Maas seistes tundub see teie jalgade all väga kõva ja stabiilne. Kõik mäed, mida näete, näevad välja kindlad ja muutumatud. Tõde on aga see, et Maa pinnavormid on miljonite aastate jooksul mitu korda muutunud ja liikunud. Need pinnavormid paiknevad tektooniliste plaatidena.
TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)
Lastele mõeldud tektooniliste plaatide määratlus hõlmab mõtlemist maakoorest kui suurtest tahvlitest, mis liiguvad üle vedeliku. Mäed tekivad ja maavärinad raputavad tektooniliste plaatide piiridel, kus uued pinnavormid tõusevad ja langevad.
Mis on tektoonilise plaadi määratlus?
Tektooniliste plaatide määratlemiseks on kõige parem alustada Maa komponentide kirjeldusega. Maal on kolm kihti: maakoor, mantel ja südamik. Koor on Maa pind, kus inimesed elavad. See on kõva pind, millel iga päev kõnnite. See on õhuke kiht, ookeani all õhem ja paksem kohtades, kus on mäeahelikud, näiteks Himaalaja. Koor toimib Maa keskosa isolatsioonina. Vahetult koore all on mantel tahke. Mantli tahke osa koos koorega moodustab kivise kivimina nn litosfääri. Kuid mida kaugemale maapinnale liigute, see mantel sulab ja sellel on väga kuum kivi, mis võib purunemata vormida ja venitada. Seda mantli osa nimetatakse astenosfääriks.
Parim viis tektooniliste plaatide määratlemiseks on see, et need on litosfääri osad, mis lagunevad tohututeks kiviplaatideks ehk maakooreplaatideks. Seal on paar tõeliselt suurt plaati ja mitu väiksemat plaati. Mõned peamised plaadid hõlmavad Aafrika, Antarktika ja Põhja-Ameerika plaate. Tektoonilised plaadid hõljuvad põhimõtteliselt astenosfääril ehk sulatatud mantlil. Kuigi mõelda on kummaline, hõljute tegelikult nendel tahvlitel, mida nimetatakse tektoonilisteks plaatideks. Ja mantli all on Maa tuum väga tihe. Selle välimine kiht on vedel ja südamiku sisemine kiht on tahke. See südamik koosneb rauast ja niklist ning on äärmiselt kõva ja tihe.
Esimesena tektooniliste plaatide olemasolu teoretiseeris saksa geofüüsik Alfred Wegener 1912. aastal. Ta märkas, et Aafrika lääneosa ja Lõuna-Ameerika idaosa kujud paistsid justkui kokku sobivat nagu mõistatus. Gloobuse kuvamine, mis näitab neid kahte kontinenti ja nende sobivust, on suurepärane võimalus näidata plaatide tektoonikat lastele. Wegener arvas, et mandrid pidid olema kunagi ühendatud ja paljude miljonite aastate jooksul kuidagi lahku kolinud. Ta nimetas seda superkontinenti Pangeaks ja nimetas mandri liikumise ideed mandri liikumiseks. Wegener avastas, et paleontoloogid leidsid fossiilseid andmeid nii Lõuna-Ameerikas kui ka mujal Aafrika. See kinnitas tema teooriat. Muud fossiilid leiti Madagaskari ja India, samuti Euroopa ja Põhja-Ameerika rannikult. Leitud taime- ja loomaliigid ei oleks võinud rännata üle tohutute ookeanide. Mõnede fossiilsete näidete hulka kuuluvad maa-roomaja Cynognathus Lõuna-Aafrikas ja Lõuna-Ameerikas ning taim Glossopteris Antarktikas, Indias ja Austraalias.
Teine vihje oli tõend iidsetest liustikest India, Aafrika, Austraalia ja Lõuna-Ameerika kivimites. Tegelikult teavad paleoklimatoloogideks nimetatud teadlased nüüd, et need vöötkivimid tõestasid liustike olemasolu nendel mandritel umbes 300 miljonit aastat tagasi. Põhja-Ameerika seevastu ei olnud tol ajal liustikega kaetud. Wegener ei suutnud oma tollase tehnoloogiaga täielikult selgitada, kuidas mandri triiv toimis. Hiljem, 1929. aastal, soovitas Arthur Holmes, et mantel läbib termokonvektsiooni. Kui olete kunagi näinud veekannu keemist, näete, kuidas konvektsioon välja näeb: kuumus põhjustab kuuma vedeliku pinnale tõusmist. Pinnale sattudes vedelik levib, jahtub ja vajub tagasi. See on hea plaatide tektoonika visualiseerimine lastele ja näitab, kuidas mantli konvektsioon töötab. Holmes arvas, et mantli termiline konvektsioon põhjustab kütte- ja jahutusmustreid, mis võivad tekitada mandreid, ja omakorda need jälle lagundada.
