Supermantereet

Laattatektoniikkaa ja kratoneita

Jääkausiin ja moneen muuhunkin kotiplaneettamme mullistaneeseen asiaan on maapallon pitkän historian aikana myötävaikuttanut laattatektoniikka. Siitä lähtien, kun varhaisen maan pintalämpötila oli laskenut riittävästi, jotta kiinteän kuoren muodostuminen oli mahdollista, ovat mannerlaatat tai niiden edeltäjät, kratonit, vaeltaneet planeettamme pinnalla. 

Vaikka jopa 3000 miljoonaa vuotta vanhasta kuoresta on viitteitä, alkoi kuoren kehittyminen nykyisenkaltaiseen asuunsa vasta proterotsooisella kaudella 2500 miljoonaa vuotta sitten. Kuoren syntyminen jatkui aktiivisesti aina 1800 Mya asti, jolloin valtaosa siitä oli ehtinyt muodostumaan ja sen muodostumisnopeus hidastui. Yksi syy kuoren muodostumisnopeuden alenemiseen voi olla maan sisässä syntyneen lämmön väheneminen. Maan sisäiseen lämpöön puolestaan vaikuttaa mm. radioaktiivisten elementtien hajotessa synnyttämä lämpöenergia.

Mantereiden synty, kehitys ja loppu

Mantereiden toiminnan kannalta on tärkeää ymmärtää miten niiden yksittäiset palaset ovat käyttäytyneet ajan kuluessa eli minkälaisia geologisia prosesseja niihin on kohdistunut ja koska ne ovat tapahtuneet. Käännekohta menneen tiedon ymmärtämisessä tapahtui 60- ja 70-luvulla, kun eri eonien geologiset, geokemialliset ja isotooppiset erot opittiin näkemään. Tällöin keksittiin myös yhdistää merenpohjan syntyminen ja mantereiden vaeltaminen laattatektoniseksi teoriaksi. 

Mannersyklin periaate.Ymmärrettiin siis, että kaikilla mantereilla on rajattu elinkaari: ne syntyvät irtautumalla jo olemassa olevasta mantereesta tai vaihtoehtoisesti kerääntymällä merellisten kaarten ympärille ja ne lakkaavat olemasta liittyessään toiseen mantereeseen tai joutuessaan subduktioon. Tällaisesta kierrosta käytetään nimitystä supermannersykli tai vaihtoehtoisesti Wilsonin sykli. Supermannersyklit ovat toistuneet jaksoittain maapallon historian aikana ja ne ovat yksi merkittävimpiä planeettaamme muokkaavista tekijöistä.

Supermantereiden muodostuminen

Supermantereen muodostumisprosessi on usein vaiheittainen ja lisäksi useampi mannerlaattojen asemaa ja yhteen hitsautumista kontrolloiva prosessi saattaa olla käynnissä samaan aikaan.

Rogers & Santosh (2002) esittävät, että supermantereiden kehittyminen tapahtuu kolmessa osassa:

  1. Supermanner syntyy pienten mannerpalasten kerääntyessä yhteen
  2. Kerääntyminen jatkuu eräissä osissa samalla, kun palojen erkaneminen eli riftiytyminen alkaa toisissa osissa ja
  3. Supermanner hajoaa pienemmiksi paloiksi.

Toisin sanoen käsittää prosessi siis seuraavat vaiheet (ei välttämättä tässä esitetyssä järjestyksessä): merten avautuminen ja sulkeutuminen, mantereiden törmäyksessä syntyneet supermantereet ja niiden hajoamisen.

Kiviröykkiöistä maamassoiksi

Nykyiset mantereet eivät syntyneet käden käänteessä, kokonaisina ja valmiina toimimaan. Sen sijaan aloittivat ne taipaleensa suuriksi maamassoiksi varsin mitättömän kokoisina jähmettyneinä kiviröykkiöinä, jotka magmaattisen toiminnan johdosta alkoivat kasvaa. Ajattele vaikka savipalaa, josta muovaat kaksi ruukkua, yhden punaisen ja yhden valkoisen. Aloitat pienellä savimäärällä ja lisäät muovailun aikana pehmeää savea ruukkuihin, jotta niistä tulisi suurempia. Sama periaate pätee myös mantereisiin: nekin kasvavat keräämällä itseensä uutta materiaalia.  

