Lemeztektonika: hogyan alakítják a mozgó kőzetlemezek a Földet?
Feladat típusa: Referátum
Hozzáadva: ma time_at 9:16
Összefoglaló:
Ismerd meg a lemeztektonika működését, a kőzetlemezek mozgását és a kontinensek vándorlását, valamint azt, hogyan formálják a Föld felszínét a földrengések és vulkánok.
A mozgó Föld: hogyan formálja a lemeztektonika bolygónk felszínét?
Ha egymás mellé helyezzük Afrika és Dél-Amerika térképét, feltűnik, hogy Afrika nyugati, illetve Dél-Amerika keleti partvidéke nagy vonalakban összeillik. Ez önmagában még nem bizonyít semmit, hiszen a mai partvonalakat az erózió, a hordalék felhalmozódása és a tengerszint változása is alakította. Mégis olyan, mintha a két földrész egy hatalmas kirakós játék szétsodródott darabja volna. Hasonlóan érdekes kérdés, hogy a földrengések és a működő vulkánok miért nem egyenletesen oszlanak el a Földön. Miért rajzolnak ki inkább hosszú, keskeny övezeteket?A válasz mindkét esetben a lemeztektonikához vezet. Ez az elmélet egységes rendszerben magyarázza a kontinensek helyzetének változását, az óceáni medencék kialakulását, a hegységképződést, a vulkanizmust és a földrengések jelentős részét. A Föld felszíne hétköznapi szemmel szilárdnak és állandónak látszik, valójában azonban lassan, de szünet nélkül átalakul. A folyamat emberi időléptékben alig érzékelhető, évmilliók alatt mégis teljes óceánokat nyithat meg, kontinenseket ütköztethet össze és magas hegységrendszereket emelhet ki.
A kontinensvándorlás gondolatától a modern elméletig
A kontinensek egykori összetartozásának gondolata már korábban is felmerült, de Alfred Wegener német kutató a 20. század elején fogalmazta meg átfogó módon a kontinensvándorlás elméletét. Feltételezése szerint a mai földrészek valaha egyetlen nagy szárazulatot alkottak. Ezt az őskontinenst Pangeának nevezzük, az azt körülvevő világóceán pedig a Panthalassza volt. A Pangea később feldarabolódott, részei pedig lassan mai helyükre vándoroltak.Wegener elképzelése nem csupán a partvonalak alakjára támaszkodott. A földtani kutatások egymástól ma óceánokkal elválasztott területeken hasonló korú és szerkezetű kőzeteket, valamint egymással kapcsolatba hozható hegységrendszereket tártak fel. Ezek olyanok, mintha egy korábban összefüggő földtani képződmény szétszakított részei lennének. Fontos bizonyítékot jelentettek az ősmaradványok is. Ugyanazon szárazföldi vagy édesvízi élőlények fosszíliái több, ma távoli kontinensen is előfordulnak. Nehéz volna ezt azzal magyarázni, hogy az állatok széles óceánokat úsztak át; sokkal valószínűbb, hogy élőhelyeik egykor összefüggtek.
Az ősi éghajlat nyomai szintén a földrészek elmozdulására utalnak. Egykori jégtakarók felszínformáló hatásának maradványai olyan területeken is megtalálhatók, ahol a mai éghajlat alapján nem várnánk őket. Másutt kőszéntelepek jeleznek hajdani dús növényzetet és melegebb, nedvesebb környezetet. Ezek az adatok akkor kerülnek értelmes összefüggésbe, ha feltételezzük, hogy a kontinensek földrajzi szélessége és egymáshoz viszonyított helyzete megváltozott.
Wegener elméletének gyenge pontja nem a bizonyítékok hiánya, hanem a megfelelő mozgatómechanizmus tisztázatlansága volt. Nem tudta meggyőzően megmagyarázni, milyen erő mozdíthat el egész kontinenseket. Ráadásul úgy képzelte, hogy a szárazföldek mintegy átvágnak az óceáni kéregen, ami fizikailag nehezen volt elfogadható. Emiatt elképzelését sokáig erős bírálatok érték.
A döntő fordulatot az óceánfenék 20. századi kutatása hozta. A műszeres mérések feltárták az óceánközépi hátságok rendszerét, a mélytengeri árkokat, valamint az óceáni kőzetek korának szabályos eloszlását. Kiderült, hogy a hátságok közelében található óceáni kéreg fiatal, és attól távolodva egyre idősebb.
