Hơn

8.8: Bằng chứng cổ sinh về kiến ​​tạo mảng - Khoa học địa chất

8.8: Bằng chứng cổ sinh về kiến ​​tạo mảng - Khoa học địa chất


Mặc dù Alfred Wegener sẽ không sống để nhìn thấy nó, nhưng ý tưởng của ông về sự trôi dạt lục địa sẽ dần dần được cộng đồng khoa học chấp nhận sau khi các nhà khoa học khác điều chỉnh và đúc kết nó để hình thành nên Thuyết kiến ​​tạo mảng. Một số bằng chứng quan trọng nhất đến từ nghiên cứu về từ tính cổ điểnhoặc những thay đổi trong từ trường của Trái đất qua hàng triệu năm.

Từ trường của Trái đất được xác định bởi các Cực Bắc và Nam nhìn chung thẳng hàng với trục quay (Hình ( PageIndex {1} )). Các đường sức từ truyền vào Trái đất ở Bắc bán cầu và ra khỏi Trái đất ở Nam bán cầu. Do hình dạng của các đường sức, lực từ có xu hướng theo các góc khác nhau so với bề mặt ở các vị trí khác nhau (mũi tên màu đỏ của Hình ( PageIndex {1} )). Ở hai cực Bắc và Nam, lực có phương thẳng đứng. Ở bất kỳ nơi nào trên xích đạo, lực từ nằm ngang và mọi nơi ở giữa, lực từ nằm ở một góc trung gian nào đó so với bề mặt.

Ở dạng lỏng, các khoáng chất tạo nên magma có thể tự do di chuyển theo bất kỳ hướng nào và có định hướng nào. Nhưng khi magma nguội đi và đông đặc lại, chuyển động chấm dứt và định hướng và vị trí của khoáng vật trở nên cố định. Là khoáng chất magnetit (Fe3O4) kết tinh từ magma, nó trở nên từ hóa với hướng song song với từ trường của Trái đất tại thời điểm đó, tương tự như cách kim la bàn thẳng hàng với từ trường để hướng về phía bắc. Bản ghi từ tính này trong đá được gọi là từ tính còn sót lại. Các loại đá như đá bazan, nguội đi từ nhiệt độ cao và thường có hàm lượng magnetit tương đối cao, đặc biệt dễ bị từ hóa theo cách này, nhưng ngay cả trầm tích và đá trầm tích, miễn là chúng có một lượng nhỏ magnetit, cũng sẽ bị nhiễm từ. từ tính bởi vì các hạt nam châm dần dần được định hướng lại sau khi lắng đọng. Bằng cách nghiên cứu cả thành phần ngang và dọc của từ tính còn sót lại, người ta có thể biết không chỉ hướng từ tính lên phía bắc tại thời điểm hình thành đá, mà còn cả vĩ độ nơi đá hình thành so với từ tính phía bắc.

Vào đầu những năm 1950, một nhóm các nhà địa chất từ ​​Đại học Cambridge, bao gồm Keith Runcorn, Edward Irving và một số người khác, bắt đầu xem xét từ tính còn sót lại của đá núi lửa Phanerozoic Anh và châu Âu, và thu thập dữ liệu cổ từ. Họ phát hiện ra rằng các loại đá có độ tuổi khác nhau được lấy mẫu từ cùng một khu vực nói chung có vị trí cực từ biểu kiến ​​khá khác nhau (đường màu xanh lục, Hình ( PageIndex {2} )). Ban đầu họ cho rằng điều này có nghĩa là từ trường của Trái đất, theo thời gian, đã khởi hành đáng kể so với vị trí hiện tại của nó, tức là gần với cực quay.

