כיצד למדוד תנועה בטקטוניקת צלחות

הלוחות הליטוספיים הם קטעי קרום כדור הארץ והמעטפת העליונה הנעים - לאט מאוד - מעל המעטפת התחתונה שמתחת. מדענים יודעים שהלוחות הללו נעים משני קווי ראיות שונים - גאודטיים וגיאולוגיים - המאפשרים להם להתחקות אחר תנועותיהם בזמן הגיאולוגי.

הגיאודזיה, מדע מדידת צורת כדור הארץ ומיקומיו עליו, מאפשר מדידה של תנועת צלחות ישירות באמצעות ג'י.פי. אס, מערכת המיצוב הגלובלית. רשת לוויינים זו יציבה יותר משטח כדור הארץ, כך שכאשר יבשת שלמה עוברת איפשהו בסנטימטרים בודדים לשנה, GPS יכול לדעת. ככל שמידע זה נרשם יותר זמן, הוא הופך להיות מדויק יותר, ובחלק גדול מהעולם המספרים כבר מדויקים למדי.

דבר נוסף ש- GPS יכול להראות הוא תנועות טקטוניות בתוך צלחות. הנחה אחת מאחור טקטוניקת צלחות הוא שהליטוספירה היא נוקשה, ואכן זו עדיין הנחה צלולה ושימושית. אבל חלקים מהלוחות רכים בהשוואה, כמו הרמה הטיבטית וחגורות ההרים המערב אמריקאיות. נתוני GPS עוזרים להפריד בין בלוקים שנעים באופן עצמאי, גם אם רק בכמה מילימטרים בשנה. בארצות הברית נבדלו בצורה זו המיקרו-צלחות סיירה נוואדה ובאחה קליפורניה.

שלוש שיטות גיאולוגיות שונות עוזרות לקבוע את מסלולי הלוחות: פליומגנטית, גיאומטרית וסיסמית. השיטה הפליומגנטית מבוססת על השדה המגנטי של כדור הארץ.

בכל התפרצות וולקנית, מינרלים נושאי ברזל (בעיקר מגנטיט) ממגנטים על ידי השדה הרווח בזמן שהם מתקררים. הכיוון בו הם ממוגנטים מצביע על הקוטב המגנטי הקרוב ביותר. מכיוון שהליטוספרה האוקיאנית נוצרת ברציפות על ידי וולקניזם בפיזור רכסים, כל הלוח האוקיאני נושא חתימה מגנטית עקבית. כאשר השדה המגנטי של כדור הארץ הופך כיוון, כפי שהוא עושה מסיבות שאינן מובנות לחלוטין, הסלע החדש מקבל את החתימה ההפוכה. כך שלרוב קרקעית הים יש דפוס פסים של מגנטים כאילו מדובר בפיסת נייר המגיחה ממכונת פקס (רק שהיא סימטרית לרוחב מרכז הפיזור). ההבדלים במגנטציה הם קלים, אך מגנטומטרים רגישים בספינות ובמטוסים יכולים לאתר אותם.

ההיפוך האחרון בשדה המגנטי היה לפני 781,000 שנה, ולכן מיפוי שההיפוך נותן למדענים מושג טוב על תנועות צלחות בעבר הגיאולוגי האחרון.

השיטה הגיאומטרית נותנת למדענים את כיוון הפיזור ללכת עם מהירות ההתפשטות. זה מבוסס על תקלות התמרה לאורך רכסים באמצע האוקיאנוס. אם אתה מסתכל על רכס מתפשט על מפה, יש לו תבנית מדרגות מדרגות של קטעים בזווית ישרה. אם הקטעים המתפשטים הם המדרסים, הטרנספורמציות הן העליות המחברות ביניהן. שנמדד בזהירות, התמורות הללו חושפות כיווני התפשטות. עם מהירויות וכיווני צלחות, יש לך מהירות שניתן לחבר למשוואות. מהירויות אלה תואמות את מדידות ה- GPS בצורה יפה.

שיטות סייסמיות משתמשות ב- מנגנוני מיקוד רעידות אדמה כדי לאתר את כיוון התקלות. אף על פי שהם פחות מדויקים ממיפוי ופיאומגנטית, שיטות אלה מועילות למדידת תנועות צלחות בחלקים מהעולם שאינם ממופים היטב ויש להם פחות תחנות GPS.

מדענים יכולים להרחיב מדידות לעבר הגיאולוגי בכמה דרכים. הפשוטה ביותר היא להרחיב מפות פליאומגנטיות של הלוחות האוקיאניים ממרכזי ההתפשטות. מפות מגנטיות של קרקעית הים מתורגמות במדויק למפות גיל. מפות אלה גם חושפות כיצד הלוחות שינו את מהירותם כאשר התנגשויות העיפו אותם למארגנים מחדש.

לרוע המזל, קרקעית הים צעירה יחסית, לא יותר מ -200 מיליון שנה, מכיוון שהיא נעלמת בסופו של דבר מתחת ללוחות אחרים על ידי הכנעה. כאשר מדענים מסתכלים עמוק יותר על העבר, עליהם להסתמך יותר ויותר על הפלאומגנטיות בסלעים יבשתיים. כאשר תנועות הצלחות סובבו את היבשות, הסלעים העתיקים הסתובבו איתם, והיכן שהמינרלים שלהם הצביעו פעם על צפון, הם מצביעים כעת במקום אחר, לעבר "קטבים לכאורה". כשאתה מתווה את הקטבים הנראים לעין על גבי מפה, נראה שהם מתרחקים מצפון אמיתי ככל שתקופת הסלע תחזור פנימה זמן. למעשה, "צפון" לא משתנה (בדרך כלל), והקטבים הפליאו הנודדים מספרים סיפור של יבשות משוטטות.

יחד, השיטות המפורטות לעיל מאפשרות ייצור ציר זמן משולב של תנועת הלוחות הלותרפיים, מסלול נסיעה טקטוני המוביל בצורה חלקה עד ימינו.