Rozwój koncepcji

Już w poprzednich stuleciach, zwrócono uwagę, że kontynenty, a w szczególności Ameryka Południowa i Afryka mogą do siebie pasować na zasadzie puzzli. Pierwsza osobą, która studiowała ten problem był Antonio Snider- Pellegrini. W 1858 pojawiła się książka „Stworzenie i odkrycie jego misterium”. Antonio Pellegrini wykorzystał już wówczas dowody oparte na skamieniałościach Ameryki Północnej i Europy. Teoria ta wówczas nie zyskała aprobaty.

W XIX wieku istniało przeświadczenie, że kontynenty musiały być ze sobą w jakiś sposób połączone, przy czym fakt ten tłumaczono obecnością hipotetycznych „pomostów” zbudowanych ze skał kwaśnych (istnienia obszarów umożliwiających migrację zwierzętom z kontynentu na kontynent). Pomosty te miały być w okresie późniejszym zatopione. Za prawdziwością tej hipotezy miało świadczyć rozprzestrzenienie niektórych gatunków zwierząt i roślin. Szczególną uwagę zwracano wówczas na podobieństwo fauny Indii oraz Madagaskaru. Innym istotnym faktem wzbudzających zainteresowanie badaczy była obecność złóż węgla kamiennego w Indiach, Australii, południowej Afryce, południowej Ameryce. Wszystkie te pokłady zawierały liście paproci Glossopteris. W XX wieku podobne złoża odkryto także na Antarktydzie.

Na początku XX wieku do tej koncepcji powrócili Taylor i Wegener. Wegener zwrócił uwagę na szczególne dopasowanie kontynentów po uwzględnieniu ich szelfu, uznając je za fragmenty prakontynentu, który nazwał Pangeą. Według Wegenera w Górnym Karbonie nastąpiło potrzaskanie Pangei, co dało początek oceanowi Atlantyckiemu oraz Indyjskiemu. Wegener wskazywał, że po obu stronach Atlantyku występują podobne skamieniałości i struktury geologiczne. Wegener zwrócił też uwagę na podobieństwo budowy geologicznej Indii, Madagaskaru i Wschodniej Afryki. Opisał także wyspę Juan Fernandez, która występuje u wybrzeży Chile, której roślinność jest całkowicie odrębna od roślinności Ameryki Południowej, natomiast posiada wiele cech wspólnych z Antarktydą oraz innymi wyspami Pacyfiku. Wegener zmarł w 1930 podczas wyprawy na Grenlandię.

Jednym ze zwolenników jego poglądów był Aleksander du Toit (1878-1948). Du Toit przeprowadził szczegółową korelację południowej Afryki, Ameryki Południowej i Indii. Wystąpiły tam niemal równowiekowe tyllity karbońskie. Były przewarstwione pokładami węgla z florą glossopterisową. Oznaczało to naprzemienne ocieplenia i ochłodzenia klimatu. Jednym z istotnych dowodów była obecność rys polodowcowych. Du Toit skorelował kierunki rys polodowcowych na poszczególnych kontynentach. Jeśli kontynenty połączy się mamy do czynienia z radialnym przesuwaniem się lodowca, wędrującego we wszystkich kierunkach. Innym dowodem było odnalezienie mezozaurusa- zwierzęcia słodkowodnego, które nie mogło przepłynąć Atlantyku (perm). Osady jurajskie reprezentowane są przez piaski eoliczne i pokrywy bazaltu

Omówienie dowodów

1. Paleontologiczne- rozprzestrzenienie organizmów wybitnie lądowych, które nie mogły przemieścić się przez wody oceanu (mesozaurus, cynognatus, lystrosaurus, znaleziony w Afryce, na Antarktydzie, w Indiach) oraz flora glossopterisowa. Lystrosaurusa odkryto na Antarktydzie w 1969