Különösen fontos bizonyítékot szolgáltatott a paleomágnesesség. Egyes vastartalmú ásványok a kőzet megszilárdulásakor a Föld akkori mágneses terének megfelelően rendeződnek. Így a kőzetek megőrizhetik a keletkezésük idején uralkodó mágneses irányt. Mivel a Föld mágneses pólusainak helyzete a földtörténet során többször felcserélődött, az óceánfenéken váltakozó mágneses sávok alakultak ki. Ezek a sávok az óceánközépi hátság két oldalán közel szimmetrikusan helyezkednek el. A mintázat arra utal, hogy a hátságnál új óceáni kéreg keletkezik, majd két irányba távolodik.
A kontinensek tehát nem önállóan haladnak át a mozdulatlan óceánfenéken, hanem nagyobb kőzetlemezek részeként mozognak. E felismerés vezetett a modern lemeztektonikai elmélet kialakulásához.
A litoszféra szerkezete
A lemeztektonika megértéséhez különbséget kell tennünk a Föld anyagi összetétel és fizikai tulajdonságok alapján elkülönített rétegei között. A külső, merev burkot litoszférának nevezzük. A litoszféra nem azonos pusztán a földkéreggel: a kérget és a felső köpeny legfelső, merev részét együtt foglalja magában. Ez a burok több nagyobb és számos kisebb lemezre tagolódik.A lemezek alatt olyan köpenyrész található, amely geológiai időléptékben képes lassan deformálódni. Nem helyes úgy elképzelni, mintha a litoszféra folyékony magmaóceánon úszna. A köpeny túlnyomórészt szilárd kőzetből áll, de a magas hőmérséklet és a hosszú idő alatt ható nyomás következtében nagyon lassú képlékeny alakváltozásra képes. Hasonlóan ahhoz, ahogyan a jég is szilárd, mégis lassan áramolhat egy gleccserben, a köpeny kőzetei is mozoghatnak anélkül, hogy teljesen folyékonyak lennének.
Az óceáni és a kontinentális kéreg tulajdonságai eltérnek. Az óceáni kéreg általában vékonyabb, sűrűbb, összetételében pedig a bazaltos kőzetek jellemzőek. Folyamatosan képződik az óceáni hátságoknál, majd bizonyos lemezszegélyeken visszasüllyedhet a köpenybe. Emiatt a ma fennmaradt óceáni kéreg jóval fiatalabb a legrégebbi kontinentális kőzeteknél.
A kontinentális kéreg rendszerint vastagabb és kisebb sűrűségű. Felépítése változatos: magmás, üledékes és átalakult kőzeteket egyaránt tartalmaz. Egyes ősi kontinentális kőzettömbök több milliárd évesek. Mivel a kontinentális kéreg kevésbé sűrű, nehezebben bukik mélyen a köpenybe, ezért sokkal régebbi földtörténeti emlékeket őrizhet meg.
Lényeges, hogy a kőzetlemezek nem azonosak a kontinensekkel. Egy lemez kontinentális és óceáni területeket egyaránt magában foglalhat. Az Észak-amerikai-lemez például nem ér véget mindenütt a kontinens partján, hanem az Atlanti-óceán alatti területekre is kiterjed. A térképen látható partvonal tehát nem feltétlenül lemezhatár.
Mi mozgatja a lemezeket?
A lemezmozgások végső energiaforrása a Föld belső hője. Ennek egy része a bolygó kialakulásának idejéből származik, más részét radioaktív elemek bomlása termeli. A hőmérséklet-különbségek lassú anyagmozgásokat idéznek elő a köpenyben, ám a lemezek mozgását nem lehet egyetlen egyszerű folyamattal magyarázni.Jelentős lehet az alábukó lemez húzóhatása. Amikor a hideg és sűrű óceáni litoszféra a köpenybe süllyed, saját tömegével húzza maga után a lemez további részét. Szerepet játszik az óceánközépi hátságoktól kifelé ható gravitációs erő is. A hátságok a melegebb, kisebb sűrűségű kőzetanyag miatt magasabban helyezkednek el, ezért a litoszféra innen mintegy lefelé csúszik a mélyebb óceánfenék irányába. Mindez összekapcsolódik a köpeny lassú áramlásaival.
