Tektonika ploča: jučer, danas, sutra

geografske teme geologija i reljef

Njemački meteorolog i geofizičar Alfred Wegener autor je teorije o plutanju (pomicanju) kontinenata, koja je bila preteča suvremenih ideja o tektonici ploča. Kako su ga se dojmili oblici obalnih crta Afrike i Južne Amerike, koje se gotovo savršeno dopunjavaju, vjerovao je da su nekoć svi kontinenti bili povezani u superkontinent kojeg je nazvao Pangea, i koji se raskolio u mezozojskoj eri prije otprilike 300 milijuna godina. Iako je svoju hipotezu o pomicanju kontinenata predložio još 1912. godine u radu „O porijeklu kontinenata i oceana“ („Die Entstehung der Kontinente und Ozeane“), zbog toga što nije mogao objasniti mehanizam odgovoran za ovaj proces, teorija je prihvaćena tek početkom druge polovice 20. stoljeća, relativno dugo nakon njegove smrti.

Alfred Wegener je i sam istaknuo da nije prvi koji predlože teoriju plutanja kontinenata – početkom 20. stoljeća su i drugi znanstvenici došli do sličnih zaključaka na temelju dokaza iz fosila i stijena, koji su snažno sugerirali da su današnji kontinenti u stvari razdvojene mase. Jedan od njih bio je i američki geolog Frank Bursley Taylor, koji je dvije godine prije Wegenera objavio dokaze koji podupiru tu Wegenerovu hipotezu.

Fosilni obrasci preko kontinenata (Gondvana)
Fosilni obrasci preko kontinenata (Gondvana)

Wegener je već postojećim spoznajama pridodao rezultate geodetskih, geoloških, paleontoloških, geofizičkih, paleoklimatoloških i bioloških istraživanja. Bio je siguran da su današnji kontinenti nastali lomljenjem cjelovite kopnene mase i horizontalnim razmicanjem njezinih pojedinih dijelova.

Kako je bio žestoko kritiziran, pa čak i ismijavan od strane stručne javnosti, do kraja svog života Wegener je tražio dokaze. Objavio je još tri verzije svog kapitalnog djela – 1920., 1922. i 1929. godine, svaki put s nešto više dokaza. Ipak, nikada dovoljno da svjetska znanstvena javnost prihvati njegovu ideju. Otežavajuća okolnost Wegeneru bila je i ta što je za života bio prvenstveno poznat po svojim dostignućima u meteorologiji i kao pionir polarnih istraživanja. Zahvaljujući brojnim ekspedicijama, osobito onim na Grenland, Wegener je napisao fantastičnu knjigu Termodinamika atmosfere, koja je postala standardni udžbenik iz meteorologije. Od meteorologa i pionira istraživanja polarnih krajeva nisu se očekivale revolucionarne teorije u geologiji. No danas ta njegova ne mala dostignuća iz meteorologije padaju u zaborav – Alfreda Wegenera danas slavimo prije svega kao začetnika teorije o plutanju kontinenata.

Zanimljiva je crtica iz njegovog privatnog života: Wegener se oženio Elsom Köppen, kćerkom svog bivšeg učitelja i mentora, meteorologa Wladimira Köppena – svima poznatog po sustavu klasifikacije klime kojeg uz neke izmjene još uvijek često koristimo. Svijet je uistinu mali.

Wegener tijekom ekspedicije 1912-1913 godine
Wegener tijekom ekspedicije 1912-1913 godine

No, sam Alfred Wegener nije poživio dovoljno dugo da uvjeri svijet u svoja razmišljanja. Poginuo je kao pedesetogodišnjak tijekom ekspedicije na Grenlandu 1930. godine. Između ostalog, tamo je tražio dodatne dokaze da je Grenland nekada bio spojen sa Sjevernom Amerikom.

