Geológia

Kritizálja és értelmezze a lemeztektonika elméletét alátámasztó főbb bizonyítékokat.

A lemeztektonika a modern geológia legfontosabb fogalma. Ez a rész megismertet a lemeztektonika fogalmával, a működésével, azzal, hogy miért fontos, és hogyan alakítja a mai világot.

A lemeztektonika elmélete

Amikor megjelent a tengerfenék terjedésének fogalma, a tudósok felismerték, hogy ez az a mechanizmus, amely megmagyarázza, hogyan mozoghatnak a kontinensek a Föld felszínén. Az előttünk járó tudósokhoz hasonlóan most mi is egyesítjük a kontinentális sodródás és a tengerfenék terjedésének elképzeléseit a lemeztektonika elméletében.

Nézze meg ezt a videót a kontinentális sodródásról és a tengerfenék terjedésének mechanizmusáról, amely létrehozza a lemeztektonikát.

A Föld tektonikus lemezei

A tengerfenék és a kontinensek mozognak a Föld felszínén, de mi mozog valójában? A Föld melyik része alkotja a “lemezeket” a lemeztektonikában? Erre a kérdésre is a háborús időkben – jelen esetben a hidegháborúban – kifejlesztett technológia miatt kaptunk választ. A lemezeket a litoszféra alkotja.

Az 1950-es években és az 1960-as évek elején a tudósok szeizmográf-hálózatokat állítottak fel, hogy lássák, az ellenséges nemzetek nem tesztelnek-e atombombákat. Ezek a szeizmográfok a bolygó összes földrengését is rögzítették. A szeizmikus felvételek segítségével meg lehetett határozni a földrengés epicentrumát, vagyis a földfelszínnek azt a pontját, amely közvetlenül a földrengés helye fölött helyezkedik el.

A földrengések epicentrumai a lemezeket körvonalazzák. Az óceánközépi gerincek, árkok és nagy törések jelölik a lemezek széleit, és itt következnek be a földrengések (1. ábra).

A litoszféra egy tucat nagyobb és több kisebb lemezre oszlik (2. ábra). A lemezek szélei a földrengések epicentrumát jelölő pontok összekötésével rajzolhatók ki. Egyetlen lemez állhat teljes egészében óceáni litoszférából vagy teljes egészében kontinentális litoszférából, de szinte minden lemez a kettő kombinációjából áll.

A lemezek mozgását a Föld felszíne felett lemeztektonikának nevezzük. A lemezek évente néhány centiméteres sebességgel mozognak, körülbelül ugyanolyan gyorsan, mint ahogy a köröm nő.

How Plates Move

Ha a tengerfenék terjedése hajtja a lemezeket, mi hajtja a tengerfenék terjedését? Képzeljünk el két konvekciós cellát egymás mellett a köpenyben, hasonlóan a 3. ábrán látható ábrához.

1. A két szomszédos cellából származó forró köpeny felemelkedik a gerinc tengelyénél, új óceáni kérget létrehozva.
2. A konvekciós cella felső végága vízszintesen távolodik a gerinc gerinc gerincétől, ahogyan az új tengerfenék is.
3. A konvekciós cellák külső végága a mélyebb köpenybe merül, magával rántva az óceáni kérget is. Ez a mélytengeri árkoknál történik.
4. Az anyag lesüllyed a magba és vízszintesen mozog.
5. Az anyag felmelegszik és eléri a zónát, ahol ismét felemelkedik.

Nézze meg ezt az animációt a köpeny konvekcióról és nézze meg ezt a videót:

Platyaghatárok

A lemezhatárok azok a szélek, ahol két lemez találkozik. A legtöbb geológiai tevékenység, beleértve a vulkánokat, a földrengéseket és a hegységképződést, a lemezhatárokon zajlik. Hogyan mozoghat két lemez egymáshoz képest?

• Divergens lemezhatárok: a két lemez távolodik egymástól.
• Konvergens lemezhatárok: a két lemez egymás felé mozog.
• Transzformációs lemezhatárok: a két lemez elcsúszik egymás mellett.