A lemezek sebessége többnyire évente néhány centiméter. Ez körülbelül olyan nagyságrend, mint az emberi köröm növekedése, ezért közvetlen megfigyelés nélkül jelentéktelennek tűnhet. Tízmillió év alatt azonban néhány centiméteres éves elmozdulás már több száz kilométert jelent. A lassú folyamat így alapvetően átrendezheti a bolygó felszínét.
A három fő lemezhatár
A lemezek egymáshoz viszonyított mozgása alapján három alapvető határtípust különböztetünk meg: a távolodó, a közeledő és az egymás mellett elcsúszó lemezhatárokat. Mindháromhoz jellegzetes felszínformák és veszélyforrások kapcsolódnak.Távolodó lemezek
Távolodó lemezhatárnál a két lemez ellentétes irányba mozog. A köztük keletkező térbe a köpeny anyaga emelkedik fel. A nyomás csökkenése részleges olvadást idézhet elő, a keletkező magma pedig a felszín közelében vagy a tengerfenéken megszilárdul. Így új óceáni kéreg jön létre.Ennek jellegzetes példája az Atlanti-óceán közepén végighúzódó óceánközépi hátság. A hátság két oldalán folyamatosan távolodik egymástól az óceánfenék. A folyamat Izlandon különösen jól tanulmányozható, mert ott a hátság a tengerszint fölé emelkedik. A szigeten a szétnyíló lemezhatár vulkáni működéssel és földrengésekkel jár együtt.
A távolodás kontinensen is megkezdődhet. Ilyenkor a kéreg megnyúlik, elvékonyodik, törésvonalak és hasadékvölgyek alakulnak ki. A kelet-afrikai hasadékrendszer ennek szemléletes példája. Ha a széthúzódás hosszú ideig folytatódik, a terület megsüllyedhet, majd tengervíz öntheti el; később új óceáni medence alakulhat ki. A távolodó határok földrengései jellemzően sekély fészkűek, és gyakori a bazaltos vulkanizmus is.
Közeledő lemezek
Közeledéskor a következmény attól függ, milyen típusú lemezek találkoznak. Óceáni és kontinentális lemez ütközésekor rendszerint a sűrűbb óceáni lemez bukik a kontinentális lemez alá. Ezt szubdukciónak, vagyis alábukásnak nevezzük. Az alábukás helyén mélytengeri árok alakulhat ki, a lefelé hajló lemez mentén pedig különböző mélységű földrengések pattanhatnak ki.Az alábukó lemezből felszabaduló víz elősegíti a felette lévő köpenyanyag részleges megolvadását. Az így keletkező magma felfelé törhet, és vulkáni láncot alakíthat ki a kontinens szélén. Erre példa az Andok, amelynek kialakulása a Dél-Amerika nyugati pereme alá bukó óceáni lemez mozgásával függ össze. A térségben a hegységképződés, a vulkanizmus és a földrengések ugyanannak a lemeztektonikai rendszernek a részei.
Két óceáni lemez közeledésekor általában az idősebb, hidegebb és sűrűbb lemez bukik a másik alá. Az alábukási övezethez mélytengeri árok és ív alakú vulkáni szigetsor társulhat. A Csendes-óceán térségében több ilyen szigetív található. Ezek az övezetek rendkívül erős földrengések helyszínei lehetnek. Ha egy tenger alatti földrengés hirtelen elmozdítja a tengerfeneket, szökőár is kialakulhat.
Más a helyzet két kontinentális lemez ütközésekor. Mivel mindkettő viszonylag kis sűrűségű és vastag, egyik sem süllyed könnyen mélyen a másik alá. A kőzetrétegek összenyomódnak, meggyűrődnek, egymásra tolódnak és kiemelkednek. Így jött létre a Himalája az indiai és az eurázsiai lemez közeledésének következtében. A hegységképződés ma sem tekinthető teljesen lezárt folyamatnak. A térség földrengései azt mutatják, hogy a kéregben továbbra is jelentős feszültségek halmozódnak fel.
