om vissa av dessa terränger kan innehålla ofiolitsekvenser , som är delar av oceanisk skorpa som anses vara en del av kontinenten när de lämnar standardcykeln av bildnings- och spridningscentra och subduktion under kontinenter. Oceanisk skorpa är också tätare än kontinental skorpa på grund av deras olika sammansättning. Oceanisk skorpa är tätare eftersom den har mindre kisel och mer tyngre element (" maffisk ") än kontinental skorpa (" felsic "). Som ett resultat av denna täthetsskiktning ligger oceanisk skorpa i allmänhet under havsnivån (till exempel större delen av Stillahavsplattan ), medan kontinentalskorpan flyter ut över havet (se sidan isostasi för förklaring av denna princip).

Typer av plattgränser

Det finns tre typer av plattgränser, med en fjärde, blandad typ, som kännetecknas av hur plattorna rör sig i förhållande till varandra. De är förknippade med olika typer av ytfenomen. De olika typerna av plattgränser är:

• Divergerande gränser ( konstruktiva gränser eller extensionsgränser ) uppstår där två plattor glider isär från varandra. I zoner med sprickor mellan hav och hav bildas divergerande gränser genom att havsbotten sprids, vilket möjliggör bildandet av en ny havsbassäng . När havsplattan splittras bildas åsen vid spridningscentrumet, havsbassängen expanderar och slutligen ökar plattytan vilket orsakar många små vulkaner och/eller grunda jordbävningar. I zoner med sprickor från kontinent till kontinent kan divergerande gränser orsaka att nya havsbassänger bildas när kontinenten delar sig, sprider sig, den centrala sprickan kollapsar och havet fyller bassängen. Aktiva zoner av åsar i mitten av havet (t.ex. Mid-Atlantic Ridge och East Pacific Rise ), och sprickor från kontinent till kontinent (som Afrikas östafrikanska rivning och dal och Röda havet), är exempel på divergerande gränser.

• Konvergenta gränser ( destruktiva gränser eller aktiva marginaler ) uppstår där två plattor glider mot varandra för att bilda antingen en subduktionszon (en platta rör sig under den andra) eller en kontinental kollision . I zoner med subduktion från hav till kontinent (t.ex. Anderna i Sydamerika och Cascade-bergen i västra USA), störtar den täta oceaniska litosfären under den mindre täta kontinenten. Jordbävningar spårar vägen för den nedåtgående plattan när den går ner i astenosfären, ett dike bildas, och när den subducerade plattan värms upp släpper den flyktiga ämnen, mestadels vatten från vattenhaltiga mineraler , in i den omgivande manteln. Tillsatsen av vatten sänker smältpunkten för mantelmaterialet ovanför den subducerande plattan, vilket gör att den smälter. Magma som uppstår leder vanligtvis till vulkanism. Vid zoner av hav-till-hav subduktion (t.ex. Aleuterna , Marianaöarna och den japanska öbågen ), glider äldre, kallare, tätare skorpa under mindre tät skorpa. Denna rörelse orsakar jordbävningar och att ett djupt dike bildas i en bågform. Den övre manteln på den subducerade plattan värms sedan upp och magma stiger för att bilda böjda kedjor av vulkaniska öar. Djupa marina diken är typiskt förknippade med subduktionszoner, och de bassänger som utvecklas längs den aktiva gränsen kallas ofta "förlandsbassänger". Stängning av havsbassänger kan ske vid kontinent-till-kontinentgränser (t.ex. Himalaya och Alperna): kollision mellan massor av granitisk kontinental litosfär; ingen av massan subduceras; plåtkanterna komprimeras, viks, lyfts upp.

• Transforma gränser ( konservativa gränser eller strejk-slip gränser ) uppstår där två litosfäriska plattor glider, eller kanske mer exakt, maler förbi varandra längs transformationsförkastningar , där plattor varken skapas eller förstörs. Den relativa rörelsen för de två plattorna är antingen sinistral (vänster sida mot observatören) eller dextral (höger sida mot observatören). Transformeringsfel uppstår över ett spridningscentrum. Kraftiga jordbävningar kan inträffa längs ett förkastning. San Andreas Fault i Kalifornien är ett exempel på en transformationsgräns som uppvisar dextral rörelse.

• Andra plattgränszoner uppstår där effekterna av interaktionerna är oklara och gränserna, som vanligtvis sker längs ett brett bälte, inte är väl definierade och kan visa olika typer av rörelser i olika episoder.

Drivkrafter för plattrörelse

Det har allmänt accepterats att tektoniska plattor kan röra sig på grund av den relativa tätheten hos oceanisk litosfär och den relativa svagheten hos astenosfären. Avledning av värme från manteln anses vara den ursprungliga källan till den energi som krävs för att driva plattektoniken genom konvektion eller storskalig uppströmning och doming. Den nuvarande uppfattningen, även om den fortfarande är en fråga för viss debatt, hävdar att en kraftfull källa som genererar plattrörelser som en konsekvens är den överdrivna tätheten av den oceaniska litosfären som sjunker i subduktionszoner. När den nya skorpan bildas vid åsar i mitten av havet är denna oceaniska litosfär initialt mindre tät än den underliggande astenosfären, men den blir tätare med åldern när den svalnar och tjocknar. Den större tätheten av gammal litosfär i förhållande till den underliggande astenosfären gör att den kan sjunka in i den djupa manteln vid subduktionszoner, vilket ger det mesta av drivkraften för plattrörelser. Astenosfärens svaghet gör att de tektoniska plattorna lätt kan röra sig mot en subduktionszon. Även om subduktion anses vara den starkaste kraften som driver plattans rörelser, kan det inte vara den enda kraften eftersom det finns plattor som den nordamerikanska plattan som rör sig, men som ändå inte subduceras någonstans. Detsamma gäller för den enorma eurasiska plattan . Källorna till plattrörelser är en fråga för intensiv forskning och diskussion bland forskare. En av huvudpunkterna är att själva rörelsens kinematiska mönster bör separeras tydligt från den möjliga geodynamiska mekanismen som åberopas som drivkraften för den observerade rörelsen, eftersom vissa mönster kan förklaras av mer än en mekanism. Kort sagt kan de drivkrafter som förespråkas för tillfället delas in i tre kategorier baserat på förhållandet till rörelsen: manteldynamikrelaterad, gravitationsrelaterad (huvuddrivkraft accepterad nuförtiden) och jordrotationsrelaterad.