A lemezhatár típusa és a határ mindkét oldalán található kéreg típusa határozza meg, hogy milyen geológiai tevékenységet találunk ott.

Divergens lemezhatárok

A lemezek az óceánközépi gerinceknél távolodnak egymástól, ahol új tengerfenék alakul ki. A két lemez között hasadékvölgy keletkezik. A felszínen a lávafolyamok gyorsan lehűlnek, és bazalttá alakulnak, de a kéreg mélyén a magma lassabban hűl le, és gabbróvá alakul. Az egész gerincrendszer tehát extruzív vagy intruzív magmás kőzetekből áll. Az óceánközépi gerinceknél gyakoriak a földrengések, mivel a magma és az óceáni kéreg mozgása kéregmozgást eredményez. Az óceánközépi gerincek túlnyomó többsége mélyen a tenger alatt helyezkedik el (4. ábra).

Nézze meg ezeket az animációkat:

• Divergens lemezhatár az óceánközépi gerincen
• Divergens lemezhatár

Megtörténhet-e divergens lemezhatár egy kontinensen belül? Mi az eredménye? Inkontinentális rifting (5. ábra), a kontinens alatt magma emelkedik fel, melynek hatására a kontinens elvékonyodik, megtörik, és végül kettéválik. Az üres térben új óceáni kéreg tör fel, és óceán keletkezik a kontinensek között.

Konvergens lemezhatárok

Amikor két lemez összeér, az eredmény attól függ, hogy a lemezek milyen típusú litoszférából állnak. Nem számít, hogy milyen, két hatalmas litoszfératábla összecsapása magmaképződéshez és földrengésekhez vezet.

Óceán-kontinens

Amikor az óceáni kéreg összeér a kontinentális kéreggel, a sűrűbb óceáni lemez a kontinentális lemez alá süllyed. Ez a szubdukciónak nevezett folyamat az óceáni árkoknál játszódik le (6. ábra). Az egész régiót szubdukciós zónának nevezik. A szubdukciós zónákban sok az intenzív földrengés és a vulkánkitörés. A szubdukáló lemez olvadást okoz a köpenyben. A magma felemelkedik és kitör, vulkánokat hozva létre. Ezek a tengerparti vulkanikus hegyek a szubdukciós lemez fölött egy vonalban találhatók (7. ábra). A vulkánokat kontinentális ívnek nevezzük.

A kéreg és a magma mozgása földrengéseket okoz. Nézd meg ezt a térképet a szubdukciós zónák földrengés epicentrumairól. Ez az animáció a litoszféra szubdukciója és a vulkáni ívek kialakulása közötti kapcsolatot mutatja be.

A Kalifornia északkeleti részén található vulkánok – a Lassen Peak, a Mount Shasta és a Medicine Lake vulkán – és a Csendes-óceán északnyugati részén található Cascade-hegység többi része a Juan de Fuca-lemez szubdukciójának eredménye az észak-amerikai lemez alatt (8. ábra). A Juan de Fuca-lemezt a tengerfenék terjedése hozza létre közvetlenül a Juan de Fuca-gerincnél.

Ha egy kontinentális ívben a magma felsikus, akkor túl viszkózus (vastag) lehet ahhoz, hogy a kéregben felemelkedjen. A magma lassan lehűl, és gránitot vagy granodioritot képez. Az intruzív vulkáni kőzetek e nagy testeit batholitoknak nevezik, amelyek egy napon felemelkedhetnek, hogy hegyláncot alkossanak (9. ábra).

Óceán-óceán

Amikor két óceáni lemez összeér, az idősebb, sűrűbb lemez a köpenybe süllyed. Egy óceáni árok jelzi azt a helyet, ahol a lemez a köpenybe nyomódik. A felső óceáni lemezen növekvő vulkánok sora szigetív. Ön szerint gyakoriak a földrengések ezekben a régiókban (10. ábra)?

Nézze meg ezt az animációt egy óceáni kontinentális lemezhatárról.

