Hvaða viðbætur við botnskriðskenninguna komu með flekakenningunni?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvaða viðbætur við botnskriðskenninguna komu með flekakenningunni?

Í stuttu máli

Samkvæmt botnskriðskenningunni^[1] gliðnar hafsbotnsskorpan um miðhafshryggi, skorpuna rekur frá hryggnum til beggja átta, basaltbráð fyllir jafnóðum upp í sprunguna. Við kólnun tekur bergið á sig segulstefnu ríkjandi segulsviðs sem gerir kleift að aldursgreina hafsbotninn og meta hraða gliðnunar. ^[2] Eðlisléttari meginlandsskorpa flýtur með sem „farþegi“. Með því að yfirborðsflatarmál jarðar er stöðugt hlýtur jafnmikil hafsbotnsskorpa að eyðast á niðurstreymisbeltum^[3] og myndast á miðhafshryggjum. Með botnskriðskenningunni varð rek meginlanda skiljanlegt, enda létu flestir sannfærast.

Botnskriðskenningin byggðist í meginatriðum á túlkun gagna fornsegulfræði og kortlagningu hafsbotna jarðar, án verulegs stuðnings jarðskjálftafræði. Flekakenningin,^[4] hins vegar, byggðist einkum á niðurstöðum jarðskjálftafræði^[5] auk botnskriðskenningarinnar sjálfrar og stærðfræðikunnáttu eðlisfræðings.

Flekakenningin gefur heildarmynd af jarðskorpu hnattarins og afstæðri hreyfingu hinna ýmsu hluta hennar: Samkvæmt kenningunni skiptist jarðaskorpan í fleka (e. Plates, floes) sem hver um sig er stíf heild. Flekarnir hreyfast fram og aftur um yfirborð jarðarinnar með tilliti hver til annars, og jarðskjálftar verða einungis á flekamótum, þar með talið þverbrotabeltum miðhafshryggja. Flekar eru í sífelldri myndun við miðhafshryggina en eyðast á niðurstreymisbeltum – þar eru djúpálar og fellingafjöll. Hreyfingu gliðnunar má lýsa sem snúningi í gagnstæðar áttir eftir smábaugum um sameiginlegan pól (1. mynd).

Lengri texti

Að baki „nýju jarðfræðinnar“ á 20. öld lá að sjálfsögðu landrekskenning Alfreds Wegener.^[6] Þótt kenning hans hefði að flestra mati verið kveðin formlega niður á fundi í New York 1926 voru margir sannfærðir um sanngildi hugmyndarinnar sjálfrar — landrek — þótt með öðrum hætti væri en Wegener lýsti. Þeirra á meðal var Bretinn Arthur Holmes (1890-1965), þá prófessor í Durham, sem í víðlesinni kennslubók sinni (1944)^[7] birti snið, mjög í nútíma stíl: sjávarskorpa sem ber meginlandsskorpu gliðnar til beggja hliða og sekkur loks niður í jarðmöttulinn undir djúpálum. Rekið taldi Holms knúð af hitaólgu í jarðmöttlinum; hann var upphaflega menntaður í eðlisfræði og vel heima í kjarnorku, meðal annars sem hitagjafa.

Annar áhrifamikill „driftari“, Bandaríkjamaðurinn Harry Hess (1906–68), prófessor í Princeton, hafði sem aðmíráll í síðari heimsstyrjöldinni siglt skipi sínu um Kyrrahaf í leit að kafbátum og kortlagt í leiðinni hafsbotninn. Þar fann hann neðansjávarfjöll með öldusorfnum toppi sem hann nefndi „guyots“ og sem dýpkaði á til beggja hliða frá nú-dauðum hrygg, Darwin rise. Jafnframt því að sannfæra Hess um landrek með botnskriði leysti ferlið þverstæðu Darwins um kóralla.^[8] Í fyrirlestri 1960 í jarðfræðideild Cambridge á Englandi, lýsti Hess hugmyndum sínum og sýndi all-nútímlegt snið af hafsbotnsskorpu og efra möttli ásamt möttulstreymi og skorpugliðnun; erindið birtist tveimur árum síðar efnislega á bók (1962).^[9]