Drivkrafter relaterade till manteldynamik

Under stora delar av det senaste kvartsseklet förutsåg den ledande teorin om drivkraften bakom tektoniska plattrörelser storskaliga konvektionsströmmar i den övre manteln, som kan överföras genom astenosfären. Denna teori lanserades av Arthur Holmes och några föregångare på 1930-talet och erkändes omedelbart som lösningen för att acceptera teorin som ursprungligen diskuterades i Alfred Wegeners tidningar under de första åren av seklet. Men trots dess acceptans diskuterades det länge i det vetenskapliga samfundet eftersom den ledande teorin fortfarande förutsåg en statisk jord utan att flytta kontinenter fram till de stora genombrotten i början av sextiotalet.

Två- och tredimensionell avbildning av jordens inre ( seismisk tomografi ) visar en varierande lateral densitetsfördelning genom manteln. Sådana densitetsvariationer kan vara material (från bergskemi), mineral (från variationer i mineralstrukturer) eller termiska (genom termisk expansion och sammandragning från värmeenergi). Manifestationen av denna varierande sidodensitet är mantelkonvektion från flytkrafter.

Hur mantelkonvektion direkt och indirekt relaterar till plattans rörelse är en fråga om pågående studier och diskussion inom geodynamiken. På något sätt måste denna energi överföras till litosfären för att tektoniska plattor ska kunna röra sig. Det finns i huvudsak två huvudtyper av krafter som tros påverka plattans rörelse: friktion och gravitation .

• Basal drag (friktion): Plattrörelse som drivs av friktion mellan konvektionsströmmarna i astenosfären och den mer stela överliggande litosfären.
• Plattdragning (gravitation): Plattrörelse som drivs av lokala konvektionsströmmar som utövar en nedåtgående dragning på plattor i subduktionszoner vid havsgravar. Plattdragning kan förekomma i en geodynamisk miljö där basala drag fortsätter att verka på plattan när den dyker in i manteln (även om den kanske i större utsträckning verkar på både under- och ovansidan av plattan).

På senare tid har konvektionsteorin diskuterats mycket, eftersom moderna tekniker baserade på 3D-seismisk tomografi fortfarande misslyckas med att känna igen dessa förutspådda storskaliga konvektionsceller. Alternativa synpunkter har föreslagits.

Plymtektonik

I teorin om plymtektonik som följdes av många forskare under 1990-talet, används ett modifierat koncept för mantelkonvektionsströmmar. Den hävdar att superplymer stiger upp från den djupare manteln och är drivkrafter eller substitut för de stora konvektionscellerna. Dessa idéer finner sina rötter i början av 1930-talet i verk av Beloussov och van Bemmelen , som från början var emot plattektonik och placerade mekanismen i en fast ram av vertikala rörelser. Van Bemmelen modifierade senare konceptet i sina "Undation Models" och använde "Mantle Blister" som drivkraften för horisontella rörelser, och åberopade gravitationskrafter bort från den regionala jordskorpan.

Teorierna finner resonans i de moderna teorierna som föreställer sig hot spots eller mantelplymer som förblir fixerade och åsidosätts av oceaniska och kontinentala litosfärplattor över tid och lämnar sina spår i det geologiska arkivet (även om dessa fenomen inte åberopas som verkliga drivmekanismer, men snarare som modulatorer).

Mekanismen förespråkas fortfarande för att förklara uppdelningen av superkontinenter under specifika geologiska epoker. Den har anhängare bland forskarna som är involverade i teorin om jordens expansion .

Överspänningstektonik

En annan teori är att manteln varken flyter i celler eller stora plymer utan snarare som en serie kanaler strax under jordskorpan, som sedan ger basal friktion till litosfären. Denna teori, kallad "surge tektonik", populariserades under 1980- och 1990-talen. Ny forskning, baserad på tredimensionell datormodellering, tyder på att plattgeometrin styrs av en återkoppling mellan mantelns konvektionsmönster och styrkan hos litosfären.

Drivkrafter relaterade till gravitation

Krafter relaterade till gravitation åberopas som sekundära fenomen inom ramen för en mer generell drivmekanism såsom de olika former av manteldynamik som beskrivs ovan. I moderna synsätt åberopas gravitationen som den huvudsakliga drivkraften, genom plattdragning längs subduktionszoner.

Gravitationsglidning bort från en spridande ås är en av de föreslagna drivkrafterna, den föreslår att plattrörelser drivs av den högre höjden av plattor vid havets åsar. Eftersom oceanisk litosfär bildas vid spridning av åsar från hett mantelmaterial, kyls den gradvis av och förtjockas med åldern (och ökar därmed avståndet från åsen). Den kalla oceaniska litosfären är betydligt tätare än det varma mantelmaterialet som den härrör från och med ökande tjocklek sjunker den gradvis in i manteln för att kompensera för den större belastningen. Resultatet är en liten lateral lutning med ökat avstånd från nockaxeln.

Denna kraft betraktas som en sekundär kraft och kallas ofta för " åsknuff ". Detta är en felaktig benämning eftersom det inte finns någon kraft som "skjuter" horisontellt, faktiskt är spänningsdrag dominerande längs åsar. Det är mer korrekt att hänvisa till denna mekanism som "gravitationsglidning", eftersom topografin över hela plattan kan variera avsevärt och spridande åsar bara är det mest framträdande särdraget. Andra mekanismer som genererar denna gravitationella sekundära kraft inkluderar böjning av litosfären innan den dyker under en intilliggande platta, vilket ger en tydlig topografisk egenskap som kan kompensera, eller åtminstone påverka, påverkan av topografiska havsryggar. Mantelplymer och heta fläckar antas också träffa undersidan av tektoniska plattor.

Slab pull : Aktuell vetenskaplig åsikt är att astenosfären är otillräckligt kompetent eller stel för att direkt orsaka rörelse genom friktion längs litosfärens bas. Plattdragning anses därför vara den största kraften som verkar på plattorna. I denna nuvarande uppfattning drivs plattrörelser mestadels av vikten av kalla, täta plattor som sjunker in i manteln vid diken. Nya modeller indikerar att dikessugning också spelar en viktig roll. Det faktum att den nordamerikanska plattan ingenstans subduceras, även om den är i rörelse, utgör ett problem. Detsamma gäller för de afrikanska, eurasiska och antarktiska plattorna.

Gravitationsglidning bort från mantelkupol: Enligt äldre teorier är en av plattornas drivmekanismer förekomsten av storskaliga astenosfär/mantelkupoler som orsakar gravitationsglidning av litosfärplattor bort från dem (se stycket om mantelmekanismer). Denna gravitationsglidning representerar ett sekundärt fenomen av denna i princip vertikalt orienterade mekanism. Den finner sina rötter i van Bemmelens undationsmodell . Detta kan verka på olika skalor, från den lilla skalan av en öbåge upp till den större skalan av en hel havsbassäng.

