Az Amerikai Geológiai Társaság folyóiratában néhány hete tanulmány jelent meg egy új kontinens, Zélandia létezéséről, alaposan felborzolva ezzel a nemzetközi tudományos életet. A hír megmozgatta a nem szakemberek fantáziáját is, felidézve bennük az egykori ókori kontinens, az elsüllyedt Atlantisz legendáját, mely évszázadokon át foglalkoztatta az embereket. Az Élet és Tudomány kétrészes cikkben járja körbe a kérdést, mélyen „beleásva” Új-Zéland és tágabb környezete földtörténeti múltjába.
Sokan az Atlanti-óceán medencéjében képzelték el Atlantiszt, a hatalmas szárazulatot. Noha számos kutatóút próbálta megtalálni e kontinenst, mind ez ideig sikertelenül jártak. Az ókori történetírások tanulmányozása során fény derült arra is, hogy Atlantisz sokkal inkább a Földközi-tenger keleti medencéjében keresendő. A múlt század elejétől számítva számos régész Atlantiszt a Kréta szigetén egykor virágzó Minószi Királysággal vélte azonosítani. A szomszédos Thíra (ismertebb nevén Szantorini) szigetén folytatott ásatások során megtalált civilizáció maradványai az elsüllyedt kontinens történetét ismételten az érdeklődés középpontjába emelték. Ma meglehetősen nagy bizonyossággal állíthatjuk, hogy Atlantisz a Thírát és kultúráját elpusztító vulkánkitöréssel és az annak hatására kialakult hatalmas kaldera kialakulásával hozható kapcsolatba.
Az Atlantiszhoz hasonló elsüllyedt kontinenslegendák története másutt is ismert motívum. Polinézia szigetvilágának benépesítése többek fantáziáját is megihlette, egy hatalmas egykori szárazulat jelenlétét felvetve a Csendes-óceán közepén. E legendához köthető egyebek mellett Lemuria története, bár annak hollétéről is erős viták alakultak ki: némelyek az Indiai-óceánban, míg mások a Csendes-óceánban vélték megtalálni e kontinenst. Geológiai értelemben – különösen a lemeztektonika fejlődését követően – egyik változat sem támasztható alá. Így Lemuria mára már csupán egy legenda, annak ellenére, hogy számos kutatás egyértelműen mutatja: az eljegesedés maximumának idején a tenger szintje akár 100 méterrel is alacsonyabb lehetett, minek következtében jelentős területek váltak szárazulattá a Csendes-óceán nyugati medencéjében vagy az Indiai-óceán keleti vidékén. Ha legenda, akkor miként lehetséges, hogy Zélandia és vele a rejtett kontinens története a XXI. században, a lemez-tektonika árnyékában életre kelhetett? Nos, éppen a lemeztektonika és a tengeraljzatról alkotott képünk pontosítása adja meg Zélandiának mint új kontinensnek a létjogosultságát.
Nézőpont kérdése
Ahhoz, hogy egy jelentős területről bebizonyosodjon, hogy az valóban kontinens, meg kell értenünk a Föld külső, felszínhez közeli szerkezetét. Míg földrajzi értelemben bolygónkon kétséget kizáróan az számít kontinensnek, amely jókora területtel a világóceán szintje fölé emelkedik, geológiai értelemben a kontinens fogalma kicsit bonyolultabb, az előbbi definíció geológus szemmel – különösen a lemeztektonika tükrében – nem túl pontos. Földrajzi értelemben tehát Zélandia területe, vagyis a Délnyugat-Csendes-óceán vidéke nem tekinthető kontinensnek, hiszen azon belül Új-Zéland mindössze egy Nagy-Britannia nagyságú szárazulat, amely jóval alul marad a legkisebb kontinensnek tekintett Ausztrália területétől.
Geológiai értelemben azonban a helyzet egészen más képet mutat. Eszerint azokat a területeket tekinthetjük kontinensnek, melyek viszonylag kis sűrűségű, alumíniumban, szilíciumban, kalciumban, nátriumban és káliumban gazdag kőzetekből állnak. Ezek a kontinentális kőzetek egy nagyobb sűrűségű szilárd köpenyanyagon ülnek. A földtudományok szempontjából az óceáni területek azok, ahol a Föld külső kérgét is aránylag vékony, de nagy sűrűségű kőzetek alkotják. Bolygónk külső szilárd részét kőzetburok, a litoszféra alkotja, amely mindkét esetben (tehát a kontinentális és az óceáni litoszféra darabjai is) a köpeny felső, nagy sűrűségű, de folyós állapotban lévő burkán, az asztenoszférán „úszik”.