Meðal áheyrenda í Cambridge voru bergfræðikennarinn Drummond Matthews (1931–1997) og doktorsnemandi hans Fred Vine (1939–2024) sem báðir fengust við hafsbotnsrannsóknir. Árið 1962 tók Vine þátt í leiðangri til að mæla segulsviðið yfir Carlsberghryggnum í Indlandshafi – yfir hryggnum var segulfrávikið jákvætt en í neðansjávarfjöllum (guyots) beggja vegna var sterkt neikvætt frávik. Þeim félögum var kunnugt um rannsóknir sem verið var að gera á aldri segulskipta,^[10] og túlkun allra þessara gagna féll fagurlega að botnskriðskenningu Hess svo sem lýst var í grein þeirra 1963 ^[11] og markaði upphaf sigurgöngu botnskriðskenningarinnar.

W. Jason Morgan (1935–2023), sem kalla má skapara flekakenningarinnar, lauk doktorsprófi í eðlisfræði í Princeton 1964 þar sem leiðbeinandi hans var stjarneðlisfræðingurinn Robert H. Dicke (1916–1997). Þyngdarsviðið og hugsanlegar þyngdarbylgjur voru meðal áhugamála Dickes og doktorsverkefni Morgans fjallaði um flökt (bylgjur) í þyngdarstuðlinum sem gæti komið fram í mismunandi tíðni jarðskjálfta í jörðinni. Vegna þessara tengsla við jarðeðlisfræði bauð Dicke fyrrnefndum Harry Hess, forseta jarðvísindadeildarinnar í Princeton, að vera viðstaddur doktorsvörn Morgans. Þetta varð til þess að Hess bauð honum að koma yfir í sína deild sem nýdoktor þar sem fyrir var fyrrnefndur Fred Vine, sömuleiðis að boði Hess.

Innan tíðar var Morgan farinn að velta fyrir sér hvernig brotabelti þau sem kubba hryggjakerfin í búta, ríma við kúlurúmfræði: Færsla punkts á yfirborði kúlu er hreyfing eftir smábaug (hring) kringum miðju, og færsla punkts A miðað við punkt B sömuleiðis eftir smábaug með sameiginlegt skaut (pól). Brotabeltin reynast vera hlutar af slíkum smáhringjum (1. mynd).

Fjórum árum síðar birtist svo flekakenningin nánast alsköpuð í Journal of Geophysical Research.^[12] Þverbrotabeltum er varpað á yfirborð kúlu. Jarðskorpan er látin skiptast í fleka (e. crustal blocks – upphaflega um 20 að tölu) sem hver um sig hefur að jöðrum hrygg (e. rise) þar sem ný skorpa myndast, djúpál (e. trench) eða ung fellingafjöll þar sem skorpa eyðist, og þverbrotabelti.^[13] Hver fleki er stíf heild, innan hans verður engin aflögun að neinu tagi. Á yfirborði kúlu má lýsa hreyfingu eins fleka (yfir jarðmöttulinn) miðað við annan sem snúningi um sameiginleg skaut (pól), sjá 3. og 4. mynd. Þrjár breytur þarf til að ákvarða afstæða hreyfingu flekanna tveggja, tvær til að staðfesta legu snúningsskautsins (lengd og breidd) og hina þriðju til að tjá hornhraða hreyfingarinnar við skautið (1. mynd). Hraði gliðnunar hlýtur að breytast eftir sameiginlegri brún flekanna tveggja, vera mestur eftir „miðbaug“ en hverfa við skautið.

Þremur árum síðar (1971) birtist svo grein Morgans um heita reiti og möttulstróka, jafn-byltingarkennd og hin fyrri og, eins og hún, að hluta til frekari úrvinnsla á hugmyndum J. Tuzo Wilson (1965 a,b).^[14][15] Morgan telur möttulstróka knýja landrekið, en auk þess skilja heitir reitir eftir sig röð eyja (til dæmis Hawaii-eyjakeðjan) eða neðansjávarhryggja (til dæmis Ísland) sem skrá reksögu flekanna.

Svar við spurningunni Hvaða viðbætur við botnskriðskenninguna komu með flekakenningunni? er því: skipting jarðskorpunnar í stífa fleka og kúlurúmfræðilegt líkan yfir afstæða hreyfingu þeirra.