Drivkrafter relaterade till jordens rotation

Alfred Wegener , som är meteorolog , hade föreslagit tidvattenkrafter och centrifugalkrafter som de huvudsakliga drivmekanismerna bakom kontinentaldriften ; dessa krafter ansågs dock alldeles för små för att orsaka kontinental rörelse eftersom konceptet var att kontinenter plöjde genom oceanisk skorpa. Därför ändrade Wegener senare sin ståndpunkt och hävdade att konvektionsströmmar är den främsta drivkraften för plattektoniken i den sista upplagan av hans bok 1929.

I platttektonikens sammanhang (accepterat sedan Heezen, Hess, Dietz, Morley, Vine och Matthews förslag om spridning av havsbotten (se nedan) under det tidiga 1960-talet), föreslås dock att havsskorpan är i rörelse med de kontinenter som gjorde att förslagen relaterade till jordrotation omprövas. I nyare litteratur är dessa drivkrafter:

1. Tidvattenmotstånd på grund av gravitationskraften som månen (och solen ) utövar på jordskorpan
2. Global deformation av geoiden på grund av små förskjutningar av rotationspolen i förhållande till jordskorpan
3. Andra mindre deformationseffekter av jordskorpan på grund av wobblingar och spinnrörelser av jordens rotation på en mindre tidsskala

Krafter som är små och i allmänhet försumbara är:

1. Coriolisstyrkan _
2. Centrifugalkraften , som behandlas som en liten modifiering av gravitationen

För att dessa mekanismer ska vara övergripande giltiga bör systematiska samband existera över hela världen mellan deformationens orientering och kinematik och det geografiska latitudinella och longitudinella rutnätet på själva jorden. Dessa systematiska relationsstudier under 1800-talets andra hälft och 1900-talets första hälft understryker precis motsatsen: att plattorna inte hade rört sig i tiden, att deformationsnätet var fixerat i förhållande till jordens ekvator och axel, och att gravitationella drivkrafter verkade i allmänhet vertikalt och orsakade endast lokala horisontella rörelser (de så kallade pre-plate tektoniska, "fixistiska teorierna"). Senare studier (diskuterade nedan på denna sida) åberopade därför många av de relationer som kändes igen under denna pre-platte tektonikperiod för att stödja deras teorier (se recensioner av dessa olika mekanismer relaterade till jordrotation, van Dijks och medarbetares arbete).

Möjlig tidvatteneffekt på plattektoniken

Av de många krafter som diskuterats ovan är tidvattenkraft fortfarande mycket debatterad och försvarad som en möjlig främsta drivkraft för plattektoniken. De andra krafterna används endast i globala geodynamiska modeller som inte använder plattektoniska koncept (därför utöver diskussionerna som behandlas i detta avsnitt) eller föreslås som mindre moduleringar inom den övergripande plattektoniska modellen. År 1973 presenterade George W. Moore från USGS och RC Bostrom bevis för en allmän avdrift västerut av jordens litosfär med avseende på manteln, baserat på subduktionszonernas branthet (grund dopp mot öster, brant nedsänkning mot väster) . De drog slutsatsen att tidvattenkrafter (tidvattenfördröjningen eller "friktionen") som orsakas av jordens rotation och de krafter som verkar på den av månen är en drivkraft för plattektoniken. När jorden snurrar österut under månen, drar månens gravitation något så litet av jordens ytskikt tillbaka västerut, precis som Alfred Wegener föreslagit (se ovan). Sedan 1990 förespråkas denna teori huvudsakligen av Doglioni och medarbetare ( Doglioni 1990 ), såsom i en nyare studie från 2006, där forskare granskade och förespråkade dessa idéer. Det har föreslagits i Lovett (2006) att denna observation också kan förklara varför Venus och Mars inte har någon plattektonik, eftersom Venus inte har någon måne och Mars månar är för små för att ha betydande tidvatteneffekter på planeten. I en artikel av den föreslogs att det å andra sidan lätt kan observeras att många plattor rör sig norrut och österut, och att den dominerande västerutgående rörelsen av Stilla havets bassänger härrör helt enkelt från den österutgående förspänningen av Stilla havets spridningscentrum (vilket inte är en förutspådd manifestation av sådana månkrafter). I samma tidning medger författarna dock att det i förhållande till den nedre manteln finns en liten västerutgående komponent i alla plattornas rörelser. De visade dock att avdriften västerut, som bara har setts under de senaste 30 Ma, tillskrivs den ökade dominansen av den stadigt växande och accelererande Stillahavsplattan. Debatten är fortfarande öppen, och en färsk artikel av Hofmeister et al. (2022) återupplivade idén att återigen förespråka samspelet mellan jordens rotation och månen som de viktigaste drivkrafterna för plattorna.

Relativ betydelse för varje drivkraftsmekanism

Vektorn för en plattas rörelse är en funktion av alla krafter som verkar på plattan; Däri ligger dock problemet angående i vilken grad varje process bidrar till den övergripande rörelsen av varje tektonisk platta.

Mångfalden av geodynamiska inställningar och egenskaperna hos varje platta är ett resultat av påverkan av de olika processer som aktivt driver varje enskild platta. En metod för att hantera detta problem är att överväga den relativa hastigheten med vilken varje platta rör sig såväl som bevisen relaterade till varje processs betydelse för den totala drivkraften på plattan.

En av de mest signifikanta korrelationerna som upptäckts hittills är att litosfäriska plattor fästa på nedåtgående (subducerande) plattor rör sig mycket snabbare än andra typer av plattor. Stillahavsplattan, till exempel, är i huvudsak omgiven av subduktionszoner (den så kallade ringen av eld) och rör sig mycket snabbare än plattorna i Atlantbassängen, som är fästa (kanske man kan säga "svetsade") till angränsande kontinenter istället för att subducera plattor. Man tror alltså att krafter som är förknippade med den nedåtgående plattan (plattadrag och plattsug) är de drivkrafter som bestämmer plattornas rörelse, förutom de plattor som inte subduceras. Denna uppfattning har emellertid motsagts av en nyligen genomförd studie som fann att de faktiska rörelserna av Stillahavsplattan och andra plattor som är förknippade med East Pacific Rise inte korrelerar huvudsakligen med vare sig plattdrag eller platttryck, utan snarare med en mantelkonvektion som är uppåtgående vars horisontella spridning längs baserna på de olika plattorna driver dem vidare via viskositetsrelaterade dragkrafter. Drivkrafterna för plattrörelser fortsätter att vara aktiva föremål för pågående forskning inom geofysik och tektonofysik .