Ősi pajzsok bizonyítéka
Az első kis sűrűségű, kontinentális kérget alkotó kőzetek már a Föld korai fejlődése során, a keletkezését követően alig néhány százezer évvel kialakultak, a bolygó lehűlése közben. Mivel az „újszülött” forró Föld fokozatosan hűlt ki, felszínén a könnyű anyagok szilárd kérget alkottak. Kezdetben ez nyilván nem egy összefüggő réteg volt. A könnyebb elemekből álló kéregdarabok között vasban és magnéziumban gazdag anyag is szilárd kéreggé alakult, ám az az alkotó elemei nagyobb sűrűsége miatt mélyebben belesüppedt a folyós állapotú felsőköpeny (az asztenoszféra) anyagába. Ezek a mélyedések alkották később az első óceáni medencéket, ahol a légkörből kicsapódó víz folyamatosan gyülemlett fel, kialakítva a földtörténet első óceánjait. Ez a folyamat azért fontos egy kőzetburoknak kontinensként való megjelölése szempontjából, mert a geológiai értelemben vett eddig ismert kontinensek mindegyike tartalmaz a belsejében egy-egy ősi kontinensmagot (némelyik, mint Afrika, többet is: a a Kongó-, a Kalahári-; a Nyugat-Afrika- és a Szahara-pajzsot).
A kratonoknak vagy pajzsoknak nevezett kontinensmagvakról ismerjük Földünk legidősebb kőzeteit, mint például Nyugat-Ausztrália több mint 4 milliárd éves, viszonylag kis sűrűségű gránitszerű képződményeit. Ezeket az ősi kratonokat szinte minden esetben idős, körülbelül 1–2 milliárd éves kőzetekből álló övezetek (orogén zónák) veszik körbe. Az ilyen területek egyértelműen azt mutatják, hogy kialakulásuk már egy olyan bolygón ment végbe, ahol a korai megszilárdult külső kéreg felrepedezett, s azok darabjai a mélyebb, olvadt köpenyanyagon úszva képesek voltak elmozdulni a felszínen, vagyis a mai értelemben vett lemeztektonikai folyamatok már működtek.
Napjainkban ezek a korai orogén zónák „belesimulnak” a lepusztult pajzsok monoton felszínvilágába. Azok egykori múltja – hogy aktív hegységképződés során alakultak ki – csak a bennük felismerhető kőzetek szerkezeti elemei alapján következtethetők ki. Ez különösen igaz Ausztráliára, de Afrika vagy Eurázsia kontinensmagvai körül is nyomon követhetők az ilyen területek.
Közös földtani ős
A lemeztektonikai folyamatok során a földtörténet több időszakában is kialakultak szuperkontinensek: néhány nagyobb méretű vagy csak egyetlen kontinens uralta a Föld felszínét. A kontinensek – geológiai értelemben – fontos ismérve, hogy területük viszonylag kiemelt helyzetben van környezetük óceáni kérgű területeihez képest, bár nem szükségszerűen szárazulatok. Fontos kritérium, hogy a kontinens mérete kellő nagyságú legyen, máskülönben kontinenstöredéknek, mikrokontinensnek nevezhetjük.
Az óceánfenék pontos ismerete a mai Új-Zéland körül csak az utóbbi húsz évben jutott arra a szintre, hogy a terület kontinentális volta fontos és megválaszolható kérdésként merülhetett fel. Ugyan korábban is ismert volt, mi több, gyanús elemként tartották számon, hogy a mai Új-Zélandtól majd’ 800 kilométerre keletre található Chatham-szigeteken pontosan olyan típusú csillámpalákból álló ősi kőzetek kalapálhatók, mint Új-Zéland Déli-szigetén, Otago tartományban. Mindez persze lehet akár véletlen egybeesés is. Ám mivel az óceánaljzat szinte ismeretlen volt az elmúlt néhány évtizedig, nagyon nem is igazán „merte” senki felvetni, hogy a Chatham-szigetek és Új-Zéland fő szigetei között ne lenne óceáni típusú kéreganyag, netán azok éppen egy nagyobb, kontinentális kéregdarab részei lennének. Mind több egybeeső részlet került azonban napvilágra a térség más kisebb szigetén is, nem beszélve Új-Kaledónia idős kőzetekből álló földtani felépítéséről. Utóbbi nagy hasonlóságot mutat az Új-Zéland Déli-szigetének északnyugati területén található paleozoikumi képződményekkel, akárcsak Kelet-Ausztrália, Tasmania és az Antarktisz paleozoikumi földtanával.
Persze, ezt leírni itt és most könnyű, de ha az olvasó ezeket a mozaikszerű eredményeket visszahelyezi születésük tudományos légkörébe, nyilvánvaló, hogy nem olyan egyértelmű azt állítani: e kőzetek eredete egy „közös földtani őshöz” köthető, illetve maradványaik egy tengerrel fedett kontinensen szétszórva helyezkednek el.