Đường cong được xác định bởi dữ liệu cổ từ được gọi là con đường lang thang địa cực bởi vì Runcorn và các đồng nghiệp của ông ban đầu nghĩ rằng dữ liệu của họ đại diện cho chuyển động thực tế của các cực từ (vì các mô hình địa vật lý thời đó cho rằng các cực từ không cần phải thẳng hàng với các cực quay). Bây giờ chúng ta biết rằng dữ liệu từ tính xác định chuyển động của các lục địa và không phải của các cực từ, vì vậy chúng tôi gọi nó là rõ ràng con đường lang thang địa cực (APWP). Runcorn và các đồng nghiệp sớm mở rộng công việc của họ sang Bắc Mỹ, và điều này cũng cho thấy rõ ràng lang thang địa cực, nhưng kết quả không phù hợp với kết quả từ Châu Âu (Hình ( PageIndex {2} )). Ví dụ, cực 200 Ma cho Bắc Mỹ được đặt ở đâu đó ở Trung Quốc, trong khi cực 200 Ma cho châu Âu đặt ở Thái Bình Dương. Vì có thể chỉ có một vị trí cực ở 200 Ma, bằng chứng này ủng hộ mạnh mẽ ý tưởng rằng Bắc Mỹ và châu Âu đã di chuyển tương đối với nhau kể từ năm 200 Ma. Công trình cổ sinh học sau đó cho thấy Nam Mỹ, Châu Phi, Ấn Độ và Úc cũng có những đường cong lang thang địa cực độc đáo. Việc sắp xếp lại các lục địa dựa trên vị trí của chúng trong Pangea khiến những đường cong lang thang này chồng lên nhau, cho thấy các lục địa đã di chuyển theo thời gian.

Bằng chứng bổ sung cho sự chuyển động của các lục địa đến từ việc phân tích nhúng từ tính. Nhớ lại từ Hình ( PageIndex {1} ) rằng góc của từ trường thay đổi theo hàm của vĩ độ, với trường hướng thẳng đứng xuống dưới ở cực bắc, hướng lên ở cực nam và nằm ngang ở xích đạo. Mọi vĩ độ giữa đường xích đạo và các cực sẽ có một góc tương ứng giữa phương ngang và phương thẳng đứng (mũi tên màu đỏ, Hình ( PageIndex {1} )). Bằng cách nhìn vào góc nhúng trong đá, chúng ta có thể xác định vĩ độ mà những tảng đá đó được hình thành. Kết hợp điều đó với tuổi của đá, chúng ta có thể theo dõi chuyển động của các lục địa theo thời gian. Ví dụ, vào khoảng 500 Ma, cái mà ngày nay chúng ta gọi là Châu Âu nằm ở phía nam của đường xích đạo, và vì vậy các tảng đá ở Châu Âu được hình thành sau đó sẽ có hướng từ trường hướng lên (Hình ( PageIndex {3} )). Từ đó đến nay, châu Âu dần dần di chuyển về phía bắc, và các tảng đá hình thành vào những thời điểm khác nhau ngày càng dốc hơn và dốc hơn hướng xuống định hướng từ tính.

Công trình cổ sinh từ những năm 1950 này là bằng chứng mới đầu tiên ủng hộ sự trôi dạt lục địa, và nó khiến một số nhà địa chất bắt đầu nghĩ rằng ý tưởng này có thể có một số giá trị.


* “Địa chất vật lý” của Steven Earle được sử dụng theo giấy phép quốc tế CC-BY 4.0. Tải xuống cuốn sách này miễn phí tại http://open.bccampus.ca


