teoria merenpohjan leviämisestä

merenpohjan leviäminen on geologinen prosessi, jossa merenpohjaan lisätään vähitellen uutta valtamerikuorta vulkaanisen toiminnan kautta samalla, kun vanhemmat kivet siirretään pois valtameren keskiselänteeltä. Merenpohjan leveneminen tapahtuu valtameren keskiselänteellä, jossa mannerlaatat—suuret laatat maan litosfääristä—halkeavat toisistaan.

merenpohjan levittämistä ehdotti yhdysvaltalainen geofyysikko Harry H. Hess vuonna 1960. Kaikuluotaimen avulla Hess pystyi kartoittamaan merenpohjaa ja löysi Atlantin keskiselänteen (mid-ocean ridge). Hän havaitsi myös, että lähellä Atlantin keskiseläntettä lämpötila oli lämpimämpi kuin pinnasta poispäin. Hän uskoi korkean lämpötilan johtuvan harjulta vuotaneesta magmasta. Alfred Wegenerin vuonna 1912 esittämää Mannerliikuntoteoriaa tukee tämä hypoteesi maapallon pinnan siirtymäasennosta.

merenpohjan leviämisprosessi

valtamerten keskiselänteellä on se alue, jossa syntyy uutta valtameren kuorta. Valtameren kuori koostuu kivistä, jotka etääntyvät harjanteelta uuden kuoren muodostuessa. Uuden kuoren muodostuminen johtuu sulan aineen (magman) noususta vaipasta konvektiovirran avulla. Kun sula magma saavuttaa valtameren kuoren, se jäähtyy ja työntää olemassa olevat kivet pois harjanteelta yhtä lailla molempiin suuntiin.

tällöin muodostuu nuorempi valtameren kuori, joka aiheuttaa merenpohjan leviämisen. Uusi Kallio on tiheää, mutta ei yhtä tiheää kuin vanha kallio, joka liikkuu pois harjulta. Edetessään kiviaines muuttuu kylmemmäksi ja tiheämmäksi, kunnes se saavuttaa meren syvänteen tai jatkaa leviämistään.

uskotaan, että kivien perättäinen liikkuminen harjanteelta kasvattaa asteittain meren syvyyttä ja syventää syvyyksiä valtamerihautoihin. Merenpohjan levittäminen johtaa merenpohjan uusiutumiseen 200 miljoonan vuoden välein, jolloin rakennetaan valtamerten keskiharjanne, siirrytään pois valtameren yli ja subduktioidaan kaivantoon.

Subduktioprosessi

etenevän leviämisen jälkeen muodostuva erittäin tiheä valtamerten kuori johtaa kahteen mahdolliseen esiintymään. Se voidaan joko suistaa meren syvään kaivantoon tai jatkaa levittäytymistä meren yli, kunnes se saavuttaa rannikon.

subduktio on maankuoren laatan reunan vinoutumista ja alaspäin suuntautuvaa liikettä vaipan alle toisen laatan alle. Se syntyy, kun uskomattoman tiheä valtameren kuori kohtaa syvän syvänteen. Toisaalta, jos valtameri sakkaa jatkuvasti liikkua pitkin valtamerta ja ei löytänyt kaivannon, ei subduktio tapahtuu. Se jatkaa leviämistään, kunnes löytyy rannikko ja kirjaimellisesti työntää sen pois suuntaansa.

valtameren kuoren subduktiossa voi tapahtua kaksi mahdollista asiaa. Kun subduktio tapahtuu, sulaminen tapahtuu valtavan kitkan vuoksi. Tämän jälkeen valtameren kuori sulaa magmaksi. Magma voi joko palata vaippaan toisen konvektiovirtauksen vuoksi, joka johtaa jälleen toiseen merenpohjaan leviämään, tai sitten se voi purkautua mannerkuoren halkeaman läpi ja synnyttää tulivuoren.

subduktio ja merenpohjan levittäminen ovat prosesseja, jotka voivat muuttaa valtameren kokoa ja muotoa. Esimerkiksi Atlantin valtameren uskotaan laajenevan sen vähäisten juoksuhautojen vuoksi. Tämän vuoksi jatkuva merenpohjan leviäminen tapahtuu ja tekee Atlantin valtameren pohjan olevan yhteydessä muuhun mannerkuoreen, mikä tekee valtamerestä laajemman ajan kuluessa.