Aastakümneid hiljem avastati ookeanipõhja uurimisel ookeaniservad, geomagnetilised anomaaliad, massiivsed ookeanikaevikud, rikked ja saarekaared, mis paistsid toetavat Holmese ideid. Seejärel esitasid Harry Hess ja Robert Deitz teooria, et merepõhi levib, mis on Holmesi oletuse jätk. Merepõhja levimine tähendas, et ookeanipõhjad levisid keskelt välja, vajusid servadesse ja taastusid. Hollandi geodees Felix Vening Meinesz leidis ookeani kohta midagi üsna huvitavat: Maa gravitatsiooniväli ei olnud mere sügavas osas nii tugev. Seetõttu kirjeldas ta seda madala tihedusega ala konvektsioonivoolude mõjul mantlini alla tõmmatuna. Mantlis olev radioaktiivsus põhjustab soojust, mis viib konvektsioonini ja seega ka plaadi liikumiseni.
Millest tektoonilised plaadid on valmistatud?
Tektoonilised plaadid on purustatud tükid, mis on valmistatud maakoorest või litosfäärist. Nende teine nimi on koorikplaadid. Mandriline maakoor on vähem tihe ja ookeaniline maakoor on tihedam. Need jäigad plaadid võivad liikuda eri suundades, pidevalt nihkudes. Need moodustavad Maa “pusletükid”, mis sobivad kokku maamassidena. Need on tohutud, kivised ja rabedad osad Maa pinnast, mis liiguvad Maa mantlis asuvate konvektsioonivoolude tõttu.
Konvektsioonisoojust tekitavad astenosfääris sügavale tõrvataolises vedelas mantlis radioaktiivsed elemendid uraan, kaalium ja toorium. See on uskumatu rõhu ja kuumusega piirkond. Konvektsioon põhjustab ookeani keskpaikade ja ookeanipõhja tõusu ülespoole ning laavas ja geisrites näete kuumutatud mantlitõendeid. Kui magma kasvab, liigub see vastassuunas ja see tõmbab merepõhja lahti. Siis tekivad praod, tekib veel magmat ja tekib uus maa. Ainuüksi ookeani keskel asuvad harjad moodustavad Maa suurimad geoloogilised tunnused. Nad kulgevad mitu tuhat miili ja ühendavad ookeani vesikondi. Teadlased on registreerinud merepõhja järkjärgulise leviku Atlandi ookeanis, California lahes ja Punases meres. Merepõhja aeglane levik jätkub, surudes tektoonilised plaadid laiali. Lõpuks liigub seljandik mandriplaadi poole ja sukeldub selle alla nn subduktsioonivööndiks. See tsükkel kordub miljoneid aastaid.
Mis on plaadi piir?
Plaadipiirid on tektooniliste plaatide piirid. Tektooniliste plaatide nihkumisel ja liikumisel teevad nad mäeahelikke ja muudavad maad plaatide piiride lähedal. Kolm erinevat tüüpi plaadipiire aitavad määratleda tektoonilisi plaate veelgi.
Erinevad plaadipiirid kirjeldavad stsenaariumi, kus kaks tektoonilist plaati liiguvad üksteisest lahus. Need piirid on sageli kõikuvad, piki neid lõhesid on laavapursked ja geisrid. Magma imbub ülespoole ja tahkub, tekitades plaatide servadele uue kooriku. Magmast saab omamoodi kivim, mida nimetatakse basaltiks ja mis asub ookeani põhja all; seda nimetatakse ka ookeani koorikuks. Erinevad plaadipiirid on seega uue kooriku allikas. Näide lahkneva plaadipiiri maal on silmatorkav tunnus, mida nimetatakse Aafrika Suureks Rifti oruks. Kaugemas tulevikus jaguneb manner siin tõenäoliselt lahku.