Bằng chứng từ cổ cho sự quay theo chiều kim đồng hồ của Tây Nam Nhật Bản

Hơn 500 mẫu định hướng của đá felsic tuổi từ kỷ Phấn trắng đến giữa Miocen giữa được thu thập dọc theo Go¯River ở miền trung Tây Nam Nhật Bản, trong nỗ lực phát hiện quá trình quay kiến ​​tạo của Tây Nam Nhật Bản từ quan điểm cổ từ. Khử từ bằng nhiệt đã thành công trong việc cô lập các hướng đặc trưng khỏi quá trình từ hóa còn lại của các mẫu. Độ tin cậy của hướng cổ từ được xác định thông qua sự thống nhất các hướng từ các loại đá khác nhau cũng như sự hiện diện của cả hai cực bình thường và đảo ngược. Các kết quả cổ từ xác định rằng Tây Nam Nhật Bản bắt đầu quay theo chiều kim đồng hồ qua58 ± 14° muộn hơn 28 Ma và ngừng chuyển động khoảng 12 Ma. Tây Nam Nhật Bản đã không trải qua một đợt dịch Bắc-Nam nào có thể phát hiện được kể từ năm 28 tr. Những kết quả này ngụ ý rằng phía tây nam Nhật Bản được xoay quanh trục xoay quanh 34 ° N, 129 ° E giữa 28 Ma và 12 Ma liên quan đến việc mở cửa Biển Nhật Bản.


8.8: Bằng chứng cổ sinh về kiến ​​tạo mảng - Khoa học địa chất

Lịch sử của biến dạng Miocen muộn (Vịnh Proto) trên rìa Sonoran của Vịnh California là chìa khóa để hiểu cách Baja California bị mảng Thái Bình Dương bắt giữ và biến dạng được phân chia như thế nào trong thời kỳ Vịnh Proto (12,5-6 Ma) . Sierra el Aguaje và Sierra Tinajas del Carmen nằm ở ven biển phía tây nam Sonora, Mexico, và đại diện cho rìa bị rạn nứt phía đông của trung tâm Vịnh California. Các dãy bao gồm các đơn vị núi lửa và các đơn vị nhựa núi lửa tương ứng của chúng, là kết quả của hoạt động magma liên tục từ 20 đến 8,8 Ma, bao gồm ba gói bazan và andesit tạo nên các máy ghi cổ từ tuyệt vời. Dựa trên các mối quan hệ cắt ngang và dữ liệu địa thời gian cho các đơn vị núi lửa trước, tổng hợp và sau kiến ​​tạo, hầu hết các đứt gãy và nghiêng trong Sierra El Aguaje nằm trong khoảng từ 11,9 đến 9,0 Ma, do đó hoàn toàn nằm trong thời gian Proto-Gulf. Một cuộc điều tra cổ sinh học về các chuyển động quay trục dọc có thể có ở Sierra el Aguaje đã phát hiện ra bằng chứng về các chuyển động quay theo chiều kim đồng hồ giữa

105º với các bản dịch có thể. Các kết quả này phù hợp với các quan hệ trường hiện có, cho thấy sự hiện diện của các phép quay trục tung lớn (& gt45 °) trong vùng này. Bằng chứng này bao gồm: a) những thay đổi đột ngột về sự tấn công của các địa tầng nghiêng ở các phần khác nhau của phạm vi, bao gồm các vùng rộng lớn được đặc trưng bởi các vân đá EW b) các đứt gãy tấn công NE-SW phổ biến với đường trượt xiên bên trái-bình thường, kết thúc đối với NW- có xu hướng đứt gãy bên phải, và c) sự xiên góc giữa sự tấn công chung của các địa tầng nghiêng và sự tấn công của các đứt gãy. Các vòng quay này xảy ra sau 12 Ma và phần lớn trước 9 Ma, do đó rơi vào thời kỳ Proto-Gulf. Những vòng quay quy mô lớn như vậy chứng tỏ sự tin cậy cho giả thuyết rằng khu vực bên trong Baja California đang trải qua quá trình biến đổi trong thời kỳ Proto-Gulf, chứ không phải là sự mở rộng thuần túy là kết quả của sự phân vùng căng thẳng giữa Sonora và đứt gãy Tosco-Abreojos ngoài khơi Baja California.


Ưu đãi đang diễn ra!