Kontinens-kontinens

A kontinentális lemezek túlságosan felhajtóerejűek ahhoz, hogy szubdukálódjanak. Mi történik a kontinentális anyaggal, amikor összeütközik? Mivel nincs hová mennie, csak felfelé, így jönnek létre a világ legnagyobb hegyláncai (11. ábra). A magma nem tud áthatolni ezen a vastag kérgen, ezért nincsenek vulkánok, bár a magma a kéregben marad. A kontinentális kérget érő feszültség miatt gyakoriak a metamorf kőzetek. A hatalmas kéreglemezek egymáshoz csapódása miatt a kontinensek és kontinensek ütközése számos és nagy földrengést okoz.

Nézze meg ezt a rövid animációt az Indiai-lemez és az Eurázsiai-lemez ütközéséről.

Nézze meg ezt az animációt a Himalája felemelkedéséről.

Az Appalache-hegység egy nagy hegység maradványa, amely akkor keletkezett, amikor Észak-Amerika mintegy 250 millió évvel ezelőtt Eurázsiába ütközött.

Transform lemezhatárok

A transzformációs lemezhatárokat transzformációs töréseknek tekintjük, ahol két lemez ellentétes irányban mozog egymás mellett. A kontinensek transzformációs törései hatalmas földrengéseket okoznak (12. ábra).

Kalifornia geológiailag nagyon aktív. Melyik a három fő lemezhatár Kaliforniában vagy annak közelében (13. ábra)?

1. A csendes-óceáni és az észak-amerikai lemezek közötti transzformációs lemezhatár hozza létre a San Andreas-törést, a világ leghírhedtebb transzformációs törését.
2. A parttól nem messze egy divergens lemezhatár, a Juan de Fuca-gerinc hozza létre a Juan de Fuca-lemezt.
3. A Juan de Fuca óceáni lemez és az észak-amerikai kontinentális lemez közötti konvergens lemezhatár hozza létre a Cascades vulkánokat.

A háromféle lemezhatár és az ott található szerkezetek rövid áttekintése a témája ennek a szó nélküli videónak.

A Föld változó felszíne

A geológusok tudják, hogy Wegenernek igaza volt, mert a kontinensek mozgása sok mindent megmagyaráz az általunk látott geológiából. A legtöbb geológiai tevékenység, amit ma a bolygón látunk, a mozgó lemezek kölcsönhatásának köszönhető.

Az Észak-Amerika térképen (14. ábra) hol helyezkednek el a hegyvonulatok? A lemeztektonikáról tanultakat felhasználva próbáljatok meg válaszolni a következő kérdésekre:

1. Milyen geológiai eredetű a Cascades-hegység? A Kaszkádok a Csendes-óceán északnyugati részén található vulkánok láncolata. Az ábrán nincsenek jelölve, de a Sierra Nevada és a Coastal Range között helyezkednek el.
2. Mi a Sierra Nevada geológiai eredete? (Tipp: Ezek a hegységek gránit intrúziókból állnak.)
3. Milyen geológiai eredete van az USA keleti részén húzódó Appalache-hegységnek?

Emlékezzünk arra, hogy Wegener az Atlanti-óceán nyugati és keleti oldalán lévő hegységek hasonlóságát a kontinentális sodródás hipotézisének bizonyítékaként használta. Az Appalacheai-hegység egy konvergens lemezhatárnál alakult ki, amikor a Pangea összejött (15. ábra).

A Pangea összejövetele előtt a kontinenseket egy óceán választotta el egymástól ott, ahol most az Atlanti-óceán van. A protoatlanti óceán zsugorodott, miközben a Csendes-óceán nőtt. Jelenleg a Csendes-óceán zsugorodik, miközben az Atlanti-óceán növekszik. Ez a szuperkontinens-ciklus felelős a legtöbb geológiai jellemzőért, amit látunk, és még sok másért, ami már régen eltűnt (16. ábra).

Ez az animáció a kontinensek mozgását mutatja az elmúlt 600 millió évben, kezdve a Rodinia felbomlásával.