2. Paleoklimatyczne- olbrzymie złoża węgla Antarktydy, są współcześnie przykryte lądolodem. Amfiteatr Kadzielnia w Kielcach to kopalna rafa koralowa. Złoża soli Kłodawy i Wieliczki wymagały ewaporacji. We wszystkich tych wypadkach mamy do czynienia z obecnością zjawisk klimatu suchego lub tropikalnego. Jest to dowód, że obszary te musiały znajdować się na innych obszarach niż obecnie. Jeśli złączymy kontynenty ich osady utworzą paleoklimat ze strefą równikową i symetrycznymi strefami pustynnymi na północ i południe

3. Strukturalne- podobieństwo strukturalne (przebieg fałdów gór fałdowych- Appalachy i góry Skandynawskie powstały w wyniku tej samej kompresji i rozerwane potem Atlantykiem) . Innym przykładem są góry Przylądka Dobrej Nadziei. Kapsztad jest położony u podnóża wielkiego urwiska. Jego drugą część znajdziemy pod Buenos Aires. Podobieństwo po obu stronach Atlantyku, dotyczy skał starszych niż 145 mln, czyli Kredy. Zakłada się że początek rozłamu Pangei miał miejsce na przełomie triasu i jury, ok. 200 mln lat temu.

4. Obecność głębokich dolin (ryftów) biegnących równolegle do grzbietów śródoceanicznych. Doliny ryftowe są ewidentnym efektem procesów tensyjnych (rozciągających). Obszary te są obszarami zwiększonego strumienia ciepła i intensywnych zjawisk wulkanicznych, o czym możemy się przekonać patrząc na Islandię.

5. W strefach rowów oceanicznych mamy do czynienia ze zmniejszonym strumieniem ciepła i ujemnymi anomaliami grawitacyjnymi świadczącymi o miąższej warstwie skał o stosunkowo małej gęstości.

1. Rozkład trzęsień ziemi obserwowany w pobliżu rowów oceanicznych. W pobliżu rowu są płytkie trzęsienia ziemi. Coraz dalej od rowów mamy do czynienia z ogniskami o coraz większej głębokości. Jeśli układ tych ognisk połączymy ze sobą uzyskamy prostą nachyloną pod kątem 45 stopni. Układ ten zauważył Beniof i nazywamy go strefą Beniofa.

2. Stwierdzenie obecności astenosfery, czyli strefy wolnych prędkości (lvl)

3. W latach 50 –tych i 60- tych doszły wyniki badań paleomagnetycznych. Skały zawierające w sobie dużą ilość żelaza (magnetyt) mogą być z łatwością namagnesowane po ostygnięciu poniżej temperatury 580°C (punkt Curie). Poniżej tej temperatury, fragmenty magnetytu ułożą się zgodnie z linią pola magnetycznego. Zapis ten jest tak silny, że może przetrwać nawet kolejne namagnesowania. Geofizycy mogą zdjąć wtórny zapis. Pierwsze badania paleomagnetyczne przeprowadzono w Europie, a kolejne w Ameryce Północnej. Zapisy te różniły, się nie tylko z powodu migracji bieguna magnetycznego. Układy zmian nie były bowiem identyczne dla Ameryki i Europy. Wydawało się, że dane te są sprzeczne. Po połączeniu kontynentów ze sobą, pierwotna sprzeczność zostaje wyeliminowana.

W 1963 pojawiła się teoretyczna praca Freda Vine’a i Drummonda Matthews’a. Autorzy ci zaproponowali wykorzystanie zjawiska paleomagnetyzmu do sprawdzeni prawdziwości teorii o spredingu dna oceanicznego. Jeżeli spreding ma miejsce to musi być on zapisany, w formie pasowych anomalii magnetycznych. Teoria bardzo szybko znalazła potwierdzenie w praktyce. Jeżeli mamy do czynienia z pęknięciem skorupy oceanicznej lawa wypełniająca szczelinę przyjmuje układ istniejącego ówcześnie pola magnetycznego. Dalsze siły prowadzą do pęknięcia tegoż szwu i wypełniając szczelinę nową magmę. Nowa magma układa się znowu według ówczesnego pola magnetycznego. Badania te umożliwiły sporządzenie tabeli stratygraficznej opartej na zmianach pola magnetycznego ziemi. Można z niej odczytać że wielokrotnie dochodziło do inwersji biegunów.