Gói hàng Đăng ký HAI năm Đăng ký MỘT năm
TẤT CẢ các ghi chú của PMF IAS Tiết kiệm 30% Tiết kiệm 10%
Địa lý + Môi trường Tiết kiệm 30% Tiết kiệm 10%

Năm = Tính hợp lệ của Tải xuống

Hiệu lực 1 năm == Tính hợp lệ của các liên kết Tải xuống (cả hai Tĩnh & amp Hiện tại) Là 1 năm kể từ ngày mua.

Hiệu lực 2 năm == Tính hợp lệ của các liên kết Tải xuống (cả hai Tĩnh & amp Hiện tại) Là 2 năm kể từ ngày mua.

Gói 2 Năm là gói lý tưởng nhất và rất được khuyến khích vì Chu kỳ UPSC (Bắt đầu Chuẩn bị đến Kết quả) kéo dài gần 2 năm.

Ví dụ,

Nếu bạn mua các ghi chú bằng & # 8220Hiệu lực tải xuống == 1 năm& # 8221 trên 02/07/2021 , sau đó bạn sẽ có thể tải xuống Tệp tĩnh + Vấn đề hiện tại các tập tin cho đến khi 03/07/2022 .

Nếu bạn mua các ghi chú bằng & # 8220Hiệu lực tải xuống == 2 năm& # 8221 trên 02/07/2021 , sau đó bạn sẽ có thể tải xuống Tệp tĩnh + Vấn đề hiện tại các tập tin cho đến khi 04/07/2023 .

Nếu chúng tôi đưa ra Phiên bản cập nhật (Mới) của các tệp tĩnh trong thời gian thành viên của bạn , bạn sẽ có thể tải chúng xuống mà không phải trả thêm bất cứ điều gì .

Bất kể gói bạn chọn, Các vấn đề hiện tại của Địa lý, Môi trường, Khoa học & amp Công nghệ và Nông nghiệp Ấn Độ đều có sẵn từ Tháng 5 năm 2019.

Các vấn đề hiện tại của nghệ thuật và văn hóa và kinh tế Ấn Độ có sẵn từ Tháng 11 năm 2020.

Sau khi thanh toán được thực hiện, bạn cần đăng nhập vào Trang tải xuống để tải xuống các tệp (kiểm tra email của bạn để biết chi tiết đăng nhập).


Bằng chứng hóa thạch

Các lục địa đã di chuyển rất nhiều trong lịch sử của hành tinh, nhưng chúng mang theo những kỷ lục về nơi chúng đã ở. Một số bằng chứng này là hóa thạch của động vật và thực vật. Các loài nhiệt đới được tìm thấy ở Nam Cực và các hóa thạch tương tự được tìm thấy ở tây Phi và đông Nam Mỹ kể câu chuyện về nơi từng là những vùng đất đó. Bằng chứng cổ từ là một bằng chứng thậm chí còn mạnh hơn. Các địa tầng từ trong hồ sơ hóa thạch cho thấy cách định hướng của các khối đất tại các thời điểm khác nhau trong lịch sử Trái đất. Bằng cách xây dựng hồ sơ chi tiết về những thay đổi trong định hướng khối lượng đất liền, các nhà khoa học có thể tái tạo lại các con đường vận động kiến ​​tạo trong lịch sử xa hơn nhiều so với những gì chúng có thể từ dải từ dưới đáy biển.


Tại sao nó quan trọng?

Ghép lại lịch sử của từ trường Trái đất giúp chúng ta dự đoán hành vi trong tương lai của nó. Từ các hồ sơ được lưu giữ trong đá, chúng ta biết rằng từ trường của Trái đất đã đảo và đảo ngược trong quá khứ. Dựa trên các ghi chép từ trường, chúng ta biết sự dịch chuyển cực từ cuối cùng xảy ra cách đây 781.000 năm. Từ trường của Trái đất thỉnh thoảng cũng dao động về cường độ do sự thay đổi nhiệt độ và các dòng đối lưu ở lõi.

