Plaka rekonstrüksiyonu - Plate reconstruction

Bu makale teknikleri açıklar; tektonik plakaların hareketinin tarihi için, bkz . Dünya'nın Jeolojik tarihi .

Levha yeniden konumlarını yeniden işlemidir yapısal plakaları gibi her (göreceli hareket) göre ya da başka referans çerçevelerine, toprak 's manyetik alan ya da grupları noktaları jeolojik geçmişte. Bu, antik süper kıtaların şeklini ve yapısını belirlemeye yardımcı olur ve paleocoğrafik rekonstrüksiyonlar için bir temel sağlar .

Plaka sınırlarının tanımlanması

Deprem merkez üssü 1963–98

Geçmişteki levha konfigürasyonlarını yeniden yapılandırmanın önemli bir kısmı, geçmişte bir zamanda bağımsız hareket etmiş olan litosfer alanlarının kenarlarını tanımlamaktır .

Mevcut levha sınırları

Mevcut levha sınırlarının çoğu, yakın zamandaki sismisite modelinden kolaylıkla tanımlanabilir . Bu, plakalar arasında önemli bir göreceli hareketin varlığını doğrulamak için GPS verilerinin kullanılmasıyla desteklenmektedir .

Geçmiş plaka sınırları

Mevcut levhalar içindeki geçmiş (ama şimdi etkin olmayan) levha sınırlarının belirlenmesi, genellikle şu anda kapanmış bir okyanusun kanıtlarına dayanmaktadır. Okyanusun eskiden olduğu çizgi, normalde, ofiyolitler olarak bilinen çarpışma bölgesinde yer alan o okyanustan gelen kabuk parçaları tarafından işaretlenir . Daha büyük tek bir plaka oluşturmak için iki plakanın birleştiği çizgiye sütür denir .

Birçok orojenik kuşakta , çarpışma sadece iki levha arasında değil, aynı zamanda daha küçük katmanların ardışık olarak birikmesini de içerir . Terranlar, kıta parçaları veya ada yayları gibi bir orojenezde yakalanmış daha küçük kıtasal kabuk parçalarıdır .

Referans çerçeveleri

Hem şimdi hem de geçmişte gözlemlenebilen plaka hareketleri, ideal olarak diğer plaka hareketlerinin hesaplanmasına izin veren bir referans çerçevesine atıfta bulunur . Örneğin, Afrika levhası gibi bir merkezi levha, kendisine atıfta bulunulan bitişik levhaların hareketlerine sahip olabilir. Yeniden yapılandırmaların bileşimi ile, merkezi plakaya ek plakalar yeniden oluşturulabilir. Buna karşılık, referans levhası, diğer levhalarla birlikte, bilinen yaştaki kayaların paleomanyetik ölçümlerinden belirlendiği gibi, dünyanın manyetik alanı gibi başka bir referans çerçevesine yeniden yapılandırılabilir. Küresel bir sıcak nokta referans çerçevesi varsayılmıştır (bakınız, örneğin, W. Jason Morgan ), ancak şimdi, tüm sıcak noktaların birbirlerine veya dünyanın dönüş eksenine göre konumlarında sabitlenmediğine dair kanıtlar vardır. Bununla birlikte, belirli mezoplakalar içinde, mevcut verilerin kısıtlamaları dahilinde sabitlenmiş gibi görünen bu tür sıcak noktaların grupları vardır .

Euler kutupları

Bir levha gibi katı bir cismin bir kürenin yüzeyindeki hareketi, sabit bir eksen etrafında (seçilen referans çerçevesine göre) dönüş olarak tanımlanabilir. Bu dönme kutbu, Euler kutbu olarak bilinir . Bir plakanın hareketi tamamen Euler kutbu ve kutup etrafındaki açısal dönme hızı cinsinden belirtilir. Mevcut plaka hareketleri için tanımlanan Euler kutupları, yakın geçmişte (birkaç milyon yıl) plakaları yeniden oluşturmak için kullanılabilir. Dünya tarihinin erken evrelerinde yeni Euler kutuplarının tanımlanması gerekir.

