Viac

8.8: Paleomagnetické dôkazy pre doskovú tektoniku - geovedy

8.8: Paleomagnetické dôkazy pre doskovú tektoniku - geovedy


Aj keď by sa ho Alfred Wegener nedožil, jeho predstavy o kontinentálnom drifte by si postupne získali uznanie vo vedeckej komunite potom, čo ho iní vedci upravili a formovali do podoby Teórie platňovej tektoniky. Niektoré z najdôležitejších dôkazov prišli zo štúdie paleomagnetizmusalebo zmeny magnetického poľa Zeme v priebehu miliónov rokov.

Magnetické pole Zeme je definované severným a južným pólom, ktoré sú všeobecne zarovnané s osou otáčania (obrázok ( PageIndex {1} )). Čiary magnetickej sily prúdia na Zem na severnej pologuli a von zo Zeme na južnej pologuli. Kvôli tvaru siločiar sa trendy magnetickej sily vyvíjajú v rôznych uhloch k povrchu na rôznych miestach (červené šípky na obrázku ( PageIndex {1} )). Na severnom a južnom póle je sila vertikálna. Kdekoľvek na rovníku je sila vodorovná a všade medzi tým je magnetická sila v určitom medziľahlom uhle k povrchu.

Vo svojej tekutej forme sa minerály, z ktorých sa skladá magma, môžu voľne pohybovať ľubovoľným smerom a zaujať akúkoľvek orientáciu. Ale keď sa magma ochladzuje a tuhne, pohyb sa zastaví a minerálna orientácia a poloha sa zafixujú. Ako minerálny magnetit (Fe3O4) kryštalizuje z magmy, stáva sa magnetizovanou s orientáciou rovnobežnou s orientáciou magnetického poľa Zeme v tom čase, podobným spôsobom, ako sa ihla kompasu vyrovnáva s magnetickým poľom a smeruje na sever. Tento magnetický záznam v hornine sa nazýva zvyškový magnetizmus. Horniny ako čadič, ktoré sa ochladzujú z vysokej teploty a majú obvykle relatívne vysoké hladiny magnetitu, sú obzvlášť náchylné na to, aby sa magnetizovali týmto spôsobom, ale aj usadeniny a usadené horniny, pokiaľ obsahujú malé množstvo magnetitu, ich zvyšky zachytia magnetizmus, pretože zrná magnetitu sa po uložení postupne preorientujú. Štúdiom horizontálnej aj vertikálnej zložky zvyškového magnetizmu sa dá zistiť nielen smer k magnetickému severu v čase vzniku horniny, ale aj zemepisná šírka, kde sa skala formovala vzhľadom na magnetický sever.

Na začiatku 50. rokov sa skupina geológov z Cambridgeskej univerzity, vrátane Keitha Runcorna, Edwarda Irvinga a niekoľkých ďalších, začala zaoberať zvyškovým magnetizmom fanerozoických britských a európskych vulkanických hornín a zhromažďovať paleomagnetické údaje. Zistili, že skaly rôznych vekových skupín odobraté z všeobecne rovnakej oblasti vykazovali celkom odlišné zjavné polohy magnetických pólov (zelená čiara, obrázok ( PageIndex {2} )). Pôvodne predpokladali, že to znamená, že magnetické pole Zeme sa časom významne odklonilo od svojej súčasnej polohy, ktorá je blízko rotačného pólu.

Krivka definovaná paleomagnetickými dátami sa nazýva a polárna vandrovka pretože Runcorn a jeho kolegovia si pôvodne mysleli, že ich údaje predstavujú skutočný pohyb magnetických pólov (keďže vtedajšie geofyzikálne modely naznačovali, že magnetické póly nie je potrebné zarovnávať s rotačnými pólmi). Teraz vieme, že magnetické údaje definujú pohyb kontinentov a nie magnetických pólov, tak tomu hovoríme zjavný polárna vandrovka (APWP). Runcorn a jeho kolegovia čoskoro rozšírili svoju prácu aj do Severnej Ameriky, čo sa tiež ukázalo zjavný polárne putovanie, ale výsledky neboli v súlade s výsledkami z Európy (obrázok ( PageIndex {2} )). Napríklad 200 m pól pre Severnú Ameriku sa umiestnil niekde v Číne, zatiaľ čo 200 ma pól pre Európu sa umiestnil v Tichom oceáne. Pretože pri 200 Ma mohla existovať iba jedna pólová pozícia, tieto dôkazy silne podporovali myšlienku, že Severná Amerika a Európa sa od roku 200 Ma vzájomne pohybovali. Následné paleomagnetické práce ukázali, že Južná Amerika, Afrika, India a Austrália majú tiež jedinečné krivky polárneho putovania. Preskupenie kontinentov na základe ich pozícií v Pangea spôsobilo, že sa tieto blúdiace krivky prekrývali, čo ukazuje, že kontinenty sa časom pohli.

