Dryf kontynentalny

Dryf kontynentalny, wielkoskalowe poziome ruchy kontynentów względem siebie i względem basenów oceanicznych podczas jednego lub więcej epizodów czasu geologicznego. Koncepcja ta była ważnym prekursorem rozwoju teorii tektoniki płyt, która ją zawiera.

Britannica Quiz

The Solid Earth Quiz

Termin geologia odnosi się, według Britannica, do dziedzin nauki dotyczących stałej Ziemi. Jak solidna jest Twoja wiedza na temat wszystkiego, co geologiczne? Sprawdź swoją wiedzę, biorąc udział w tym quizie.

Pomysł przemieszczania się kontynentów na dużą skalę ma długą historię. Zauważając pozorne dopasowanie wybrzuszenia wschodniej części Ameryki Południowej do zatoki Afryki, niemiecki przyrodnik Alexander von Humboldt teoretyzował około 1800 r., że ziemie graniczące z Oceanem Atlantyckim zostały kiedyś połączone. Około 50 lat później Antonio Snider-Pellegrini, francuski naukowiec, argumentował, że obecność identycznych roślin kopalnych zarówno w północnoamerykańskich, jak i europejskich złożach węgla można wyjaśnić, jeśli oba kontynenty były kiedyś połączone, co w przeciwnym razie trudno byłoby wyjaśnić. W 1908 r. Frank B. Taylor z USA powołał się na koncepcję kolizji kontynentów, aby wyjaśnić powstawanie niektórych pasm górskich na świecie.

Pierwsza naprawdę szczegółowa i wszechstronna teoria dryfu kontynentów została zaproponowana w 1912 r. przez Alfreda Wegenera, niemieckiego meteorologa. Zbierając razem dużą ilość danych geologicznych i paleontologicznych, Wegener postulował, że przez większość czasu geologicznego istniał tylko jeden kontynent, który nazwał Pangeą. Późno w okresie triasowym (trwającym od około 251 mln do 199,6 mln lat temu) Pangea uległa fragmentacji, a jej części zaczęły się od siebie oddalać. Dryfowanie obu Ameryk na zachód otworzyło Ocean Atlantycki, a blok indyjski przemieścił się przez równik, by połączyć się z Azją. W 1937 r. Alexander L. Du Toit, geolog z RPA, zmodyfikował hipotezę Wegenera, sugerując istnienie dwóch pierwotnych kontynentów: Laurazję na północy i Gondwanę na południu.

Poza zgodnością brzegów szelfów kontynentalnych na Atlantyku, współcześni zwolennicy dryfu kontynentalnego zgromadzili imponujące dowody geologiczne na poparcie swoich poglądów. Oznaki rozległego zlodowacenia od 380 do 250 milionów lat temu są widoczne na Antarktydzie, w południowej Ameryce Południowej, południowej Afryce, Indiach i Australii. Jeśli kontynenty te były kiedyś zjednoczone wokół południowego obszaru polarnego, to zlodowacenie to stałoby się wytłumaczalne jako jednolita sekwencja wydarzeń w czasie i przestrzeni. Ponadto, dopasowanie obu Ameryk do kontynentów po drugiej stronie Atlantyku łączy podobne rodzaje skał, skamieniałości i struktur geologicznych. Pas starożytnych skał wzdłuż wybrzeża Brazylii, na przykład, pasuje do tego w Afryce Zachodniej. Co więcej, najwcześniejsze osady morskie wzdłuż atlantyckich wybrzeży Ameryki Południowej lub Afryki mają wiek jurajski (około 199,6 mln do 145,5 mln lat), co sugeruje, że ocean nie istniał przed tym okresem.