Teorins historia

Sammanfattning

Utvecklingen av teorin om plattektonik var den vetenskapliga och kulturella förändring som utvecklades genom acceptansen av plattektonikteorin som gick igenom en utveckling av 50 år av vetenskaplig debatt. Själva acceptansen var ett paradigmskifte och kan därför klassificeras som en vetenskaplig revolution . Runt början av 1900-talet försökte olika teoretiker utan framgång förklara de många geografiska, geologiska och biologiska kontinuiteterna mellan kontinenter. 1912 beskrev meteorologen Alfred Wegener vad han kallade kontinentaldrift, en idé som kulminerade femtio år senare i den moderna teorin om plattektonik.

Wegener utökade sin teori i sin bok från 1915 The Origin of Continents and Oceans . Med utgångspunkt från tanken (även uttryckt av hans föregångare) att de nuvarande kontinenterna en gång bildade en enda landmassa (senare kallad Pangea ), föreslog Wegener att dessa separerade och drev isär, och liknade dem med "isberg" av sial med låg densitet som flyter på ett hav av tätare sima . Stödbevis för idén kom från de duvstjärtade konturerna av Sydamerikas östkust och Afrikas västkust Antonio Snider-Pellegrini hade ritat på sina kartor, och från matchningen av klippformationerna längs dessa kanter. Bekräftelse på deras tidigare sammanhängande natur kom också från de fossila växterna Glossopteris och Gangamopteris , och den terapeutiska eller däggdjursliknande reptilen Lystrosaurus , alla spridda över Sydamerika, Afrika, Antarktis, Indien och Australien. Bevisen för en sådan tidigare sammanfogning av dessa kontinenter var patenterade för fältgeologer som arbetade på södra halvklotet. Sydafrikanen Alex du Toit sammanställde en massa sådan information i sin publikation Our Wandering Continents från 1937 , och gick längre än Wegener när det gällde att känna igen de starka kopplingarna mellan Gondwana- fragmenten.

Wegeners arbete var till en början inte allmänt accepterat, delvis på grund av brist på detaljerade bevis. Jorden kan ha en fast skorpa och mantel och en flytande kärna, men det verkade inte finnas något sätt att delar av skorpan kunde röra sig. Många framstående vetenskapsmän på den tiden, som Harold Jeffreys och Charles Schuchert , var uttalade kritiker av kontinentaldrift.

Trots mycket motstånd fick synen på kontinentaldrift stöd och en livlig debatt startade mellan "drifters" eller "mobilister" (förespråkare av teorin) och "fixister" (motståndare). Under 1920-, 1930- och 1940-talen nådde de förstnämnda viktiga milstolpar som föreslog att konvektionsströmmar kan ha drivit plattans rörelser och att spridning kan ha skett under havet i havsskorpan. Begrepp nära de element som nu ingår i plattektoniken föreslogs av geofysiker och geologer (både fixister och mobilister) som Vening-Meinesz, Holmes och Umbgrove. År 1941 beskrev Otto Ampferer , i sin publikation "Tankar om filmen i den atlantiska regionen", processer som förutser vad som nu kallas havsbottenspridning och subduktion . En av de första bitarna av geofysiska bevis som användes för att stödja rörelsen av litosfäriska plattor kom från paleomagnetism . Detta är baserat på det faktum att bergarter av olika åldrar visar en variabel magnetfältsriktning , vilket framgår av studier sedan mitten av artonhundratalet. De magnetiska nord- och sydpolerna vänder över tiden, och, särskilt viktigt i paleotektoniska studier, varierar den magnetiska nordpolens relativa position över tiden. Till en början, under första hälften av 1900-talet, förklarades det senare fenomenet genom att introducera vad som kallades "polarvandring" (se skenbar polarvandring ) (dvs. man antog att nordpolens läge hade skiftat genom tiden). En alternativ förklaring var dock att kontinenterna hade flyttats (förskjutits och roterats) i förhållande till nordpolen, och varje kontinent visar faktiskt sin egen "polarvandringsbana". Under slutet av 1950-talet visades det framgångsrikt vid två tillfällen att dessa data kunde visa giltigheten av kontinentaldrift: av Keith Runcorn i en tidning 1956 och av Warren Carey i ett symposium som hölls i mars 1956.

Det andra beviset till stöd för kontinentaldriften kom under slutet av 1950-talet och början av 60-talet från data om de djupa havsbottnarnas batymetri och arten av havsskorpan, såsom magnetiska egenskaper och, mer allmänt, med utvecklingen av marin geologi som gav bevis för sambandet mellan havsbottnens spridning längs åsarna i mitten av oceanerna och magnetfältsvängningar , publicerad mellan 1959 och 1963 av Heezen, Dietz, Hess, Mason, Vine & Matthews och Morley.

Samtidiga framsteg inom tidiga seismiska avbildningstekniker i och runt Wadati–Benioff-zonerna längs skyttegravarna som avgränsar många kontinentala marginaler, tillsammans med många andra geofysiska (t.ex. gravimetriska) och geologiska observationer, visade hur havsskorpan kunde försvinna in i manteln, vilket gav mekanismen för att balansera utvidgningen av havsbassängerna med förkortning längs dess kanter.

Alla dessa bevis, både från havsbotten och från kontinentala marginaler, gjorde det klart omkring 1965 att kontinental drift var möjlig. Teorin om plattektonik definierades i en serie artiklar mellan 1965 och 1967. Teorin revolutionerade geovetenskaperna och förklarade en mängd olika geologiska fenomen och deras implikationer i andra studier som paleogeografi och paleobiologi .

Kontinentaldrift

I slutet av 1800-talet och början av 1900-talet antog geologer att jordens viktigaste egenskaper var fixerade, och att de flesta geologiska egenskaper som avrinningsområde och bergskedjor kunde förklaras av vertikala jordskorpans rörelser, beskrivna i vad som kallas den geosynklinala teorin . I allmänhet placerades detta i sammanhanget med en sammandragande planet Jorden på grund av värmeförlust under loppet av en relativt kort geologisk tid.

Det observerades så tidigt som 1596 att de motsatta kusterna av Atlanten - eller, mer exakt, kanterna på kontinentalsocklarna - har liknande former och verkar ha passat ihop en gång.

Sedan dess har många teorier föreslagits för att förklara denna skenbara komplementaritet, men antagandet om en solid jord gjorde dessa olika förslag svåra att acceptera.

