Jak mierzyć ruch w płytkowej tektonice

Płyty litosferyczne to odcinki skorupy ziemskiej i górny płaszcz, które poruszają się - bardzo powoli - nad dolnym płaszczem poniżej. Naukowcy wiedzą, że płyty te przemieszczają się z dwóch różnych linii dowodów - geodezyjnej i geologicznej - które pozwalają im prześledzić ich ruchy w czasie geologicznym.

Geodezja, nauka polegająca na pomiarze kształtu i położenia Ziemi na nim, umożliwia bezpośredni pomiar ruchu płyty GPS, globalny system pozycjonowania. Ta sieć satelitów jest bardziej stabilna niż powierzchnia Ziemi, więc kiedy cały kontynent porusza się gdzieś kilka centymetrów rocznie, GPS może to stwierdzić. Im dłużej ta informacja jest rejestrowana, tym bardziej dokładna staje się, a na większej części świata liczby są już dość dokładne.

Kolejną rzeczą, którą GPS może pokazać, są ruchy tektoniczne w ciągu talerze. Jedno założenie za sobą Płyty tektoniczne polega na tym, że litosfera jest sztywna i rzeczywiście jest to solidne i użyteczne założenie. Ale części płytek są miękkie w porównaniu, jak

Trzy różne metody geologiczne pomagają określić trajektorie płyt: paleomagnetyczne, geometryczne i sejsmiczne. Metoda paleomagnetyczna oparta jest na polu magnetycznym Ziemi.

Podczas każdej erupcji wulkanicznej minerały zawierające żelazo (głównie magnetyty) zostają namagnesowane przez dominujące pole podczas ich schładzania. Kierunek, w którym są namagnesowane, wskazuje najbliższy biegun magnetyczny. Ponieważ litosfera oceaniczna formuje się w sposób ciągły przez wulkanizm podczas rozprzestrzeniania się grzbietów, cała płyta oceaniczna nosi spójną sygnaturę magnetyczną. Kiedy ziemskie pole magnetyczne odwraca kierunek, jak robi to z powodów nie do końca poznanych, nowa skała przyjmuje odwrócony charakter. Tak więc większość dna morskiego ma pasmowy wzór magnetyzacji, jakby to był kawałek papieru wychodzący z faksu (tylko symetryczny w centrum rozrzucania). Różnice w magnetyzacji są niewielkie, ale czułe magnetometry na statkach i samolotach mogą je wykryć.

Ostatnie odwrócenie pola magnetycznego miało miejsce 781 000 lat temu, więc mapowanie tego odwrócenia daje naukowcom dobry pomysł na ruchy płyt w najnowszej geologicznej przeszłości.

Metoda geometryczna daje naukowcom kierunek rozprzestrzeniania się wraz z prędkością rozprzestrzeniania. Opiera się na błędach transformacji wzdłuż grzbiety środkowego oceanu. Jeśli spojrzysz na rozkładający się grzbiet na mapie, ma on schodkowy wzór segmentów pod kątem prostym. Jeśli segmenty rozkładające są stopniami, transformacje są pionami, które je łączą. Dokładnie zmierzone te transformacje ujawniają kierunki rozprzestrzeniania się. Dzięki prędkościom i kierunkom płyt masz prędkości, które można podłączyć do równań. Prędkości te dobrze pasują do pomiarów GPS.

Metody sejsmiczne wykorzystują mechanizmy ogniskowe trzęsień ziemi w celu wykrycia orientacji uszkodzeń. Chociaż mniej dokładne niż mapowanie paleomagnetyczne i geometria, metody te są przydatne do pomiaru ruchów płyt w częściach globu, które nie są dobrze zmapowane i mają mniej stacji GPS.

Naukowcy mogą rozszerzyć pomiary na geologiczną przeszłość na kilka sposobów. Najprostszym jest wyciągnięcie map paleomagnetycznych płyt oceanicznych z centrów rozprzestrzeniania. Mapy magnetyczne dna morskiego przekładają się dokładnie na mapy wiekowe. Mapy te pokazują także, w jaki sposób płyty zmieniały prędkość, gdy zderzenia wpychały je w przegrupowania.

Niestety dno morskie jest stosunkowo młode, ma nie więcej niż około 200 milionów lat, ponieważ ostatecznie znika pod innymi płytkami. Kiedy naukowcy spoglądają w przeszłość, muszą coraz bardziej polegać na paleomagnetyzmie w skałach kontynentalnych. Ponieważ ruchy płyt obracały kontynenty, starożytne skały zwróciły się wraz z nimi, a tam gdzie ich minerały wskazywały na północ, teraz wskazują gdzie indziej, ku „pozornym biegunom”. Kiedy wykreślisz te pozorne bieguny na mapie, zdają się one oddalać od prawdziwej północy w miarę cofania się epok skalnych czas. W rzeczywistości „północ” nie zmienia się (zwykle), a wędrujące paleo-bieguny opowiadają historię wędrujących kontynentów.

Razem powyższe metody pozwalają na stworzenie zintegrowanej osi czasu ruchu płyt litosferycznych, tektonicznego dziennika podróży, który płynnie prowadzi do teraźniejszości.