De studie van het aardmagnetisch veld zoals vastgelegd in het gesteente was een belangrijke sleutel in het reconstrueren van de geschiedenis van plaatbewegingen. Wij hebben reeds gezien hoe de registratie van magnetische omkeringen leidde tot de bevestiging van de hypothese van de verspreiding van de zeebodem. Het concept van schijnbare poolwandelpaden was nuttig bij het bepalen van de snelheid, richting en rotatie van continenten.
Apparent Polar Wander
Om het idee van poolwandelpaden te illustreren, stel je voor dat je een samengestelde vulkaan op een continent hebt zoals in de schets hieronder. Ik verzeker u dat de schets beter begrepen zal worden als u ook de screencast bekijkt waarin ik praat terwijl ik hem teken.
Apparent polar wander schets
Klik hier voor transcript
Om een apparent polar wander path te illustreren, laten we zeggen dat we hier de aarde hebben, en dat de polen zo zijn, precies zoals ze nu zijn. De magnetische veldlijnen lopen zo. En laten we zeggen dat we hier een continent hebben zitten. Het ziet er zo uit. Er is een vulkaan op dit continent en het is een samengestelde vulkaan. Een samengestelde vulkaan spuwt lava uit en bouwt geleidelijk de berghelling op met zijn lavastromen zoals deze. Hier komt de lava langs deze kant naar beneden. Laten we doen alsof we een geoloog zijn en naar deze vulkaan gaan om wat monsters te nemen van deze lavastromen. We zoomen in op deze lavastromen hier. Het bovenste monster van de lavastroom, noemen we deze groene hier. Onder die groene zit een meer oranje-gele lavastroom en daaronder zit deze oudste hier. We hebben een magnetometer en zo kunnen we proberen uit te zoeken welke kant al deze lavastromen dachten dat het noorden was toen ze zich vormden en afkoelden. Laten we zeggen dat de rode een beetje in deze richting wijst en de gelige ziet er zo uit. De groene werd gevormd tijdens het veld zoals nu, dus is het noorden zo. Er zijn twee mogelijke verklaringen voor hoe dit heeft kunnen gebeuren. We zullen die hier tekenen. Verklaring 1 is dat de polen zich verplaatsten en het continent op dezelfde plaats bleef. In dat geval hebben we hier een continent zitten. Toen de meest recente lava zich vormde, dit groene spul, lag de pool precies hier, waar hij nu ligt. Maar toen deze vulkaan de gele lava produceerde, lag de pool op een iets andere plaats. Het was meer zoals hier. De oudste lavastroom heeft een pool die meer in die richting lag. In dit geval krijgen we wat we noemen een schijnbare polaire zwerftocht. In de loop der tijd, van toen tot nu, is de pool in die richting opgeschoven. De andere mogelijkheid is dat het continent verschoof en de pool op dezelfde plaats bleef. In dat geval zou het groene continent van vandaag hier liggen. Toen deze lava bevroor, wees het naar het noorden in de richting van de noordpool. Toen deze gele lava zich vormde, als de pool op dezelfde plaats stond, zou het continent hier ergens moeten zijn geweest, omdat de lava bevroor en naar het noorden wees, maar toen dit continent in de loop van de tijd naar zijn huidige positie bewoog met de lava nog steeds bevroren op zijn plaats, wijst het nu in een andere richting die niet meer naar het noorden is. Als we nog verder teruggaan in de tijd naar de rode lava, dan moet het continent in een positie hebben gezeten die ongeveer zo is. Toen de lava zich vormde, wees het naar het noorden, maar toen dit continent door deze rotatie ging, was de lava al bevroren, dus de richting die het nu wijst is niet dezelfde als waar het noorden nu is. We kunnen een pad construeren – een schijnbaar dwaalspoor zo je wilt – van het continent. We kunnen zien dat het continent ongeveer zo gelopen moet hebben. Dit is in de tegenovergestelde richting van het pad dat we eerder construeerden.
Deze vulkaan barst van tijd tot tijd uit, en wanneer de lava stolt en afkoelt, registreert hij de richting van het magnetische veld van de aarde. Een geoloog gewapend met een magnetometer kan door de lagen gestolde lava heen proeven nemen en zo de richting en intensiteit van het veld volgen over de geologische tijdspanne die door die vulkaan is geregistreerd. In feite hebben geologen dit gedaan, en zij ontdekten dat de richting van de noordpool in de loop der tijd niet stilstond, maar kennelijk nogal was verschoven. Er waren twee mogelijke verklaringen hiervoor:
- Of de pool stond stil en het continent was in de loop der tijd verplaatst, of
- het continent stond stil en de pool was in de loop der tijd verplaatst.
Seafloor Spreading Saves the Day!
Vóór de plaattektoniek werd aanvaard, dachten de meeste geologen dat de pool wel verplaatst moest zijn. Maar toen er steeds meer metingen werden gedaan op verschillende continenten, bleek dat alle verschillende poolwandelpaden niet met elkaar te rijmen waren. De pool kon niet op twee plaatsen tegelijk zijn, en bovendien registreerden de oceaanbodems allemaal noord of zuid, maar geen richtingen daartussenin. Dus hoe konden lavas van dezelfde ouderdom op verschillende landmassa’s historische richtingen van de noordpool verschillend van elkaar laten zien? Toen de spreiding van de zeebodem eenmaal erkend was als een bruikbaar mechanisme om de lithosfeer te bewegen, realiseerden geologen zich dat deze “schijnbare poolwandelpaden” gebruikt konden worden om de vroegere bewegingen van de continenten te reconstrueren, uitgaande van de veronderstelling dat de pool altijd op ongeveer dezelfde plaats stond (behalve tijdens omkeringen).
Berekenen van een paleomagnetische breedte
Het voorbeeld in mijn fabelachtige tekening geeft een nogal vage beschrijving van het idee achter het gebruik van paleomagnetische gegevens om de vroegere posities van de continenten te reconstrueren, maar hoe wordt het eigenlijk gedaan? We gebruiken magnetometers.
De hoek tussen het magnetisch veld van de aarde en horizontaal wordt de magnetische inclinatie genoemd. Omdat de aarde een rond lichaam in een dipoolveld is, is de inclinatie direct afhankelijk van de breedtegraad. In feite is de tangens van de inclinatiehoek gelijk aan tweemaal de tangens van de magnetische breedtegraad, dat is de breedtegraad waarop het permanent gemagnetiseerde gesteente zich bevond toen het gemagnetiseerd werd. Daarom, gegeven kennis van uw huidige locatie en een magnetometer lezing van de helling van uw geologische item van belang, zoals een basalt stroom, kunt u berekenen van de magnetische breedtegraad ten tijde van de vorming ervan, vergelijk het met uw huidige locatie, en bepalen hoeveel graden van breedtegraad uw huidige locatie is verplaatst sinds dat gesteente afgekoeld.