Egymás mellett elcsúszó lemezek
A harmadik típusnál a lemezek oldalirányban csúsznak el egymás mellett. Ilyenkor általában sem új litoszféra nem képződik, sem régi nem nyelődik el. A mozgás azonban nem feltétlenül egyenletes. A szabálytalan kőzetfelszínek a súrlódás miatt elakadhatnak, miközben a lemezek távolabbi részei tovább mozognának. Emiatt rugalmas feszültség halmozódik fel. Amikor a kőzetek már nem bírják tovább, a törés két oldala hirtelen elmozdul, és földrengés következik be.A legismertebb példa a kaliforniai Szent András-törés. Környezetében a földrengésveszély jelentős, miközben a vulkanizmus nem olyan jellemző, mint a szétnyílási vagy alábukási övezetekben. Ez is mutatja, hogy a különböző lemezhatárok eltérő veszélyeket hordoznak.
A földrengések és vulkánok földrajzi eloszlása
A világ földrengéseit és működő vulkánjait ábrázoló térképen jól kirajzolódnak a lemezhatárok. A legfeltűnőbb övezet a Csendes-óceánt körülvevő úgynevezett tűzgyűrű. Itt számos alábukási zóna kapcsolódik egymáshoz, ezért gyakoriak az erős földrengések, a vulkánkitörések és a tenger alatti rengésekhez kötődő szökőárak.A lemeztektonikai elmélet segítségével tehát nemcsak azt érthetjük meg, hol fordulnak elő bizonyos jelenségek, hanem azt is, miért éppen ott. A távolodó határoknál sekély rengésekre és bazaltos vulkanizmusra számíthatunk, az alábukási övezetekben viszont mélyebb rengések és robbanásos kitörések is előfordulhatnak. Az elcsúszó határoknál a földrengések jelentik a fő veszélyt.
Ez azonban nem jelenti azt, hogy minden földrengés pontosan egy lemezhatáron történik. A lemezek belsejében is vannak régi törésvonalak, amelyek a mai feszültségek hatására újra elmozdulhatnak. Léteznek lemezek belsejében működő vulkánok is, amelyeket gyakran a köpeny mélyéből eredő, hosszú ideig fennálló feláramlásokkal hoznak kapcsolatba. A lemeztektonika tehát alapvető keret, de a valóság részletei ennél összetettebbek.
Magyarország és a Kárpát-medence
Magyarország nem közvetlenül egy aktív óceáni lemezszegélyen helyezkedik el. Nincsenek nálunk olyan működő vulkáni láncok és olyan gyakori, rendkívül erős földrengések, mint Japánban, Indonéziában vagy Chile partvidékén. A Kárpát-medence földtani fejlődése ugyanakkor szorosan összefügg a környező lemezek és kisebb kéregtömbök mozgásával.A medence és a környező Kárpátok kialakulása hosszú, több szakaszból álló folyamat eredménye. A tágabb térségben az afrikai és az eurázsiai lemez közeledése jelentős szerepet játszott. A kéreg összenyomódása, bizonyos területek elvékonyodása, a medence süllyedése és az egykori vulkáni működés együtt alakította ki a mai domborzatot. Az Északi-középhegység több tagjában, például a Börzsönyben, a Mátrában és a Zempléni-hegységben ma már kialudt vulkáni területek kőzetei tanúskodnak erről a múltról. A Balaton-felvidék bazalt tanúhegyei, köztük a Badacsony és a Szent György-hegy, szintén a Kárpát-medence korábbi vulkáni működésének látványos emlékei.
A medence vékonyabb kérge és kedvező hőáramlási adottságai hozzájárulnak Magyarország geotermikus lehetőségeihez. A termálvizek fontos szerepet játszanak a hazai fürdőkultúrában, a gyógyturizmusban, valamint egyes helyeken a fűtésben és a mezőgazdaságban. Budapest fürdői, Hévíz vagy Hajdúszoboszló nem pusztán idegenforgalmi nevezetességek: közvetve a térség földtani fejlődéséről is tanúskodnak.
Magyarország nem földrengésmentes. A rengések általában ritkábbak és kisebbek, mint az aktív lemezszegélyeken, de helyi károkat így is okozhatnak. A veszély mértékét nemcsak a rengés erőssége határozza meg, hanem az altalaj tulajdonságai, az épületek szerkezete, állapota és a lakosság felkészültsége is. Ezért fontosak a megfelelő építési előírások és a veszélyeztetett területek földtani vizsgálatai.
A téma az iskolai földrajzórán helyi kutatással is közelebb hozható. Egy magyarországi földrengéstérkép vagy földtani atlasz segítségével megvizsgálható, hogy egy adott település környezetében milyen törésvonalak, kőzettípusok és korábbi rengések ismertek. Így a globális elmélet nem marad távoli, tankönyvi tudás, hanem összekapcsolódik saját lakóhelyünk környezetével.