Ďalšie dôkazy o pohybe kontinentov pochádzajú z analýzy magnetický dip. Z obrázku ( PageIndex {1} ) pripomeňme, že uhol magnetického poľa sa mení v závislosti na zemepisnej šírke, pričom pole je smerované vertikálne nadol k severnému pólu, smerom hore k južnému pólu a horizontálne k rovníku. Každá zemepisná šírka medzi rovníkom a pólmi bude mať zodpovedajúci uhol medzi horizontálnou a vertikálnou polohou (červené šípky, obrázok ( PageIndex {1} )). Pohľadom na uhol ponoru v horninách môžeme určiť zemepisnú šírku, v ktorej sa tieto horniny vytvorili. V kombinácii s vekom hornín môžeme sledovať pohyb kontinentov v priebehu času. Napríklad asi 500 Ma to, čo dnes nazývame Európa, bolo na juh od rovníka, a tak by sa potom vytvorili európske horniny, ktoré by získali orientáciu magnetického poľa smerujúceho nahor (obrázok ( PageIndex {3} )). Medzi dovtedy a teraz sa Európa postupne posúvala na sever a skaly tvoriace sa v rôznych dobách boli čoraz strmšie smerujúci nadol magnetické orientácie.

Táto paleomagnetická práca z 50. rokov bola prvým novým dôkazom v prospech kontinentálneho driftu a viedla množstvo geológov k tomu, že si začali myslieť, že táto myšlienka môže mať nejaké výhody.


* „Fyzická geológia“ od Stevena Earla použitá na základe medzinárodnej licencie CC-BY 4.0. Stiahnite si túto knihu zadarmo na adrese http://open.bccampus.ca


Paleomagnetický dôkaz pre otáčanie juhozápadného Japonska v smere hodinových ručičiek

Viac ako 500 orientovaných vzoriek felzických hornín kriedového až stredného miocénu bolo zhromaždených pozdĺž rieky Goo v strednej časti juhozápadného Japonska, aby sa z paleomagnetického hľadiska zistil proces tektonickej rotácie juhozápadného Japonska. Tepelná demagnetizácia bola úspešná pri izolácii charakteristických smerov od remanentnej magnetizácie vzoriek. Spoľahlivosť paleomagnetického smeru sa zisťuje zhodou smerov z rôznych druhov hornín, ako aj prítomnosťou normálnej aj reverznej polarity. Paleomagnetické výsledky ukazujú, že juhozápadné Japonsko sa začalo otáčať v smere hodinových ručičiek58 ± 14° neskôr ako 28 Ma a zastavil svoj pohyb asi o 12 Ma. Juhozápadné Japonsko neprešlo od 28. Ma detekovateľným prekladom zo severu na juh. Tieto výsledky naznačujú, že juhozápadné Japonsko sa otáčalo okolo otočného bodu okolo 34 ° s. Š., 129 ° vd medzi 28 ma 12 ma v súvislosti s otvorením Japonského mora.