Poznanie wyszczególnionych do tej pory dowodów umożliwiło sformułowanie koncepcji tektoniki płyt i związanej z nią hipotezy rozrostu dna oceanicznego, inaczej spredingu. Autorami tej teorii było dwóch badaczy: Robert Dietz (1961) oraz Harry Hess (1962). Harry Hess (1906-1969) był marynarzem pływającym na amerykańskich statkach podwodnych podczas drugiej wojny światowej. Dzięki temu jako jeden z pierwszych mógł poznać praktycznie morfologię den oceanicznych. Według tej hipotezy w osiach grzbietów śródoceanicznych przedostaje się ku górze rozgrzana materia płaszcza, która wypełnia szczelinę osiową. Po jej zakrzepnięciu skorupa oceaniczne jest w tym miejscu rozbudowywana. Z upływem czasu proces ten jest powtarzalny. Wraz ze spadkiem temperatury wzrasta gęstość młodych skał skorupy oceanicznej, przy jednoczesnym spadku ich objętości. Dzięki temu ulega ona zanurzeniu. Powstają głębie abisalne. Zjawisku rozbudowywania towarzyszy zjawisko niszczenia tejże skorupy w strefach rowów oceanicznych i w strefie Beniofa. Proces ten polega na subdukcji.

Podstawę tektoniki płyt stanowią następujące założenia:

• Litosfera jest podzielona na kilkanaście płyt (kier): Pacyficzna, Północnoamerykańską, Południowoamerykańską, Afrykańską, Euroazjatycką, Indoaustralijską, Antarktyczną oraz mniejsze takie jak Nazca, Kokosowa, Karaibska, Juan de Fuca (Yellowstone), Szkocka, Filipińska, Arabską, Irańska, Anatolijska, Adriatycka itd.

• Płyty (kry¹) są sztywne i mogą przemieszczać się w tempie kilku centymetrów na rok po powierzchni astenosfery.

• Płyty (kry) są stale odnawiane w strefach grzbietów śródoceanicznych i niszczone w strefach subdukcji.

• Płyty składają się albo wyłącznie ze skorupy oceanicznej (kra pacyficzna) albo ze skorupy oceanicznej i kontynentalnej np. Afrykańska.

• Kontynenty są przemieszczane z całą płytą, a ich krawędzie mogą się znajdować albo wewnątrz płyty (krawędź pasywna²) albo w pobliżu granic płyt (krawędź aktywna- typu andyjskiego)

• Bloki kontynentu, jako lżejsze, nie podlegają subdukcji.

• Wnętrza płyt nie podlegają większym deformacjom ciągłym, które to są skupione na ich granicach.

• Granice płyt są trzech rodzajów: granic dywergentnych (akrecyjnych), tam gdzie płyty ulegają rozsunięciu (ryfty i grzbiety śródoceaniczne); granic konwergentnych, gdzie jedna z płyt podsuwa się pod drugą i jest w strefie subdukcji pochłaniana; uskoki przesuwcze, gdzie płyty przesuwają się względem siebie.

• Mechanizmem napędowym ruchu płyt są prądy konwekcji cieplnej. Ruch ten ma charakter rotacji wokół odpowiednio dobranej osi.

Grzbiet jest przecięty licznymi uskokami transformacyjnymi, odkrytymi przez Tuzo Wilsona w 1965. Prędkość liniowa jest największa na równiku (równiku względem osi rotacji), koło bieguna prędkość jest mniejsza. Płyty litosfery muszą się od siebie oddalać z różną prędkością. Największa prędkość jest w strefie równikowej a najmniejsza przy biegunie. By taki mechanizm mógł mieć miejsce muszą istnieć rozłamy w postaci uskoków transformacyjnych prostopadłych do osi grzbietu. .

---

1. Słowo kra jest dokładniejsza, płyta może bowiem kojarzyć się z czymś idealnie gładkim, co nie jest proste.↩

2. Kopalne krawędzie pasywne to kolektory bituminów.↩