Kontynenty jak torty

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Proces powstawania ziemskiej skorupy i kontynentów jest ciągle nieznany. Istnieją opisujące go teorie, ale najnowsze odkrycia obalają stare modele, zmuszając naukowców do rezygnacji z przekonania, że formowanie kontynentów zakończyło się dwa miliardy lat temu i że stanowią one jednolite płyty skalne.

Pierwotne ziemskie kontynenty zaczęły się tworzyć trzy miliardy lat temu, kiedy nasza planeta była bardziej gorąca a ruch roztopionej skały w jej płaszczu bardziej intensywny. Materia skalna unosiła się ku górze, podobnie jak szumowiny w gotującej się zupie, formując ostatecznie litosferę, czyli zewnętrzną, twardą powłokę. Jedna z głównych teorii zakłada, że kontynenty uformowały się z punktowego wypływu materii, rozchodzącej się na wszystkie strony. Kiedy miliard lat później Ziemia ostygła, formowanie kontynentów zakończyło się, a drobniejsze procesy geologiczne dobudowywały jedynie ich obrzeża. Od tego czasu płyty kontynentów kilkakrotnie rozdzielały się, obracały, łączyły i zmieniały położenie, ale pozostawały litymi masami skalnymi - kratonami - o grubości szacowanej na 250 kilometrów - takie wyobrażenie panowało do teraz, ostatnie badania jednak przeczą tym założeniom.

Badanie prehistorii Ziemi jest trudne a jej przeszłość niejasna - to z powodu niemożności zbadania jej głębszych warstw. Wierzchnie 40 kilometrów litosfery to skorupa, znacząco odmienna chemicznie od głębiej położonego płaszcza. Jedyne źródło informacji o głębszych skałach to ksenolity i ksenokrysty - skalne inkluzje, wynoszone podczas aktywności wulkanicznej.

Główną metodą badawczą jest rejestrowanie rozchodzenia się fal sejsmicznych, powstających na przykład podczas trzęsień ziemi. W ten właśnie sposób oceniono grubość kratonu tworzącego główną część kontynentu północnoamerykańskiego na 250 kilometrów pośrodku, nieco mniej na obrzeżach. Pod tą twardą litosferą znajduje się mniej zwarta astenosfera, po której „ślizgają" się płyty kontynentów.

Rewolucję w postrzeganiu historii i struktury litosfery zawdzięczamy dwójce naukowców. Barbara Romanowicz, kierownik Berkeley Seismological Laboratory oraz Huaiyu Yuan opracowali nowy sposób badania struktury ziemi, nazwany anizotropią azymutalną. Wykorzystuje on fakt, że fale sejsmiczne rozchodzą się z różną prędkością, w zależności od kierunku, w którym skały były rozciągane podczas procesów geologicznych: wędrówki i obracania się kontynentów. Kiedy bowiem litosfera porusza się względem astenosfery, skały są rozciągane w kierunku ruchu, nabierając określonej tekstury.

Ku swojemu zaskoczeniu, odkryli oni wyraźną granicę w strukturze skał na głębokości 150 kilometrów. Nie może być to granica pomiędzy litosferą a astenosferą, ponieważ jest zbyt ostra. Musi to więc być granica między dwiema warstwami skał w kratonie dotychczas uważanym za jednolity. Podobną granicę, na głębokości 120 kilometrów, odkryto kilka lat temu wykorzystując fakt zmiany fali sejsmicznej z poprzecznej na podłużną i na odwrót, podczas przechodzenia przez ostre granice.

Według tych badań, górna warstwa amerykańskiego kratonu wykazuje oznaki rozciągania w kierunku północnowschodnim - południowozachodnim, zaś głębsza w kierunku północno - południowym. Oznacza to, że kraton nie mógł uformować się z jednego, centralnego źródła materii skalnej, gdyż wówczas kierunki rozciągania rozkładałyby się niczym szprychy w kole rowerowym. Oznacza to też, że jego poszczególne warstwy - niczym warstwy tortu - powstały w innych warunkach i innym czasie. Odkrycie dowodzi też, że procesy geologiczne formujące kontynenty były jeszcze aktywne mniej niż miliard lat temu. To stwarza konieczność przemyślenia genezy kontynentów na nowo.