Teorija plutanja kontinenata

Wegener je započeo razvijati svoju pomisao o tome da se kontinenti pomiču promatrajući kartu svijeta. Primjetio je da se različite velike kopnene mase Zemlje gotovo uklapaju jedna u drugu poput slagalice. Kontinentalni pojas Amerike blisko se uklapa u Afriku i Europu, dok se Antarktik, Australija, Indija i Madagaskar uklapaju uz vrh južne Afrike. Nakon što je 1911. pročitao članak koji je kritizirao prevladavajuću hipotezu da je kopneni most nekoć povezivao Europu i Ameriku, odlučio je objaviti svoja razmišljanja. Tijekom jedne meteorološke ekspedicije, analizirao je tipove stijena, geološku strukturu i fosile na istočnim i zapadnim obalama Atlantskog oceana. Rezultati su pokazali da postoji značajna sličnost između podudarnih strana kontinenata, posebno u fosilnim biljkama.

Nakon ovog otkrića iz 1912. godine, Wegener je započeo javno zagovarati postojanje plutanja kontinenata, tvrdeći da su svi kontinenti nekada bili spojeni u jednu kopnenu masu i da su se kasnije međusobno udaljili. No, kako smo naveli prije – nije mogao to objasniti. Spekulirao je da uzrok leži u centrifugalnoj sili Zemljine rotacije ili u astronomskoj procesiji. Spominjao je tada također širenje morskog dna i ulogu srednjooceanskih grebena, ali tim idejama se kasnije nažalost nije vraćao.

U prvom izdanju svoje knjige „O porijeklu kontinenata i oceana“, predstavio je dokaze iz različitih područja kako bi unaprijedio teoriju da je nekoć postojao divovski kontinent. Taj kontinent je nazvao „Urkontinent“, što odgovara „primarnom kontinentu“, analogno grčkom „Pangaea“, što znači „Sve zemlje“ ili bolje: „Sva-Zemlja“. Slijedeća izdanja dopunjavao je dokazima, dok je teorija ostala ista.

Izvorne karte svijeta koje je izradio Alfred Wegener i prikazuju Pangeu i kontinente koji se udaljavaju
Izvorne karte svijeta koje je izradio Alfred Wegener i prikazuju Pangeu i kontinente koji se udaljavaju. Njegova prostorna i vremenska klasifikacija odgovara njegovoj tadašnjoj koncepciji, a ne kasnijim dokazanim položajima i geološkim epohama.

Kako je već navedeno prije, Wegener je imao više protivnika, nego sljedbenika svoje teorije. Od relevantnijih sljedbenika, tu su bili Alexander Du Toit iz Južne Afrike, Arthur Holmes iz Engleske, i Milutin Milanković iz Srbije. I nakon Wegenerove smrti, njegovi radovi bili su na meti kritičara. Na primjer, 1943. godine George Gaylord Simpson je napisao snažnu kritiku kako Wegenerove teorije, tako i konkurentske teorije o potonulim kopnenim mostovima. Simpson je tada predočio dokaze za ideju da se sličnosti flore i faune između kontinenata najbolje mogu objasniti time što su te fiksne kopnene mase tijekom vremena bile povezane i razdvojene periodičnim poplavama (tzv. teorija permanentizma).

No, razvojem paleomagnetizma kao znanstvene discipline 1950-ih, Wegenerova razmišljanja su postala vrlo aktualna. Početkom 1953. uzorci uzeti iz Indije pokazali su da se ta zemlja u prošlosti nalazila na južnoj hemisferi, baš kako je predvidio Wegener. Do 1959. godine Wegenerova teorija je imala dovoljno potpornih podataka da znatno smanji broj kritičara, osobito u Velikoj Britaniji, gdje je Kraljevsko društvo 1964. godine održalo simpozij na tu temu. Poklopilo se to s otkrićem širenja morskog dna Johna Tuzoa Wilsona, kao i s geomorfološkim kartama oceanskog dna koje je izradila Marie Tharp u suradnji s Bruceom Heezenom. Navedena otkrića promijenila su postojeću paradigmu o Wegenerovoj teoriji i uzdigla ga na poziciju pokretača jedne od najvećih znanstvenih revolucija 20. stoljeća. Kada se pojavio Globalni sustav pozicioniranja (GPS), postalo je moguće izravno mjeriti kretanje kontinenata. Tako danas, na primjer, pouzdano znamo da je kontinent koji se najbrže kreće Australija – u prosjeku 7 centimetara godišnje, prema sjeveru.