Upptäckten av radioaktivitet och dess associerade uppvärmningsegenskaper 1895 föranledde en ny undersökning av jordens skenbara ålder . Detta hade tidigare uppskattats av dess kylningshastighet under antagandet att jordens yta strålade ut som en svart kropp . Dessa beräkningar hade inneburit att, även om det började vid röd värme , skulle jorden ha sjunkit till sin nuvarande temperatur inom några tiotals miljoner år. Beväpnade med kunskapen om en ny värmekälla insåg forskare att jorden skulle vara mycket äldre och att dess kärna fortfarande var tillräckligt varm för att vara flytande.

År 1915, efter att ha publicerat en första artikel 1912, gjorde Alfred Wegener allvarliga argument för idén om kontinentaldrift i den första upplagan av The Origin of Continents and Oceans . I den boken (återutgiven i fyra på varandra följande upplagor fram till den sista 1936) noterade han hur Sydamerikas östkust och Afrikas västkust såg ut som om de en gång var fästa. Wegener var inte den första att notera detta ( Abraham Ortelius , Antonio Snider-Pellegrini , Eduard Suess , Roberto Mantovani och Frank Bursley Taylor föregick honom bara för att nämna några), men han var den första som samlade betydande fossila och paleo-topografiska och klimatologiska bevis för att stödja denna enkla observation (och stöddes i detta av forskare som Alex du Toit ). Dessutom, när klippskikten i marginalerna på separata kontinenter är mycket lika, tyder det på att dessa klippor bildades på samma sätt, vilket antyder att de först sammanfogades. Till exempel innehåller delar av Skottland och Irland stenar som mycket liknar dem som finns i Newfoundland och New Brunswick . Dessutom är de Caledoniska bergen i Europa och delar av Appalacherna i Nordamerika mycket lika i struktur och litologi .

Men hans idéer togs inte på allvar av många geologer, som påpekade att det inte fanns någon uppenbar mekanism för kontinentaldrift. Specifikt såg de inte hur kontinental bergart kunde plöja igenom den mycket tätare sten som utgör oceanisk skorpa. Wegener kunde inte förklara kraften som drev kontinentaldriften, och hans upprättelse kom inte förrän efter hans död 1930.

Flytande kontinenter, paleomagnetism och seismicitetszoner

Eftersom det tidigt observerades att även om granit fanns på kontinenter, verkade havsbotten bestå av tätare basalt , det rådande konceptet under första hälften av 1900-talet var att det fanns två typer av skorpa, kallade "sial" (kontinental typ skorpa) och "sima" (skorpa av havstyp). Vidare antogs det att ett statiskt skal av skikt fanns under kontinenterna. Det såg därför uppenbart ut att ett lager av basalt (sial) ligger under de kontinentala bergarterna.

Men baserat på abnormiteter i lodavböjningen vid Anderna i Peru, hade Pierre Bouguer dragit slutsatsen att mindre täta berg måste ha en projektion nedåt i det tätare lagret under. Konceptet att berg hade "rötter" bekräftades av George B. Airy hundra år senare, under studier av Himalayas gravitation, och seismiska studier upptäckte motsvarande densitetsvariationer. Därför, i mitten av 1950-talet, förblev frågan olöst om bergsrötter var sammanpressade i omgivande basalt eller flöt på den som ett isberg.

Under 1900-talet gjorde förbättringar i och ökad användning av seismiska instrument som seismografer det möjligt för forskare att lära sig att jordbävningar tenderar att koncentreras till specifika områden, framför allt längs havsgraven och utbredda åsar. I slutet av 1920-talet började seismologer identifiera flera framträdande jordbävningszoner parallellt med skyttegravarna som vanligtvis lutade 40–60° från horisontalplanet och sträckte sig flera hundra kilometer in i jorden. Dessa zoner blev senare kända som Wadati–Benioff-zoner, eller helt enkelt Benioff-zoner, för att hedra de seismologer som först kände igen dem, Kiyoo Wadati från Japan och Hugo Benioff från USA. Studiet av global seismicitet utvecklades avsevärt på 1960-talet med inrättandet av Worldwide Standardized Seismograph Network (WWSSN) för att övervaka efterlevnaden av 1963 års avtal som förbjöd provning ovan jord av kärnvapen. De mycket förbättrade data från WWSSN-instrumenten gjorde det möjligt för seismologer att kartlägga exakt zonerna med jordbävningskoncentration över hela världen.

Under tiden utvecklades debatter kring fenomenet polarvandring. Sedan de tidiga debatterna om kontinentaldrift hade forskare diskuterat och använt bevis för att polardrift hade inträffat eftersom kontinenter verkade ha rört sig genom olika klimatzoner under det förflutna. Dessutom hade paleomagnetiska data visat att den magnetiska polen också hade förskjutits under tiden. Om man resonerar på ett motsatt sätt kan kontinenterna ha skiftat och roterat, medan stolpen förblev relativt fixerad. Första gången bevisen för magnetisk polarvandring användes för att stödja kontinenternas rörelser var i en tidning av Keith Runcorn 1956, och på varandra följande artiklar av honom och hans elever Ted Irving (som faktiskt var den första som blev övertygad om det faktum att paleomagnetism stödde kontinentaldrift) och Ken Creer.

Detta följdes omedelbart av ett symposium om kontinentaldrift i Tasmanien i mars 1956 anordnat av prof. S. Warren Carey som hade varit en av supportrarna och främjarna av Continental Drift sedan trettiotalet. Under detta symposiet använde några av deltagarna bevisen i teorin om en expansion av den globala skorpan , en teori som hade föreslagits av andra arbetare decennier tidigare. I denna hypotes förklaras förskjutningen av kontinenterna av en stor ökning av jordens storlek sedan dess bildande. Men även om teorin fortfarande har anhängare inom vetenskapen, anses detta i allmänhet vara otillfredsställande eftersom det inte finns någon övertygande mekanism för att åstadkomma en betydande expansion av jorden. Annat arbete under de följande åren skulle snart visa att bevisen var lika till stöd för kontinentaldrift på en jordklot med en stabil radie.

Under trettiotalet fram till slutet av femtiotalet, skisserade verk av Vening-Meinesz , Holmes, Umbgrove och många andra koncept som var nära eller nästan identiska med modern plattektonikteori. I synnerhet föreslog den engelske geologen Arthur Holmes 1920 att plattkorsningar kunde ligga under havet och 1928 att konvektionsströmmar inuti manteln kan vara drivkraften. Ofta glöms dessa bidrag bort eftersom:

• På den tiden accepterades inte kontinentaldrift.
• Några av dessa idéer diskuterades i samband med övergivna fixistiska idéer om ett deformerande klot utan kontinentaldrift eller en expanderande jord.
• De publicerades under ett avsnitt av extrem politisk och ekonomisk instabilitet som hämmade vetenskaplig kommunikation.
• Många publicerades av europeiska forskare och till en början inte nämndes eller fick lite kredit i tidningarna om havsbottenspridning som publicerades av amerikanska forskare på 1960-talet.

