20. Levha Tektoniği 1
KITALARIN KAYMASI İLE İLGİLİ İLK DÜŞÜNCELER Geçmişte dünya coğrafyasının günümüzden farklı olduğu düşüncesi yeni değildir. Güney Amerika nın doğu kıyıları ile Afrika nın batı kıyılarını gösteren ilk haritalar, muhtemelen insanları kıtaların bir zamanlar birlikte bulunmuş olduğu ve daha sonra ayrılarak bugünkü konumlarına getirdiğini düşündüren ilk kanıtlardır. Kıtalar arasında en iyi çakışma, aşınmanın en az olduğu kıta yamacı boyunca gerçekleşir. 2
19. yüzyıl sonlarında Avusturyalı jeolog Edward Suess, Hindistan, Avustralya, Güney Afrika ve Güney Amerika daki Gec Paleozoyik yaşlı bitki fosilleri arasındaki benzerliğe ve aynı zamanda bu güney kıtalarındaki kayaç istiflerinde bulunan buzullaşma kanıtlarının farkına varmıştır. 1885 yılında yayımlanan The Face of the Earth (Dünyanın Yüzü) adlı kitabında Suess güney kıtalarından oluşmuş super kıtaya Gondwanaland (ya da burada kullandığımız şekliyle Gondvana) adını önermiştir. Bu adı kömür yataklarının içinde bol miktarda Glossopteris bitki topluluğu fosili bulundurduğu Hindistan ın Gondwana yöresinden almıştır. Suess, bu güney kıtalarının birbirlerine bitkiler ve hayvanların göç ettiği kara köprüleriyle bağlandığını düşünmüştü. Amerikalı jeolog Frank Taylor 1910 yılında, kıtaların kayması ile ilgili kuramını sunan bir kitapcık yayınlamıştı. Sıradağların oluşumunu kıtaların yanal hareketine bağlayan Taylor bugünkü kıtaların büyük gelgit kuvvetleri ile dünyanın dönme hızının yavaşlaması sonucunda daha önce kutuplarda bulunan kıtaların parçalandığını ve ekvatora doğru göç ettiğini düşünmüştür. Taylor a göre 100 milyon yıl kadar önce Dünya'nın Ay ı yakalaması ile bu gelgit kuvvetleri ortaya çıkmıştır. 3
Alman bir meteorolog olan Alfred Wegener genellikle kıtaların kayması varsayımını geliştiren kişi olarak tanınır. Wegener, The Origin of Continents and Oceans (Kıtaların ve Okyanusların Kokeni) adlı tarihi kitabında (ilk baskısı 1915 yılında), butun kara parcalarının başlangıçta Yunanca anlamı bütün karalar olan Pangea adlı tek bir supe rkıtanın içinde birleşmiş olduğunu önermişti. Wegener, kıtaların kayması ile ilgili büyük düşüncesini, Pangea nın parçalanması ve çeşitli kıtaların şimdiki yerlerine hareketini gösteren bir dizi haritayla ortaya koymuştu. Wegener kıtaların kayması düşüncesini destekleyen çok sayıda jeolojik, paleontolojik ve iklimbilimsel kanıt toplamıştı, Varsayımın ana sorunu granitik kayaçlardan oluşmuş kıtaların, daha yoğun bazaltik okyanusal kabuğun içinde nasıl hareket ettiğini açıklayacak bir mekanizmanın olmamasıydı. Guney Afrikalı unlu jeolog Alexander du Toit, Wegener in iddialarını daha da geliştirerek kıtaların kaymasını destekleyen daha fazla sayıda jeolojik ve paleontolojik kanıtlar topladı. 1937 yılında yayınlanan Our Wandering Continents (Gezinen Kıtalarımız) adlı kitabında du Toit, Gondvana nın buzul çökelleriyle Kuzey Yarıküre kıtalarında bulunan eşyaşlı komur yataklarını karşılaştırdı. Bu belirgin iklimsel farklılığı çözümlemek için du Toit, Gondvana kıtalarını Güney Kutbuna taşırken, kuzey kıtalarını da kömür yatakları ekvatorda olacak şekilde bir araya getirdi. Kuzeyde yer alan kara kütlesine Lavrasya (Laurasia) adını verdi. Lavrasya günümüzdeki Kuzey Amerika, Gronland, Avrupa ve Asya dan (Hindistan dışında) oluşur. 4