Geçmiş plaka hareketlerini tahmin etme

Okyanus litosferinin yaşları

Plakaları zamanda geriye doğru hareket ettirmek için, yeniden yapılandırılmakta olan plakaların göreli veya mutlak konumları hakkında bir Euler kutbu hesaplanabilecek şekilde bilgi sağlamak gerekir. Bunlar nicel yeniden yapılandırma yöntemleridir.

Kıta sınırlarının geometrik eşleşmesi

Kıtalar arasındaki, özellikle de Güney Amerika ve Afrika arasındaki belirli uyumlar, onları yeterince açıklayabilecek bir teorinin geliştirilmesinden çok önce biliniyordu. Atlantik 500 uydurma bir en küçük kareler dayalı Bullard tarafından riftleşmesiyle önce rekonstrüksiyon kulaç kontur hala ortasından iki taraf için paleomağnetik kutup verilere en iyi eşleşmeyi sağlayan Paleozoikten için Geç Triyas .

Manyetik şeritlerden plaka hareketi

Yakın jeolojik geçmişte Plaka rekonstrüksiyon ağırlıklı desenini kullanmak manyetik şeritli içinde okyanus kabuğunun etkilerini gidermek için deniz dibi yayılması . Tek tek şeritler, oluşum zamanlarının bilinmesi için manyetostratigrafiden tarihlendirilir . Her şerit (ve onun ayna görüntüsü), geçmişte belirli bir zamanda bir plaka sınırını temsil eder ve iki plakanın birbirine göre yeniden konumlandırılmasına izin verir. En eski okyanus kabuğu Jurassic'tir ve bu tür verilerin kullanımı için yaklaşık 175 My'lik bir alt yaş sınırı sağlar. Bu şekilde türetilen rekonstrüksiyonlar sadece görecelidir.

Paleomanyetizma ile plaka rekonstrüksiyonları

Paleomanyetik veriler: Örnekleme

Paleomanyetik veriler , yönlendirilmiş kaya örneklerinin alınması ve bunların kalıcı manyetizasyonlarının laboratuarda ölçülmesiyle elde edilir. Farklı kaya türlerinden iyi kalitede veriler elde edilebilir . İçinde kor kayalar , manyetik mineral eriyikten kristalize ve kaya onların altına soğutulduğunda Curie sıcaklığı , bir manyetit (elde TRM dünyanın manyetik alan yönünde). Gelen tortul kayalar , manyetik taneler bir kırıntılı veya post-çökelme ile kalıcı mıknatıslanma (sonuçlanan sırasında veya kısa süre birikimi sonra manyetik alanın yönüne manyetik anları uyumlu hale getirecektir DRM ). Geçmişte manyetik alanın yönlerini tanımlamak için kırıntılı tortulların kullanımıyla ilgili yaygın bir zorluk, tortunun sıkışması nedeniyle DRM yönünün yatak düzlemine doğru dönebilmesi ve bunun sonucunda eğimden daha sığ olan bir eğime yol açabilmesidir. Biriktirme sırasında alan. Yine de eğim düzleştirme hatası, yeniden biriktirme deneyleri, manyetik anizotropi ölçümleri ve paleomanyetik yönlerin dağılımı için teorik modellerin kullanımı yoluyla tahmin edilebilir ve düzeltilebilir. Metamorfik kayaçlar , artıklığın kazanılmasıyla ilgili karmaşıklıklar, manyetizasyon çağındaki belirsizlikler ve yüksek manyetik anizotropi nedeniyle paleomanyetik ölçümler için normalde kullanılmaz.