Összefoglaló

• A litoszféra lemezei a köpenyben lévő konvekciós áramlatok miatt mozognak. A mozgás egyik típusát a tengerfenék terjedése hozza létre.
• A lemezhatárokat a földrengések epicentrumainak körvonalazásával lehet lokalizálni.
• A lemezek háromféle lemezhatárnál lépnek kölcsönhatásba egymással: divergens, konvergens és transzformációs.
• A Föld geológiai tevékenységének legnagyobb része a lemezhatároknál zajlik.
• A divergens határon a vulkáni tevékenység egy középső óceáni gerincet és kisebb földrengéseket hoz létre.
• A konvergens határon, ahol legalább egy óceáni lemez van, egy óceáni árok, vulkánok láncolata alakul ki, és sok földrengés történik.
• A konvergens határon, ahol mindkét lemez kontinentális, hegyláncok nőnek és gyakoriak a földrengések.
• A transzformációs határon transzformációs törés van, és hatalmas földrengések történnek, de nincsenek vulkánok.
• Hosszú időn keresztül ható folyamatok hozzák létre a Föld földrajzi jellemzőit.

A teória kialakulása

A többi korábbi és kortárs javaslathoz hasonlóan Alfred Wegener meteorológus 1912-ben bőségesen leírta az általa kontinentális sodródásnak nevezett folyamatot, amelyet 1915-ben A kontinensek és óceánok eredete című könyvében kibővített, és elindult az a tudományos vita, amely ötven évvel később a lemeztektonika elméletében végződött. Abból az elképzelésből kiindulva (amelyet elődei is megfogalmaztak), hogy a mai kontinensek egykor egyetlen szárazföldi tömeget alkottak (amelyet később Pangeának neveztek el), amely elsodródott egymástól, így a kontinensek kiszabadultak a földköpenyből, és a sűrűbb bazalttengeren úszó, kis sűrűségű gránitból álló “jéghegyekhez” hasonlította őket.

Az elképzelést alátámasztó bizonyítékokat Dél-Amerika keleti partjának és Afrika nyugati partjának galambszerűen összefutó körvonalai, valamint az ezek mentén elhelyezkedő sziklaalakzatok egyezései szolgáltatták. A korábbi egybefüggő jellegüket megerősítették a Glossopteris és Gangamopteris fosszilis növények, valamint a therapsida vagy emlősszerű hüllő, a Lystrosaurus is, amelyek mind Dél-Amerikában, Afrikában, az Antarktiszon, Indiában és Ausztráliában széles körben elterjedtek. A déli féltekén dolgozó terepgeológusok számára szabadalmas volt e kontinensek ilyen egykori összekapcsolódásának bizonyítéka. A dél-afrikai Alex du Toit 1937-es Our Wandering Continents (Vándorló kontinensek) című kiadványában ilyen információk tömkelegét gyűjtötte össze, és Wegenernél is tovább ment a Gondwana töredékei közötti szoros kapcsolatok felismerésében.

De részletes bizonyítékok és a mozgáshoz elegendő erő nélkül az elméletet nem fogadták el általánosan: a Földnek lehet, hogy szilárd kérge és köpenye és folyékony magja van, de úgy tűnt, hogy a kéreg egyes részei nem mozoghatnak. Olyan kiváló tudósok, mint Harold Jeffreys és Charles Schuchert, szókimondó kritikusai voltak a kontinentális sodródásnak.

A sok ellenállás ellenére a kontinentális sodródás nézete támogatást nyert, és élénk vita kezdődött a “sodródók” vagy “mobilisták” (az elmélet hívei) és a “fixisták” (ellenzők) között. Az 1920-as, 1930-as és 1940-es években az előbbiek fontos mérföldköveket értek el, azt javasolva, hogy konvekciós áramlatok mozgathatták a lemezmozgásokat, és hogy az elterjedés a tenger alatt, az óceáni kéregben történhetett. A lemeztektonikába most beépült elemekhez közeli koncepciókat olyan geofizikusok és geológusok (fixisták és mobilisták egyaránt) javasoltak, mint Vening-Meinesz, Holmes és Umbgrove.