Birçok jeolog bu oldukça inandırıcı görünen kanıtlara rağmen, kıtaların kayması düşüncesini yine de kabul etmemişti. 1960 lı yıllarda okyanuslarda yapılan araştırmaların, bir zamanlar birlikte olan kıtaların daha sonra ayrıldıkları konusunda inandırıcı kanıtlar sunmasıyla kıtaların kayması varsayımı sonunda yaygın kabul görmüştür. 5
KITALARIN KAYMASININ KANITLARI Kıta Kıyılarının Uyumu Kıtalar arasında en iyi çakışma, aşınmanın en az olduğu kıta yamacı boyunca gerçekleşir. 6
Kayaç istiflerinin Benzerliği Pensilvaniyen den Jura ya kadar olan denizel, denizel olmayan ve buzul kayaç istifleri bütün Gondvana kıtalarında hemen hemen aynıdır. Bu yakın benzerlik bunların bir zamanlar birleşik olduklarını gösterir. G ile işaretli kısım Glossopteris bitki topluluğunu gösteriyor 7
Sıradağların Benzerliği Kıtalar yan yana getirildiğinde dağ sıraları tümüyle aynı yaş ve deformasyon tarzında kesintisiz tek bir dağ sırası oluşturur. Bu tür kanıtlar, kıtaların bir zamanlar birbirine bitişik olduklarını ve 8 daha sonra ayrıldıklarını gösterir.
Buzul Kanıtları Gondvana kıtalarını Güney Afrika Güney Kutbunda yer alacak şekilde bir araya getirince çiziklerin (kırmızı oklar) gösterdiği buzul hareketleri anlamlı hale gelir. Bu durumda, kutup ikliminde yer alan buzul (beyaz alan), kalın bir merkez alandan etrafına doğru ışınsal olarak hareket etmiştir. 9
Fosil Kanıtları Fosilleri bugün birbirinden çok ayrı duran Güney Amerika, Afrika, Hindistan, Avustralya ve Antartika kıtalarında bulunan bazı hayvan ve bitkiler. Geç Paleozoyik sırasında bu kıtalar Pangea nın güneydeki kara kütlesi olan Gondvana da bir arada bulunmaktaydı. Glossopteris ve benzeri bitkiler beş kıtanın tümündeki Pensilvaniyen ve Permiyen yaşlı çökellerin içinde bulunurlar. Fosillerine Brezilya ve Güney Amerika daki Permiyen yaşlı kayaçlarda rastlanan Mesosaurus bir tatlı su sürüngenidir. Cynognathus ve Lystrosaurus ise Erken Triyas Döneminde karada yaşayan sürüngenlerdir. Cynognathus fosillerine Güney Amerika ve Afrika da rastlanırken, 10 Lystrosaurus fosilleri Afrika, Hindistan ve Antarktika dan elde edilmiştir.
Paleomanyetizma ve Kutup Gezinmesi Kuzey Amerika da bütün yaşlarda çok sayıda lav akıntısından alınan paleomanyetik okumalar, manyetik kutbun zaman içindeki görünen hareketini izler. Tek bir kıtadan alınmış olan bu paleomanyetik kanıtlar üç şekilde yorumlanabilir: Kıta sabit kalıp kuzey manyetik kutbu hareket etti; kuzey manyetik kutbu sabit kalıp kıta hareket etti ya da her ikisi birden hareket etti. Kıta kenarları birbiriyle çakıştırıldığında paleomanyetik veriler sadece bir manyetik kutbu işaret eder. Böylece Wegener in savunduğu gibi kayaç istifleri ve buzul çökelleri birbiriyle uyuşmakta ve fosil kanıtları kurgulanan paleocoğrafya ile tutarlı hale gelmektedir. 11
Deniz Tabanı Yayılması 12