Tipik bir paleomanyetik çalışma, ölçüm hatalarını tahmin etmek ve elde edilen paleomanyetik veri seti örneklerinin jeomanyetik seküler varyasyonun ne kadar iyi olduğunu değerlendirmek için yakın konumlarda benzer yaştaki çok sayıda bağımsız kaya birimini örnekleyecek ve her birimden birden fazla örnek toplayacaktır . Aşamalı demanyetizasyon teknikleri, ikincil manyetizasyon bileşenlerini (örneğin, kimyasal değişim veya yeniden ısıtma nedeniyle kayaya verilmiş olabilecek manyetik üst baskılar) tanımlamak ve manyetik alanın yönünü kaydeden birincil manyetizasyonu izole etmek için kullanılır. kaya oluştu. İzole edilmiş kalıcı manyetizasyonun birincil yapısını belirlemek için normalde çeşitli kaya manyetik ve paleomanyetik testler yapılır. Geri kazanılan paleomanyetik yönler, kaya örneklerinin alındığı kabuk bloğunun enlem konumu ve boylam çizgilerine göre orijinal yönü üzerinde kısıtlamalar sağlayan paleomanyetik kutupları türetmek için kullanılır.

İyi kalitede paleomanyetik veriler , ABD'deki Boulder, Colorado'daki Dünya Veri Merkezi A'dan erişilebilen Global Paleomagnetic Database'den elde edilebilir .

paleomanyetik kutuplar

Bir paleomanyetik kutup, örneklenen kayaçlar için (ortalama sapma ve eğim olarak ifade edilir) birincil kalıcı mıknatıslanmanın ortalama yönünü alarak ve gözlemlenen ortalamayı üretecek olan bir jeosantrik manyetik dipol alanı için bir jeomanyetik kutbun konumunu hesaplayarak tanımlanır. mevcut coğrafi koordinatlarında örneklenen lokasyondaki yön. Paleomanyetik kutupları tanımlamanın alternatif bir yolu, her bir kaya birimi için sanal bir jeomanyetik kutup (VGP) hesaplamak ve ardından tüm VGP'ler için ortalama konumu tahmin etmektir. Küre üzerindeki Fisher istatistikleri normalde ortalama manyetizasyon yönünü veya ortalama VGP konumunu elde etmek ve belirsizliklerini tahmin etmek için kullanılır. Her iki yaklaşım da paleomanyetik çalışmalarda kullanılmaktadır, ancak tam kalıcı vektörler yerine ortalama yönlerin paleomanyetik alanın ortalama yönüne ilişkin yanlı tahminlere yol açabileceği kabul edilmiştir, bu nedenle VGP'lerin ortalaması alınarak paleomanyetik kutupların hesaplanması şu anda tercih edilen tekniktir. .

Paleocoğrafik rekonstrüksiyon uygulamaları

Permo-Triyas Sınırında (250 milyon yıl önce) Pangea süper kıtasının paleocoğrafik rekonstrüksiyonu. Üst panel: Afrika için sentetik APWP (güney paleomanyetik kutuplar %95 belirsizlik ovalleriyle gösterilmiştir). Kırmızı nokta 250 Ma paleomanyetik kutbu vurgular. APWP verileri Torsvik ve ark. (2012). Orta panel: Tüm kıtalar, 250 Ma'da Pangea konfigürasyonunda, göreli hareketlerinin tahminleri kullanılarak, Afrika mevcut konumunda sabit tutularak birleştirilir. Kırmızı üçgen, Euler kutbunun konumunu gösterir ve kırmızı ok, paleomanyetik kutbu güney coğrafi kutbuna yeniden oluşturacak dönüşü gösterir. Alt panel: Artık paleocoğrafik olarak yeniden yapılandırılan Pangea'ya Euler rotasyonu uygulandı. Boylam, Afrika'nın 250 Ma'dan beri boyuna hareketini en aza indirecek şekilde keyfi olarak ayarlanmıştır.

Jeolojik olarak yeni lavların paleomanyetik çalışmaları (Pliyosen'den Kuvaterner'e, 0-5 Ma), jeomanyetik alanın on binlerce ila milyonlarca yıllık zaman ölçeklerinde ortalaması alındığında - jeomanyetik seküler varyasyonu tam olarak örneklemeye yetecek kadar uzun bir süre boyunca , zaman ortalamalı alan, bir jeosentrik eksenel dipol (GAD) - yani, Dünya'nın merkezine yerleştirilmiş ve Dünya'nın dönme ekseni ile hizalanmış bir manyetik dipol alanı ile doğru bir şekilde tahmin edilebilir . Bu nedenle, bir paleomanyetik veri kümesi, ortalama seküler varyasyon için yeterli zamanı örneklemişse, bundan türetilen paleomanyetik kutup, mevcut coğrafi konumda sabitlenmiş örnekleme konumuna göre coğrafi kutbun konumu için bir tahmin olarak yorumlanabilir.

