Jan Koziar
Cztery główne dowody ekspansji Ziemi
Dowód 1 - Wzrost powierzchni Pacyfiku (test Careya)
Obwód rozpadającej się Pangei Wegenera (ryc. 1a), który jest jednocześnie
obwodem wegenerowskiego pra-Pacyfiku (Panthalassy) przekroczył koło duże. Zatem
kontynenty ułożone wzdłuż tego obwodu, które przed osiągnięciem koła wielkiego
oddalały się wzajemnie, powinny teraz wzajemnie się zbliżać (ryc. 1b)
F
Ryc. 1. Test Careya.
Carey (1958, 1976) postanowił sprawdzić (test Careya) tę zależność analizując 5
stref granicznych (przerw) między kontynentami okalającymi Pacyfik. Są to strefy:
1. australijsko  antarktyczna
2. amerykańsko  antarktyczna
3. środkowoamerykańska
4. arktyczna
5. azjatycko  australijska
Okazało się, że wszystkie te strefy graniczne (luki między kontynentami) rosną
(ryc. 1c) zamiast maleć. Oznacza to wzrost obwodu Pacyfiku a tym samym wzrost jego
powierzchni.
1
Jeżeli rośnie Pangea i rośnie dopełniająca ją powierzchnia Pacyfiku to rośnie
powierzchnia Ziemi, czyli Ziemia ekspanduje. Rozumowanie to jest niezależne od tego, co
dzieje się wewnątrz Pacyfiku, czy np. zachodzi tam tzw. subdukcja czy też nie.
Dzisiejsza tektonika płyt przyjmuje kurczenie się strefy azjatycko  australijskiej,
mimo ewidentnego odrywania wszystkich wysp Archipelagu Malajskiego od Azji. Dla
uniknięcia kontrowersji, powiększanie się Pacyfiku można wyprowadzić z powiększania
się trzech pierwszych stref (ryc. 2), które to powiększanie jest uznawane w ramach
tektoniki płyt. Jest to tzw.  wzmocniony test Careya (Koziar 1993).
Ryc. 2. Wzmocniony test Careya. Ryc. 3. Uproszczony test Careya.
Linię obwodu Pacyfiku z Fig. 2 można przesunąć w głąb stref dzielących
otaczające go kontynenty, aż do osiągnięcia przez niego koła wielkiego (ryc. 3)
wyznaczonego przez południki 600 W i 1200 E.
W ten sposób dodatni bilans zmiany powierzchni Pangei i Pacyfiku sprowadza się
wprost do wzrostu obwodu Ziemi. Jest to tzw. uproszczony test Careya (Koziar 1993).
Powyższe koło wielkie można nazwać  obwodem Careya .
Dowód 2  Wydłużanie się grzbietów oceanicznych (granic płyt)
Carey zwrócił również uwagę na kopiowanie w
powiększeniu przez grzbiety oceaniczne konturów
sąsiednich kontynentów a tym samym na ich podłużny
rozrost. Najlepiej widać to w sąsiedztwie Afryki
(ryc. 4).
Widoczny na powyższym rysunku grzbiet
przylegał kiedyś (jako ryft inicjalny) ściśle do Afryki.
Obecnie jest on, od odpowiadającego mu zachodniego
wybrzeża Afryki, znacznie większy.
. Ryc. 4. Podłużny rozrost Grzbietu Atlantyckiego.
2
Podłużny rozrost (i rozciąganie) grzbietów oceanicznych widoczny jest też
niezależnie z gęstego systemu prostopadłych do nich szczelin tensyjnych (widocznych
również na ryc. 4), z których wiele nie jest uskokami transformującymi i ma czysto
tensyjny charakter.
Poprzeczny rozrost (spreding) grzbietów i ich wydłużenie świadczy o izotropowym
rozciąganiu niżejległego płaszcza a tym samym o ekspansji Ziemi.
Dowód 3  Wzajemne oddalanie się plam gorąca
W pierwszej połowie lat 60. Wilson (1963) odkrył plamy gorąca i znajdujące się
pod nimi pióropusze płaszcza. Pióropusze okazały się nieruchomo usytuowane w płaszczu
Ziemi (co samo przez się wyklucza zakładane tu prądy konwekcyjne) przez co mogą
generować łańcuchy wulkaniczne. Na ekspandującej Ziemi jest to oczywiste (Koziar 1994)
i ryc. 5.
Ryc. 5. Pióropusz płaszcza, plama gorąca i łańcuch wulkaniczny na ekspandującej
Ziemi.
Okazało się też jednak, że wychodnie tych pióropuszy, czyli plamy gorąca oddalają
się wzajemnie od siebie. Zauważyli to na Grzbiecie Atlantyckim (Burke i in. 1973) nie
wyciągając jednak ze swych obserwacji odpowiednich wniosków. Zrobił to Stewart (1978)
wykazując jednocześnie, że oddalają się wzajemnie wszystkie plamy gorąca. Autor
policzył nawet stopień ich rozsunięcia dla różnych okresów czasu.
Wzajemne oddalanie się plam gorąca jest tożsame z ekspansją Ziemi. Zależność tą
można zobrazować na nadmuchiwanym baloniku z namalowanymi punktami (ryc. 6)
3
Ryc. 6. Wzajemne oddalanie się punktów przy zachowaniu ich stałej pozycji
względem podłoża.
Punkty te stoją w miejscu a jednocześnie oddalają się od siebie. Rozwiązanie tego,
nierozwiązywalnego na nieekspandującej, Ziemi paradoksu, można też przedstawić na
przekroju, na którym widać pióropusze płaszcza (ryc. 7).
Ryc. 7. Rosnąca odległość łukowa między plamami gorąca, przy stałym kącie
środkowym między pióropuszami płaszcza oznacza ekspansję Ziemi.