Az egyik első geofizikai bizonyíték, amelyet a litoszféralemezek mozgásának alátámasztására használtak, a paleomágnesességből származott. Ennek alapja az a tény, hogy a különböző korú kőzetek változó mágneses mezőirányt mutatnak, amit a tizenkilencedik század közepe óta végzett vizsgálatok bizonyítottak. A mágneses északi és déli pólus az idők folyamán megfordul, és – ami különösen fontos a paleotektonikai vizsgálatok szempontjából – a mágneses északi pólus relatív helyzete az idők folyamán változik. Kezdetben, a huszadik század első felében az utóbbi jelenséget az úgynevezett “poláris vándorlás” (lásd: látszólagos poláris vándorlás) bevezetésével magyarázták, azaz feltételezték, hogy az északi pólus helyzete az idők folyamán eltolódott. Egy alternatív magyarázat szerint azonban a kontinensek az északi pólushoz képest elmozdultak (eltolódtak és elforogtak), és valójában minden kontinens saját “poláris vándorlási pályát” mutat. Az 1950-es évek végén két alkalommal is sikeresen kimutatták, hogy ezek az adatok a kontinentális sodródás érvényességét bizonyíthatják: Keith Runcorn 1956-ban egy tanulmányban, Warren Carey pedig egy 1956 márciusában tartott szimpóziumon.

A kontinentális sodródást alátámasztó második bizonyíték az 1950-es évek végén és a 60-as évek elején a mélytengeri fenekek batimetriájára és az óceáni kéreg természetére, például a mágneses tulajdonságokra vonatkozó adatokból, valamint általánosabban a tengeri geológia fejlődésével jött létre, amely bizonyítékot adott a tengerfenék terjedésének a közép-óceáni gerincek mentén és a mágneses mező megfordulásának összefüggésére, amelyet 1959 és 1963 között Heezen, Dietz, Hess, Mason, Vine & Matthews és Morley publikált.

A korai szeizmikus képalkotó technikák egyidejű fejlődése a Wadati-Benioff-zónákban és azok környékén, a számos kontinentális peremet határoló árkok mentén, számos más geofizikai (pl. gravimetriai) és geológiai megfigyeléssel együtt megmutatta, hogyan tűnhet el az óceáni kéreg a köpenyben, biztosítva a mechanizmust az óceáni medencék kiterjedésének és a peremek mentén történő rövidülésnek az egyensúlyához.

Az óceánfenékről és a kontinentális peremekről származó bizonyítékok 1965 körül világossá tették, hogy a kontinentális sodródás megvalósítható, és megszületett a lemeztektonika elmélete, amelyet egy 1965 és 1967 közötti publikációsorozatban határoztak meg, annak minden rendkívüli magyarázó és előrejelző erejével együtt. Az elmélet forradalmasította a földtudományokat, megmagyarázva a földtani jelenségek széles skáláját és azok következményeit más tanulmányokban, például a paleogeográfiában és a paleobiológiában.

Kontinentális sodródás

A XIX. század végén és a XX. század elején a geológusok azt feltételezték, hogy a Föld fő vonásai rögzítettek, és hogy a legtöbb geológiai jellemző, mint például a medencék kialakulása és a hegyvonulatok, a kéreg függőleges mozgásával magyarázható, amit az úgynevezett geoszinklinális elmélet ír le. Általában ezt a viszonylag rövid geológiai idő alatt bekövetkezett hőveszteség miatt összehúzódó Föld bolygó összefüggésébe helyezték.

Már 1596-ban megfigyelték, hogy az Atlanti-óceán szemközti partjai – pontosabban a kontinentális talapzatok szélei – hasonló alakúak, és úgy tűnik, hogy egykoron egymáshoz illeszkedtek.