Paleomanyetik kutup ile mevcut coğrafi kutup arasındaki fark, orijinal enlemi (paleolatitude) ve oryantasyonu da dahil olmak üzere, incelenen kayaların oluşturulduğu zamandaki örneklenen alanı içeren kabuk bloğunun paleocoğrafik konumunu yansıtır. Ortalama paleomanyetik yönün GAD alanınınkine karşılık geldiği varsayımı altında, örnekleme konumunun (λ) paleolatitude, basit bir denklem kullanılarak ortalama yönün eğiminden (I) türetilebilir:

Ortalama sapma (D), boylam çizgilerine göre orijinal yönünü eski haline getirmek için uygulanması gereken, örnekleme alanından geçen dikey bir eksen etrafındaki dönme hissini ve miktarını verir. Aynı kabuk bloğuna ait herhangi bir özel konum için paleolatitude, 90° eksi bu konum ile paleomanyetik kutup arasındaki açısal mesafe olarak hesaplanabilir ve yerel dikey eksen dönüşü, direğin konumundan beklenen sapma hesaplanarak tahmin edilebilir. . Böylece, bir paleomanyetik kutup, geçmişte belirli bir zamanda tüm tektonik bloğun paleo-enlemsel konumunu ve yönelimini tanımlar. Ancak, GAD alanı Dünya'nın dönme eksenine göre azimut olarak simetrik olduğundan, kutup mutlak boylam üzerinde herhangi bir kısıtlama getirmez. Paleomanyetik yönler açısından bakıldığında, GAD alanı, tüm boylamlarda sabit bir enlem çizgisi boyunca aynı eğim ve sapma değerlerine sahiptir, böylece herhangi bir olası boylam, paleocoğrafik konumu ise tektonik bir elemanın yeniden yapılandırılması için eşit derecede uygun bir seçenek olacaktır. yalnızca paleomanyetik verilerle sınırlıdır.

Bir paleomanyetik kutbun, coğrafi kutbun belirlendiği kıtaya veya jeolojik zemine göre konumuna yaklaştığı göz önüne alındığında, paleomanyetik kutbu yeniden yapılandıran bir dönme ( Euler kutbu ve dönme açısı ) bulunarak paleo enlem ve oryantasyon geri yüklenebilir . coğrafi kutup ve bu dönüşü kıtaya veya araziye uygulamak. Bunu yaparak, kabuk bloğu ve paleomanyetik kutbu aynı Euler dönüşü kullanılarak yeniden oluşturulur, böylece birbirlerine göre hareket etmezler, paleomanyetik kutup coğrafi kutba yerleştirilir ve kabuk bloğu doğru bir şekilde enlem ve oryantasyon (yani, coğrafi direğe göre). Coğrafi kutup etrafında daha fazla döndürmenin sadece bloğun boylamını değiştireceği, ancak boylam çizgilerine göre enlem ve yöneliminin etkilenmeyeceği dikkate alındığında, paleomanyetizmaya dayalı rekonstrüksiyonlarda mutlak paleo-boylam belirlenemez. Bununla birlikte, farklı kabuk bloklarının nispi boylamları, deniz manyetik anomalilerimin kaydedildiği deniz tabanı yayılma geçmişleri, kıtasal sınırlar ve jeolojik arazilerin eşleşmesi ve paleontolojik veriler dahil olmak üzere tektonik plakaların nispi hareketlerini kısıtlayan diğer jeolojik ve jeofizik veri türleri kullanılarak tanımlanabilir.

