Science >> Wetenschap >  >> Natuur

Wat zorgt ervoor dat de tektonische platen bewegen?

Het Plate Boundary Observatory, opgericht in 2004 door UNAVCO (gefinancierd door de National Science Foundation en NASA) heeft als een netwerk van aardmeetinstrumenten meer dan 1.100 GPS-stations in Noord-Amerika geïnstalleerd, waaronder dit in Denali in Alaska, dat de tektonische platen in de Stille Oceaan en Noord-Amerika in de gaten houdt. Nationale Parkdienst

Zo ontstaan ​​bergen, barsten vulkanen uit en drijven continenten uit elkaar. Dus, wat zorgt ervoor dat de tektonische platen bewegen ? Ontdek de oorsprong van de continentale drifttheorie en hoe wetenschappers deze geologische verschijnselen verklaren.

Inhoud
  1. Geschiedenis van continentale drift
  2. De theorie van de platentektoniek
  3. Hoe platen bewegen
  4. De vorming van vulkanen

Geschiedenis van continentale drift

In 1911 deed een Duitse meteoroloog en geofysicus, Alfred Wegener, onderzoek in een universiteitsbibliotheek, toen hij een wetenschappelijk artikel tegenkwam waarin oude fossielen van identieke planten en dieren werden vermeld die aan beide zijden van de Atlantische Oceaan waren gevonden. P>

Dit zette Wegener ertoe aan na te denken over hoe dezelfde organismen zich hadden kunnen ontwikkelen op twee plaatsen die van elkaar gescheiden waren door duizenden kilometers water.

Sommige wetenschappers geloofden dat er ooit landbruggen tussen deze plaatsen hadden bestaan. Maar Wegener keek naar kaarten van de kustlijnen van Afrika en Zuid-Amerika en kwam op een ander idee. Wat als die continenten ooit met elkaar waren verbonden en vervolgens uit elkaar waren gegaan, als onderdeel van een proces dat nog steeds gaande was?

Vanuit die inspiratie kwam Wegener met zijn theorie van continentale drift, die destijds alom als belachelijk werd bespot.

In de jaren vijftig en zestig begonnen wetenschappers echter te denken dat Wegener misschien iets op het spoor was geweest, en dat stukken van de aardkorst langzaam in beweging waren – een proces dat niet alleen veel kenmerken van de planeet verklaart, maar ook kan helpen leven op aarde mogelijk.

De theorie van de platentektoniek

Platentektoniek is de theorie dat de aardkorst en de bovenmantel zijn samengesteld uit talloze grote en kleine platen die stevig in elkaar passen, maar voortdurend in beweging zijn, soms naar elkaar toe bewegend en soms uit elkaar.

Tektonische verschuiving

De beweging van platen staat bekend als plaatbeweging of tektonische verschuiving, en is al heel lang aan de gang. Een studie van onderzoekers van de Johns Hopkins University, gepubliceerd in augustus 2019 in het wetenschappelijke tijdschrift Nature, concludeert dat platentektoniek ongeveer 2,5 miljard jaar geleden begon en zich sindsdien geleidelijk heeft ontwikkeld.

Mantelconvectie

"De aarde is een grootschalige warmtemotor", legt Ray Russo, universitair hoofddocent geologie aan de Universiteit van Florida en expert in platentektoniek, uit via e-mail.

‘Warmte die overblijft door planetaire aanwas, door zwaartekrachtcompressie en door radioactief verval, zit gevangen in het binnenste van de aarde. Omdat warmte van warme naar koude gebieden stroomt, heeft de inwendige warmte van de aarde de neiging naar het koude oppervlak te stromen. De meest efficiënte manier hiervoor De warmte die vanuit het diepe binnenland naar het aardoppervlak wordt getransporteerd, vindt plaats door convectie. Op grote schaal stijgt het hete mantelmateriaal op en vervangt het koude mantelmateriaal dat zich aan het aardoppervlak heeft ontwikkeld.

‘Het koude materiaal bestaat in wezen uit de stijve platen van de aarde,’ vervolgt Russo. "Deze platen worden dichter naarmate ze afkoelen en uiteindelijk worden ze dicht genoeg om in de mantel te zinken, waardoor de planeet afkoelt en de mantel op wereldschaal in beweging komt. In een notendop is dat platentektoniek."

Hoe zorgt al deze warmte-energie ervoor dat hele platen bewegen? Eén theorie is het trekken van platen. Wanneer dichte oceanische platen onder minder dichte continentale platen zinken, slepen ze de rest van de plaat met zich mee, een fenomeen dat bekend staat als 'slab pull'.

Deze kaart toont de genoemde tektonische platen ter wereld en illustreert hun bewegingspatronen. Wikimedia Commons (CC By-SA 4.0)

De platen bewegen heel, heel langzaam:de gemiddelde snelheid is 1,5 centimeter per jaar, hoewel wetenschappers van mening verschillen over de vraag of de beweging vertraagt ​​of toeneemt.