Deniz Tabanı Yayılması 1960 lı yıllarda oşinografide okyanus havzalarının geniş ölçüde haritalandığı yeni bir dönem başlamıştır. Gerçekleştirilen bu haritalarla 65,000 km den daha uzun bir okyanus sırt sisteminin dünyanın en geniş sıradağını oluşturduğu açığa çıkmıştır. Bu sırt sisteminin en iyi bilinen kesimi ise Atlas Okyanusu havzasını yaklaşık iki eşit parçaya bölen Orta Atlantik Sırtıdır. 1950 lerde yürütülen oşinografi araştırmalarının sonucunda Princeton Üniversitesi nden Harry Hess, 1962 yılında kıta hareketini açıklayan deniz tabanı yayılması kuramını öne sürmüştür. Hess, kıtaların okyanusal kabuk boyunca değil de, okyanusal kabuk ile birlikte hareket ettiğini önermiştir. Hess e göre deniz tabanı yükselen magma ile oluşan yeni kabuğu okyanus sırtlarında ayırır. Magma soğurken yeni oluşan okyanusal kabuk iki yönde sırttan uzaklaşır. 13
Derin Deniz Sondajları ve Deniz Tabanı Yayılmasının Doğrulanması Okyanus sırtının her iki tarafındaki okyanusal kabuğun içinde korunmuş olan manyetik anomaliler dizilimi, kıtasal lav akıntılarında daha önce bilinen manyetik terslenme diziliminin aynıdır. Bazaltik magma okyanus sırtlarına sokulduğu zaman manyetik anomaliler oluşur; Magma, Curie noktasının altına düşene kadar soğuduğunda o andaki Yer in manyetik polaritesini kaydeder. Deniz tabanı yayılmasıyla önceden oluşmuş kabuk ikiye ayrılır ve böylece sırtından daha uzaklara ilerler. Yinelenen sokulumlar, normal ve terslenmiş polarite dönemlerini yansıtan bakışımlı bir manyetik anomali dizisini gösterir. Manyetik alan şiddetini belirleyen manyetometre ile manyetik anomaliler kaydedilir 14
Manyetik anomalilerden hazırlanmış olan dünyadaki okyanus havzalarının yaşı, en genç okyanusal kabuğun yayılma sırtlarına bitişiğinde olduğunu ve sırt ekseninden uzaklaşıldıkça okyanusal kabuğun yaşının arttığını gösteriyor. 15
Derin deniz çökellerinin toplam kalınlığı okyanus sırtlarından uzaklaştıkça artar. Bu durum okyanus kabuğunun okyanus sırtlarından uzaklaştıkça giderek yaşlanmasından ve çökelin birikmesi için daha fazla zaman olmasından ileri gelir. 16
Hareket eden Sıcak Noktaların varlığı İmparator Denizaltı dağı- Hawaii Ada zinciri Pasifik levhasının bir sıcak nokta üzerindeki hareketinin ürünüdür. Volkanik adaların oluşturduğu çizgi levha hareketinin yönünü izler. Rakamlar milyon yıl cinsinden adaların yaşlarını gösteriyor. 17
Levhalar, levha sınırları, görece hareket yönü ile cm/yıl cinsinden hareket hızları ve sıcak noktaları gösteren dünya haritası. 18
19
Uzaklaşan bir levha sınırının geçmişi. (a) Kıtanın altında yükselen magma, kabuğu üste doğru iterek çok sayıda kırık ve çatlak oluşturur. (b) Kıta gerilip inceldikçe rift vadileri gelişir ve vadi tabanlarında lavlar akar. (c) Yayılmanın daha fazla sürmesi kıtayı, dar bir deniz yolu gelişinceye kadar ayırır. (d) Yayılma sürdükçe okyanus sırt sistemi oluşur ve okyanus havzası gelişerek büyür. 20
(a) Doğu Afrika Rift Vadisi Doğu Afrika nın kıtanın geri kalanından uzaklaşan bir levha sınırıyla ayrılması sonucu oluşmuştur. Kızıl Deniz okyanuslaşma safhasını temsil eder. (b) Afrika da Büyük Rift Vadisinin görünümü. Arka planda görülen Küçük Magadi gölü, vadide oluşmuş sayısız soda gölünden sadece birisidir. Bu göller yüksek buharlaşma hızı ve göllere herhangi bir drenaj çıkışı olmamasından ötürü çok tuzludur. Büyük Rift Vadisi doğu Afrika da levhalar birbirlerinden uzaklaştığında kıta kabuğunun gerilmesi sonucunda oluşan rift vadileri sisteminin parçasıdır. 21