Önmagáért beszélő tengeraljzat
Átütő erejű változást a témában a 90-es években készült első komolyabb tengeraljzattérképek hozták. Az Új-Zéland körüli olajkutatások során egyre pontosabb kép rajzolódott ki a szárazulat körüli régiókról, mind azt mutatva, hogy az óceán több helyen is messze nem olyan mély, mint azt korábban gondolták. Ez különösen az Új-Zélandtól délkeletre és északnyugatra eső területekre volt igaz. A geofizikai mérések pedig azt mutatták, hogy a tengeraljzat fiatal tengeri üledékei alatt pontosan azok a kőzetsorozatok rejtőzködnek, mint amelyeket a felszínen látunk egyebek mellett Új-Zélandon, a Déli-sziget északnyugati csücskében.
Még megdöbbentőbb tényként hatott a szeizmikus szelvényeken tökéletesen kirajzolódó, nagy távolságokon követhető éles felszínek jelenléte, jelezvén, hogy a tengerszint fölé emelkedő mai szárazulatok geológiai kapcsolatba hozhatók a tengeraljzat jókora részén található kőzetekkel. Ugyanezen gondolatok fogalmazódtak meg egy 1995-ben megjelent tudományos cikkben, B. Luyendyk tollából a Geology folyóiratban, melyben elsőként említették meg az összegyűlt geológiai adatok alapján Zélandiát mint egy lehetséges kontinenst. A cikk azért is mérföldkő, mert első ízben foglalta össze azokat a geológiai adatokat, melyek arra utalnak, hogy egy jelentős méretű kontinentális kőzetlemezdarab vált le a Gondwanáról, annak keleti pereméről a kréta időszakban, úgy 105 millió évvel ezelőtt. Ez az esemény azért fontos, mert a Gondwana szuperkontinens keleti peremén szinte folyamatosan kőzetlemez-alábukási folyamatok zajlottak a paleozoikumtól kezdve, és ez az első pontosan nyomon követhető geológiai esemény, mely – a szubdukcióval ellentétben – Gondwana keleti peremének feltöredezését, riftesedését dokumentálja.
Ez a kép azonban nem olyan egyszerű, mint amennyire nyilvánvaló például a Vörös-tenger esetében vagy a Kelet-Afrikai-árokrendszer születésénél. Az utóbbi két példában a kontinens felhasadását aktív magmás folyamatok segítették elő, ami az óceánközépi hátság és új óceáni kéreg születéséhez vezetett.
A széttépett Gondwana
Gondwana keleti peremén azonban más volt a helyzet. A kréta időszak közepén szubdukció során az Ős-Csendes-óceán nyugati peremét a Főnixnek nevezett óceáni kéreglemez alkotta, melyet egy aktív óceánközépi hátság táplált. Az óceánközépi hátság nyugati irányba, Gondwana felé a Főnix-lemezt „szülte”, míg attól keletre, Dél-Amerika irányába a Csendes-óceáni-lemez gyarapodott.
Úgy 105 millió évvel ezelőtt azonban jelentősen lelassult az óceánközépi hátság magma-termelése a kőzetlemezek relatív mozgási irányának és sebességének változását követően. Hatására a Csendes-óceáni-lemez és a Gondwana alá bukó Főnix-lemez között lévő óceánközépi hátság fokozatosan „befagyott”, s a két lemez összeforrása következtében egyetlen kőzetlemezként bukott Gondwana alá. Utóbbi és az alábukó óceáni lemezek mozgási iránya azonban így is alapvetően keleties irányt mutatott, ami Gondwana keleti peremére hatalmas nyíró erőként hatott, mintegy letépve annak széles kontinentális peremét, a benne korábban feltorlódott és összeforrott kontinentális „kéregcsíkokkal”. A széthúzó erő hatására a kontinens egyszerűen széttépődött, a fellépő nyíró erők miatt annak keleti része fokozatosan eltávolodott Gondwana merev „roncsától”, mely később Nyugat-Antarktisz és Ausztrália kontinensét szülte.
Az elnyíródás következtében a paleozoikumi és korai mezozoikumi kőzetek jelentős része kártyavárszerűen összedőlt a törések mentén, és a kontinentális kőzetlemez alsó része is a felszínre került. A nyíró erő hatására ezek a kőzetek a legintenzívebb kőzetátalakulási folyamaton mentek keresztül, s Új-Zéland Déli-szigetének nyugati partján tárulnak a felszínre. Ezek a mylonitinak nevezett kőzetek a kontinensfelhasadás emlékei. Az elvékonyodott kontinentális kéreg alatt a földköpeny képlékeny része – a nyíró erő hatására – kitüremkedett, majd a nyomáscsökkenés hatására megolvadt, s olvadéka az elvékonyodott kőzetlemezt átszakítva a felszínre tört. Ez lehetett a Tasmán-tenger születésének pillanata, mely egy valódi óceánközépi hátságot hozott létre, felgyorsítva a Gondwana keleti pereméről leváló kontinentális kéreg keletre távolodását. Ezt a letépődött kontinentális kéregdarabot nevezte 1995-ben Luyendyk professzor először Zélandiának.
