Cholnoky Jenő írja egyik könyvében [24]:
„A szárazföldek általában
hirtelen emelkednek ki az óceáni medencékből s valósággal külön szinten
helyezkednek el. A kontinensek igazi talapzaton nyugosznak, amelynek magassága körülbelül a
tenger színében van, míg az óceáni medencék feneke átlag mintegy 3000 m
mélységben van a kontinensek szintje alatt...
Az óceánok mélységeiben... sokkal kevesebb a változatosság.
Olyan síma, egyenletes az oceáni medencék fenekének legnagyobb része, hogy
nincs a szárazföldön ehhez fogható síkság.
...A kontinenseken folyton kéregmozgást,
gyűrődést, vetődést észlelünk, míg az óceánok mélységeiben a
földkéreg olyan nyugodtan, olyan érintetlenül fekszik, mintha egyáltalában nem
venne részt a földkéreg egyéb mozgásaiban. És ez már ősidők óta így
van...”
Több mint fél
évszázadnak kellett eltelnie ahhoz, hogy az óceánok és a kontinensek, mint a
Föld „passzív” és „aktív” területei helyet cseréljenek egymással. Ez a „csere”
a lemeztektonika elméletében fogalmazódott meg igazán. Ma már nem jelenik meg
olyan korszerű atlasz, amely legalább utalás vagy néhány térképvázlat
erejéig ne foglalkozna a lemeztektonikai eredményekkel. A legtöbb új atlasz, de
különösen a tengeri atlaszok, enciklopédiák 10—50 oldal terjedelmű
ismertetést közölnek, s gazdag ábraanyaggal teszik szemléletessé az új globális
tektonika néven is ismert elméletet. A továbbiakban csak nagyon vázlatosan
ugyan, de szeretnénk összefoglalni ennek fontosabb tételeit és a mellette
felsorakoztatott érveket a teljesség igénye nélkül, hiszen irodalma ma már oly
kiterjedt, hogy több dolgozat terjedelmét is felülmúlná egy részletesebb
elemzés. Napjainkban, az 1970-es évek közepétől évente több tucat könyv és
tudományos értekezés jelenik meg ebben a témakörben.
Földünk szilárd
felső rétege — a kéreg és a felső köpeny egy része, amelyet együtt litoszférának
nevezünk —, 100–150 km vastag merev lemezekre (23. ábra) tagolódik
„horizontális” értelemben. Ezek a lemezek a plasztikusan szilárd anyagú
asztenoszférán — a köpenynek a litoszféra alatt húzódó részén — helyezkednek el
(24. ábra), amelynek alapvető tulajdonsága, hogy rövid periódusú
hatásokkal szemben (pl. földrengéshullámok) szilárd anyagként, hosszú időn
át jelentkező erőhatásokkal szemben (pl.eljegesedés okozta
megterhelés) plasztikus, képlékeny anyagként viselkedik. Az asztenoszféra
viszkozitása olyan, hogy benne anyagáramlások révén ún. konvekciós cellák
alakulhatnak ki. Ezen cellák lemez alatti áramlás„ágait” tekintik a lemezek
egymáshoz viszonyított elmozdulását okozó egyik lényeges tényezőnek.
Az óceáni hátságok vidékén, pontosabban az azok tengelyében
elhelyezkedő központi hasadékvölgy (riftvölgy) mentén forró köpenyanyag
áramlik a felszínre (25. ábra), és hozzáforr a völgy két oldalán
lemezszerűen elhelyezkedő óceánfenékhez. Lehűlése folyamán a
mindenkori mágneses tér irányának megfelelően felmágneseződik. Mivel
a Föld mágneses pólusai időszakonként felcserélődnek, a
különböző időszakokban (földtani értelemben) folyamatosan
képződő új óceánfenék kőzetei hol pozitív, hol negatív mágnesesanomália-sávokat
eredményeznek, amelyek mérhetők és szimmetrikusak a hátság tengelyére (26.
ábra). Hogy ez a folyamat valóban így játszódik le, azt a szimmetrikus
mágnesesanomália-sávokon kívül — egyebek mellett — az új óceánfenékre lerakódó
üledékek is bizonyítják. Mélytengeri területeken az üledékképződés mértéke
1000 év (!) alatt nem egészen 1 cm, sőt helyenként csupán 2–3 mm [16]. E
kis érték ellenére a hátság középvonalától távolodva egyre vastagabb réteget
alkotnak az üledékek, nem egyszer több kilométer vastagságot is elérve. A
hátság tengelyétől távolodva az aljzatkőzet földtani kora is
folyamatosan nő, s ugyanez tapasztalható a tengelytől különböző
távolságokban mélyített kutatófúrások
üledékmintáiban is: minél távolabbról származnak a riftvölgytől számítva,
annál több földtani kor üledékei találhatók meg bennük egymás alatt, annál
régebbi üledékek képezik a fúrások magmintáinak közvetlenül az aljzaton
elhelyezkedő rétegeit.