Mellanhavets åsspridning och konvektion

År 1947 bekräftade ett team av forskare ledda av Maurice Ewing , som använde Woods Hole Oceanographic Institutions forskningsfartyg Atlantis och en rad instrument, att det fanns en ökning i centrala Atlanten och fann att havsbottens botten under lager av sediment bestod av basalt, inte graniten som är huvudbeståndsdelen av kontinenter. De fann också att havsskorpan var mycket tunnare än den kontinentala skorpan. Alla dessa nya rön väckte viktiga och spännande frågor.

De nya data som hade samlats in om havsbassängerna visade också särskilda egenskaper när det gäller batymetrin. Ett av de viktigaste resultaten av dessa datauppsättningar var att ett system av åsar i mitten av havet detekterades över hela världen. En viktig slutsats var att längs detta system skapades en ny havsbotten, vilket ledde till konceptet "Den Stora Globala Riften ". Detta beskrevs i Bruce Heezens (1960) avgörande artikel baserat på hans arbete med Marie Tharp , vilket skulle utlösa en verklig revolution i tänkandet. En djupgående konsekvens av havsbottnens spridning är att ny skorpa skapades, och fortfarande skapas, ständigt längs de oceaniska åsarna. Av denna anledning förespråkade Heezen till en början den så kallade " expanderande jorden "-hypotesen av S. Warren Carey (se ovan). Därför kvarstod frågan om hur ny skorpa kontinuerligt skulle kunna läggas till längs de oceaniska åsarna utan att öka jordens storlek. I verkligheten hade denna fråga lösts redan av många forskare under 1940- och 1950-talen, som Arthur Holmes, Vening-Meinesz, Coates och många andra: Skorpan i överskott försvann längs vad som kallades oceaniska skyttegravarna, där så kallade " subduktion" inträffade. Därför, när olika forskare under början av 1960-talet började resonera kring de data de hade till deras förfogande angående havsbotten, föll bitarna i teorin snabbt på plats.

Frågan fängslade särskilt Harry Hammond Hess , geolog vid Princeton University och konteramiral vid Naval Reserve, och Robert S. Dietz , en vetenskapsman vid US Coast and Geodetic Survey som först myntade termen havsbottenspridning . Dietz och Hess (den förstnämnda publicerade samma idé ett år tidigare i Nature , men prioritet tillhör Hess som redan 1960 hade distribuerat ett opublicerat manuskript av sin artikel från 1962) var bland det lilla antal som verkligen förstod de breda konsekvenserna av havsbottenspridning och hur det så småningom skulle stämma överens med de, vid den tiden, okonventionella och oaccepterade idéerna om kontinentaldrift och de eleganta och mobilistiska modeller som föreslagits av tidigare arbetare som Holmes.

Samma år beskrev Robert R. Coats från US Geological Survey huvuddragen i subduktion av öbåge på Aleuterna . Hans tidning, även om den inte var uppmärksammad (och ibland till och med förlöjligad) vid den tiden, har sedan dess kallats "seminell" och "prescient". I verkligheten visar det faktiskt att de europeiska forskarnas arbete med öbågar och bergsbälten som utfördes och publicerades under 1930-talet fram till 1950-talet tillämpades och uppskattades även i USA.

Om jordskorpan expanderade längs de oceaniska åsarna, resonerade Hess och Dietz som Holmes och andra före dem, måste den krympa någon annanstans. Hess följde Heezen och antydde att ny oceanisk skorpa kontinuerligt sprider sig bort från åsarna i en transportbandsliknande rörelse. Och, med hjälp av de mobilistiska koncept som utvecklats tidigare, drog han korrekt slutsatsen att många miljoner år senare, sjunker havsskorpan så småningom längs de kontinentala marginalerna där oceaniska diken – mycket djupa, smala kanjoner – bildas, t.ex. längs kanten av Stillahavsbassängen . Det viktiga steget Hess tog var att konvektionsströmmar skulle vara drivkraften i denna process, och komma fram till samma slutsatser som Holmes hade decennier tidigare med den enda skillnaden att uttunningen av havsskorpan utfördes med hjälp av Heezens mekanism för spridning längs åsarna. Hess drog därför slutsatsen att Atlanten expanderade medan Stilla havet krympte. Eftersom gammal oceanisk skorpa "konsumeras" i skyttegravarna (liksom Holmes och andra, trodde han att detta skedde genom förtjockning av den kontinentala litosfären, inte, som nu förstås, genom att i större skala av den oceaniska skorpan sig själv in i manteln) , ny magma stiger och bryter ut längs de utbredda åsarna för att bilda ny skorpa. I själva verket "återvinns" havsbassängerna ständigt, med bildandet av ny skorpa och förstörelsen av gammal oceanisk litosfär som sker samtidigt. Således förklarade de nya mobilistiska koncepten på ett snyggt sätt varför jorden inte blir större med havsbottenspridning, varför det finns så lite sedimentackumulering på havsbotten och varför oceaniska bergarter är mycket yngre än kontinentala bergarter.

Magnetränder

Med början på 1950-talet började forskare som Victor Vacquier , som använde magnetiska instrument ( magnetometrar ) anpassade från luftburna enheter utvecklade under andra världskriget för att upptäcka ubåtar , att känna igen udda magnetiska variationer över havsbotten. Detta fynd, även om det var oväntat, var inte helt överraskande eftersom det var känt att basalt - den järnrika, vulkaniska bergarten som utgör havsbotten - innehåller ett starkt magnetiskt mineral ( magnetit ) och kan lokalt förvränga kompassavläsningar. Denna förvrängning kändes igen av isländska sjömän redan i slutet av 1700-talet. Ännu viktigare, eftersom närvaron av magnetit ger basalten mätbara magnetiska egenskaper, gav dessa nyupptäckta magnetiska variationer ytterligare ett sätt att studera den djupa havsbotten. När nybildad sten svalnar, registrerade sådana magnetiska material jordens magnetfält vid den tiden.

I takt med att mer och mer av havsbotten kartlades under 1950-talet visade sig de magnetiska variationerna inte vara slumpmässiga eller isolerade händelser, utan avslöjade istället igenkännbara mönster. När dessa magnetiska mönster kartlades över ett brett område visade havsbotten ett zebraliknande mönster: en remsa med normal polaritet och den angränsande remsan med omvänd polaritet. Det övergripande mönstret, definierat av dessa alternerande band av normalt och omvänt polariserad rock, blev känt som magnetisk striping och publicerades av Ron G. Mason och medarbetare 1961, som dock inte hittade en förklaring till dessa data i termer av havsbottenspridning, som Vine, Matthews och Morley några år senare.