Tilvísanir:

1. ^ F.J. Vine & D.H. Matthews. (1963). Magnetic anomalies over oceanic ridges. Nature 199: 947–949.
2. ^ Sjá Sigurður Steinþórsson. (2024, 19. ágúst). Hvað er segultímatal og hvernig er það notað? Vísindavefurinn.
3. ^ Hugo Benioff (1954) sýndi með óyggjandi rökum að djúpskjálfta kringum Kyrrahafið má rekja til misgengja. Hafsbotnsflekinn þrýstist undir meginlandsskorpuna undir 45° horni og skjálftarnir myndast við núninginn – þeir ná niður á 700 km dýpi. H. Benioff. (1954). Orogenesis and deep crustal structure: Additional evidence from seismology. Geological Society of America Bulletin 65: 385–400.
4. ^ W.J. Morgan. (1968). Rises, trenches, great faults, and crustal blocks. Journal of Geophysical Research 73: 1959–1982.
5. ^ Kjarnorkuvá kalda stríðsins olli því að Bandaríkjamenn settu upp net 125 skjálftamæla undir lok 6. áratugs 20. aldar til að fylgjast með atómsprengingum neðanjarðar. Vísindamenn fengu aðgang að nýjum gögnum samtímis og þá fyrst varð ljóst að jarðskjálftar verða einungis á mjóum beltum sem hlykkjast og hríslast um jörðina.
6. ^ Sjá: Sigurður Þórarinsson,1981. Alfred Wegener – Aldarminning I. Maðurinn og verk hans. Náttúrufræðingurinn 51:10–26. Sigurður Steinþórsson. (1981). Alfred Wegener – Aldarminning II. Arfleifð Wegeners. Náttúrufræðingurinn 51: 27–46.
7. ^ A. Holmes. (1944). Principles of Physical Geology. Thomas Nelson and Sons Ltd. 13. prentun 1957. (Alls urðu endurprentanir nítján; 2. útgáfa, endurskoðuð og stækkuð, 1965).
8. ^ Á ferð sinni með Beagle frá Galapagos til Nýja-Sjálands uppgötvaði Darwin að kóralrif stóðu á fjallstoppum á hundraða metra dýpi, en kórallar geta aðeins lifað í efstu 10 metrum sjávar. Ein skýring, sem þó dugði ekki, var að yfirborð sjávar hefði lækkað svona mikið á ísöld og kórallarnir náð að fylgja sjávarhækkun við ísaldarlok. Nú varð skýringin sú að neðansjávarfjöll mynduðust efst á hryggnum, öldur surfu af toppnum áður en þau rak ýmist til NV eða SA þar sem kórallar byggðu rif sín sem hækkuðu með lækkandi sjávarbotni.
9. ^ H.H. Hess (1962). History of ocean basins. Bls 599–620 í Engel, James & Leonard (ritstj.) Petrologic Studies: A volume in Honor of A.F. Buddington. Geol. Soc. Am.
10. ^ Sjá til dæmis Sigurður Steinþórsson. (2024, 19. ágúst). Hvað er segultímatal og hvernig er það notað? Vísindavefurinn.
11. ^ F.J. Vine & D.H. Matthews. (1963).
12. ^ W. Jason Morgan. (1968).
13. ^ Sameiginleg brún N-Ameríku- og Evrasíuflekanna liggur yfir Ísland þar sem sjá má tvær hinna þriggja tegunda flekamóta, rekbeltin: framhald Reykjanes- og Kolbeinseyjarhryggja, og þverbrotabeltin: Reykjanes– og Suðurlandsskjálftabelti og Tjörnesbrotabeltið.
14. ^ J. Tuzo Wilson. (1965a). A new class of faults and their bearing on continental drift. Nature 207: 343–347.
15. ^ J. Tuzo Wilson. (1965b). Submarine fracture zones, aseismic ridges and the International council of Scientific Union lines: Proposed western margin of the east Pacific ridge. Nature 207: 907–910.

Myndir:

• Myndir 1 og 4: W. Jason Morgan. (1968). Rises, trenches, great faults, and crustal blocks. Journal of Geophysical Research 73, 6:1959–1981.
• Mynd 2: Berann, H. C., Heezen, B. C. & Tharp, M. (1977). Manuscript painting of Heezen-Tharp "World ocean floor" map by Berann. Library of Congress. (Sótt 30.10.2024).
• Mynd 3: B.C. Heezen & Marie Tharp 1964. Tectonic fabric of the Atlantic and Indian oceans and continental drift. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences 258, 90–106.

...