A keletkező
óceánfenék sávjait (vonalait) akkréciós (növekedő) lemezszegélynek
nevezik. Ezek tehát ott találhatók, ahol a lemezek távolodnak egymástól. Az
óceáni hátságok mentén föláramló olvadt magma azokat a hasadékokat tölti ki,
amelyek a földköpeny mélyebb rétegeiben létrejövő konvekciós áramok által
okozott óceánfenék-szétsodródás miatt keletkeznek. Ez a folyamat a hátság
mentén kipattant földrengések fészekmechanizmus-vizsgálataiból
egyértelműen kitűnik. A hátságok mentén fellépő tenziós (húzó-)
feszültségek egyértelműen arra mutatnak, hogy nem az olvadt magma feszegeti
szét az óceánfeneket, csak a központi hasadékvölgyben létrejövő rést tölti
ki. Itt az új óceánfenék képződésének mértéke 1–10 cm/év
nagyságrendű, s a különböző területeken más és más. E területekre a
sekélyfókuszú (kis hipocentrum-mélységű) rengéstevékenység jellemző.
A hátságot törésövek
tagolják kisebb darabokra, amelyeknek elsősorban a
központihasadékvölgy-szakaszok közé eső részei mutatnak szeizmikus
aktivitást (27, 31. ábra) érthető módon, hiszen csak itt kerülnek
egymással szemben mozgó lemezrészek egymás mellé (transzformvetők; 27.,
31. ábra).
A fentiekből következik — ha a Föld deformálódását és ilyen
nagyságrendű tágulását[29]
kizárjuk —, hogy az így keletkező óceánfenéknek (vagy legalább
jelentős részének) valahol vissza kell kerülnie a földköpeny mélyebb
régióiba, pontosabban az asztenoszférába. Az „elnyelődés” területei az ún.
szubdukciós (alábukási) zónák vagy más néven konszumációs (fogyó, pusztuló,
felemésztődő) lemezszegélyek. Nevezik ezeket betolódási öveknek, illetve
szeizmológiai jellegzetességeik leírója nyomán Benioff-zónáknak (síkoknak) is.
Az óceáni területeken ezek a mélytengeri árkok vidékét alkotják. Ilyen árkokat
a kontinensek vagy szigetívek óceáni területek felé néző oldalán találunk
(28. ábra). Előbbinél óceáni lemez szárazföldi alá, utóbbinál óceáni lemez
óceáni alá bukik. (Ha szigorúan vesszük, ez a megfogalmazás nem helyes, bár a
különböző tanulmányok rendszerint ezt használják! Önálló kontinentális
lemez ugyanis — a kontinentális kérgű mikrolemezek kivételével — valójában
nem létezik. A litoszféralemezek kéregszerkezeti szempontból általában
összetettek: egyaránt tartalmaznak szárazföldi kérgű lemezrészeket (pl.
egy-egy kontinenst) — amelyek lehetnek a lemez szélén éppúgy, mint annak belsejében
—, és óceáni kérgű lemezrészeket.)
Még egy típusa létezik a
közeledő lemezszegélyeknek: amikor kontinentális lemezrész kontinentális
lemezrésszel találkozik. Rendszerint egy-egy jelentősebb óceán- vagy
tenger(rész) bezáródásával, az üledékek takaróredőkbe torlódásával,
kéreg-kivastagodással és a kontinentális kérgű lemezrészek összeforrásáva
(kollízió) jár együtt ez a folyamat. Egy ilyen „találkozásnak” köszönheti létét
a Himalája, vagy az Urál is... (29. ábra).
A közeledő
lemezszegélyek a Föld szeizmikus szempontból nagyon aktív területei. Sekély-,
közepes és mélyfészkű rengések egyaránt előfordulnak itt
(Benioff-zónák). Ugyanakkor az igen intenzív vulkanizmus is jellemzője az
ilyen övezeteknek (andezit-vonal).
A lemezek közötti harmadik lehetséges mozgásforma a horizontális
elcsúszás, a transzform vetődés. Ebben az esetben a lemezek egymáshoz
viszonyítva se nem közelednek, se nem távolodnak. (Legismertebb példák talán a
Szent András-törésvonal Kaliforniában és a törökországi
Anatóliai-vetődés.) Ezek a területek is igen aktívak szeizmikus
szempontból.
Euler egy geometriai tétele szerint egy merev testnek a gömbön való
legáltalánosabb mozgása elemi rotációk összegeként fogható föl. Minden ilyen
rotációhoz — értelemszerűen — rotációs tengely tartozik. A
litoszféralemezek, mint láttuk, gömbön — a Föld felszínén — mozgó merev testek.
