Studiet af Jordens magnetfelt, som det er registreret i bjergarter, var en vigtig nøgle til at rekonstruere pladebevægelsernes historie. Vi har allerede set, hvordan registreringen af magnetiske omvendinger førte til en bekræftelse af hypotesen om udbredelse af havbunden. Begrebet tilsyneladende polarvandringsstier var nyttigt til at bestemme kontinenternes hastighed, retning og rotation.
Synlig polarvandring
For at illustrere ideen om polarvandring skal du forestille dig, at du har en sammensat vulkan på et kontinent som den i skitsen nedenfor. Jeg forsikrer dig, at skitsen vil blive bedre forstået, hvis du også ser screencastet, hvor jeg taler, mens jeg tegner den.
Skitse af tilsyneladende polvandring
Klik her for udskrift
For at illustrere en tilsyneladende polvandringsbane, lad os sige, at vi har Jorden her, og den har sine poler sådan her, præcis som de er i dag. De magnetiske feltlinjer går sådan her. Og lad os sige, at vi har et kontinent, der sidder her. Det ser sådan her ud. Der er en vulkan på dette kontinent, og det er en kompositvulkan. En sammensat vulkan spytter lava ud, og den opbygger gradvist bjergsiden med sine lavastrømme på denne måde. Her er lavaen, der kommer ned ad denne side. Lad os forestille os, at vi er geologer, og at vi tager hen til denne vulkan og tager nogle prøver af disse lavastrømme. Vi zoomer ind på disse lavastrømme her. Den øverste prøve af lavastrømmen, vi kalder den grønne prøve her. Under den grønne lavastrøm er der en mere orangegul lavastrøm, og under den er der denne ældste lavastrøm her. Vi har et magnetometer, så vi kan forsøge at finde ud af, hvilken vej alle disse lavastrømme troede, at nord var, da de blev dannet og afkølet. Lad os sige, at den røde peger sådan set i denne retning, og den gullige ser sådan ud. Den grønne blev dannet under feltet, som det er i dag, så dens nord er sådan her. Der er to mulige forklaringer på, hvordan dette kan være sket. Vi vil tegne dem lige her. Forklaring 1 er, at polerne flyttede rundt, og at kontinentet blev på samme sted. I det tilfælde har vi et kontinent, der sidder her. Da den seneste lava blev dannet, dette grønne stads, var polen lige heroppe, hvor den er i dag. Men dengang, da denne vulkan dannede den gule lava, var polen et lidt andet sted. Den var mere herovre. Den ældste lavastrøm optager en pol, der var mere i den retning. I dette tilfælde ender vi med det, vi kalder en tilsyneladende polarvandringsvej. I løbet af tiden fra dengang til i dag har polen bevæget sig i den retning. Den anden mulighed er, at kontinentet flyttede sig, og at polen forblev det samme sted. I så fald ville det grønne kontinent i dag være her. Da denne lava frøs, pegede den mod nord i retning af nordpolen. Dengang, da denne gule lava blev dannet, hvis polen var på samme sted, ville kontinentet have været herovre et sted som her, fordi dets lava frøs fast med retning mod nord, men da kontinentet så med tiden flyttede sig til sin nuværende position med lavaen stadig fastfrosset på plads, peger det nu i en anden retning, som ikke længere er der, hvor nord er. Hvis vi går endnu længere tilbage i tiden i retning af den røde lava, så må kontinentet have siddet i en position, der ligner denne. Da dens lava blev dannet, pegede den mod nord, og da kontinentet så gennemgik denne rotation, var denne lava allerede frosset på plads, så den retning, den peger i, er ikke det samme sted, som nord er nu. Vi kan konstruere en bane – en tilsyneladende vandringsbane, om man vil – for kontinentet. Vi kan se, at kontinentet må være gået nogenlunde sådan her. Det er i den modsatte retning af den, vi konstruerede før.
Denne vulkan bryder ud fra tid til anden, og når dens lava stivner og køler af, registrerer den retningen af Jordens magnetfelt. En geolog bevæbnet med et magnetometer kan tage prøver ned gennem lagene af størknet lava og dermed spore feltets retning og intensitet i løbet af det geologiske tidsrum, som denne vulkan har registreret. Det har geologer faktisk gjort, og de opdagede, at nordpolens retning ikke var stationær over tid, men at den tilsyneladende havde flyttet sig en hel del. Der var to mulige forklaringer på dette:
- Enten var polen stationær, og kontinentet havde flyttet sig over tid, eller
- Kontinentet var stationært, og polen havde flyttet sig over tid.
Såleje af havbunden redder dagen!
Hvor pladetektonikken blev accepteret, troede de fleste geologer, at polen måtte have flyttet sig. Men da der først blev foretaget flere og flere målinger på forskellige kontinenter, viste det sig, at alle de forskellige polvandringsveje ikke kunne forenes. Polerne kunne ikke være to steder på samme tid, og desuden registrerede havbundene alle enten nord eller syd, men ikke retninger derimellem. Så hvordan kunne lavaer af samme alder på forskellige landmasser vise historiske retninger for nordpolen forskelligt fra hinanden? Da man først erkendte, at spredning af havbunden var en brugbar mekanisme til at flytte lithosfæren, indså geologerne, at disse “tilsyneladende polvandringsveje” kunne bruges til at rekonstruere kontinenternes tidligere bevægelser, idet man antog, at polen altid var nogenlunde det samme sted (undtagen under omvendinger).
Beregning af en palæomagnetisk breddegrad
Eksemplet i min fabelagtige tegning giver en ret vag beskrivelse af ideen bag brugen af palæomagnetiske data til at rekonstruere kontinenternes tidligere positioner, men hvordan gøres det egentlig? Vi bruger magnetometre.
Vinklen mellem Jordens magnetfelt og vandret kaldes den magnetiske hældning. Fordi Jorden er et rundt legeme i et dipolfelt, er hældningen direkte afhængig af breddegraden. Faktisk er tangenten til hældningsvinklen lig med det dobbelte af tangenten til den magnetiske breddegrad, som er den breddegrad, hvor den permanent magnetiserede sten sad, da den blev magnetiseret. Med kendskab til din nuværende placering og en magnetometeraflæsning af hældningen af din geologiske genstand af interesse, f.eks. en basaltstrøm, kan du derfor beregne den magnetiske breddegrad på tidspunktet for dens dannelse, sammenligne den med din nuværende placering og bestemme, hvor mange breddegrader din nuværende placering har flyttet sig, siden den pågældende sten afkøledes.