Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν πώς συγκρούονται οι τεκτονικές πλάκες

Οι ερευνητές ανακάλυψαν πώς συγκρούστηκαν για πρώτη φορά οι τεκτονικές πλάκες σε μια από τις πιο βαθιές θαλάσσιες τάφρους του κόσμου. Ένα από τα μεγαλύτερα, ακόμη, ερωτήματα που πρέπει να απαντηθεί σχετικά με τις τεκτονικές πλάκες είναι: πώς ξεκίνησαν οι ζώνες υποβύθισης; Μια ζώνη υποβύθισης είναι ένα βαθύ κανάλι που τέμνει τον πυθμένα του ωκεανού. Διαμορφώνονται όταν δύο τεκτονικές πλάκες συγκρούονται και η μία από τις πλάκες ωθείται κάτω από την άλλη, καθώς κινούνται η μια προς την άλλη, δημιουργώντας μια ωκεάνια τάφρο. Όταν οι τεκτονικές πλάκες συγκρούονται η υποκείμενη πλάκα χωνεύεται στο μανδύα της Γης, δημιουργώντας ένα καυτό μάγμα που εκρήγνυται από τα ηφαίστεια πάνω στην επιφάνεια της υπερκείμενης πλάκας. Αυτά τα ηφαίστεια σχηματίζουν ένα ηφαιστειακό τόξο.

Υπάρχουν παραδείγματα αυτού του είδους φυσικών συμβάντων σε όλη την υδρόγειο. Ένα, είναι το τόξο Izu-Bonin-Mariana (IBM), ένα ανενεργό τόξο που συνορεύει σε μια ζώνη τάφρου νότια της Ιαπωνίας. Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Geoscience, αναφέρονται τα ευρήματα μιας ομάδας 30 επιστημόνων από όλο τον κόσμο οι οποίοι ταξίδεψαν στην Θάλασσα των Φιλιππίνων κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού του 2014, με ένα μεγάλο πλωτό γεωτρύπανο-ονομάζεται JOIDES Resolution (Joint Oceanographic Institutions for Deep Earth Sampling)-που λειτούργησε στο πλαίσιο ενός διεθνούς προγράμματος (IODP), για να τρυπήσει το φλοιό του τόξου IBM και να προσπαθήσει να ανακαλύψει τι ανάγκασε τις πλάκες να συγκρουστούν.

«Οι τεκτονικές πλάκες και ο εξαπλωνόμενος πυθμένας ήταν μια πρωτοποριακή θεωρία η οποία διατυπώθηκε στα μέσα του 20ου αιώνα, που εξήγησε ένα μεγάλο μέρος της γεωλογίας και ξεκίνησε τον σημερινό σύγχρονο επιστημονικό κλάδο μας», είπε ο Dr Sev Kender Επιστημονικός Συνεργάτης στη Σχολή Γεωγραφίας στο Πανεπιστήμιο του Nottingham, ένας από την ομάδα των 30 που συμμετείχαν στο ταξίδι. «Πριν, δεν υπήρχε καμία αποδεκτή θεωρία γιατί σχηματίστηκαν οι ωκεανοί και τα βουνά και γιατί οι ήπειροι μοιάζουν σαν να διαμορφώθηκαν για να συνδεθούν μεταξύ τους. Αυτή η τελευταία ανακάλυψη που αναφέρεται σε έναν από τους τελευταίους κρίκους της θεωρίας που εξηγεί πώς λειτουργεί η Γεωλογία, είναι ένα πραγματικά σημαντικό εύρημα».

Υπάρχουν δύο κορυφαία μοντέλα που υπάρχουν για να εξηγήσουν πώς οι ζώνες υποβύθισης μπορούν να ξεκινήσουν «αυθόρμητα», όπου η μία πλευρά βυθίζεται επειδή είναι πιο πυκνή και «αναπαράγεται» όπου οι πλάκες εξαναγκάζονται μαζί με πίεση από άλλες απομακρυσμένες περιοχές. Αυτές οι ιδέες δεν είναι εύκολο να ελεγχθούν, επειδή η διαδικασία δεν μπορεί να παρατηρηθεί να συμβαίνει σήμερα. Οι ζώνες καταβύθισης δημιουργήθηκαν κατά τη διάρκεια πολλών εκατομμυρίων ετών και η περίοδος έναρξης συνέβη, στις περισσότερες περιπτώσεις, πριν από εκατομμύρια χρόνια.