Okyanusal-okyanusal levha sınırı. (a) Bir okyanusal levhanın diğerinin altına daldığı yerlerde bir okyanus çukuru oluşur. Dalan levhanın yarattığı magma yükselerek dalmayan levhanın üzerinde volkanik bir ada yayı oluşturur. (b) Japonya nın uydu görüntüsü. Japon Adaları, okyanusal bir levhanın diğerinin altına dalmasının ürünü olan volkanik bir ada yayıdır. 22
Okyanusal-kıtasal levha sınırı. (a) Okyanusal levha kıtasal bir levhanın altına daldığı zaman, yükselen magmanın ürünü olarak kıta üzerinde andezitik.bileşimli volkanik bir sıradağ oluşur. (b) Peru da And Dağlarının havadan görünümü. And Dağları okyanusal-kıtasal levha sınırında sürmekte olan dağ oluşumunun en iyi örneklerinden biridir. 23
Kıtasal-kıtasal levha sınırı. (a) İki kıtasal levha birbirine yaklaştığında, büyük kalınlık-ları ile düşük ve eşdeğer yoğunluklarından ötürü ikisinde de yitim gerçekleşmez. Kıtasal iki levha çarpışırken, yeni ve daha büyük bir kıtanın iç kısmında bir sıradağ oluşur. (b) Dünyanın en genç ve yüksek dağ sistemi olan Himalayalar ın üstten görünümü. Himalayalar 40 ile 50 milyon yıl önce Hindistan, Asya ile çarpıştığı zaman oluşmaya başladı. 24
Ofiyolitler ve Eski Yaklaşan Levha Sınırlarının Tanınması Ofiyolitler derin deniz çökelleri, okyanusal kabuk ve üst mantodan oluşan kayaç istifleridir 25
Manyetik anomalilerden yararlanarak levha konumlarının kurgulanması (a) Orta Atlantik sırtını ve 67 milyon yıl önce oluşmuş olan 31 no.lu manyetik anomaliyi gösteren bugünkü Atlas Okyanusunun kuzeyi (b) 67 milyon yıl önce Atlas Okyanusu. 31 no.lu anomali 67 milyon yıl önceki levha sınırını gösteriyor. Anomalileri üzerindeki oldukları levhalar boyunca bir araya getirdiğimizde kıtaların eski konumlarını elde edebiliriz. 26
Levha hareketlerini açıklamak için ısıl iletim hücrelerini kapsayan iki model ortaya atılmıştır. (a) Bir modelde termal konveksiyon hücreleri astenosfer ile sınırlıdır. (b) Diğer modelde ise ısıl iletim hücreleri bütün mantoyu kapsar. 27
Yerçekim etkili dilim çekme ya da sırt itme mekanizmalarının da levha hareketini oluşturduğu düşünülür. Dilim-çekme mekanizmasında, dalan levhanın kenarı Yer in içine doğru batarken, levhanın geri kalan kısmını da kendiyle birlikte aşağıya doğru sürükler. Sırt-itme mekanizmasında ise yükselen magma, okyanus sırtlarını okyanusal kabuğun diğer yerlerine göre daha çok yükseltir. Böylece burada oluşan gravite okyanusal litosferi sırtlardan ileriye çukurlara doğru iter. 28
Süperkıta döngüsü varsayımı, Kanadalı jeolog J.Tuzo Wilson un düşüncelerinin daha da gelişmiş halidir. Wilson 1970 li yılların başlarında bir döngünün (bugün Wilson döngüsü olarak bilinir) varlığını ileri sürmüştü. Bu dongu kıta parcalanmasını, okyanus havzasının acılıp kapanmasını ve kıtanın yeniden oluşmasını icerir. Super kıta döngüsü varsayımına göre, kıtalardaki kayaçlar ısıyı kotu ilettikleri için ısı superkıtanın altında birikir. Isı birikiminin sonucunda olarak süper kıta üste doğru domlaşarak kırılır. Alttan yükselen bazaltik magma kırıkları doldurur. Bazalt ile dolmuş olan kırıklar genişledikçe çökmeye başlar ve bugünkü Kızıldeniz gibi uzun, dar bir okyanus oluşturur. Riftleşmenin sürmesiyle sonunda Atlas Okyanusu gibi geniş bir okyanus havzası oluşur. 29
30