Azóta számos elméletet javasoltak ennek a látszólagos komplementaritásnak a magyarázatára, de a szilárd Föld feltételezése megnehezítette e különböző javaslatok elfogadását. ami valóságos forradalmat indított el a gondolkodásban. A tengerfenék terjedésének egyik mélyreható következménye, hogy az óceáni gerincek mentén folyamatosan új kéreg keletkezett és keletkezik ma is. Heezen ezért S. Warren Carey úgynevezett “táguló Föld” hipotézisét támogatta (lásd fentebb). A kérdés tehát továbbra is fennmaradt: hogyan keletkezhet folyamatosan új kéreg az óceáni gerincek mentén anélkül, hogy a Föld mérete növekedne? Valójában ezt a kérdést már a negyvenes és ötvenes években számos tudós megoldotta, például Arthur Holmes, Vening-Meinesz, Coates és sokan mások: A felesleges kéreg eltűnt az úgynevezett óceáni árkok mentén, ahol úgynevezett “szubdukció” történt. Ezért amikor a különböző tudósok a hatvanas évek elején elkezdtek a rendelkezésükre álló, az óceánfenékre vonatkozó adatok alapján gondolkodni, az elmélet darabkái gyorsan a helyükre kerültek.

A kérdés különösen izgatta Harry Hammond Hess-t, a Princeton Egyetem geológusát és a haditengerészet tartalékos ellentengernagyát, valamint Robert S. Dietz-et, az amerikai Parti és Geodéziai Felmérés tudósát, aki először alkotta meg a tengerfenék terjedése kifejezést. Dietz és Hess (az előbbi egy évvel korábban publikálta ugyanezt a gondolatot a Nature-ben, de az elsőség Hessé, aki már 1960-ban kiosztotta 1962-es cikkének kiadatlan kéziratát) azon kevesek közé tartozott, akik valóban megértették a tengerfenék terjedésének széleskörű következményeit, és azt, hogy az végül hogyan fog megegyezni a kontinentális sodródás akkoriban szokatlan és elfogadhatatlan elképzeléseivel és a korábbi munkások, például Holmes által javasolt elegáns és mobilisztikus modellekkel.

Ugyanebben az évben Robert R. Coats, a U.S. Geological Survey munkatársa leírta a szigetíves szubdukció főbb jellemzőit az Aleut-szigeteken. Dolgozatát, bár akkoriban kevéssé vették figyelembe (sőt, nevetségessé is tették), azóta “korszakalkotónak” és “előrelátónak” nevezték. A valóságban valójában azt mutatja, hogy a szigetívekkel és hegységövekkel foglalkozó európai tudósok által az 1930-as évektől az 1950-es évekig végzett és publikált munkát az Egyesült Államokban is alkalmazták és értékelték.

Ha a földkéreg az óceáni gerincek mentén tágul, Hess és Dietz Holmeshoz és másokhoz hasonlóan érvelt előttük, akkor máshol zsugorodnia kell. Hess követte Heezen-t, azt sugallva, hogy az új óceáni kéreg folyamatosan terjed el a gerincektől egy szállítószalagszerű mozgásban. És a korábban kidolgozott mobilisztikus elképzeléseket felhasználva helyesen következtetett arra, hogy sok millió évvel később az óceáni kéreg végül leereszkedik a kontinentális peremek mentén, ahol óceáni árkok – nagyon mély, keskeny szurdokok – alakulnak ki, például a Csendes-óceán medencéjének peremén. Hess fontos lépése az volt, hogy a konvekciós áramlatok lesznek a hajtóerő ebben a folyamatban, és ugyanarra a következtetésre jutott, mint Holmes évtizedekkel korábban, azzal az egyetlen különbséggel, hogy az óceáni kéreg elvékonyodása a Heezen-féle, a gerincek mentén történő terjedési mechanizmussal történt. Hess ezért arra a következtetésre jutott, hogy az Atlanti-óceán tágul, míg a Csendes-óceán zsugorodik. Ahogy a régi óceáni kéreg “elfogy” az árkokban (Holmeshoz és másokhoz hasonlóan ő is úgy gondolta, hogy ez a kontinentális litoszféra megvastagodásával történik, nem pedig – ahogy ma már értjük – magának az óceáni kéregnek a köpenybe való nagyobb mértékű alulnyomódásával), új magma emelkedik fel és tör fel a terjedő gerincek mentén, hogy új kérget képezzen. Valójában az óceáni medencék folyamatosan “újrahasznosulnak”, az új kéreg keletkezésével és a régi óceáni litoszféra pusztulásával egyidejűleg. Így az új mobilisztikus elképzelések szépen megmagyarázták, hogy a tengerfenék terjedésével miért nem nő a Föld mérete, miért halmozódik fel olyan kevés üledék az óceánfenéken, és miért sokkal fiatalabbak az óceáni kőzetek, mint a kontinentális kőzetek.