Teadlased määratlevad üksteisega liituvad tektoonilised plaadipiirid konvergentsete piiridena. Mõnes mäeahelas näete tõendeid lähenevate piiride, eriti sakiliste vahemike kohta. Nad näevad välja nii tektooniliste plaatide tegeliku kokkupõrke tõttu, mis painutab Maad. Nii moodustusid Himaalaja mäed; India plaat koondus Euraasia plaadiga. Nii tekkis palju miljoneid aastaid tagasi ka palju vanemad Appalatsi mäed. Põhja-Ameerika Kaljumäed on noorem näide mägedest, mis on moodustatud lähenevatel piiridel. Vulkaane võib sageli leida lähenevatest piiridest. Mõnel juhul sunnivad need põrkuvad plaadid ookeanilist maakoort kuni mantlini. See sulab ja tõuseb uuesti magmana läbi plaadi, millega see kokku põrkas. Graniit on selline kivim, mis sellest kokkupõrkest tekib.
Kolmandat tüüpi plaadi piire nimetatakse teisendusplaadi piiriks. See ala tekib siis, kui kaks plaati libisevad üksteisest mööda. Sageli on nende piiride all murdjooned; mõnikord võivad olla ookeani kanjonid. Sellistel plaadipiiridel magma puudub. Ümberkujundusplaadi piiridel ei teki uut koorikut ega laguneta. Ehkki teisendusplaatide piirid ei anna uusi mägesid ega ookeane, on need aeg-ajalt toimuvate maavärinate kohad.
Mida teevad plaadid maavärina ajal?
Tektooniliste plaatide piire nimetatakse mõnikord ka murdjoonteks. Murdjooned on kurikuulsad kui maavärinate ja vulkaanide asukoht. Nendel piiridel toimub palju geoloogilisi tegevusi.
Erinevate plaadipiiride korral eemalduvad plaadid üksteisest ja laava on sageli olemas. Piirkond, kus need plaadid lõhenevad, on maavärinatele vastuvõtlik. Konvergentsetel piiridel tekivad maavärinad, kui tektoonilised plaadid kokku põrkavad, näiteks kui toimub subduktsioon ja üks maismaad sukeldub teise alla. Maavärinad toimuvad ka siis, kui tektoonilised plaadid libisevad teisenemisplaatide piiridel üksteise kõrval. Kui plaadid seda teevad, tekitavad nad suurt pinget ja hõõrdumist. See on California maavärinate kõige levinum koht. Need "streigi-libisemise tsoonid" võivad põhjustada madalaid maavärinaid, kuid võivad mõnikord põhjustada ka võimsaid maavärinaid. San Andrease viga on sellise rikke peamine näide.
Niinimetatud tulerõngas Vaikse ookeani basseinis on aktiivse tektoonilise plaadi liikumise piirkond. Sellisena esineb kogu selle rõnga ulatuses arvukalt vulkaane ja maavärinaid.
Hawaii saared ei kuulu tuleringi koosseisu. Need on osa nn kuumast kohast, kus magma on tõusnud mantlist koorikuni. Magma puhkeb laavana ja teeb kuplikujulisi kilpvulkaane. Hawaii saar ise on tohutu kilpvulkaan, millest suur osa asub ookeani pinna all. Kui lisada osa, mis asub ookeani pinna all, on see mägi palju kõrgem kui Mount Everest! Kuumades kohtades elavad maavärinad ja pursked, kuid lõpuks liiguvad tektoonilised plaadid, millel nad asuvad, ja kõik vulkaanid kustuvad. Väikesed saared, mida nimetatakse atollideks, on tegelikult iidsed vulkaanid kuumadest kohtadest, mis aja jooksul kokku varisesid.
Kuigi maavärinad on ise lühiajalised ja võimsad sündmused, on need ainult osa tektooniliste plaatide lühikesest liikumisest paljude miljonite aastate jooksul. Terve kontinentide pikaajaline liikumine on vapustav mõelda. Teadlased teavad fossiilsetest andmetest ja ookeanipõhja kivimitel olevatest magnetribadest, et mandrid on liikunud ja Maa magnetväli on vastupidiseks muutunud. Tegelikult näitab kaljurekord, et magnetväli on mitu korda vahetunud, iga mõnesaja tuhande aasta tagant. Nende magnetiliste ookeanipõhjakivimite tutvumine aitab teadlastel mõista, kuidas ookeanipõhjad aja jooksul liiguvad.
Paljude miljonite aastate pärast näevad mandrid oma asukohalt välja tõenäoliselt hoopis teistsugused kui praegu. Suur kindlus Maa suhtes on see, et see muutub ka edaspidi. Plaaditektonika toimimise kohta lisateabe saamine aitab teil ainult mõista seda dünaamilist Maad.