Görünür kutup gezinme yolları

Ana madde: Görünür kutup gezintisi

Tek bir kıtada, litosferik levhada veya başka herhangi bir tektonik blokta farklı yaşlardaki kutuplar, görünür bir kutupsal gezinme yolu (APWP) oluşturmak için kullanılabilir. Bitişik kabuk parçalarından gelen yollar aynıysa, bu, yolun kapsadığı süre boyunca aralarında herhangi bir göreli hareket olmadığını belirtmek için alınır. APW yollarının ayrışması, söz konusu alanların geçmişte bağımsız hareket ettiğini ve ayrılma noktasının birleştikleri zamanı işaret ettiğini gösterir. Kombine veya sentetik APWP'ler, farklı plakalardan paleomanyetik kutupları tek bir plakaya sabitlenmiş referans çerçevesine döndürerek, göreli plaka hareketlerinin tahminlerini kullanarak oluşturulabilir. Pangea'nın (320 Ma) montajından sonraki tarihler için , sentetik APWP'ler genellikle Afrika levhasına sabitlenmiş referans çerçevesinde inşa edilir, çünkü Afrika Pangea konfigürasyonunda merkezi bir konuma sahiptir ve Pangea'nın dağılmasından sonra baskın olarak yayılan sırtlarla çevrilidir. , erken Jura'da (yaklaşık 180 Ma) başladı.

boylam kısıtlamaları

Tek bir litosferik levha için, APWP levhanın coğrafi kutba göre hareketini (enlemdeki değişiklikler) ve paleomeridiyenlere göre yönelimindeki değişiklikleri yansıtır. APWP'lere dayalı paleocoğrafik rekonstrüksiyonların boylamları belirsizdir, ancak plaka tektoniği teorisi dikkate alınarak en az boylamda hareket etmesi beklenen bir referans plakası seçilerek ve rekonstrüksiyonları birbirine bağlayarak belirsizliğin en aza indirilebileceği iddia edilmiştir. kalan plakalar, göreceli plaka hareketi tahminlerini kullanarak bu referans plakasına aktarılır. Örneğin, Afrika'nın Pangea topluluğu zamanından beri önemli bir boylamasına hareketinin olmadığını varsaymanın, paleocoğrafik rekonstrüksiyonlarda kıtasal litosferin hiçbir büyük, tutarlı doğu-batı hareketinin gözlemlenmediği makul bir levha tektoniği senaryosu ile sonuçlandığı gösterildi.

APWP'ler, iki levha hareketi kaynağından gelen birleşik bir sinyalin kayıtları olarak yorumlanabilir: (1) Dünya'nın mantosuna göre litosferik levhaların hareketi ve (2) Dünya'nın yörüngesine göre tüm katı Dünya'nın (manto ve litosfer) hareketi. dönme ekseni. İkinci bileşen, genel olarak gerçek kutupsal gezinme (TPW) olarak adlandırılır ve jeolojik zaman ölçeklerinde, Dünya'nın mantosundaki konvektif hareketler nedeniyle kütle heterojenliklerinin kademeli olarak yeniden dağıtılmasından kaynaklanır. Paleomanyetizmaya dayalı plaka rekonstrüksiyonlarını , son 120 Ma için sıcak noktalar tarafından tanımlanan manto referans çerçevesindeki rekonstrüksiyonlarla karşılaştırarak, paleocoğrafik rekonstrüksiyonların mantoya bağlanmasına ve dolayısıyla paleoboylamda sınırlandırılmasına izin veren TPW hareketleri tahmin edilebilir. Önceki zamanlar için Mesozoyik ve Paleozoik TPW tahminleri alt mantoda büyük ölçekli yapıları yeniden paleocoğrafyanın bağlama sağlar kıta kabuğunun, tutarlı dönüş analizi yoluyla elde edilebilir, genel olarak ifade büyük Düşük Kesme -dalga Hız İlleri (LLSVP'ler). LLSVP'lerin en azından son 300 Ma'da ve muhtemelen daha uzun süre boyunca istikrarlı olduğu ve LLSVP marjlarının Büyük Magmatik İllerin (LIP'ler) ve kimberlitlerin patlamalarından sorumlu manto tüyleri için üretim bölgeleri olarak hizmet ettiği iddia edilmiştir . LIP'lerin ve kimberlitlerin yeniden yapılandırılmış konumlarını, tahmini TPW rotasyonlarını kullanarak LLSVP'lerin marjları ile ilişkilendirmek, mantoya göre plaka hareketleri, gerçek kutup gezintisi ve buna karşılık gelen paleocoğrafya değişiklikleri için kendi kendine tutarlı bir model geliştirmeyi mümkün kılar. LLSVP'lerin kökeni ve uzun vadeli istikrarı devam eden bilimsel tartışmaların konusu olmasına rağmen , tüm Fanerozoik .

