"r
jaar.
VS-
4
^7
Bij de indirecte weg dienen de platen star verondersteld
te worden, zodat zij als deel van een bolschil mogen wor
den beschouwd. De achttiende eeuwse wiskundige Euler
heeft afgeleid, dat de verschuiving van een bolschil of
een gedeelte daarvan over een bol, volledig wordt ge
karakteriseerd door de hoekverdraaiing u> om een rotatie-
as (fig. 3). Drie parameters coördinaten pool (cp0, A0)
en rotatie (w) zijn dus voldoende voor de beschrijving
van de verschuiving. Geeft a> de absolute hoekverdraai
ing aan, dan kan voor elk punt op de plaat, gegeven in
plaatcoördinaten (A, A) waarbij A de sferische afstand tot
de pool, de absolute plaatsnelheid Vabs worden bepaald:
Vabs (A, A) co R sin A
met R de gemiddelde straal van de aarde;
co heeft de dimensie rad/jaar en Vabs de dimensie cm/
De beschouwingswijze is sterk geïdealiseerd, want strikt
genomen zijn de platen elastisch. Men hoeft alleen maar
te denken aan de reusachtige vervormingen aan de sub-
ductionerende plaatranden. Om tot modellering te ko
men, is de aanname echter gerechtvaardigd.
De geologische en tektonische verschijnselen die worden
gebruikt voor de modellering, bestaan onder andere uit
ouderdom van oceaanbodems en vulkaanketens en uit
de richting van transformbreuken en vulkaanketens. Om
deze relatieve of lokale verplaatsingen vast te leggen in
een absoluut of wereldwijd referentiestelsel zijn, zoals
bekend, vaste punten nodig. Deze worden gevonden in
hotspots (warmtehaarden). Dit zijn kleine gebieden waar
materiaal vanuit de diepe aarde de lithosfeer penetreert
en aan de oppervlakte komt, niet zelden in de vorm van
vulkanen. IJsland, Hawaii en Yellowstone zijn bekende
voorbeelden. De hot spots zijn onregelmatig, maar niet
onsystematisch over het aardoppervlak verdeeld (fig. 4).
Met name Afrika, dat zich bevindt op de vroegere positie
van Pangea, heeft veel hot spots.
Hoewel men over hun oorsprong in het duister tast, wordt
het gebruik ervan als vaste punten gerechtvaardigd door
de Witson-Morgan hypothese. Deze hypothese stelt dat
de wortel van de hot spot ligt verankerd in het diepe in
wendige van de aarde. Hij ligt vast ten opzichte van zowel
de stromingen in de mantel als de plaatbewegingen. Zij
verklaren vulkaanketens als de Hawaiirug en de Empe-
rorketen. De ketens ontstaan door het schuiven van de
platen over de hot spots (fig. 5). De actieve vulkaan geeft
de huidige positie van de hot spot, de keten de bewe
gingsrichting van de plaat; de ouderdom te zamen met de
afstand levert een maat voor de plaatsnelheid.
Wanneer elke plaat voorzien zou zijn van deze tektonisch
vaste punten, dan zou uit de lokale direct de absolute ver
plaatsing volgen. Er zijn echter platen zonder hot spots.
extinct extinct
active
Fig. 4. De stippen geven de verspreiding van hot spots (warmte
haarden) aan. Zij vormen de enige vaste punten binnen de dynamiek
van de platenbeweging. Zij worden gebruikt om uit geologische
gegevens absolute plaatverschuivingen te berekenen.
566
''kif f'.'
moving direction
(Of the plate
Fig. 5. Door de verschuiving van de plaat over een hot spot ontstaat
een keten van uitgebluste vulkanen, die een wegwijzer vormt van de
platenbeweging.
Daarom dienen de platen onderling te worden gerela
teerd. Dit gebeurt met de stroken remanent magnetisme
aan weerszijden van oceanische ruggen. De ruggen
liggen niet vast, maar wel is de relatieve spreidingssnel
heid van beide platen gelijk. Dit volgt uit het feit dat cor
responderende stroken dezelfde afstand tot de rug heb
ben (fig. 2). Daar men de huidige platenbewegingen wil
modelleren, zou men het liefst recent gegevensmateriaal
willen benutten, maar de aarde schrijft haar historie
uiterst langzaam. Men ontkomt er daarom niet aan om
miljoenen jaren van geologische geschiedenis in de be
schouwing mee te nemen. Minster e.a. [1974] gebruiken
de magnetische anomalieën tot ongeveer 10 miljoen jaar
terug en Minster en Jordan [1978] tot ongeveer 3 miljoen
jaar. Voor de hot spots wordt noodgedwongen terugge
grepen tot 10 miljoen jaar.
Hoewel de verplaatsingen meestal worden aangegeven
in cm/jaar, is er geen sprake van dat de platen zich met
een eenparige snelheid voortbewegen. De verplaatsing is
veeleer schoksgewijs. Door de inwendige krachten wordt
druk opgebouwd. Bezwijkt de lithosfeer hieronder, dan
verschuift zij decimeters, wat gepaard gaat met aard
bevingen. Daarna kan het weer vele jaren rustig zijn.
De snelheid varieert van millimeters tot enkele centi
meters per jaar voor continentale platen en loopt op tot
maximaal 8 cm/jaar voor de oceanische platen (fig. 6).
Daar deze getallen zijn voortgekomen uit een middeling
over miljoenen jaren, zijn zij niet zonder meer vergelijk
baar met recente geodetische metingen van de verschui
vingen.
Geoïde en convectie
Thermische convectie in de aardmantel vormt het aan
drijfmechanisme van de platenbeweging. Convectie is de
meest efficiënte wijze van warmtetransport in een vloei
stof of gas. Mantelmateriaal heeft een dusdanige viscosi
teit (stroperigheid) dat het zich op korte termijn als een
vaste stof gedraagt, maar over miljoenen jaren als een
vloeistof.
Daar het de mens alleen in science fiction-verhalen is ge
gund om een kijkje in de aarde te nemen, moet hij, om de
aard van de convectie te achterhalen, noodgedwongen
volstaan met waarnemingen verricht op en nabij het aard
oppervlak.
Uit interpretatie van seismische waarnemingen is een
algemene indruk over de inwendige bouw van de aarde
verkregen. In combinatie met het zwaartekrachtsveld, dat
de afgelopen kwart eeuw door satellietwaarnemingen vrij
gedetailleerd is bepaald, kan deze kennis verder worden
verfijnd. Bij de interpretatie ervan staat men voor het pro
bleem dat de massaverdelingen in de aarde weliswaar
eenduidig het zwaartekrachtsveld op en boven het aard
oppervlak bepalen, maar dat het omgekeerde niet het
NGT GEODESIA 88