Upptäckten av magnetremsor krävde en förklaring. I början av 1960-talet hade forskare som Heezen, Hess och Dietz börjat teoretisera att åsar i mitten av havet markerar strukturellt svaga zoner där havsbotten slits i två stycken längs åsens krön (se föregående stycke). Ny magma från djupet av jorden stiger lätt genom dessa svaga zoner och bryter så småningom ut längs krönet av åsarna för att skapa ny oceanisk skorpa. Denna process, först kallad "transportbandshypotesen" och senare kallad spridning av havsbotten, som pågår under många miljoner år fortsätter att bilda ny havsbotten över hela det 50 000 km långa systemet av åsar i mitten av havet.

Bara fyra år efter att kartorna med magnetremsornas "zebramönster" publicerades, placerades kopplingen mellan havsbottnens spridning och dessa mönster korrekt, oberoende av Lawrence Morley , och av Fred Vine och Drummond Matthews , 1963, nu kallad Vine–Matthews–Morleys hypotes . Denna hypotes kopplade dessa mönster till geomagnetiska omkastningar och stöddes av flera bevis:

1. ränderna är symmetriska runt krönen på mitten av oceanryggarna; vid eller nära åsens krön är klipporna mycket unga, och de blir allt äldre bort från åsens krön;
2. de yngsta klipporna vid åskrönet har alltid nuvarande (normal) polaritet;
3. ränder av berg som är parallella med åsens krön växlar i magnetisk polaritet (normal-omvänd-normal, etc.), vilket tyder på att de bildades under olika epoker som dokumenterar (redan känt från oberoende studier) normala och omvända episoder av jordens magnetfält.

Genom att förklara både den zebraliknande magnetiska randen och konstruktionen av mitten av oceaniska åssystemet, fick havsbottenspridningshypotesen (SFS) snabbt omvandlare och representerade ytterligare ett stort framsteg i utvecklingen av plattektonikteorin. Dessutom kom havsskorpan nu att uppskattas som en naturlig "bandinspelning" av historien om de geomagnetiska fältomkastningarna (GMFR) av jordens magnetfält. Idag är omfattande studier ägnade åt kalibreringen av normalomvändningsmönstren i oceanskorpan å ena sidan och kända tidsskalor härledda från dateringen av basaltlager i sedimentära sekvenser ( magnetostratigrafi ) å andra sidan, för att komma fram till uppskattningar av tidigare spridningshastigheter och plåtrekonstruktioner.

Definition och förfining av teorin

Efter alla dessa överväganden blev Plate Tectonics (eller, som det från början kallades "New Global Tectonics") snabbt accepterat i den vetenskapliga världen, och många artiklar följde som definierade begreppen:

• 1965 lade Tuzo Wilson , som hade varit en förespråkare för hypotesen om havsbottenspridning och kontinentaldrift från allra första början, konceptet med transformationsförkastningar till modellen, och kompletterade de klasser av förkastningstyper som var nödvändiga för att göra plattornas rörlighet på jordklotet träna.
• Ett symposium om kontinentaldrift hölls vid Royal Society of London 1965, vilket måste betraktas som den officiella starten på vetenskapssamfundets acceptans av plattektonik, och vilka sammanfattningar ges ut som Blackett, Bullard & Runcorn (1965) . I detta symposium visade Edward Bullard och medarbetare med en datorberäkning hur kontinenterna längs båda sidor av Atlanten bäst skulle passa för att stänga havet, som blev känt som den berömda "Bullard's Fit".
• 1966 publicerade Wilson uppsatsen som hänvisade till tidigare plattektoniska rekonstruktioner, och introducerade begreppet vad som nu är känt som " Wilson-cykeln ".
• 1967, vid American Geophysical Unions möte, föreslog W. Jason Morgan att jordens yta består av 12 stela plattor som rör sig i förhållande till varandra.
• Två månader senare publicerade Xavier Le Pichon en komplett modell baserad på sex stora plattor med deras relativa rörelser, vilket markerade det slutliga godkännandet av det vetenskapliga samfundet av plattektonik.
• Samma år presenterade McKenzie och Parker oberoende en modell som liknar Morgans med hjälp av translationer och rotationer på en sfär för att definiera plattans rörelser.

Konsekvenser för biogeografi

Kontinental driftteori hjälper biogeografer att förklara den disjunkta biogeografiska fördelningen av dagens liv som finns på olika kontinenter men som har liknande förfäder . I synnerhet förklarar det Gondwanan-fördelningen av strutsfuglar och den antarktiska floran .

Plåtrekonstruktion

Rekonstruktion används för att fastställa tidigare (och framtida) plattkonfigurationer, vilket hjälper till att bestämma formen och sammansättningen av forntida superkontinenter och ger en grund för paleogeografi.

Definiera plattgränser

Nuvarande plattgränser definieras av deras seismicitet. Tidigare plattgränser inom befintliga plattor identifieras från en mängd olika bevis, såsom närvaron av ofioliter som tyder på försvunna hav.

Tidigare plattrörelser

Tektoniska rörelser tros ha börjat för cirka 3 till 3,5 miljarder år sedan.

Olika typer av kvantitativ och semikvantitativ information finns tillgänglig för att begränsa tidigare plåtrörelser. Den geometriska passningen mellan kontinenter, som mellan västra Afrika och Sydamerika, är fortfarande en viktig del av plåtrekonstruktionen. Magnetiska randmönster ger en tillförlitlig guide till relativa plattrörelser som går tillbaka till juraperioden . Spåren av hotspots ger absoluta rekonstruktioner, men dessa är endast tillgängliga tillbaka till kritatiden . Äldre rekonstruktioner förlitar sig huvudsakligen på paleomagnetiska poldata, även om dessa bara begränsar latituden och rotationen, men inte longituden. Att kombinera poler av olika åldrar i en viss platta för att producera uppenbara polära vandringsvägar tillhandahåller en metod för att jämföra olika plattors rörelser genom tiden. Ytterligare bevis kommer från fördelningen av vissa sedimentära bergarter , faunaprovinser som visas av särskilda fossila grupper och positionen för orogena bälten .

