Laattatektoniikka

Kolmentyyppisiä laattojen rajoja

Laattatektoniikka on teoria, joka selittää litosfäärilaattojen liikkeen mekanismia ja liikkeen vaikutuksia.

Tiedosto:Tectonic plates Serret.png

Tectonics plates (preserved surfaces) Mappamundi

Kelluvat laatat

Maan kiinteä pintakerros (litosfääri) koostuu erillisistä laatoista. Litosfäärilaatan pintakerros, kallioperä, voidaan jakaa kahteen päätyyppiin: merelliseen basalttiseen kuoreen ja mantereiseen graniittiseen kuoreen.

15 litosfäärilaattaan ja useaan mikrolaattaan jakautunut litosfääri "kelluu" astenosfäärin päällä. Maan vaipan kuuma ja sitkeä kiviaines nousee hyvin hitaasti konvektion vaikutuksesta astenosfäärin yläosaan ja jäähdyttyään kiertää sivuille ja laskeutuu alas. Virtaus siirtää laattoja mukanaan, tosin vain noin 20–150 mm vuodessa.

Maanjäristykset, tulivuoret ja muu vulkaaninen toiminta, vuoristojen muodostuminen (orogenia) ja valtamerten keskiselänteiden laajeneminen ovat seurausta laattojen liikkeestä, yleensä toiminnasta laattojen saumoissa.

Laattareunojen tyypit

• Erkaantuvat laatat
• Lähenevät laatat
• Sivuuttavat laatat

Erkaantuvat laatat

Valtameren keskiselänteen poikkileikkaus

Laattojen liikkuessa poispäin toisistaan, erkaantuessa, syntyy uutta maankuorta merenalaisten tulivuorenpurkausten jäähtyvästä laavasta muutaman sentin vuosivauhtia. Tyypillisiä erkaantumisvyöhykkeitä ovat valtamerten keskiselänteet. Itä-Afrikan hautavajoamajärjestelmän Afrikan mantereen osassa on maalla sijaitseva erkaantumisvyöhyke.

Laattojen erkaantuessa litosfäärilaatta ei yleensä repeä siistiksi avoimeksi saumaksi, vaan erkanevien laattojen väli murtuu lohkeamalla palasiin – erkaantumisvyöhykkeen keskelle syntyy jyrkkäreunainen hautavajoama.

Sulan laavan purkautuessa keskiselänteen saumasta Maan magneettikenttä magnetisoi sen – magneettiset kiteet jähmettyvät näin Maan magneettikentän suuntaisiksi. Koska Maan magneettiset navat vaihtavat paikkaansa keskimäärin noin puolen miljoonan vuoden välein, ja mannerlaattaa muodostuu muutama senttimetri vuodessa, on keskiselänteen sauman molemmin puolin symmetrisesti magneettisia vyöhykkeitä.

Näiden säännöllisten magneettisten vyöhykkeiden havaitseminen oli tärkeänä todisteena mannerlaattojen liikkumisesta. Vyöhykkeiden kivimateriaalin ikää mittaamalla on saatu tietoa laattojen liikkumisnopeudesta ja magneettisten napojen vaihtelusta.

(englanniksi) constructive boundary, divergent boundary

Lähenevät laatat

Merellinen laatta ja mantereinen laatta

Merellinen laatta ja merellinen laatta

Mantereinen laatta ja mantereinen laatta

Lähenevien laattojen laattarajassa toinen laatta työntyy toisen alle.

Subduktiovyöhyke

Subduktiovyöhykkeellä (alityöntövyöhyke) mereinen laattaa painuu toisen laatan alle. Subduktiovyöhykkeellä voi hyvinkin syvällä tapahtua maanjäristyksiä ennen kuin merellinen laatta sulaa magmaksi. Eräiden tietojen mukaan laatat painuisivat erittäin syvälle vaippaan, jopa tuhansien kilometrien syvyyteen.

Merellinen laatta ja mantereinen laatta

Vyöhykkeellä merellinen laatta työntyy mantereisen laatan alle. Merellinen basalttinen laatta on tiiviimpi, ohuempi ja raskaampi ja työntyy siksi paksumman graniittisen ja kevyemmän mantereisen laatan alle.

