Wissenschaft

So messen Sie Bewegungen in der Plattentektonik

Die lithosphärischen Platten sind die Abschnitte der Erdkruste und des oberen Mantels, die sich – sehr langsam – über den unteren Mantel darunter bewegen. Wissenschaftler wissen, dass sich diese Platten aus zwei verschiedenen Beweislinien bewegen – geodätisch und geologisch -, die es ihnen ermöglichen, ihre Bewegungen in der geologischen Zeit zurückzuverfolgen.

 

Geodätische Plattenbewegung

Die Geodäsie, die Wissenschaft der Messung der Erdform und der Positionen auf der Erde, ermöglicht die Messung der Plattenbewegung direkt mit GPS. dem Global Positioning System. Dieses Satellitennetz ist stabiler als die Erdoberfläche. Wenn sich also ein ganzer Kontinent mit wenigen Zentimetern pro Jahr bewegt, kann GPS dies erkennen. Je länger diese Informationen aufgezeichnet werden, desto genauer werden sie, und in weiten Teilen der Welt sind die Zahlen bereits recht genau.

Eine andere Sache, die GPS zeigen kann, sind tektonische Bewegungen innerhalb von Platten. Eine Annahme hinter der Plattentektonik ist, dass die Lithosphäre starr ist, und das ist in der Tat immer noch eine vernünftige und nützliche Annahme. Aber Teile der Platten sind im Vergleich weich, wie das tibetische Plateau und die westamerikanischen Berggürtel. GPS-Daten helfen dabei, Blöcke zu trennen, die sich unabhängig voneinander bewegen, wenn auch nur um einige Millimeter pro Jahr. In den Vereinigten Staaten wurden die Mikroplatten der Sierra Nevada und der Baja California auf diese Weise unterschieden.

 

Geologische Plattenbewegung: Gegenwart

Drei verschiedene geologische Methoden helfen bei der Bestimmung der Flugbahnen von Platten: paläomagnetisch, geometrisch und seismisch. Die paläomagnetische Methode basiert auf dem Erdmagnetfeld.

Bei jedem Vulkanausbruch werden eisenhaltige Mineralien (meistens Magnetit) beim Abkühlen durch das vorherrschende Feld magnetisiert. Die Richtung, in der sie magnetisiert sind, zeigt auf den nächsten Magnetpol. Da sich die ozeanische Lithosphäre kontinuierlich durch Vulkanismus an sich ausbreitenden Graten bildet, trägt die gesamte ozeanische Platte eine konsistente magnetische Signatur. Wenn das Erdmagnetfeld die Richtung umkehrt, wie es aus Gründen, die nicht vollständig verstanden wurden, geschieht, nimmt das neue Gestein die umgekehrte Signatur an. Daher weist der größte Teil des Meeresbodens ein gestreiftes Magnetisierungsmuster auf, als wäre es ein Stück Papier, das aus einem Faxgerät austritt (nur ist es über das Ausbreitungszentrum symmetrisch). Die Unterschiede in der Magnetisierung sind gering, aber empfindliche Magnetometer auf Schiffen und Flugzeugen können sie erkennen.

Die jüngste Umkehrung des Magnetfelds erfolgte vor 781.000 Jahren. Durch die Kartierung dieser Umkehrung erhalten Wissenschaftler eine gute Vorstellung von Plattenbewegungen in der jüngsten geologischen Vergangenheit.

Die geometrische Methode gibt Wissenschaftlern die Ausbreitungsrichtung, die mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit einhergeht. Es basiert auf den Transformationsfehlern entlang der Mittelozeanergrate. Wenn Sie einen sich ausbreitenden Kamm auf einer Karte betrachten, weist er ein Treppenstufenmuster von Segmenten im rechten Winkel auf. Wenn die sich ausbreitenden Segmente die Stufen sind, sind die Transformationen die Riser, die sie verbinden. Sorgfältig gemessen zeigen diese Transformationen Ausbreitungsrichtungen. Mit Plattengeschwindigkeiten und -richtungen haben Sie Geschwindigkeiten, die in Gleichungen eingesteckt werden können. Diese Geschwindigkeiten passen gut zu den GPS-Messungen.

Seismische Methoden verwenden die Fokusmechanismen von Erdbeben, um die Ausrichtung von Fehlern zu erfassen. Obwohl diese Methoden weniger genau sind als die paläomagnetische Kartierung und Geometrie, sind sie nützlich, um Plattenbewegungen in Teilen des Globus zu messen, die nicht gut kartiert sind und weniger GPS-Stationen haben.

 

Geologische Plattenbewegung: Vergangenheit

Wissenschaftler können Messungen auf verschiedene Weise auf die geologische Vergangenheit ausweiten. Am einfachsten ist es, paläomagnetische Karten der ozeanischen Platten aus den Ausbreitungszentren heraus zu erweitern. Magnetische Karten des Meeresbodens lassen sich präzise in Alterskarten übersetzen. Diese Karten zeigen auch, wie die Platten ihre Geschwindigkeit änderten, als Kollisionen sie in Umlagerungen drängten.

Leider ist der Meeresboden relativ jung, nicht älter als etwa 200 Millionen Jahre, da er schließlich durch Subduktion unter anderen Platten verschwindet. Wenn Wissenschaftler tiefer in die Vergangenheit schauen, müssen sie sich immer mehr auf Paläomagnetismus in kontinentalen Gesteinen verlassen. Während Plattenbewegungen die Kontinente gedreht haben, haben sich die alten Felsen mit ihnen gedreht, und wo ihre Mineralien einst nach Norden zeigten, zeigen sie jetzt woanders hin zu „scheinbaren Polen“. Wenn Sie diese scheinbaren Pole auf einer Karte darstellen, scheinen sie vom wahren Norden wegzuwandern, während die Felszeit in der Zeit zurückgeht. Tatsächlich ändert sich „Norden“ (normalerweise) nicht, und die wandernden Paläopole erzählen eine Geschichte von wandernden Kontinenten.

Zusammen ermöglichen die oben aufgeführten Methoden die Erstellung einer integrierten Zeitleiste der Bewegung der lithosphärischen Platten, eines tektonischen Reiseberichts, der reibungslos bis in die Gegenwart führt.

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