Kąt (ą) między pióropuszami jest stały, natomiast odległość łukowa (l) między
wieńczącymi ich plamami ciepła rośnie. Oznacza to wzrost promienia (R) Ziemi.
Dowód 4  Głębokie zakorzenienie płyt litosfery
W 1984 roku została opublikowana pierwsza, oparta na tomografii sejsmicznej
praca (Woodhause, Dziewoński 1984), dokumentująca głębokie zakorzenienie płyt
litosfery. Korzenie utworzone są z chłodniejszej i sztywniejszej materii górnego płaszcza i
sięgają jego dolnej części. W latach póz
niejszych ukazało się szereg analogicznych prac
wykazujących ponad wszelką wątpliwość istnienie takich korzeni. Występują one pod
wszystkimi kontynentami (centralna, najstarsza część płyt) jak również pod najstarszym
fragmentem płyty pacyficznej, która jest w całości płytą oceaniczną. W publikowanych
pracach korzenie płyt demonstrowane są zarówno na mapach jak i na przekrojach.
Poniżej demonstruję mapę takich korzeni na głębokości 300 km (ryc. 8).
Zacieniowane pole jest obszarem dodatniego odchylenia prędkości fal sejsmicznych od ich
średniej globalnej prędkości na tej głębokości. Inaczej mówiąc zacieniowany obszar to
płaszcz bardziej sztywny niż płaszcz w obszarze niezacieniowanym. Mapa jest
skompilowana z dwóch prac (Zhang, Tanimoto, 1993 oraz Su i in. 1994).
Ryc. 8. Korzenie płyt na głębokości 300 km.
4
Głębokie zakorzenienie płyt litosfery dowodzi ich autochtonizmu i wyklucza ich
poziome jednokierunkowe przesuwanie się względem podłoża (dryft) przyjmowane przez
Wegenera i tektonikę płyt. Płyty zatem stoją w miejscu w stosunku do swego głębokiego
podłoża. Z drugiej zaś strony płyty oddalają się od siebie, co dokumentowane jest
rozrostem litosfery na grzbietach oceanicznych. Oznacza to znowu ekspansję Ziemi, co
pierwszy podniósł Kremp (1990). Rozumowanie jest identyczne jak w przypadku
pióropuszów płaszcza i plam gorąca, z tym, że tym razem rozpatrywane struktury są
nieporównywalnie większe.
Dala ścisłości trzeba dodać, że stoi w miejscu (względem płaszcza) tylko centralna
część płyty a płaszcz wokół niej odsuwa się radialnie w kierunku brzegów tejże płyty
(patrz ryc. 5). Dlatego możliwe jest przesuwanie się pióropuszy płaszcza względem
litosfery i generowanie łańcuchów wulkanicznych.
Dobrym modelem stojących w miejscu i jednocześnie oddalających się płyt są
fragmenty rozrywanej kory na zwiększającym swą średnicę pniu rosnącego drzewa
(ryc. 9).
Ryc. 9. Rozrywana kora na rosnącym pniu drzewa jest modelem rozrywanej litosfery
na ekspandującej Ziemi.
Warto nadmienić, że głębokie zakorzenienie płyt litosfery, wyklucza także hipotezę
prądów konwekcyjnych w płaszczu Ziemi.
Na zakończenie prezentuję rekonstrukcje Jamesa Maxlowa ekspandującej Ziemi
przedstawiającej ją od strony Atlantyku:
5
xxx
Literatura cytowana
Burke K., Kidd, W.S.W., Wilson, J.T., 1973. Relative and latitudinal motion of Atlantic
hot spots. Nature, 245: 133-137.
Koziar J.,1993. Rozwój Pacyfiku i jego znaczenie dla współczesnej geotektoniki. PTG
Oddz. Poznański, Streszczenia referatów 1991-92, IGU AM Poznań 1993, s. 45-56.
Koziar J.,1994. Principles of plate movements on the expanding earth. In: F. Selleri, L.M.
Barone eds., Proceedings of the International Conference: Frontiers of Fundamental
Physics, Olympia, Greece, September 27-30, 1993, Plenum Press, New York, s. 301-307.
Kremp G., 1990. Paleogeography of the last two cycles of Earth expansion. Current
Perspectives in Palynological Research. Silver Jubilee Commemoration Volume of the
Journal of Palynology 1990-91, s. 231-260.
Stewart J.C.F., 1976. Mantle plume separation and the expanding Earth. Geophys. J.R. Astr. Soc.,
1976(46): 505-511.
Su W., Woodward R.L., Dziewoński A.M., 1994 Degree 12 model of shear velocity
heterogeneity in the mantle. J. Geophys. Res. 99(4): 6945  6980.
Wilson T., 1963. A possible origin of the Hawaiian Islands. Canadian J. Phys., 41: 863 
870.
Woodhouse J.H., Dziewoński A.M., 1984. Mapping the Upper Mantle: Three-Dimensional
Modeling of Earth Structure by Inversion of Seismic Waveforms. J. Geophys. Res., 89(7):
5953-5986.
Zhang Y.S., Tanimoto T., 1993. High-Resolution Global Upper Mantle Structure and
Plate Tectonics. J. Geophys. Res. 98(6): 9793  9823.
xxx
Powyższy tekst jest fragmentem artykułu:
Jan Koziar
Geologia wrocławska a teoria ekspansji Ziemi
(List otwarty do absolwentów geologii wrocławskiej)
opublikowanego w:
Ochrona georóżnorodności
Materialy Sesji Naukowej z okazji XV Zjazdu Stowarzyszenia Geologów
Wychowanków Uniwersytetu Wrocławskiego. Wrocław, 18 września 2004, s. 39-53.
6