Mágneses csíkozás

Az 1950-es évektől kezdve az olyan tudósok, mint Victor Vacquier, a második világháborúban tengeralattjárók felderítésére kifejlesztett légi eszközökből átalakított mágneses műszerek (magnetométerek) segítségével kezdték felismerni a furcsa mágneses változásokat az óceánfenéken. Ez a felfedezés, bár váratlan volt, nem volt teljesen meglepő, mivel ismert volt, hogy a bazalt – az óceánfeneket alkotó vasban gazdag, vulkanikus kőzet – erősen mágneses ásványt (magnetit) tartalmaz, és helyenként torzíthatja az iránytű leolvasását. Ezt a torzulást az izlandi hajósok már a XVIII. század végén felismerték. Ennél is fontosabb, hogy mivel a magnetit jelenléte mérhető mágneses tulajdonságokkal ruházza fel a bazaltot, ezek az újonnan felfedezett mágneses eltérések újabb eszközt biztosítottak az óceánfenék mélyének tanulmányozására. Amikor az újonnan képződött kőzet lehűl, az ilyen mágneses anyagok rögzítették a Föld akkori mágneses terét.

Amint az 1950-es években egyre nagyobb területeket térképeztek fel a tengerfenékről, kiderült, hogy a mágneses eltérések nem véletlenszerű vagy elszigetelt előfordulások, hanem felismerhető mintákat mutattak. Amikor ezeket a mágneses mintákat egy nagy területen feltérképezték, az óceánfenék zebraszerű mintázatot mutatott: az egyik csík normál polaritású, a szomszédos csík pedig fordított polaritású. A normálisan és fordítottan polarizált kőzetek e váltakozó sávjai által meghatározott általános mintázat mágneses csíkozás néven vált ismertté, és Ron G. Mason és munkatársai 1961-ben publikálták, akik azonban nem találtak magyarázatot ezekre az adatokra a tengerfenék terjedésével kapcsolatban, mint Vine, Matthews és Morley néhány évvel később.

A mágneses csíkozás felfedezése magyarázatot követelt. Az 1960-as évek elején olyan tudósok, mint Heezen, Hess és Dietz elkezdték felvetni azt az elméletet, hogy az óceánközépi gerincek szerkezetileg gyenge zónákat jelölnek, ahol az óceánfenék hosszában kettészakad a gerinc gerince mentén (lásd az előző bekezdést). A Föld mélyéből származó új magma könnyen felemelkedik ezeken a gyenge zónákon keresztül, és végül a gerincek gerince mentén kitörve új óceáni kérget hoz létre. Ez a folyamat, amelyet kezdetben “szállítószalag-hipotézisnek”, később pedig tengerfenékterjedésnek neveztek el, sok millió éven keresztül folytatódik, és az óceánközépi gerincek 50 000 km hosszú rendszerének egészén új óceánfeneket képez.

Alig négy évvel a mágneses csíkok “zebramintázatát” tartalmazó térképek közzététele után, 1963-ban Lawrence Morley, valamint Fred Vine és Drummond Matthews egymástól függetlenül helyesen helyezte el a kapcsolatot a tengerfenék terjedése és e minták között, amit ma Vine-Matthews-Morley hipotézisnek neveznek. Ez a hipotézis összekapcsolta ezeket a mintázatokat a geomágneses megfordulásokkal, és több bizonyíték is alátámasztotta:

1. a csíkok szimmetrikusan helyezkednek el az óceánközéphegység gerincei körül; a gerincek gerincénél vagy annak közelében a kőzetek nagyon fiatalok, és a gerinc gerincétől távolodva fokozatosan öregednek;
2. a legfiatalabb kőzetek a gerinc gerincénél mindig mai (normál) polaritásúak;
3. a gerinc gerincével párhuzamos kőzetcsíkok mágneses polaritása váltakozik (normál-fordított-normális stb.).), ami arra utal, hogy ezek különböző korszakokban alakultak ki, dokumentálva a Föld mágneses terének (független vizsgálatokból már ismert) normál és fordított epizódjait.