toisaalta Tyynellä valtamerellä on enemmän juoksuhautoja, jotka johtavat valtamerten keskiselänteen muodostumisen sijaan enemmän subduktioon. Tyynenmeren uskotaan edelleen kutistuvan.

todisteet merenpohjan leviämisestä

Harry Hessin hypoteesi merenpohjan leviämisestä oli kerännyt useita todisteita teorian tueksi. Todisteet saatiin sulan materiaalin tutkimuksista, merenpohjan porauksesta, radiometrisestä iänmäärityksestä ja fossiilien iänmäärityksestä sekä magneettiraidoista. Tätä todistusaineistoa käytettiin kuitenkin myös tukemaan teoriaa Mannerliikunnoista.

sula aines

Hessin löytö lämpimämmästä lämpötilasta lähellä Atlantin keskiseläntettä, kun hän aloitti valtamerien kartoituksen, johti hänen todisteisiinsa sulasta aineksesta meren alla. Valtamerten keskiselänteen kunto poikkesi huomattavasti muista alueen ulkopuolisista pinnoista lämpimämmän lämpötilan vuoksi. Hän kuvaili, että vaipan sula magma syntyi maan sisäosien konvektiovirtausten seurauksena.

konvektiovirta johtui maan ytimestä tulevasta radioaktiivisesta energiasta, joka saa alemman vaipan materiaalit lämpenemään, harventumaan ja kohoamaan. Materiaalien virtaus kulkee ylemmän vaipan läpi ja vuotaa kuoren levyjen läpi. Tällöin lämpötila lähellä valtameren keskiseläntettä muuttuu lämpimäksi ja muu pinta kylmäksi, koska sulan magman jatkaessa työntymistään ylöspäin se siirtää kivet pois harjanteelta.

merenpohjan poraus

merenpohjan porausjärjestelmä johti todisteisiin, jotka tukevat merenpohjan leviämishypoteesia. Merenpohjan porauksesta saadut näytteet paljastavat, että valtameren keskiselänteen viereiset kalliot olivat suhteellisesti vanhempia kuin sen lähellä olevat kalliot. Vanhat kalliot olivat myös tiheämpiä ja paksumpia verrattuna valtameriharjanteen keskiosien ohuempiin ja tiheämpiin kallioihin.

tämä tarkoittaa sitä, että harjanteelta vuotava magma työntää vanhat kivet pois, ja kun ne etääntyvät yhä kauemmaksi, ne todennäköisesti vanhenevat, tihenevät ja paksummat. Toisaalta uusin, ohuin kuori sijaitsee keskellä valtamerten keskiseläntettä, joka on varsinainen merenpohjan leviämispaikka.

radiometrinen iänmääritys ja fossiilien iänmääritys

radiometrisen iänmäärityksen ja fossiilikausia tutkimalla saatiin myös selville, että merenpohjan iänmääritykset ovat nuorempia kuin mannerkalliot. Mannerkivien uskotaan muodostuneen 3 miljardia vuotta sitten, mutta merenpohjasta otettujen sedimenttinäytteiden on todettu olevan enintään 200 miljoonaa vuotta vanhoja. Se on selvä todiste siitä, että kivien muodostuminen merenpohjassa johtuu materiaalien takaisinimeytymisestä.

Magneettijuovat

1900-luvulla magneettitutkimus tehtiin valtamerten keskiselänteellä tutkiakseen todisteita merenpohjan leviämisestä. Käyttämällä magnetometri, magneettinen napaisuus näytetään läpi aikajana, joka sisältää normaalin ja käänteinen napaisuus. Kivien sisältämät mineraalit suuntautuvat magneettikentän vastaisesti. Tämän jälkeen magneettikentän kuvioita verrataan kiviin sen likimääräisen iän määrittämiseksi.

valtameren keskiselänteen tutkiminen magneettiraitojen avulla johti kolmeen löytöön. Ensin normaalin ja käänteisen napaisuuden raidat vuorottelivat merenpohjassa. Toiseksi normaalin ja käänteisen napaisuuden vaihtoehtoiset raidat muodostivat peilikuvan harjanteen toiselle puolelle. Kolmas on raitojen äkillinen Päättyminen, Kun se saavutti mantereen reunan tai valtamerihaudan. Pääteltiin, että merenpohja koostuu eri kivilajeista eri aikojen mukaan ja että ne ovat sijoittuneet yhtä lailla vastakkaisiin suuntiin. Tämä kertoo, että merenpohjassa liikkuu ja leviää jatkuvasti kiviä.