Магниттік өрнектер пластинаның ығысуын қалай жазады
Мұхит түбін уақыт іздерін сақтайтын алып «мұрағат» деп елестетіңіз. Жазбаша түрде емес, тау жыныстарына енген магниттік өрнектер түрінде. Бұл өрнектер – теңіз түбіндегі симметриялы магниттік сызықтар – тектоникалық плиталардың шынымен қозғалатынының ең күшті дәлелдерінің біріне айналды. Осы магниттік жазбалар арқылы ғалымдар мұхит қыртысының қашан пайда болғанын, мұхит түбінің қаншалықты тез таралғанын және Жер плиталарының миллиондаған жылдар ішінде қалай қозғалғанын бақылай алады.
Жердің магнетизмі және тау жыныстарындағы табиғи «компас»
Жердің алып жолақты магнитке ұқсайтын жаһандық магнит өрісі бар. Магниттік күш сызықтары магниттік оңтүстік полюстің маңынан пайда болып, солтүстік магниттік полюстің маңына енеді. Бұл магнит өрісі тұрақты емес: оның күші өзгеруі мүмкін, магниттік полюстердің орналасуы өзгеруі мүмкін, және бұл талқылау үшін ең бастысы - ол кейде бағытын өзгертеді (геомагниттік бұрылыс). Бұрылыс болған кезде Жердің магнит өрісінің бағыты 180 градусқа өзгереді: «солтүстікті» көрсетіп тұрған компас енді «оңтүстікті» (магниттік мағынада) көрсетеді.
Сонымен, мұның тау жыныстарына қандай қатысы бар? Көптеген тау жыныстарының, әсіресе магмадан алынған тау жыныстарының құрамында магнетит (Fe₃O₄) сияқты магниттік минералдар бар. Магма суыған кезде және магмалық тау жынысына айналғанда, оның ішіндегі магниттік минералдар қатаю кезінде Жердің магнит өрісінің бағытын «құлыптайды». Бұл процесс қалдық магниттелу деп аталады. Басқаша айтқанда, белгілі бір уақытта пайда болған магмалық тау жыныстары деректерді тіркеуші ретінде әрекет ете алады: олар пайда болған кезде Жердің магнит өрісінің бағытын сақтайды.
Орта мұхит жотасы: Жаңа жер қыртысы фабрикасы
Пластиналар қозғалысының магниттік жазбасының кілті - мұхит ортасындағы жота. Бұл екі плитаның бір-бірінен алшақтайтын дивергентті плиталар шекараларында пайда болатын су асты тауларының тізбегі. Пластиналар бір-бірінен алшақтаған сайын, мантиядан шыққан магма сол саңылауды толтыру үшін көтеріледі, содан кейін жаңа мұхит қабығына айналады. Бұл жалғасып жатқан процесс теңіз түбінің таралуы деп аталады.
Жаңа қыртыс мұхиттың орта жоталарында үнемі пайда болатындықтан, мұхит түбі конвейер таспасы сияқты: ең жасы дәл ортасында (жотада) орналасқан, содан кейін солға және оңға қарай жылжыған сайын ескіреді. Белгілі бір уақытта пайда болған қыртыстың әрбір "қабаты" сол кездегі Жердің магнит өрісінің бағытын тіркейді. Егер магнит өрісі сол кезеңде қалыпты болса, тау жыныстары қалыпты бағытта магниттеледі; егер бұл кері кезең болса, тау жыныстары кері бағытта магниттеледі.
Симметриялық магниттік жолақтар: кеңеюдің саусақ іздері
Ғалымдар мұхит түбіндегі магниттік аномалияларды сүйретілетін магнитометрлерді пайдаланып картаға түсірген кезде, олар таңқаларлық заңдылықты анықтады: магниттік аномалиялар жолақтары мұхиттың орта жоталарына параллель созылып, екі жағында да симметриялы түрде орналасқан. Бұл жолақтар «қалыпты» және «кері» бағытта кезектесіп тұрды.
Неліктен жолақтану үлгісі пайда болады? Себебі мұхиттық қыртыс үнемі қалыптасып отырады, ал Жердің магнит өрісі кейде қалыпты, ал кейде кері болады. Конвейер таспасындағы сызықтарды елестетіп көріңіз: қара бояу жағылған кезде бір жолақ пайда болады; ақ бояу жағылған кезде екінші жолақ пайда болады; және тағы басқалар. Мұхит түбінде бұл «бояу» магнит өрісінің полярлығы болып табылады. Магма мұхиттың орта жоталарында қатқан кезде, ол ағымдағы полярлықты тіркейді, содан кейін плиталар қозғалған кезде алып кетеді. Таралу екі бағытта да салыстырмалы тепе-теңдікпен жүретіндіктен, жотаның екі жағында да бірдей жолақтану үлгісі пайда болады - бұл өте ерекше симметрияны жасайды.
Бұл симметриялы өрнек мұхит түбінің қозғалып, үнемі жаңарып отыратынының айқын дәлелі болып табылады. Сондай-ақ, ол ежелгі сұраққа жауап береді: ескі мұхиттық қыртыс қайда кетеді? Жауабы: ол ақырында субдукция аймақтарында басқа плиталардың астына батып, мантияға қайта оралады.
Магниттік күнтізбе: үлгілерді уақытқа айналдыру
Магниттік үлгілер тек плиталардың қозғалып жатқанын ғана емес, сонымен қатар жасын анықтауға да мүмкіндік береді. Ғалымдар радиометриялық әдістерді (мысалы, калий-аргон немесе аргон-аргон) қолдана отырып, жасын анықтауға болатын жер үсті лавасынан алынған деректерге негізделген геомагниттік полярлық уақыт шкаласын құрды. Бұл шкала соңғы миллион жылдағы қалыпты және кері полярлықтың барлық кезеңдерін тізімдейді.