Najvažnije Zemljine tektonske ploče

Teorija tektonike ploča

Iz Wegenerove teorije o plutanju kontinenata i saznanja o širenju oceanskog dna, ubrzo je proizišla teorija tektonike ploča. Dok u Wegenerovoj teoriji o plutanju kontinenata dolazi do razmicanja samo kopnenih masa, dok je starost oceanskog dna svugdje ista i ploče čine samo kontinenti, u teoriji tektonike ploča do pomicanja kontinenata dolazi uslijed kretanja oceanske kore, pri čemu se starost oceanskog dna razlikuje, a ploče čine kontinenti zajedno s dijelovima oceanske kore.

Prema teoriji tektonike ploča, litosfera je podijeljena na osam velikih i nekoliko malih ploča koje se pomiču po astenosferi. Zone vulkanske aktivnosti i/ ili potresa markiraju većinu granica ploča, gdje se odvija i njihova najveća geološka aktivnost. Najčešće se razmiču jedna od druge ili se podvlače jedna pod drugu, rijeđe prolaze jedna pokraj druge (smicaju se).

granice litosfernih ploča

Svaka znanstvena disciplina ima teorije koje su od velike važnosti za nju. U geologiji je to teorija tektonike ploča, obzirom da je ona promijenila način na koji geolozi promatraju Zemlju: od statične u dinamičnu. Po svojoj težini i važnosti, teorija tektonike ploča može se usporediti s Darwinovom teorijom evolucije u biologiji, teorijom relativnosti u fizici ili teorijom atoma u kemiji. Teorija tektonike ploča postavila je okvir za interpretaciju sastava, strukture i unutrašnjih procesa Zemlje u globalnom mjerilu. Zahvaljujući ovoj teoriji objašnjavamo mnoge različite događaje na Zemlji: rasprostranjenost potresa, postanak ulančanog gorja, porijeklo topografije oceanskog dna, rasprostranjenost i raspored vulkana i dr.

Kada smo shvatili da je Zemlja podijeljena na velike i male litosferne ploče koje se konstantno kreću, zahvaljujući daljnjem istraživanju prvenstveno na području paleomagnetizma, došli smo do pretpostavki kako su se te ploče kretale, odnosno kakav je bio raspored mora i kopna na Zemlji milijunima godina unazad.

U ožujku 2021. godine u znanstvenom časopisu Earth-Science Reviews objavljeno je izvješće koje po prvi out vizualizira kontinuirani model pomicanja litosfernih ploča te rasporeda svjetskog kopna i mora. Vizualizaciju možete pogledati na YouTube kanalu Earth Byte grupe – jedne od vodećih svjetskih istraživačkih skupina za globalne i regionalne tektonske rekonstrukcije ploča i za proučavanje međudjelovanja između dubokih zemaljskih i površinskih procesa.

Brzinu pomicanja litosfernih ploča možemo usporediti s brzinom rasta noktiju. No, kada se promjene koje su se događale tijekom milijarde godina svede na 40 sekundi, koliko traje animacija, rezultat pokazuje vrlo veliku dinamiku. Dakle, vizualizacija započinje pokazujući situaciju prije milijardu godina, a svakom slijedećem sekundom bliže smo sadašnjici za 25 milijuna godina. Na taj način možete vidjeti razvoj Zemlje za svega 40 sekundi:

Video prikazuje kako se kontinenti označeni zelenom bojom kreću po površini oceana prikazanog bijelom bojom. Riječ “Ma” iznad karte znači milijun. Različito obojene linije označavaju različite vrste granica litosfernih ploča: plavo-ljubičaste predstavljaju divergentne granice ploča, tj. mjesta na kojima se ploče odmiču. Linije s crvenim trokutima označavaju konvergentne granice – područja gdje se jedna ploča podvlači pod drugu.

Naravno, postoje različita predviđanja u kojem smjeru će se nastaviti pomicanje litosfernih ploča u budućnosti. Na ovu temu preporučujemo vizualizaciju s YouTube kanala Tech Insider, koja prikazuje kako će Zemlja izgledati za 250 milijuna godina, kada će se najvjerojatnije konitnenti ponovno spojiti u jednu kopnenu masu:

Ukoliko vas zanimaju slične teme, svakako preporučujemo naš članak „Superkontinent Gondvana“.

Odgovori

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *