Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:36 • sest 21:19 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 16:44 • Sest 05:50 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 04:37 • Síðdegis: 17:05 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 10:57 • Síðdegis: 23:09 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Jarðvísindi

Hvernig stýra möttulstrókar flekareki?

Sigurður Steinþórsson

Það varð landrekskenningu Alfreds Wegener (1915) að falli að hann gat ekki bent á krafta sem væru þess megnugir að flytja meginlöndin. Arthur Holmes (1933) stakk upp á því að iðustraumar í jarðmöttlinum væru þarna að verki, en þó var það ekki fyrr en með ritgerð Harry Hess (1962) að fram kom heildstæð mynd af gliðnun hafsbotnsins, knúin af slíkum iðustraumum.

Þá hugsuðu menn sér að straumar þessir mynduðu sívalningslaga einingar með heitu uppstreymi undir miðhafshryggjum en svölu niðurstreymi undir niðurstreymisbeltum. Árið eftir birtu Vine og Matthews (1963) túlkun sína á segulræmum hafsbotnsins. Í ljós kom að þær eru ævinlega samhverfar um hryggina og því hlýtur þá sjálfa (gliðnunarbeltin eða hryggina) að reka um jarðkúluna.

Þetta virtist ósamrýmanlegt við langætt kerfi iðustrauma í jarðmöttlinum, og 1971 kom kenningin um möttulstróka fram (Morgan 1971). Samkvæmt henni eru möttulstrókar megin-drifkraftur flekahreyfinga. Áður höfðu menn velt þessu talsvert fyrir sér og meðal annars sett fram kenningu um að hafsbotnsskorpan geti skriðið undan eigin þunga, annars vegar undan halla á yfirborði möttulsins fyrir neðan sem stafar af því að heitt efni hið næsta hryggjunum er eðlisléttara, og stendur því hærra en hið svalara efni fjær, og hins vegar „toguð“ af þunga skorpunnar sem sekkur niður í möttulinn á niðurstreymisbeltum.

Núna mun talið að þrenns konar kraftar knýi botnskriðið:
  • Uppstreymi efnis í möttulstrókum.
  • Tog flekans sem sekkur á niðurstreymisbeltum.
  • Halli á yfirborði jarðmöttulsins sem verður til við það að skorpan gliðnar og heitt efni stígur upp við þrýstiléttinn.

Frumkrafturinn er samt sem áður uppstreymi möttulstrókanna – ef það hætti mundi botnskriðið smám saman stöðvast.



Efst á myndinni er hafsbotnsskorpa sem sekkur niður að mótum kjarna og möttuls (til vinstri á myndinni). Efri möttli er skipt í lághraðalag (deighvolf) og fastari neðri hluta, síðan verða hamskipti (e. phase transition) á 670 km dýpi sem skipta milli efra og neðra möttuls. Grönnu örvarnar eru iðustreymi í möttlinum en möttulstrókur, sem nær frá kjarna og upp úr er svartur. Á myndinni er líka sýnd gliðnun (miðhafshryggur) þar sem þrýstiléttir af hennar völdum veldur bráðnun. Þessi skýringarmynd gæti verið Hawaii. Ísland er óvenjulegt í því að möttulstrókur og gliðnunarbelti falli saman.

Varmastreymi úr iðrum jarðar er semsagt meira en hún getur losnað við með leiðni og geislun, og þess vegna „ólgar“ efnið — að vísu ekki eins og grautur í potti heldur sem afmarkaðir strókar líkast því þegar saltstöplar rísa gegnum ofanáliggjandi þyngri jarðlög. Varminn er af tvennum toga, annars vegar vegna geislavirkra efna í möttlinum (einkum 40K, en í minna mæli geislavirkra samsæta Th og U), og hins vegar vegna varmastreymis frá jarðkjarna til möttuls – um 300°C hitamunur er um þau mörk á 2900 km dýpi.

Með því að möttulstrókarnir eru driffjöður þessa gangverks, ráða þeir mestu um rekið, og flestir þeirra eru í námunda við rekhryggi. Fræg undantekning er Hawaii, sem „ekki hefur megnað“ að kljúfa Kyrrahafsflekann.

Hér á landi er miðja heita reitsins talin vera undir norðvestanverðum Vatnajökli, og vegna vesturreks Mið-Atlantshafshryggjarins miðað við möttulstrókinn hafa íslensku rekbeltin flust í stökkum til austurs á 16 milljón ára jarðsögu landsins. Fyrir um það bil 16 milljónum ára var rekbeltið út af Vestfjörðum en opnaðist á ný þannig að það lá upp að vestanverðu Snæfellsnesi um Hvammsfjörð og Húnavatnssýslu til norðurs. Fyrir um 6 milljónum ára fluttist það aftur og núverandi kerfi rekbelta myndaðist (Reykjanes-Langjökull um Mið-ísland til Norður-rekbeltisins frá Vonarskarði til Axarfjarðar). Og loks hefur Austur-gosbeltið (Vonarskarð – Vestmannaeyjar) verið að sækja til suðurs síðustu 3 milljónir ára eða svo (Kristján Sæmundsson, 1974; Haukur Jóhannesson, 1980).

Ýmsar gátur eru enn óleystar hvað varðar jarðfræði Íslands og heita reitinn – til dæmis er svo að sjá sem vesturrek Mið-Atlantshafshryggjarins (þar með talið Kolbeinseyjarhryggjar) sé um 1 cm á ári miðað við möttulstrókinn þannig að Evrasíuflekinn (nefnilega Austurland) sé nær því kyrrstæður yfir stróknum, sem veldur því að skorpan þar er mun þykkari en skorpan undir vestanverðu landinu sem þá rekur 2 cm á ári miðað við strókinn (Ingi Bjarnason o.fl., 2002). Tilurð Öræfajökuls kann að vera afleiðing þessa.

Sitthvað bendir til þess að möttulstreymi frá efsta hluta stróksins sé ekki samhverft (það er að hann líkist ekki svepp), heldur leiti það einkum til suðvesturs eftir Reykjaneshrygg og ef til vill til suðurs í átt til Vestmannaeyja — en einhvern tíma í framtíðinni mun það gosbelti sameinast Reykjaneshryggnum langt SV af Íslandi.

Heimildir og mynd:
  • Haukur Jóhannesson (1980). Jarðlagaskipan og þróun rekbelta á Vesturlandi. Náttúrufræðingurinn 50: 13-31.
  • Harry Hess (1962). History of ocean basins. Petrologic Studies, Geological Society of America, bls. 599-620.
  • Arthur Holmes (1933). The thermal history of the earth. Journal of the Washington Academy of Science 23: 169-195.
  • Ingi Þ. Bjarnason, P.G. Silver, G. Rümpker, S.C. Solomon (2002). Shear wave splitting across the Iceland hot spot: Results from the ICEMELT experiment. Journal of Geophysical Research 107: 2382 (12 bls).
  • Kristján Sæmundsson (1974). Evolution of the axial rift zone in northern Iceland. Bulletin of the Geological Society of America 85: 495-504.
  • W. Jason Morgan (1971). Convection plumes in the lower mantle. Nature 230: 42-43.
  • Fred Vine & D. H. Matthews (1963). Magnetic anomalies over oceanic ridges. Nature 199: 947-949.
  • Alfred Wegener (1915). Die Entstehung der Kontinente und Ozeane. Vieweg, Braunschweig, Þýskalandi.
  • Mynd: McBirney, Alexander R. (1993). Igneous petrology. Boston, Jones and Bartlett.

Höfundur

Sigurður Steinþórsson

Sigurður Steinþórsson

prófessor emeritus

Útgáfudagur

28.2.2006

Spyrjandi

Erna Niluka Njálsdóttir

Efnisorð

Tilvísun

Sigurður Steinþórsson. „Hvernig stýra möttulstrókar flekareki?“ Vísindavefurinn, 28. febrúar 2006. Sótt 20. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=5673.

Sigurður Steinþórsson. (2006, 28. febrúar). Hvernig stýra möttulstrókar flekareki? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=5673

Sigurður Steinþórsson. „Hvernig stýra möttulstrókar flekareki?“ Vísindavefurinn. 28. feb. 2006. Vefsíða. 20. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=5673>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvernig stýra möttulstrókar flekareki?
Það varð landrekskenningu Alfreds Wegener (1915) að falli að hann gat ekki bent á krafta sem væru þess megnugir að flytja meginlöndin. Arthur Holmes (1933) stakk upp á því að iðustraumar í jarðmöttlinum væru þarna að verki, en þó var það ekki fyrr en með ritgerð Harry Hess (1962) að fram kom heildstæð mynd af gliðnun hafsbotnsins, knúin af slíkum iðustraumum.

Þá hugsuðu menn sér að straumar þessir mynduðu sívalningslaga einingar með heitu uppstreymi undir miðhafshryggjum en svölu niðurstreymi undir niðurstreymisbeltum. Árið eftir birtu Vine og Matthews (1963) túlkun sína á segulræmum hafsbotnsins. Í ljós kom að þær eru ævinlega samhverfar um hryggina og því hlýtur þá sjálfa (gliðnunarbeltin eða hryggina) að reka um jarðkúluna.

Þetta virtist ósamrýmanlegt við langætt kerfi iðustrauma í jarðmöttlinum, og 1971 kom kenningin um möttulstróka fram (Morgan 1971). Samkvæmt henni eru möttulstrókar megin-drifkraftur flekahreyfinga. Áður höfðu menn velt þessu talsvert fyrir sér og meðal annars sett fram kenningu um að hafsbotnsskorpan geti skriðið undan eigin þunga, annars vegar undan halla á yfirborði möttulsins fyrir neðan sem stafar af því að heitt efni hið næsta hryggjunum er eðlisléttara, og stendur því hærra en hið svalara efni fjær, og hins vegar „toguð“ af þunga skorpunnar sem sekkur niður í möttulinn á niðurstreymisbeltum.

Núna mun talið að þrenns konar kraftar knýi botnskriðið:
  • Uppstreymi efnis í möttulstrókum.
  • Tog flekans sem sekkur á niðurstreymisbeltum.
  • Halli á yfirborði jarðmöttulsins sem verður til við það að skorpan gliðnar og heitt efni stígur upp við þrýstiléttinn.

Frumkrafturinn er samt sem áður uppstreymi möttulstrókanna – ef það hætti mundi botnskriðið smám saman stöðvast.



Efst á myndinni er hafsbotnsskorpa sem sekkur niður að mótum kjarna og möttuls (til vinstri á myndinni). Efri möttli er skipt í lághraðalag (deighvolf) og fastari neðri hluta, síðan verða hamskipti (e. phase transition) á 670 km dýpi sem skipta milli efra og neðra möttuls. Grönnu örvarnar eru iðustreymi í möttlinum en möttulstrókur, sem nær frá kjarna og upp úr er svartur. Á myndinni er líka sýnd gliðnun (miðhafshryggur) þar sem þrýstiléttir af hennar völdum veldur bráðnun. Þessi skýringarmynd gæti verið Hawaii. Ísland er óvenjulegt í því að möttulstrókur og gliðnunarbelti falli saman.

Varmastreymi úr iðrum jarðar er semsagt meira en hún getur losnað við með leiðni og geislun, og þess vegna „ólgar“ efnið — að vísu ekki eins og grautur í potti heldur sem afmarkaðir strókar líkast því þegar saltstöplar rísa gegnum ofanáliggjandi þyngri jarðlög. Varminn er af tvennum toga, annars vegar vegna geislavirkra efna í möttlinum (einkum 40K, en í minna mæli geislavirkra samsæta Th og U), og hins vegar vegna varmastreymis frá jarðkjarna til möttuls – um 300°C hitamunur er um þau mörk á 2900 km dýpi.

Með því að möttulstrókarnir eru driffjöður þessa gangverks, ráða þeir mestu um rekið, og flestir þeirra eru í námunda við rekhryggi. Fræg undantekning er Hawaii, sem „ekki hefur megnað“ að kljúfa Kyrrahafsflekann.

Hér á landi er miðja heita reitsins talin vera undir norðvestanverðum Vatnajökli, og vegna vesturreks Mið-Atlantshafshryggjarins miðað við möttulstrókinn hafa íslensku rekbeltin flust í stökkum til austurs á 16 milljón ára jarðsögu landsins. Fyrir um það bil 16 milljónum ára var rekbeltið út af Vestfjörðum en opnaðist á ný þannig að það lá upp að vestanverðu Snæfellsnesi um Hvammsfjörð og Húnavatnssýslu til norðurs. Fyrir um 6 milljónum ára fluttist það aftur og núverandi kerfi rekbelta myndaðist (Reykjanes-Langjökull um Mið-ísland til Norður-rekbeltisins frá Vonarskarði til Axarfjarðar). Og loks hefur Austur-gosbeltið (Vonarskarð – Vestmannaeyjar) verið að sækja til suðurs síðustu 3 milljónir ára eða svo (Kristján Sæmundsson, 1974; Haukur Jóhannesson, 1980).

Ýmsar gátur eru enn óleystar hvað varðar jarðfræði Íslands og heita reitinn – til dæmis er svo að sjá sem vesturrek Mið-Atlantshafshryggjarins (þar með talið Kolbeinseyjarhryggjar) sé um 1 cm á ári miðað við möttulstrókinn þannig að Evrasíuflekinn (nefnilega Austurland) sé nær því kyrrstæður yfir stróknum, sem veldur því að skorpan þar er mun þykkari en skorpan undir vestanverðu landinu sem þá rekur 2 cm á ári miðað við strókinn (Ingi Bjarnason o.fl., 2002). Tilurð Öræfajökuls kann að vera afleiðing þessa.

Sitthvað bendir til þess að möttulstreymi frá efsta hluta stróksins sé ekki samhverft (það er að hann líkist ekki svepp), heldur leiti það einkum til suðvesturs eftir Reykjaneshrygg og ef til vill til suðurs í átt til Vestmannaeyja — en einhvern tíma í framtíðinni mun það gosbelti sameinast Reykjaneshryggnum langt SV af Íslandi.

Heimildir og mynd:
  • Haukur Jóhannesson (1980). Jarðlagaskipan og þróun rekbelta á Vesturlandi. Náttúrufræðingurinn 50: 13-31.
  • Harry Hess (1962). History of ocean basins. Petrologic Studies, Geological Society of America, bls. 599-620.
  • Arthur Holmes (1933). The thermal history of the earth. Journal of the Washington Academy of Science 23: 169-195.
  • Ingi Þ. Bjarnason, P.G. Silver, G. Rümpker, S.C. Solomon (2002). Shear wave splitting across the Iceland hot spot: Results from the ICEMELT experiment. Journal of Geophysical Research 107: 2382 (12 bls).
  • Kristján Sæmundsson (1974). Evolution of the axial rift zone in northern Iceland. Bulletin of the Geological Society of America 85: 495-504.
  • W. Jason Morgan (1971). Convection plumes in the lower mantle. Nature 230: 42-43.
  • Fred Vine & D. H. Matthews (1963). Magnetic anomalies over oceanic ridges. Nature 199: 947-949.
  • Alfred Wegener (1915). Die Entstehung der Kontinente und Ozeane. Vieweg, Braunschweig, Þýskalandi.
  • Mynd: McBirney, Alexander R. (1993). Igneous petrology. Boston, Jones and Bartlett.
...