8.8: Paleomagnetické dôkazy pre doskovú tektoniku - geovedy

História deformácie neskorého miocénu (Proto-zálivu) na okraji Sonoranu v Kalifornskom zálive je kľúčom k pochopeniu toho, ako bola Baja California zajatá tichomorskou doskou a ako bol kmeň rozdelený počas obdobia proto-zálivu (12,5 - 6 Ma) . Sierra el Aguaje a Sierra Tinajas del Carmen sa nachádzajú v juhozápadnom pobreží mesta Sonora v Mexiku a predstavujú východnú okrajovú časť stredného Kalifornského zálivu. Rozsahy sa skladajú z vulkanických jednotiek a zodpovedajúcich vulkanoklastických jednotiek, ktoré sú výsledkom pretrvávajúcej magmatickej aktivity medzi 20 a 8,8 Ma, vrátane troch balení čadiča a andezitu, ktoré vytvárajú vynikajúce paleomagnetické záznamníky. Na základe prierezových vzťahov a geochronologických údajov o pred-, syn- a post-tektonických vulkanických jednotkách je väčšina zlomov a naklonení v pohorí Sierra El Aguaje zaznamenaná v rozmedzí 11,9 až 9,0 Ma, takže spadá úplne do protogulfského času. Paleomagnetické vyšetrovanie možných rotácií vertikálnej osi v Sierra el Aguaje odhalilo dôkazy rotácií v smere hodinových ručičiek medzi

105 ° s možnými prekladmi. Tieto výsledky sú v súlade s existujúcimi terénnymi vzťahmi, ktoré naznačujú prítomnosť veľkých (> 45 °) vertikálnych rotácií v tejto oblasti. Medzi tieto dôkazy patria: a) prudké zmeny v štrajku naklonených vrstiev v rôznych častiach rozsahu vrátane veľkých domén charakterizovaných štrajkmi EW b) všadeprítomné štrajkové chyby SV-JZ s ľavým laterálne-normálnym šikmým sklzom, ktoré končia proti hlavným SZ trendové pravé bočné poruchy a c) šikmosť medzi generálnym štrajkom naklonených vrstiev a štrajkom porúch. Tieto rotácie nastali po 12 Ma a zväčša pred 9 Ma, a teda spadali do obdobia Proto-zálivu. Takéto rozsiahle rotácie prepožičiavajú dôveryhodnosť skôr teórii, že oblasť na palube Baja California zažívala v období proto-zálivského transtenzia, než číre predĺženie, ktoré by bolo výsledkom rozdelenia kmeňov medzi Sonoru a poruchu Tosco-Abreojos pri pobreží Baja. Kalifornia.


Prebiehajúce ponuky!

Balíček DVOJročné predplatné Ročné predplatné
VŠETKY poznámky PMF IAS Ušetrite 30% Ušetrite 10%
Geografia + životné prostredie Ušetrite 30% Ušetrite 10%

Rok (y) = platnosť súborov na stiahnutie

1 rok platnosti == Platnosť odkazov na stiahnutie (oboje Statické a súčasné záležitosti) je 1 rok od dátumu nákupu.

2 roky platnosti == Platnosť odkazov na stiahnutie (oboje Statické a súčasné záležitosti) je 2 roky od dátumu nákupu.

Najideálnejší a najodporúčanejší je dvojročný balíček, pretože cyklus UPSC (začiatok prípravy na výsledky) trvá takmer 2 roky.

Napríklad,

Ak si poznámky kupujete pomocou & # 8220Platnosť sťahovania == 1 rok, & # 8221 dňa 02/07/2021 , potom si budete môcť stiahnuť Statické súbory + aktuálne záležitosti súbory do 03/07/2022 .

Ak si poznámky kupujete pomocou & # 8220Platnosť sťahovania == 2 roky, & # 8221 dňa 02/07/2021 , potom si budete môcť stiahnuť Statické súbory + aktuálne záležitosti súbory do 04/07/2023 .

Ak vytiahneme Aktualizované (nové) vydania statických súborov v rámci vášho obdobia členstva , budete si ich môcť stiahnuť bez toho, aby si platil niečo navyše .

Bez ohľadu na balík, ktorý si vyberiete, sú aktuálne záležitosti geografie, životného prostredia, vedy a techniky a indické poľnohospodárstvo k dispozícii na Mája 2019.

Aktuálne veci umenia a kultúry a indické hospodárstvo sú dostupné na internetovej stránke Novembra 2020.

Po uskutočnení platby sa musíte prihlásiť do Stránka na stiahnutie na stiahnutie súborov (skontrolujte prihlasovacie údaje vo svojom e-maile).