Határozzuk meg tehát például a Dél-Amerika–Afrika lemezpár jelenlegi rotációs
tengelyét (30. ábra)!
Ábránkra tekintve
azonnal kínálkozik egy lehetőség: ha a Déli-Atlanti-hátságot vizsgáljuk,
úgy tűnik, hogy e „hegységrendszert” földaraboló transzformvetők
paralelkördarabok, melyek azonban nem esnek egybe a földrajzi fokhálózat
szélességi köreivel. Ezekhez a paralelkördarabokhoz kereshetünk két elméleti
pólust, melyek már meghatározzák a keresett rotációs (spreading-) tengelyt.
Ezeket a pólusokat a
transzformvetők közé zárt hátságszakaszok központi hasadékvölgyei
kijelölik. (Az ezekre illeszkedő síkok, amelyek egyben a Föld középpontján
is átmennek, elvileg egy egyenes mentén kell hogy messék egymást, ez az egyenes
maga a rotációs tengely, melynek a Föld felszínén lévő döféspontjai a
rotációs pólusok. Vagy más megfogalmazásban: a hátságszakaszok központi
hasadékvölgyeinek irányában elhelyezkedő gömbi főkörök metszéspontjai
határozzák meg a rotációs tengelyt definiáló két pólust. Kevésbé matematikus
megfogalmazásban: a transzformvetők által meghatározott paralelkörök közül
a „legkisebbek” határozzák meg a pólusokat.)
Ellenőrizhető-e
vajon valamilyen más módszerrel az így nyert pólusok (földrajzi)
koordináta-értéke? Igen! A lemezek hátság menti szétsodródási sebességéről
belátható ugyanis, hogy annak értéke a rotációs pólusokon nulla, s a spreading-tengelyhez
tartozó „egyenlítőn” éri el a maximumot (ugyanis a kerületi sebesség =
szögsebesség x forgástengelytől mért távolság). A spreading-sebesség pedig
a jelenleg rendelkezésünkre álló mélytengeri fúrási adatok birtokában kiszámítható[30].
Valóban: a hátság különböző szakaszain az aljzaton fekvő üledékek
korából és azoknak a hátságtengelytől mért távolságából számított
szétsodródási sebességek a fenti szabálynak megfelelően különböznek
egymástól.
Az Atlanti-hátsághoz (a
Dél-Amerika–Afrika lemezpárhoz) a transzformvetőkből adódó egyik
pólus az ész. 58°, nyh. 37° koordinátájú pont (a másik pólus ennek ellenlábas
pontja), a szögsebesség értéke pedig 3,7x10-7 °/év. Ugyanezek az
adatok spreading-sebességből számítva: ész. 69°É, nyh. 32° és szintén 7x10-7
°/év [48]. Az adatok egyezése elfogadható....
A lemeztektonika számos
alapvető földtudományi kérdés (kontinensvándorlás, hegységképződés
stb.) megválaszolására ad lehetőséget. Ezért tartottuk szükségesnek, ha vázlatosan
is, de ismertetni, összefoglalni a legalapvetőbb lemeztektonikai
fogalmakat. Fejlődésében nem kis szerep jutott az óceánfenék-kutatásnak.
Stegena L. (1984) megfogalmazásában: „... a mélytengeri mérések derítették föl
a Föld legnagyobb terjedelmű alakzatait, a középóceáni hátságokat, a
mélytengeri árkokat, vezettek el azután a földtudományokat forradalmasító
lemeztektonikus elméletek kialakulásához.” És hozzátehetjük: a lemeztektonika
elméleti alapjainak megfogalmazását követően a „földtudományi extrapoláció”
helyességének bizonyítására szervezett expedíciók, óceáni kutatások a
tengerfenék domborzatának, szerkezetének mind jobb megismerését eredményezték.
[29] Kisebb mérvű földtágulás a lemeztektonika „működése” szempontjából közömbös. Mivel a lemeztektonikai folyamatok működnek, a fenti nagyságrendű horizontális elmozdulásokat létrehozó mértékű földtágulás kizárható!
[30] A geodéziai (közvetlen) mérési lehetőségek, az
űrtechnika, valamint a lézeres és interferometrikus mérések fejlődése
következtében napjainkban már adottak [84]. Mint arról [46] beszámol, a Goddard
Spage Flight Center (NASA) munkatársai már közzé is tették első
eredményeiket. Egyetlen adatot emelünk ki csupán: Európa és Észak-Amerika
távolódási sebessége: 1,5 ± 0,5 cm/év. Összevetve ezt [18]- és
[48]-banfellelhető adatokkal, az egyezés a hibahatáron belül van.