Subduktiovyöhykkeen yläpuolelle muodostuu yleensä poimuvuoria ja kohtaan, missä mereinen laatta työntyy toisen alle, syntyy syvänmeren hautoja.

Merellinen laatta ja merellinen laatta Toinen laatta työntyy toisen alle. Vyöhykkeellä muodostuu tulivuoria, jotka voivat kasvaa lopulta merenpinnan yläpuolelle muodostaen saarikaaria. Saarikaarien rinnalla kulkee syvänmeren haudan kaari.

Mariaanien hauta kulkee rinnakkain Mariaani-saarien kaaren kanssa. Paikalla sijaitsee Tyynenmeren laatan ja Filippiinien laatan subduktiovyöhyke. Mariaanien haudan eteläpäässä sijaitseva Challenger Deep, maapallon kuoren syvin kohta, on melkein 11 kilometriä merenpinnan alapuolella.

Törmäysvyöhyke

Mantereinen laatta ja mantereinen laatta

Kahden mantereisen laatan törmätessä laatat joko poimuttuvat tai teoriassa toinen laatta voi myös nousta toisen päälle. Esimerkiksi Ural on syntynyt, kun Euroopan laatta ja Aasian laatta ovat kauan sitten törmänneet toisiinsa ja poimuttuneet.

Törmäysvyöhykkeellä tapahtuu suuria pinnanmuotojen muutoksia. Himalajan vuoristo on seurausta Intian laatan jatkuvasta työntymisestä Euraasian laatan reunan alle ja Euraasian laatan nousemisesta tämän takia.

(englanniksi) destructive boundary, convergent boundary

Sivuuttavat laatat

Punainen ja ruskea tarkoittavat transformisiirroksia.

Laatat liikkuvat toisiaan sivuuttaen. Laatat voivat myös liikkua samaan suuntaan eri nopeuksilla. Laatat juuttuvat usein toisiinsa, koska ovat epätasareunaisia – jumiutumien pusertuessa irti toisistaan syntyy sivuuttamisvyöhykkeellä maanjäristyksiä, esimerkkinä San Andreasin transformisiirros.

Laattojen saumat ovat yleensä pilkkoutuneet transformisiirroksiin ja erkaantumislaattarajoihin/lähenemislaattarajoihin. Valtamerten leviämissuuntaa ei voida määritellä keskiselänteen asennosta, vaan saumaa pilkkovista transformisiirroksista.

(englanniksi) conservative boundary, transform boundary

Historiaa

1800-luvun lopuilla itävaltalainen geologi Edward Süss väitti aiemmin olleen eteläisen suuren jättimantereen, Gondwanamaan mistä voitiin päätellä myös suuren pohjoisen mantereen. Lauraasian olleen.

Vuonna 1915 Alfred Wegener esitti ensimmäisenä vakuuttavia todisteita teorian puolesta, jonka mukaan Etelä-Amerikka ja Afrikka olisivat olleet joskus yhteydessä toisiinsa ja myöhemmin erkaantuneet. Hän väitti kaiken maapallon maan olleen aikoinaan yhdessä suuressa Pangaian jättimantereessa. Teoria kyseenalaistettiin, koska mannerten liikkeelle ei ollut tiedossa mitään mekanismia.

1920-luvun lopussa havaittiin syvänmeren hautojen kanssa rinnakkain satoja kilometrejä maan sisässä tapahtuvat maanjäristysvyöhykkeet (Wadati-Benioff-vyöhykkeet).

Vuonna 1947 Maurice Ewingin johtama Columbian yliopiston tutkijaryhmä sai todisteita merenpohjassa Atlantin valtameren keskellä kulkevan kohouman olemassaolosta. Samoissa tutkimuksissa havaittiin myös merenpohjan sedimenttikerrosten alla olevan kallioperän koostuvan mantereisesta kallioperästä poiketen pääasiassa basaltista, eikä mantereille tyypillisestä graniitista. Tutkimuksissa havaittiin myös merellinen maankuori paljon ohuemmaksi kuin mantereinen maankuori.