Zainteresowanie dryfem kontynentalnym wzrosło w latach 50. XX wieku, gdy wiedza o polu geomagnetycznym Ziemi w przeszłości geologicznej rozwinęła się dzięki badaniom brytyjskich geofizyków Stanleya K. Runcorna, Patricka M.S. Blacketta i innych. Minerały ferromagnetyczne, takie jak magnetyt, uzyskują trwałe namagnesowanie, gdy krystalizują się jako składniki skał płonnych. Kierunek ich namagnesowania jest taki sam jak kierunek ziemskiego pola magnetycznego w czasie i miejscu krystalizacji. Cząstki namagnesowanych minerałów, uwolnione z macierzystych skał iglastych w wyniku wietrzenia, mogą później ustawić się w linii z polem magnetycznym istniejącym w czasie, gdy cząstki te zostają włączone do osadów. Badania Runcorna nad magnetyzmem remanentnym w odpowiednich skałach z Europy o różnym wieku dały „krzywą wędrówki biegunów” wskazującą, że bieguny magnetyczne znajdowały się w różnych miejscach w różnym czasie. Można to wyjaśnić albo migracją samego bieguna magnetycznego (czyli wędrówką polarną), albo migracją Europy względem stałego bieguna (czyli dryfem kontynentalnym).

Jednakże dalsze prace wykazały, że krzywe wędrówki polarnej są różne dla różnych kontynentów. Możliwość, że mogą one odzwierciedlać prawdziwą wędrówkę biegunów, została odrzucona, ponieważ implikuje ona oddzielne wędrówki wielu biegunów magnetycznych w tym samym okresie. Jednak te różne ścieżki są pogodzone przez połączenie kontynentów w sposób zaproponowany przez Wegenera. Krzywe dla Europy i Ameryki Północnej, na przykład, dają się pogodzić przez założenie, że ta ostatnia od okresu triasowego przesunęła się o około 30° na zachód w stosunku do Europy.

Wzrost wiedzy o konfiguracji dna oceanicznego i późniejsze sformułowanie koncepcji rozprzestrzeniania się dna morskiego i tektoniki płyt dostarczyły dalszego wsparcia dla dryfu kontynentów. Na początku lat 60. XX wieku amerykański geofizyk Harry H. Hess zaproponował, że nowa skorupa oceaniczna jest stale generowana przez aktywność górotwórczą na grzbietach grzbietów oceanicznych – podmorskich gór, które ciągną się wzdłuż dna głównych basenów oceanicznych linią ok. 65 000 km (40 000 mil). Stopiony materiał skalny z płaszcza Ziemi wznosi się ku górze do grzbietów, stygnie, a następnie jest spychany na bok przez nowe intruzje. W ten sposób dno oceanu jest odsuwane od grzbietów pod kątem prostym i w przeciwnych kierunkach.

Do końca lat 60. kilku amerykańskich badaczy, wśród nich Jack E. Oliver i Bryan L. Isacks, zintegrowało koncepcję rozprzestrzeniania się dna morskiego z koncepcją dryfujących kontynentów i sformułowało podstawy teorii tektonicznej płyt. Zgodnie z tą ostatnią hipotezą powierzchnia Ziemi, czyli litosfera, składa się z wielu dużych, sztywnych płyt, które unoszą się na miękkiej (przypuszczalnie częściowo stopionej) warstwie płaszcza, zwanej astenosferą. Wzdłuż niektórych brzegów płyt występują grzbiety oceaniczne. Tam, gdzie tak się dzieje, płyty litosferyczne rozdzielają się, a unoszący się materiał płaszcza tworzy nowe dna oceaniczne wzdłuż spływowych krawędzi. Gdy płyty oddalają się od boków grzbietów, unoszą ze sobą kontynenty.

Na podstawie wszystkich tych czynników można założyć, że obie Ameryki były połączone z Europą i Afryką do około 190 mln lat temu, kiedy to ryft rozdzielił je wzdłuż tego, co obecnie stanowi grzbiet Grzbietu Śródatlantyckiego. Kolejne ruchy płyt o średniej prędkości około 2 cm (0,8 cala) rocznie doprowadziły kontynenty do ich obecnego położenia. Wydaje się prawdopodobne, choć wciąż nie jest to udowodnione, że ten rozpad pojedynczej masy lądowej i dryfowanie jej fragmentów jest jedynie ostatnim z serii podobnych zdarzeń w czasie geologicznym.