Cổ từ cũng cung cấp bằng chứng hỗ trợ các lý thuyết trong kiến ​​tạo mảng. Bởi vì đáy đại dương chủ yếu được cấu tạo bởi bazan, một chất giàu sắt có chứa các khoáng chất phù hợp với từ trường, chúng ghi lại sự liên kết của từ trường xung quanh các rặng núi đại dương. Các nhà khoa học đã nghiên cứu từ tính của các tảng đá dưới đáy đại dương và nhận thấy một số hướng ngược lại được ghi lại đối với các đường sức từ mặc dù chúng ở cạnh nhau. Điều này có thể xảy ra do mắc-ma trồi lên từ các rặng núi dưới đáy đại dương và hình thành đá mới ghi lại sự thẳng hàng gần đây hơn của từ trường trong khi đẩy đá cũ với các ghi chép từ trường lạc hậu hơn ra xa khỏi miệng núi.

Chúng ta đã tìm hiểu rất nhiều về hành tinh của mình bằng cách nghiên cứu lịch sử từ trường của Trái đất thông qua từ tính của đá tự nhiên. Và khi các nhà cổ sinh học thu thập thêm thông tin, chúng ta có thể tiếp tục tìm hiểu thêm về lịch sử của hành tinh. Bản ghi chi tiết hơn về quá khứ từ trường của Trái đất sẽ cung cấp câu trả lời liên quan đến sự hình thành các lục địa cũng như hoạt động của từ trường của chúng ta.


Sự nhìn nhận

Dữ liệu để hỗ trợ bài viết này có sẵn trong Bảng 1. Chúng tôi thừa nhận sự tài trợ của Tổ chức Nghiên cứu Khoa học Hà Lan (NWO) với các khoản tài trợ VIDI cho GD-N (864.08.005) và DJJvH (864.11.004), một khoản trợ cấp bắt đầu từ ERC 306810 ( SINK) cho DJJvH, Quỹ Alexander von Humboldt và CIG “HIRESDAT” cho GD-N, cấp EAR-1008527 từ Chương trình Động lực học Lục địa của Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ và chương trình Cai Yuanpei của Bộ Ngoại giao Pháp và giáo dục đại học và nghiên cứu và Bộ Giáo dục Trung Quốc. Chúng tôi biết ơn John W. Geissman và một người đánh giá ẩn danh vì những nhận xét và đề xuất mang tính xây dựng của họ.

Biên tập viên cảm ơn Kenneth Kodama và John Geissman đã hỗ trợ họ đánh giá bài báo này.


Tính chất cổ từ và kiến ​​tạo của núi Creta Stuart Batholith của Washington: dịch hay nghiêng?

Sàn giao dịch Mt. Stuart Batholith là một pluton tổng hợp của kỷ Phấn trắng muộn xâm nhập vào địa hình tinh thể North Cascades của tây bắc Washington. Hướng cổ từ của nó (D = 10,0 °, I = 45,5 ° α95=4.9°) khác biệt rõ rệt với hướng dự kiến ​​đối với đá Creta từ tây bắc Washington (D = 330,5 °, I = 73,0 °), có nghĩa là Mt. Stuart Batholith hoặc đã di chuyển so với nội địa Bắc Mỹ, hoặc nghiêng qua một góc đáng kể, hoặc cả hai, vì nó có được từ tính. Về mặt hình học thì có thể nghiêng hoặc dịch, nhưng dịch thì có nhiều khả năng hơn, bởi vì: (1) địa chất địa phương rõ ràng không hỗ trợ độ nghiêng theo hướng cần thiết (2) có lẽ không thể xảy ra đối với một tấm đá có kích thước như núi Mt. Stuart Batholith để nghiêng qua một góc cần thiết (khoảng 35 °) sau các phần sâu hơn của nó đã nguội đủ để giữ lại từ tính còn lại (3) cảm giác về sự bất hòa từ cổ được tìm thấy trong Mt. Stuart Batholith (quay theo chiều kim đồng hồ của độ nghiêng, độ nghiêng dẹt) giống hệt với điểm được tìm thấy ở gần như mọi địa hình bằng nhựa khác ở miền tây Bắc Mỹ Cordillera, bao gồm mọi loài batholith khác thuộc kỷ Phấn trắng được nghiên cứu ngoại trừ Sierra Nevada.