Fosílne dôkazy

Kontinenty sa v histórii planéty posunuli veľmi veľa, ale prinášajú záznamy o tom, kde boli. Niektoré z týchto dôkazov sú fosílie zvierat a rastlín. Tropické druhy nájdené v Antarktíde a podobné fosílie nájdené v západnej Afrike a na východe Južnej Ameriky rozprávajú príbeh o tom, kde tieto pevniny bývali. Paleomagnetický dôkaz je ešte silnejším dôkazom. Magnetické vrstvy vo fosílnom zázname ukazujú, ako boli zemské masy orientované v rôznych časoch počas histórie Zeme. Konštruovaním podrobných záznamov zmien v orientácii masy môžu vedci rekonštruovať dráhy tektonického pohybu oveľa ďalej v histórii, ako je to možné z magnetického pruhu na morskom dne.


Prečo je to dôležité?

Spojenie histórie magnetického poľa Zeme nám pomáha predpovedať jeho budúce správanie. Zo záznamov zachovaných v skale vieme, že magnetické pole Zeme sa v minulosti prevrátilo a obrátilo. Na základe magnetických záznamov vieme, že posledný posun magnetického pólu nastal pred 781 000 rokmi. Magnetické pole Zeme tiež raz za čas kolíše v sile v dôsledku zmien teploty a konvekčných prúdov v jadre.

Paleomagnetizmus tiež poskytuje dôkazy na podporu teórií platňovej tektoniky. Pretože oceánske dno je väčšinou zložené z čadiča, látky bohatej na železo obsahujúcej minerály, ktoré sa vyrovnávajú s magnetickým poľom, zaznamenávajú vyrovnanie magnetických polí obklopujúcich oceánske hrebene. Vedci študovali magnetické podpisy hornín na dne oceánu a všimli si zaznamenané opačné smery magnetických siločiar, aj keď boli vedľa seba. K tomu pravdepodobne došlo, pretože magma vystúpila z hrebeňov v oceánskom dne a vytvorila novú horninu, ktorá zaznamenávala novšie vyrovnanie magnetického poľa a zároveň tlačila starú horninu so zastaranými magnetickými záznamami ďalej od hrebeňa.

O našej planéte sme sa toho už toľko dozvedeli štúdiom histórie magnetického poľa Zeme pomocou magnetizmu prírodného kameňa. A keď paleomagnetici zhromaždia ďalšie informácie, môžeme sa dozvedieť viac o histórii planéty. Podrobnejší záznam magnetickej minulosti Zeme poskytne odpovede týkajúce sa formovania kontinentov, ako aj správania sa nášho magnetického poľa.


Poďakovanie

Údaje podporujúce tento článok sú uvedené v tabuľke 1. Uznávame financovanie Holandskou organizáciou pre vedecký výskum (NWO) poskytnutím grantov VIDI spoločnostiam GD-N (864.08.005) a DJJvH (864.11.004), počiatočnému grantu ERC 306810 ( SINK) DJJvH, Nadácii Alexandra von Humboldta a CIG „HIRESDAT“ pre GD-N, grantu EAR-1008527 od Kontinentálnej dynamiky programu US National Science Foundation a programu Cai Yuanpei francúzskych ministerstiev zahraničných vecí a vysokoškolského vzdelávania výskum a čínske ministerstvo školstva. Sme vďační Johnovi W. Geissmanovi a anonymnému recenzentovi za ich konštruktívne komentáre a návrhy.

Redaktor ďakuje Kennethovi Kodamovi a Johnovi Geissmanovi za pomoc pri hodnotení tohto príspevku.


Paleomagnetizmus a tektonika kriedy Mt. Stuart Batholith z Washingtonu: preklad alebo naklonenie?