Miért fontos mindez a társadalom számára?
A lemeztektonika ismerete elsősorban azért gyakorlati jelentőségű, mert segít felismerni a földtani veszélyeket. Magát a lemezmozgást nem tudjuk megállítani, és egy földrengés pontos időpontját sem lehet megbízhatóan előre jelezni. A kockázat azonban csökkenthető. Földrengésbiztosabb épületekkel, megfelelő településtervezéssel, vészhelyzeti gyakorlatokkal és gyors riasztási rendszerekkel sok emberélet menthető meg.A földtani veszély és a társadalmi kockázat nem ugyanaz. Egy erős földrengés lakatlan területen kisebb társadalmi kárt okozhat, mint egy gyengébb rengés sűrűn beépített, rossz állapotú városban. A természeti folyamat csak az egyik tényező; legalább ilyen fontos az épített környezet minősége, a szegénység mértéke, az állami intézmények működése és a lakosság tájékozottsága.
A lemeztektonikai folyamatok a földtani erőforrások kialakulásában is szerepet játszanak. Bizonyos érctelepek magmás és hidrotermális folyamatokhoz kapcsolódnak, míg a geotermikus energia hasznosítása különösen kedvező lehet olyan területeken, ahol a földi hő könnyebben elérhető. Ezek az erőforrások gazdasági lehetőséget jelentenek, de kitermelésük környezeti következményeit is mérlegelni kell. A felszín alatti vizek túlzott kivétele, a táj átalakítása vagy a bányászati hulladék kezelése felelős tervezést igényel.
Az elmélet a Föld múltjának rekonstruálásában is nélkülözhetetlen. A kontinensek helyzetének változása befolyásolta az óceáni áramlásokat, az éghajlatot, az élőhelyek kapcsolatát és elszigetelődését. Ha egy szárazföld feldarabolódik, az élőlénycsoportok külön fejlődési útra kerülhetnek; ha földrészek ütköznek, korábban elkülönült fajok terjedhetnek át új területekre. A lemeztektonika ezért nemcsak a földrajzhoz és a geológiához, hanem az őslénytanhoz, az evolúció kutatásához és az éghajlattörténethez is kapcsolódik.
Végül a lemeztektonika a tudományos gondolkodás jó példája. Wegener felismerése jelentős volt, de eredeti formájában nem adott kielégítő választ minden kérdésre. Az új mérések, különösen az óceánfenék és a mágneses mintázatok vizsgálata, később lehetővé tették egy pontosabb elmélet megalkotását. A tudomány fejlődése tehát nem egyszerűen régi állítások elutasítását jelenti. Sokszor egy korábbi gondolat helyes elemei új bizonyítékokkal és jobb magyarázómechanizmussal egészülnek ki.
Összegzés
A Föld külső, merev burka nem egységes, hanem mozgó kőzetlemezekre tagolódik. E lemezek távolodhatnak egymástól, ütközhetnek vagy oldalirányban elcsúszhatnak egymás mellett. A távolodó határoknál új óceáni kéreg képződik; a közeledő határoknál alábukás vagy hegységképződés zajlik; az elcsúszó határokon pedig a felhalmozódó feszültség erős földrengéseket válthat ki. Ugyanez a rendszer magyarázza az óceánközépi hátságokat, a mélytengeri árkokat, a vulkáni íveket és a gyűrt hegységrendszereket.A lemeztektonika nem csupán a távoli földrészek vagy óceánok történetéről szól. A Kárpát-medence kialakulása, Magyarország egykori vulkanizmusa, termálvizeink és földrengéseink szintén ebben az összefüggésben érthetők meg. Az elmélet ismerete segíti a földtani veszélyek felmérését, az erőforrások felelősebb használatát és bolygónk múltjának rekonstruálását.
A Föld mai térképe csak egy pillanatfelvétel. A kontinensek és óceánok elrendezése nem végleges, hanem egy rendkívül hosszú történet jelenlegi állapota. Ami számunkra mozdulatlan tájnak látszik, az földtörténeti léptékben állandó mozgásban van. A lemeztektonika legfontosabb tanulsága éppen ez: a lassú változás is képes egész bolygónk arculatát átformálni.
Értékelje:
Jelentkezzen be, hogy értékelhesse a munkát.
Bejelentkezés