Tietoa menneistä supermantereista

Ajattele nyt, että rikot punaisen ja valkoisen kukkaruukun lattialle. Katsomalla ruukunpalojen muotoa ja niiden värejä pystyt sovittamaan osat takaisin yhteen (tarvitset liimaa). Alla oleva kuva esittää ruukupalojen kokoeamisperiaatteen. Myös supermantereiden ”uudelleenkokoamisessa” käytetään karkeasti ottaen samaa periaatetta.Aspler ja Chiarenzelli (1998) esittävät, että aiemman supermantereen olemassa olo voidaan todistaa samantapaisin keinoin hyödyntämällä ennen hajoamista syntynyttä yhteistä geologista, geokronologista, isotooppista ja geofysikaalista dataa. Edellisistä saadun tiedon pohjalta voidaan  mannerpalaset sovittaa takaisin alkuperäiseen supermannerasetelmaansa. 

Savi-manner -analogia.

 

Vasemmalla: Mantere pysyttelee paikallaan, mutta magneettinen pohjoisnapa vaeltaa. Oikealla: magneettinen pohjoisnapa on paikallaan, mutta manner vaeltaa. Aika on Ma.

Tietoa muinaisista supermantereista voidaan siis kerätä monella tapaa. Yksi merkittävä apu supermantereiden uudelleenrakentamisessa ovat paleomagneettiset tutkimukset. Paleomagneettinen tieto tallettuu kiveen sen syntyvaiheessa, kun kiven kiteytyessä ja jäähtyessä siihen lukkiutuu Maan magneettikentän suuntainen magnetoituma, ns. jäännösmagnetoituma (engl. remanent magnetisation). Tutkimalla eri-ikäisiin kiviin tallentuneiden jäännösmagnetoitumien suuntia saadaan tietoa siitä, missä asemassa manner on ollut Maan magneettiseen napaan nähden eri aikoina. Näin ollen maan magneettikentän vaeltaminen ajan mittaan heijastuu kivien magneettikenttään. 

Varmin tieto varhaisten supermantereiden olemassaolosta on kuitenkin saatu ajoittamalla mannerten törmäyksessä syntyneitä vuoristoja (törmäysorogenia) ja korreloimalla saatuja ajoituksia kratonien (ks. Kratoneista kaikki alkoi) ikien kanssa.

Lähteet

Tämän tekstin lähteinä käytettiin:

Aspler, L. B., Chiarenzelli, J. R. 1998: Two Neoarchean supercontinents? Evidence from the Paleoproterozoic. Sedimentary Geology 120: 75-104.

Cocks, L. R. M.,  Torsvik, T. H. 2005: Baltica from the late Precambrian to mid-Palaeozoic times: The gain and loss of a terrane’s identity. Earth-Science Reviews 72: 39-66.

Condie, K. C. 2002: Breakup of a Paleoproterozoic Supercontinent. Gondwana Reasearch 5: 41-43.

Hawkesworth, C.J., Kemp, A. I. S. 2006: Evolution of the continental crust. Nature 443: 811-817.

Rao, V. V., Reddy, P. R. 2001: A Mesoproterozoic Supercontinent: Evidence from the Indian Shield. Gondwana Research 5: 63-74.

Rogers, J. W. 1996: A History of Continents in the Past Three Billion Years. The Journal of Geology 104: 91-107.

Rogers, J. W. ja Santosh, M. 2002: Configuration of Columbia, a Mesoproterozoic Supercontinent. Gondwana Research 5: 5-22.

Roy, A. B. 1999: Assembly and Breakup of Supercontinents. Resonance 42-48.

Singh, V. K., Chandra, R. 2007. Gondwana Research xx: xx-xx (Article in Press).

Windley, B. F. 1995: The Evolving Continents, 3rd ed. John Wiley & Sons Ltd. Iso-Britannia.