Görünür kutupsal gezinme yolları geometrik parametrelendirmeler

Görünür kutupsal gezinme yollarının (APWP'ler) geometrikleştirilmesiyle elde edilen paleomanyetik Euler kutupları, paleomanyetik verilerden paleoboylamların sınırlandırılmasına potansiyel olarak izin verir. Bu yöntem, güvenilir APWP'ler olduğu sürece, mutlak plaka hareketi rekonstrüksiyonlarını jeolojik tarihin derinliklerine kadar genişletebilir.

Hotspot parçaları

Hawaii-İmparator deniz zinciri

Volkanik ada zincirlerinin ve sabit sıcak noktalardan oluştuğu yorumlanan deniz dağlarının varlığı, üzerinde oturdukları plakanın kademeli olarak restore edilmesini sağlar, böylece bir deniz dağı, oluşum anında sıcak noktanın üzerine geri taşınır. Bu yöntem, sıcak nokta aktivitesi için en eski kanıtın yaşı olan Erken Kretase'ye kadar kullanılabilir . Bu yöntem, hem enlem hem de boylamın mutlak bir yeniden oluşturulmasını sağlar, ancak yaklaşık 90 Ma'dan önce sıcak nokta grupları arasında göreli hareket kanıtı vardır.

döşeme kısıtlamaları

Okyanus levhaları alt mantoda (levhalar) daldığında, dikeye yakın bir şekilde batacakları varsayılır. Sismik dalga tomografisi yardımıyla, bu, plaka rekonstrüksiyonlarını ilk mertebeden Permiyen'e kadar sınırlamak için kullanılabilir.

Geçmiş plaka konfigürasyonları için diğer kanıtlar

Doğu Gondwana'nın orojenik kuşakların konumunu gösteren yeniden inşası

Bazı plaka rekonstrüksiyonları, tortul kaya türlerinin dağılımı , orojenik kuşakların konumu ve belirli fosiller tarafından gösterilen faunal bölgeler gibi diğer jeolojik kanıtlarla desteklenmektedir . Bunlar yarı nicel yeniden yapılandırma yöntemleridir.

Sedimanter kaya türleri

Bazı tortul kaya türleri, belirli enlem kuşaklarıyla sınırlıdır. Örneğin buzul birikintileri genellikle yüksek enlemlerle sınırlıdır, oysa evaporitler genellikle tropiklerde oluşur.

Faunal iller

Kıtalar arasındaki okyanuslar, bitki ve hayvan göçüne engel teşkil eder. Ayrılan alanlar kendi fauna ve florasını geliştirme eğilimindedir. Bu özellikle bitkiler ve kara hayvanları için geçerlidir , ancak planktonik larvaları daha küçük derin su alanlarına göç edebildikleri anlamına gelse de, trilobitler ve brakiyopodlar gibi sığ su deniz türleri için de geçerlidir . Bir çarpışma meydana gelmeden önce okyanuslar daraldıkça, faunalar tekrar karışmaya başlar ve kapanma ve zamanlaması için destekleyici kanıtlar sağlar.

Orojenik kayışlar

Süper kıtalar parçalandığında, orojenik kuşaklar gibi daha eski doğrusal jeolojik yapılar, ortaya çıkan parçalar arasında bölünebilir. Bir rekonstrüksiyon, aynı oluşum çağındaki orojenik kuşakları etkin bir şekilde birleştirdiğinde, bu, rekonstrüksiyonun geçerliliği için daha fazla destek sağlar.

Ayrıca bakınız

  • Genel
    • Tutarlılık , bağımsız, ilgisiz kaynaklardan elde edilen kanıtlar, güçlü sonuçlar üzerinde "bir araya gelebilir"

Referanslar

Dış bağlantılar