Bildande och uppdelning av kontinenter

Plattornas rörelse har orsakat bildandet och uppdelningen av kontinenter över tid, inklusive tillfällig bildning av en superkontinent som innehåller de flesta eller alla kontinenter. Superkontinenten Columbia eller Nuna bildades under en period av 2 000 till 1 800 miljoner år sedan och bröts upp för cirka 1 500 till 1 300 miljoner år sedan . Superkontinenten Rodinia tros ha bildats för cirka 1 miljard år sedan och att ha förkroppsligat de flesta eller alla jordens kontinenter, och delas upp i åtta kontinenter för cirka 600  miljoner år sedan . De åtta kontinenterna återmonterades senare till en annan superkontinent kallad Pangea ; Pangea bröts upp i Laurasien (som blev Nordamerika och Eurasien) och Gondwana (som blev de återstående kontinenterna).

Himalaya , världens högsta bergskedja, antas ha bildats av en kollision mellan två stora plattor. Före höjningen täcktes de av Tethyshavet .

Aktuella plattor

Beroende på hur de definieras, finns det vanligtvis sju eller åtta "stora" plattor: afrikanska , antarktiska , eurasiska , nordamerikanska , sydamerikanska , Stillahavs- och indo-australiska . Den senare är ibland uppdelad i de indiska och australiska plattorna.

Det finns dussintals mindre plattor, varav de sju största är Arabian , Caribbean , Juan de Fuca , Cocos , Nazca , Philippine Sea och Scotia .

Den aktuella rörelsen av de tektoniska plattorna bestäms idag av fjärranalys av satellitdataset, kalibrerade med markstationsmätningar.

Andra himlakroppar (planeter, månar)

Plattektonikens utseende på jordiska planeter är relaterat till planetarisk massa, med mer massiva planeter än jorden förväntas uppvisa plattektonik. Jorden kan vara ett gränsfall, på grund av dess tektoniska aktivitet på rikligt med vatten (kiseldioxid och vatten bildar ett djupt eutektiskt ämne ).

Venus

Venus visar inga tecken på aktiv plattektonik. Det finns diskutabla bevis på aktiv tektonik i planetens avlägsna förflutna; händelser som har ägt rum sedan dess (såsom den troliga och allmänt accepterade hypotesen att den venusiska litosfären har tjocknat kraftigt under loppet av flera hundra miljoner år) har gjort det svårt att begränsa loppet av dess geologiska rekord. De många välbevarade nedslagskratrarna har dock använts som en dateringsmetod för att ungefär datera den venusiska ytan (eftersom det hittills inte finns några kända prov av venusisk bergart som kan dateras med mer tillförlitliga metoder). Datum härledda är dominant i intervallet 500 till 750 miljoner år sedan , även om åldrar för upp till 1 200  miljoner år sedan har beräknats. Denna forskning har lett till den ganska väl accepterade hypotesen att Venus har genomgått en i huvudsak fullständig vulkanisk återuppbyggnad åtminstone en gång i sitt avlägsna förflutna, där den sista händelsen äger rum ungefär inom intervallet för uppskattade ytålder. Medan mekanismen för en sådan imponerande termisk händelse fortfarande är en omdiskuterad fråga inom Venus geovetenskap, är vissa forskare förespråkare för processer som involverar plattrörelser i viss utsträckning.

En förklaring till Venus brist på plattektonik är att temperaturerna på Venus är för höga för att betydande vatten ska finnas. Jordskorpan är blöt med vatten, och vatten spelar en viktig roll i utvecklingen av skjuvzoner . Plattektoniken kräver svaga ytor i skorpan längs vilka skorpskivorna kan röra sig, och det kan mycket väl vara så att en sådan försvagning aldrig ägt rum på Venus på grund av frånvaron av vatten. Vissa forskare är dock fortfarande övertygade om att plattektoniken är eller en gång var aktiv på denna planet.

Mars

Mars är betydligt mindre än jorden och Venus, och det finns bevis för is på dess yta och i skorpan.

På 1990-talet föreslogs att Martian Crustal Dichotomy skapades av plattektoniska processer. Forskare i dag är inte överens och tror att det skapades antingen genom uppsvällning i Mars- manteln som förtjockade skorpan på de södra högländerna och bildade Tharsis eller genom en gigantisk påverkan som grävde ut det norra låglandet .

Valles Marineris kan vara en tektonisk gräns.

Observationer som gjordes av Mars magnetfält av rymdfarkosten Mars Global Surveyor 1999 visade mönster av magnetremsor som upptäckts på denna planet. Vissa forskare tolkade dessa som att de kräver plattektoniska processer, såsom havsbottenspridning. Däremot misslyckas deras data i ett "magnetiskt reverseringstest", som används för att se om de har bildats genom att polariteterna för ett globalt magnetfält vänds.

Isiga satelliter

Vissa av Jupiters satelliter har egenskaper som kan vara relaterade till plattektonisk deformation, även om materialen och specifika mekanismer kan skilja sig från plattektonisk aktivitet på jorden. Den 8 september 2014 rapporterade NASA att de hittade bevis på plattektonik på Europa , en Jupiters satellit – det första tecknet på subduktionsaktivitet på en annan värld än jorden.

Titan , Saturnus största måne , rapporterades visa tektonisk aktivitet i bilder tagna av Huygens- sonden , som landade på Titan den 14 januari 2005.

Exoplaneter

På planeter i jordstorlek är plattektonik mer sannolikt om det finns oceaner av vatten. Men 2007 kom två oberoende team av forskare till motsatta slutsatser om sannolikheten för plattektonik på större superjordar, där det ena laget sa att plattektoniken skulle vara episodisk eller stagnerande och det andra laget sa att plattektoniken mycket troligt är på superjorden. -jordar även om planeten är torr.

Övervägande av plattektonik är en del av sökandet efter utomjordisk intelligens och utomjordiskt liv .

Se även

Referenser

Citat

Källor

Böcker

Artiklar

externa länkar

• This Dynamic Earth: The Story of Plate Tektonics . USGS .
• Förstå plattektonik . USGS .
• En förklaring av tektoniska krafter . Exempel på beräkningar för att visa att Jordrotation kan vara en drivkraft.
• Bird, P. (2003); En uppdaterad digital modell av plåtgränser .
• Karta över tektoniska plattor Arkiverad 2017-01-12 på Wayback Machine .
• MORVEL plattans hastighetsuppskattningar och information . C. DeMets, D. Argus och R. Gordon.
• Plate Tectonics på In Our Time på BBC
• Plate Model of Bird 2003 i Google Maps

videoklipp

• Khan Academy Förklaring av bevis
• 750 miljoner år av global tektonisk aktivitet . Film.
• Flera videor av plattektoniska rörelser Quartz 31 december 2015