Hoe platen bewegen

De platen werken langs hun grenzen op drie verschillende manieren samen.

Uiteenlopende grenzen

Waar twee platen van elkaar af bewegen, is er een divergerende grens, een zone waar aardbevingen vaak voorkomen en heet magma, of gesmolten gesteente, uit de mantel naar de oppervlakte opstijgt om nieuwe korst te vormen.

Convergente grenzen

Omgekeerd ontstaat op plaatsen waar twee platen samenkomen een convergente grens. De impact van de platen op die plaatsen kan ervoor zorgen dat de randen knikken en omhoog duwen om een ​​bergketen te vormen, of anders buigen om een ​​diepe greppel in de oceaanbodem te creëren.

Ketens van vulkanen vormen vaak parallel aan de grenzen. Convergente grenzen creëren continentale korst maar vernietigen korst die deel uitmaakt van de oceaanbodem.

Transformeer plaatgrenzen

Bij een transformatieplaatgrens glijden twee platen langs elkaar. Korst langs de grens van een transformatieplaat zal barsten en breken, maar in tegenstelling tot de andere twee soorten grenzen zal er geen nieuwe korst ontstaan. Aardbevingen komen vaak voor langs deze breuklijnen.

De vorming van vulkanen

Zoals Russo uitlegt, heeft platentektoniek een diepgaande invloed op onze hele planeet en al haar natuurlijke processen. Eén belangrijke reden is dat de beweging van de platen de vorming van vulkanen veroorzaakt – feitelijk breuken in de korst die dienen als ventilatieopeningen voor hitte en lava – en dat hun uitbarstingen voortdurend de oceaanbekkens, die 72 procent van het aardoppervlak beslaan, weer boven water brengen. /P>

Net zo belangrijk is dat vulkanische activiteit, geassocieerd met de beweging van tektonische platen, ervoor zorgt dat lichtere, minder dichte mineralen zich scheiden van de zwaardere, dichtere mineralen in de aardmantel. "De accumulatie van deze lichte mineralen resulteert in de ontwikkeling en groei van de continenten waarop we leven", zegt Russo.

Plaatbeweging en de oceaan

De beweging van tektonische platen heeft ook op talloze manieren bijgedragen aan het creëren van de omstandigheden die het leven op aarde mogelijk maken. Het leidt bijvoorbeeld tot de interactie van hete vulkanische rotsen met water in de oceaan, en het uitlekken van ionen uit die rotsen is wat het zoutgehalte van de oceanen regelt.

“Het leven is in de oceanen geëvolueerd, in de aanwezigheid van dit ionenrijke water, en als direct gevolg daarvan hebben mensen bijvoorbeeld een zoutgehalte in hun bloed dat gelijk is aan het zoutgehalte van zeewater”, zegt Russo.

Bovendien heeft vulkanische activiteit veroorzaakt door platentektoniek ook bijgedragen aan het creëren van de vruchtbare grond waarin planten kunnen groeien en zowel voedsel als de zuurstof kunnen produceren die mensen en grote dieren in leven houdt, merkt hij op.

Plaatbeweging en klimaat

Door de configuratie van de continenten en de oceaanbekkens te herschikken, beïnvloedt de platentektoniek ook het klimaat op de planeet. "De huidige vorm van de oceaanbekkens levert bijvoorbeeld voortdurend warm equatoriaal water aan de poolgebieden, waardoor de planeet geen zeer grote extremen in oppervlaktetemperatuur ontwikkelt tussen de evenaar en de polen", zegt Russo.

De door tektoniek gevormde bergen behoren ook tot de belangrijkste kooldioxide-putten van de planeet en helpen bij het afvoeren van atmosferische C02 niveaus door de vorming van nieuwe mineralen. Dat proces neemt toe en af ​​als reactie op temperatuurschommelingen, waardoor de bergen kunnen fungeren als gigantische thermostaten.

Plaatbeweging en evolutie

De geleidelijke verschuiving van de continentale massa's heeft ook een belangrijke rol gespeeld in de biologische evolutie. ‘Speciatie – de ontwikkeling van nieuwe soorten – vindt plaats wanneer een enkele groep planten of dieren wordt verdeeld in twee groepen die niet langer in voortplantingscontact staan, zoals bijvoorbeeld vaak gebeurt wanneer een supercontinent uiteenvalt en er nieuwe oceaanbekkens ontstaan ​​tussen zijn twee groepen. continentale fragmenten”, legt Russo uit.

Dit alles zou ertoe kunnen leiden dat Alfred Wegener – die stierf in 1930, toen hij verdwaald raakte in een sneeuwstorm tijdens een expeditie in Groenland – zich eindelijk in het gelijk zou stellen.

Dat is interessant

Terwijl Venus en Mars een heet interieur hebben en hun oppervlakken tekenen van recente vervorming vertonen, is de aarde de enige planeet in het zonnestelsel waarvan het oppervlak in platen is verdeeld. Mercurius, de andere rotsachtige planeet, is niet langer geologisch actief.