Теңіз түбіндегі магниттік жолақтардың үлгілері жаһандық кері уақыт шкаласымен салыстырылған кезде, әрбір жолақты белгілі бір уақыт аралығына «сәйкестендіруге» болады. Бұл штрих-кодты сәйкестендіруге ұқсайды: жолақтардың бірдей тізбегі бірдей уақыт тізбегін көрсетеді. Осылайша, ғалымдар белгілі бір жердегі мұхит қыртысының жасын оның магниттік үлгісі бойынша анықтай алады.
Пластинаның жылжу жылдамдығын өлшеу
Жер қыртысының жасы белгілі болғаннан кейін, келесі қадам - плиталардың қаншалықты жылдам қозғалатынын өлшеу. Әдістің тұжырымдамасы қарапайым:
1. Магниттік таспаның мұхит ортасындағы жотаның осінен (жер қыртысы пайда болатын жерден) қашықтығын өлшеңіз.
2. Магниттік кері шкала бойынша таспаның жасын анықтаңыз.
3. Кеңею жылдамдығы = қашықтық / уақыт.
Мысалы, егер 5 миллион жыл бұрын пайда болған жолақ жотадан 100 км қашықтықта болса, онда бір жағында таралу жылдамдығы 100 км / 5 миллион жыл = миллион жылға 20 км немесе жылына 2 см. Таралу екі жақта да жүретіндіктен, екі пластинаның арасындағы жалпы бөліну жылдамдығы екі есе көп болуы мүмкін (қолданылған анықтамаға байланысты).
Зерттеушілер осы әдісті қолдана отырып, пластиналардың қозғалыс жылдамдығы әртүрлі екенін анықтады: кейбіреулері жылына бірнеше миллиметр ғана, ал басқалары жылына бірнеше сантиметрге жетеді — бұл адам тырнақтарының өсу жылдамдығымен салыстыруға болады.
Өткен плиталар қозғалыстарын қайта құру
Магниттік үлгілер мұхиттың ашылу және континенттік дрейф тарихын қалпына келтіруге де көмектеседі. Атлант мұхиты ашыла бастаған кезде Орта Атлант жотасында жаңа мұхит қыртысы пайда болды. Атлант мұхиты түбінде сақталған магниттік жолақтар қазір Африка мен Американың қалай біртіндеп бөлінгенін жазып алады. Жолақтардың жасын, жотаның орналасуын және плиталардың геометриясын өзара байланыстыру арқылы ғалымдар тектоникалық «фильмді» кері айналдыра алады: миллиондаған жылдар бұрынғы құрлықтардың орналасуын бағалай алады.
Сонымен қатар, жоталар бағытының өзгеруі немесе жолақтардың орналасуындағы біркелкі еместіктер тектоникалық күштердің өзгеруіне, плиталар қозғалысындағы ығысуларға немесе жоталардың секіруі сияқты оқиғаларға анықтама бере алады. Осылайша, магниттік жазба тек жылдамдық туралы ғана емес, сонымен қатар тектоникалық жүйенің динамикасы уақыт өте келе қалай өзгеретіні туралы да.
Неліктен бұл дәлел соншалықты күшті?
Теңіз түбіндегі магниттік заңдылықтар ашылғанға дейін, континенттік дрейф идеясы (Альфред Вегенер ұсынған) кеңінен қабылданбады, себебі континенттердің қалай қозғалатынын түсіндіретін механизм немесе күшті дәлелдер болған жоқ. Симметриялық магниттік жолақ карталары сандық және жаһандық дәлелдер келтірді: дәл осындай заңдылық көптеген мұхиттарда да табылды, бұл құрлықтық жыныстарда да тіркелген Жердің магнит өрісінің кері өзгеруіне сәйкес келеді және жаңа қыртыстың мұхит ортасындағы жоталарда пайда болып, субдукция аймақтарында жоғалуы тұжырымдамасына сәйкес келеді.
Бұл дәлелдерді өлшеуге болады. Сіз бір нәрсенің сәйкес келетінін «көріп» қана қоймайсыз; оның жасын және қозғалыс жылдамдығын есептей аласыз. Міне, осы себепті теңіз түбіндегі палеомагнетизм ХХ ғасырдың ортасында қазіргі заманғы плиталық тектоника теориясының пайда болуында маңызды кезеңге айналды.
Жабу
Мұхит түбіндегі магниттік өрнектер - Жер тарихының тау жыныстарында сақталған жазбасы. Магниттік аномалиялардың әрбір жолағы жер қыртысы пайда болған кезде магнит өрісінің бағытын жазып алады, ал мұхиттық жер қыртысы орта мұхиттық жоталардан алыстағандықтан, өрнектер ұқыпты орналасқан және симметриялы. Оларды магниттік бұрылыстар шкаласына сәйкестендіру арқылы ғалымдар жер қыртысының жасын анықтай алады, таралу жылдамдығын есептей алады және миллиондаған жылдар бойы плиталардың қозғалысын қалпына келтіре алады. Осы көрінбейтін «жолақтардан» біз плиталардың ығысуын оқимыз - бұл Жер бетінің тірі, қозғалатын және үнемі өзгеріп отыратын жүйе екендігінің дәлелі.
Қаласаңыз, мен магниттік таспа тұжырымдамасының иллюстрациясын (қарапайым диаграмма) қоса аламын немесе қажет болған жағдайда осы мақаланы танымал (жеңіл) немесе ғылыми (техникалық) стильге бейімдей аламын.