Mt. Stuart Batholith je zložený plutón neskorej kriedy, ktorý vniká do kryštalickej terasy severných kaskád severozápadného Washingtonu. Jeho paleomagnetický smer (D = 10,0 °, I = 45,5 ° α95=4.9°) sa výrazne líši od smeru očakávaného pre kriedové horniny zo severozápadného Washingtonu (D = 330,5 °, I = 73,0 °), čo znamená, že Mt. Stuart Batholith sa buď posunul vzhľadom na severoamerické vnútrozemie, alebo bol naklonený v podstatnom uhle, respektíve v oboch smeroch, pretože získal svoj magnetizmus. Geometrický je možný buď náklon alebo preklad, ale preklad je pravdepodobnejší, pretože: (1) miestna geológia zjavne nepodporuje náklon v požadovanom smere (2), pravdepodobne to nie je možné pre horninový panel s veľkosťou Mt. Stuart Batholith, aby sa naklonil o potrebný uhol (asi 35 °) po jeho hlbšie časti sa dostatočne ochladili, aby si zachovali remanentnú magnetizáciu (3), zmysel pre paleomagnetickú diskordanciu zistený na Mt. Stuart Batholith (rotácia deklinácie v smere hodinových ručičiek, sploštený sklon) je totožný s tým, ktoré sa nachádza v takmer všetkých ostatných alochtónnych terranoch v západnej severoamerickej Kordillere, vrátane všetkých ostatných študovaných kriedových batolitov okrem Sierry Nevady.


Abstrakt

Dvadsaťšesť paleomagnetických miest v tokoch čadiča a trachytov a usadenín ignimbritu sa odobralo do vzoriek v magmatickom segmente Dofan, Main Ethiopian Rift (MER). Z každého miesta sa zhromaždilo 6 až 8 vzoriek jadra. Vzorky sa potom narezali na 200 štandardných vzoriek a ich smery prirodzenej remanentnej magnetizácie (NRM) sa merali pomocou rotačného magnetometra JR6A. Väčšina vzoriek bola podrobená stupňovitému striedavému poľu (AF) a najmenej jednému vzorku na každé miesto termálnej (TH) demagnetizácii. Smerová analýza týchto jednotlivých vzoriek odhalila buď jednu, alebo dve zložky NRM. Ak sú prítomné dve zložky, prvá je izolovaná pod teplotou 300 ° C alebo pole AF pod 20 mT, druhá je izolovaná nad týmito krokmi a väčšinou má definované priame čiary smerujúce k začiatku a interpretuje sa ako charakteristická remanentná magnetizácia (ChRM). získané počas chladenia. Horninové magnetické experimenty na reprezentatívnych vzorkách naznačujú, že dominantnými magnetickými minerálmi sú titanomagnetit chudobný na titán a v niekoľkých prípadoch titanohematity. Celkový priemerný smer vypočítaný pre 23 lokalít Dofanu je Dec = 354,1 °, Inc. = + 11,6 ° (N = 23, K = 35,1, α95 = 5,2 °). Keď sa tieto hodnoty porovnajú s očakávanou strednou hodnotou smeru referenčného poľa geomagnetického dipólu 1,5 Ma, Dec = 1,0 °, Inc. = + 16,4 ° (N = 32, K = 105,6, α95 = 2,3 °), získaného z krivky dráhy afrického zdanlivého polárneho tuláka, sa stanoví rozdiel v deklinácii ΔD = -6,9 ° ± 4,7 ° a sklone ΔI = + 4,8 ° ± 5,5 °. Rozdiel deklinácie sa interpretuje ako veľmi mierna rotácia proti smeru hodinových ručičiek okolo vertikálnej osi Dofanovho magmatického segmentu a výsledok je v súlade s predchádzajúcimi paleomagnetickými správami a analógovým modelovaním vo Fentaleovom magmatickom segmente.


Poďakovanie

[35] Táto práca bola financovaná z grantu EAR 9725663 z programu Kontinentálna dynamika Národnej vedeckej nadácie. Ďakujeme Wangovi Xiao-Fengovi z Ústavu geomechaniky Čínskej akadémie geologických vied za poskytnutie logistickej podpory, Lucasovi Murrayovi a Billovi Hartovi za laboratórnu pomoc, Georgovi Gehrellovi za pomoc v teréne, Guo Zhaojieovi za pomoc s čínskou literatúrou, Alexovi Robinsonovi za zdieľanie jeho nepublikovaného mapovania severovýchodnej Kajdámskej kotliny a Robertovi Frommovi za rozsiahle diskusie. Časť paleomagnetickej analýzy sa uskutočnila pomocou softvéru R. J. Enkin. Sme vďační J. W. Geissmannovi, P. R. Cobboldovi a R. J. Enkinovi za konštruktívne a podrobné recenzie.