Tektoniske plader svagere end tidligere antaget, siger videnskabsmænd

Eksperimenter udført på Oxford University har afsløret, at tektoniske plader er svagere end tidligere antaget. Fundet forklarer en tvetydighed i laboratoriearbejde, der fik forskere til at tro, at disse sten var meget stærkere, end de så ud til at være i den naturlige verden. Denne nye viden vil hjælpe os med at forstå, hvordan tektoniske plader kan bryde for at danne nye grænser.

Studiemedforfatter Lars Hansen, Lektor i klippe- og mineralfysik ved Oxford University's Department of Earth Sciences, sagde:"Styrken af ​​tektoniske plader har været et hovedmål for forskning i de sidste fire årtier. For at pladetektonikken skal fungere, plader skal kunne knække for at danne nye pladegrænser. Der er gjort en betydelig indsats for at måle styrken af ​​de vigtigste olivinrige klipper, der udgør pladerne ved hjælp af laboratorieforsøg.

"Desværre, disse estimater af klippestyrke har været betydeligt større end den tilsyneladende styrke af plader som observeret på Jorden. Dermed, der er en grundlæggende mangel på forståelse af, hvordan plader faktisk kan bryde for at danne nye grænser. Desuden, estimaterne af stenstyrken fra laboratorieforsøg udviser betydelig variation, reducerer tilliden til at bruge eksperimenter til at estimere stenegenskaber."

Den nye forskning, offentliggjort i tidsskriftet Videnskabens fremskridt , bruger en teknik kendt som 'nanoindentation' til at løse denne uoverensstemmelse og forklare, hvordan de klipper, der udgør tektoniske plader, kan være svage nok til at bryde og danne nye pladegrænser.

Dr. Hansen sagde:"Vi har påvist, at denne variation blandt tidligere vurderinger af styrke er et resultat af en særlig længdeskala i klipperne - dvs. styrken afhænger af mængden af ​​det materiale, der testes. For at bestemme dette brugte vi nanoindentationseksperimenter, hvor en mikroskopisk diamantpenne presses ind i overfladen af ​​en olivinkrystal. Disse eksperimenter afslører, at styrken af ​​krystallen afhænger af størrelsen af ​​fordybningen.

"Dette koncept oversættes til store stenprøver, for hvilken den målte styrke stiger, efterhånden som størrelsen af ​​de indgående krystaller aftager. Fordi de fleste tidligere eksperimenter har brugt syntetiske bjergarter med krystalstørrelser meget mindre end typisk findes i naturen, de har drastisk overvurderet styrken af ​​tektoniske plader. Vores resultater forklarer derfor både den brede vifte af tidligere estimater af klippestyrke og bekræfter, at styrken af ​​klipperne, der udgør tektoniske plader, er lav nok til at danne nye pladegrænser."

Undersøgelsen var et internationalt samarbejde, der involverede forskere fra Stanford University, University of Pennsylvania, Oxford University og University of Delaware.

Dr. Hansen tilføjede:"Dette resultat har konsekvenser ud over at danne tektoniske pladegrænser. Bedre forudsigelser af styrken af ​​klipper under disse forhold vil hjælpe med at informere os om mange dynamiske processer i plader. For eksempel, vi ved nu, at udviklingen af ​​spændinger på jordskælvsgenererende fejl sandsynligvis afhænger af størrelsen af ​​de individuelle krystaller, der udgør de involverede bjergarter. Ud over, bøjning af plader under vægten af ​​vulkaner eller store iskapper, en proces, der er tæt forbundet med havniveauet på Jorden, vil også i sidste ende afhænge af krystalstørrelse."