Trừu tượng

26 vị trí cổ từ trong các dòng chảy bazan và trachyt và trầm tích bốc cháy được lấy mẫu trong phân đoạn magma Dofan, Khe nứt chính Ethiopia (MER). Từ mỗi địa điểm, 6 đến 8 mẫu lõi được thu thập. Sau đó, các mẫu được cắt thành 200 mẫu tiêu chuẩn và hướng từ trường tự nhiên (NRM) của chúng được đo bằng từ kế trục quay JR6A. Hầu hết các mẫu đã được đặt trong trường xoay chiều từng bước (AF) và ít nhất một mẫu trên mỗi vị trí để khử từ bằng nhiệt (TH). Phân tích định hướng của các mẫu vật riêng lẻ này cho thấy một hoặc hai thành phần của NRM. Khi có hai thành phần, thành phần đầu tiên được cách ly dưới nhiệt độ 300 ° C hoặc trường AF dưới 20 mT, thành phần thứ hai được cách ly ở trên các bước đó và hầu hết là các đường thẳng xác định hướng về điểm gốc và được hiểu là Từ hóa nội tại đặc trưng (ChRM) thu được trong quá trình làm mát. Các thí nghiệm từ tính trên đá trên các mẫu vật đại diện chỉ ra rằng các khoáng vật có từ tính ưu thế là titanomagnetit nghèo titan và trong một số ít trường hợp là titanohematit. Các hướng trung bình tổng thể được tính toán cho 23 vị trí của Dofan là Dec = 354,1 °, Inc. = + 11,6 ° (N = 23, K = 35,1, α95 = 5,2 °). Khi các giá trị này được so sánh với hướng trường tham chiếu lưỡng cực địa từ trung bình dự kiến ​​1,5 Ma Dec = 1,0 °, Inc. = + 16,4 ° (N = 32, K = 105,6, α95 = 2.3 °), thu được từ Đường cong đường đi lang thang biểu kiến ​​châu Phi, xác định được sự khác biệt về độ nghiêng ΔD = −6,9 ° ± 4,7 ° và độ nghiêng ΔI = + 4,8 ° ± 5,5 °. Sự khác biệt về độ nghiêng được hiểu là sự quay ngược chiều kim đồng hồ rất nhẹ về trục thẳng đứng của đoạn magma Dofan và kết quả phù hợp với các báo cáo cổ sinh từ trước đó và mô hình tương tự trong đoạn magma Fentale.


Sự nhìn nhận

[35] Công trình này được tài trợ bởi khoản tài trợ EAR 9725663 từ Chương trình Động lực học Lục địa của Quỹ Khoa học Quốc gia. Chúng tôi cảm ơn Wang Xiao-Feng tại Viện Cơ học, Viện Khoa học Địa chất Trung Quốc, đã hỗ trợ hậu cần, Lucas Murray và Bill Hart về sự hỗ trợ trong phòng thí nghiệm, George Gehrels về sự giúp đỡ trong lĩnh vực này, Guo Zhaojie về sự hỗ trợ về tài liệu Trung Quốc, Alex Robinson vì đã chia sẻ bản đồ chưa được xuất bản của mình về lưu vực Đông Bắc Qaidam và Robert Fromm để thảo luận sâu rộng. Một phần của phân tích cổ từ được thực hiện bằng phần mềm của R. J. Enkin. Chúng tôi biết ơn J. W. Geissmann, P. R. Cobbold và R. J. Enkin về những đánh giá chi tiết và mang tính xây dựng.


Xem video: Thuyết kiến tạo mảng plate tectonics siêu dễ hiểu