1950-luvulla monikaan geologi ei kannattanut laattatektoniikkaa, ja vuonna 1957 julkaistu Encyclopedia Britannica piti Pangaia-ajatusta täysin mielikuvituksellisena. . 1950-luvun alussa aloitettiin tutkimukset valtamerillä havaituista Maan magneettikentän poikkeavuuksista. Vuosikymmenen loppuun mennessä havaittiin valtamerten keskiselänteiden kanssa rinnakkain sijaitsevat magnetisoituneet vyöhykkeet.

1950-luvun puoliväliin mennessä hyväksyttiin yleisesti teoria, jonka mukaan vuoristoilla on ns. juuret – vuoristoille tyypillinen kallioperä ulottuu maanpinnan muotoja vastaavasti myös maan sisäänpäin.

Vuonna 1957 Maurice Ewingin ryhmän tutkija Bruce Heezen esitteli tiedeyhteisölle tutkimustulokset valtamerten keskiselänteistä.

1960-luvulla teoria kehittyi merkittävästi. Vuonna 1961 tiedemiehet alkoivat kehitellä teoriaa jonka mukaan uuttaa maankuorta syntyisi valtamerten keskiselänteillä. 1962 Harry Hess esitti teorian jonka mukaan mantereinen maankuori ja merellinen maankuori liikkuisivat yhtenäisenä laattana. Teoria kumosi vallalla olleen teorian jonka mukaan mantereet liikkuisivat paikallaan pysyvän merellisen kuoren läpi.

1950-luvulla laattojen ääriviivat näkyivät merenpohjan kartoissa, ja seismisillä mittauksilla löydettiin 100 km syvyydestä pinta, jossa on pehmeää, taipuisaa kiveä, jolla mannerlaatat liikkuvat.

Uuden maankuoren syntymistä selitettiin aluksi Maan laajenemisella, mutta tiedemiehet Harry Hess ja Robert S. Dietz kehittivät teorian, jonka mukaan uusi maankuori lopulta monien miljoonien vuosien jälkeen tuhoutuisi syvänmeren haudoissa litosfäärilaattojen reunoilla.

Laattatektoniikka muilla taivaankappaleilla

Nykyisen käsityksen mukaan Kuussa ei ole maan kaltaista laattatektoniikkaa. Sama koskee Merkuriusta ja Marsia. Tästä syystä paineen aiheuttamat purkaukset planeetan pinnalle ovat räjähdysmäisiä ja erittäin voimakkaita. Jupiterin suurimmalla kuulla Ganymedeksellä puolestaan on havaittu laattatektoniikkaa.

Katso myös

• Mannerliikunnot

Lähteet

1. Understanding Plate Motions U.S. Geologial Survey
2. Mikä aiheutti Sumatran maanjäristyksen? Helsingin Yliopisto - Seismologian laitos
3. Sanastoa Geologian tutkimuskeskus
4. Subduction University of Oregon

Aiheesta muualla

• Laattatektoniikka Tromssan yliopiston sivusto. (suomeksi)
• U.S. Geological Survey Web Page Links
  • This Dynamic Earth provides an excellent overview of the subject.
  • Understanding plate motions
  • Plate map
  • Artist's cross section illustrating the main types of plate boundaries
  • "Ring of Fire", Plate Tectonics, Sea-Floor Spreading, Subduction Zones, "Hot Spots"
  • J. Tuzo Wilson: Discovering transforms and hotspots
  • Active volcanoes
• San Andreas fault information
• Academic research sites
• Interactive movie 750 myr (million years) of global tectonic activity.
• Movies Smaller regions and smaller time scales.
• The Paleomap Project: Maps and movies.
• Web Dogs Tectonic reconstructions and interactive movies.
• Exceptionally detailed tectonic history of Wisconsin.
• Illustration of ridge-push and slab-pull.
• Maps of the Earth back to 620 million years ago
• See what happens when you move tectonic plates - An interactive guide
• The Origin and the Mechanics of the Forces Responsible for Tectonic Plate Movements
• Evidence (but not proof) for tectonics on Mars
• The Story of Plate Tectonics
• Plate Tectonics and Climate
• The Moon And Plate Tectonics: Why We Are Alone
• NASA HPCC Earth and Space Sciences Project
• The TERRA Earth Model using PGF90 on Dedicated High-speed Beowulf Clusters
• Mantle Convection