Azzal, hogy mind a zebraszerű mágneses csíkozást, mind az óceánközépi gerincrendszer felépítését magyarázza, a tengerfenékterjedési hipotézis (SFS) gyorsan hódított, és újabb jelentős előrelépést jelentett a lemeztektonikai elmélet fejlődésében. Továbbá az óceáni kéreg immár a Föld mágneses mezejének geomágneses mezőfordulásai (GMFR) történetének természetes “magnófelvételeként” kezdték értékelni. Napjainkban kiterjedt tanulmányok foglalkoznak egyrészt az óceáni kéreg normál-fordulásos mintázatainak, másrészt az üledékes szekvenciák bazaltrétegeinek kormeghatározásából (magnetosztratigráfia) származó ismert időskálák kalibrálásával, hogy a múltbeli terjedési sebességekre és lemezrekonstrukciókra vonatkozó becslésekhez jussanak.

Az elmélet definiálása és finomítása

Mindezen megfontolások után a lemeztektonika (vagy ahogy kezdetben nevezték: “Új Globális Tektonika”) gyorsan elfogadottá vált a tudományos világban, és számos olyan cikk következett, amely meghatározta a fogalmakat:

• 1965-ben Tuzo Wilson, aki kezdettől fogva a tengerfenék-terjedési hipotézis és a kontinentális sodródás támogatója volt, kiegészítette a modellt a transzformációs törések fogalmával, kiegészítve a földgömb lemezeinek mobilitásához szükséges töréstípusok osztályait.
• 1965-ben a londoni Royal Society-ben szimpóziumot tartottak a kontinentális sodródásról, amelyet a lemeztektonika tudományos közösség általi elfogadásának hivatalos kezdetének kell tekinteni, és amelynek összefoglalóit Blacket, Bullard & Runcorn (1965) címen adták ki. Ezen a szimpóziumon Edward Bullard és munkatársai számítógépes számítással mutatták be, hogy az Atlanti-óceán két partján húzódó kontinensek hogyan illeszkednek a legjobban az óceán lezárásához, ami a híres “Bullard-illesztés” néven vált ismertté.
• 1966-ban Wilson publikálta azt a tanulmányt, amely a korábbi lemeztektonikai rekonstrukciókra hivatkozott, bevezetve a ma “Wilson-ciklus” néven ismert fogalmat.
• 1967-ben az Amerikai Geofizikai Unió ülésén W. Jason Morgan azt javasolta, hogy a Föld felszíne 12 merev, egymáshoz képest mozgó lemezből áll.
• Két hónappal később Xavier Le Pichon közzétett egy teljes modellt, amely 6 nagylemezen és azok relatív mozgásán alapult, és amely a tudományos közösség számára a lemeztektonika végleges elfogadását jelentette.
• Ugyanebben az évben McKenzie és Parker egymástól függetlenül bemutattak egy, a Morganéhez hasonló modellt, amely egy gömbön történő elfordításokat és forgásokat használt a lemezek mozgásának meghatározására.

A megértésed ellenőrzése

Válaszolj az alábbi kérdés(ek)re, hogy lásd, mennyire érted az előző fejezetben tárgyalt témákat. Ez a rövid kvíz nem számít bele az órai jegybe, és korlátlan számú alkalommal ismételheti meg.

Ezzel a kvízzel ellenőrizheti a megértését, és eldöntheti, hogy (1) tovább tanulmányozza-e az előző részt, vagy (2) áttérjen a következő részre.