Ένας τρόπος για να γίνει κατανοητή η διαδικασία είναι όταν οι επιστήμονες τρυπούν ένα βαθύ φρέαρ μέσα στον ωκεάνιο φλοιό στην υπερκείμενη πλάκα, για να ελέγξουν τη σύνθεση και την ηλικία του φλοιού και για να δουν πώς συμπεριφέρονταν πριν ξεκινήσει η υποβύθιση. Το πρόβλημα με αυτή τη μέθοδο, ωστόσο, είναι ότι στα εκατομμύρια χρόνια από την έναρξη της διαδικασίας, έχει στοιβαχθεί μία μεγάλη ποσότητα ιζήματος επάνω στο φλοιό, αποκρύπτοντάς τον.

«Κατά τη διάρκεια της αποστολής μας στο τόξο IBM, δημιουργήσαμε με επιτυχία 1,5 χιλιόμετρα γεωτρήσεων μέσα στα υπερκείμενα ιζήματα και στον ίδιο το φλοιό, χρονολογώντας τα πετρώματα με μικροσκοπικά απολιθώματα και τις εναλλαγές του μαγνητικού πεδίου που έλαβαν χώρα κατά τη διάρκεια της ιστορίας της Γης», δήλωσε ο Dr Kender. «Βρήκαμε τον φλοιό πολύ νεότερο από ότι περιμέναμε, μια εκπληκτική ανακάλυψη που δείχνει ότι χρειάζεται να αναπροσαρμόσουμε τις ιδέες μας για το πώς διαμορφώθηκε η ζώνη υποβύθισης. Ο φλοιός έχει χημικά χαρακτηριστικά που δείχνουν ότι σχηματίστηκε κατά τη στιγμή που ξεκίνησε η ζώνη υποβύθισης μάλλον, παρά πολύ νωρίτερα. Ο φλοιός μπορεί να έχει σχηματιστεί σε ένα εκτατικό περιβάλλον μέσω του εξαπλωνόμενου βυθού, κατά κάποιο τρόπο παρόμοιο με εκείνο που σχηματίζονται οι μεσο-ωκεάνιες κορυφογραμμές σήμερα, αν και σε αυτή την περίπτωση κοντά στη νέο-διαμορφωμένη ζώνη υποβύθισης».

Οι μεσο-ωκεάνιες κορυφογραμμές, που βρίσκονται σε όλες τις λεκάνες των ωκεανών, είναι εκεί όπου σχηματίζεται φρέσκος νέος ωκεάνιος φλοιός και είναι το αντίθετο από τις ζώνες υποβύθισης. Υπάρχουν πολυάριθμα «ρήγματα μετασχηματισμού» κοντά σε κορυφογραμμές σήμερα, τεράστιες ρωγμές από άκρη σε άκρη του φλοιού που σχηματίζονται εξαιτίας της αλληλεπίδρασης των εξαπλωνόμενων πλακών με την καμπυλότητα της γης.

«Μια ιδέα είναι ότι η ζώνη υποβύθισης σχηματίστηκε κατά μήκος μιας προηγουμένης γραμμής εξασθένησης σε μία από αυτές τις ζώνες ρωγμής, αν και δεν έχει αποδειχθεί. Οι νέες μας καταγραφές δείχνουν ότι η δημιουργία ήταν πιθανώς «αυθόρμητη» μάλλον παρά «επαγόμενη», καθώς ο φλοιός διαμορφώθηκε με μια εκτατική δράση και δεν ανυψώθηκε πριν από τον σχηματισμό. Η διαπίστωση αυτή μας οδηγεί πραγματικά ένα βήμα πιο κοντά στην ανακάλυψη πώς πραγματικά λειτουργούν οι τεκτονικές πλάκες».

«Αυτή η ανακάλυψη είναι σημαντική, επειδή ένα από τα μεγαλύτερα ερωτήματα που παραμένουν για τις τεκτονικές πλάκες είναι πώς ξεκίνησαν οι ζώνες υποβύθισης. Είναι η μισή ιστορία για την κίνηση των τεκτονικών πλακών. Κατανοούμε καλά το άλλο μισό (το πώς οι πλάκες κινούνται μακριά η μια από την άλλη και δημιουργούν νέο φλοιό), αλλά μόλις αρχίσαμε να καταλαβαίνουμε αυτό το μισό. Σε γενικές γραμμές, τα αποτελέσματα μας σημαίνουν ότι πρέπει να τροποποιήσουμε τα μοντέλα της προέλευσης της υποβύθισης», προσθέτει η Kara Bogus, του Διεθνούς Προγράμματος IODP του Πανεπιστημίου του Texas και μια από τους συγγραφείς της μελέτης.

Πηγή: University of Nottingham

Περισσότερα στην εργασία: A record of spontaneous subduction initiation in the Izu–Bonin–Mariana arc, Nature Geoscience 8, 728–733 (2015)

Διαβάστε: Εισαγωγή στην Τεκτονική των Λιθοσφαιρικών Πλακών