NÉMETH KÁROLY
Következik: Zélandia – a megkerült kontinens (2. rész)
Keretes:
Óceánok születése és bezáródása
A lemeztektonikai folyamatok egyik legérdekesebb összefoglaló geológiai modelljét a Wilson-ciklus írja le. Névadója, J. Tuzo Wilson kanadai geológus ismerte föl, hogy a földrészek tulajdonképpen ismétlődő szabályszerűségek
során születnek. A kontinensfejlődés szempontjából a Wilson-ciklus egy látványos és alátámasztható folyamatot ad, mely szerint a kontinensek fokozatosan növekedhetnek azzal, hogy az óceáni kőzetlemezek a kontinentális kőzetlemezek alá buknak. A körfolyamat kiindulópontjaként egy kontinenst kell elképzelni, melynek kis sűrűségű gránitkőzetei a mélyebben található, vasban és magnéziumban gazdag bazaltos anyaggal együtt „úsznak” a köpeny nagy sűrűségű anyagán, az asztenoszférán. Egy ilyen kőzetlemezt a mélyből feláramló magma mintegy átégethet, annak felhasadását eredményezheti. Ennek a vulkanizmus által kiváltott hasadékképződésnek, más szóval riftesedésnek lehetünk tanúi jelenleg Kelet-Afrikában.
A folyamat során a kontinens felhasadhat, az óriási „sebhely” középvonalában idővel a köpeny anyaga a felszínre kerülve egy új óceánt hozhat létre. A Wilson-ciklus „óceánszülő” stádiumát napjainkban a Vörös-tenger jelképezheti. Utóbbi kialakulása úgy 40 millió évre vezethető vissza, medencéje az óceánközépi hátságoktól mintegy 150–150 kilométer széles sávban már valódi óceáni kéreggel rendelkezik. Az óceánközépi hátságokból felnyomuló bazaltos anyag folyamatosan szüli az óceáni földkérget, miközben oldalirányban mind távolabbra tolja az egykori felhasadt kontinentális területeket.
Amint az óceáni kéreg kiszélesedik, igazi fejlett óceáni medence jön létre, melyen az óceánokból egyre nagyobb mennyiségű üledék halmozódik fel. Az akár több kilométer vastagságú tengeri üledék súlya, illetve a hűlő, egyre nehezebb és ridegebben viselkedő óceáni kéreg elnehezedése miatt az óceáni medence olyan szélessé válhat, hogy azt már nem tudja a korai riftesedés során benyomult magma együtt tartani, így az egyszerűen leszakad a kontinentális kőzettábláról, s annak nagyobb sűrűsége miatt az alá bukik, vagyis elindul a szubdukció folyamata. Közben a mélytengeri üledékek folyamatosan lenyíródnak az alábukó óceáni kőzetlemezről, egyszerűen a kontinentális kéreglemezre gyűrődnek – ebből adódóan a kontinens pereme fokozatosan gyarapodik. Ezt a kontinensnövekedést segíti elő az alábukó óceáni kőzetlemez megolvadásából táplálkozó vulkanizmus is, melynek szép példája a mai Andok vulkáni íve.
A szubdukció folyamatát azonban jelentősen befolyásolja a kőzetlemezek egymáshoz viszonyított mozgása. Ha az alábukás nem kellően gyors, az óceánközépi hátság relatív mozgása az alábukás frontjának irányába mutathat, mely akár azzal jár, hogy idővel maga az óceánközépi hátság fog ütközni a kontinentális lemezzel, elindítva a korábban ellentétes helyzetben lévő óceáni kőzetlemez alábukását. Ez a folyamat a Wilson-ciklus egy kritikus pillanata, mert ebben a helyzetben megszűnik az óceáni kéreg születése, hiszen ezen az óceánon már nem lesz az utánpótlást szolgáltató óceánközépi hátság. Vagyis az óceáni kőzetlemez alábukása elérkezhet egy olyan állapotba, amikor az ahhoz kapcsolódó kontinentális terület ütközik neki a korábbi kontinensünknek, teljesen bezárva az egykori óceáni medencét, annak anyagát hatalmas gyűrt hegységekbe préselve. Ez a „pillanat” a kontinensnövekedés legfontosabb mozzanata.
2017/13
