ABSOLUTE VELOCITY (Vats)
□«03 □>03«11 □>I1«24 □>2A«30 EE3»B0«L9 EZ3»L9«62 E"*)>62<77 S >77
Fig. 6. Absolute plaatsnelheden (Vabs) berekend uit de kinematische
parameters (cp0, A0, a>) van elke plaat voor 5" x 5° velden. De
waarden zijn symbolisch gerepresenteerd in mm per jaar.
geval is: er zijn oneindig veel massaverdelingen die vol
doen aan het gemeten zwaartekrachtsveld. Het zwaarte-
krachtsveld legt slechts randvoorwaarden op.
De eerste satellietoplossingen kwamen begin jaren zestig
ter beschikking. Zij waren van lage spectrale graad en
orde, de golflengten van de bolfuncties waren vele dui
zenden kilometers. Elr bleken echter toch twee gebieden
met duidelijk positieve geoïde te onderkennen: de
Westpacifische-lndische (PAC-IND) subductiezone en
het oostelijk deel van de Atlantische Oceaan te zamen
met Europa en Afrika (fig. 7).
Men veronderstelde dat de platen passief waren en niet
vervormden, dat wil zeggen star bleven, onder de druk
van de mantelstromingen. Bovendien zou onder elke
plaat een stationaire convectiecel liggen, die zich over de
hele mantel uitstrekte. De veronderstellingen leken te
worden bevestigd door de geoïde. Immers bij de sub-
ductiezones dringt koudere en dus dichtere lithosfeer in
het warmere en dus minder dichte mantelmateriaal. Dit
veroorzaakt een laterale massa-inhomogeniteit met een
grotere dichtheid dan z'n omgeving, wat leidt tot positieve
geoïde boven dat gebied. De PAC-IND subductiezone
toonde de verwachte geoïde. In dezelfde gedachtengang
hoorden ruggen, waar het opstijgende materiaal een ge
ringere dichtheid heeft dan z'n omgeving, gekenmerkt te
worden door negatieve geoïde. De vroegere geoïden
toonden dit echter niet. Dit werd niet toegeschreven aan
een foute diagnose, maar aan de geringere resolutie van
de geoïde.
Ook bij de latere, verbeterde, geoïden bleven uitgespro
ken negatieve waarden boven de ruggen uit. Dit leidde tot
het idee van convectie op twee niveaus. De negatieve
anomalie van de opwaartse stroming in de bovenmantel
werd verdonkeremaand door een neerwaartse stroming,
met een positief effect op geoïde, in de ondermantel. De
veronderstelling werd gestaafd door de ontdekking van
seismologen, dat op een diepte van ongeveer 670 km een
discontinuïteit aanwezig is. Deze discontinuïteit zou de
grenslaag vormen tussen de stromingen in de boven- en
ondermantel.
Deze voorstelling van het convectiemechanisme wordt
geschraagd door de aanname, dat zowel de lithosferi-
sche platen de plafonds van de convectiekamers als
de ondergrenslagen niet deformeerbaar zijn. Laat men
deze veronderstelling achterwege, dan wordt de situatie
aanmerkelijk gecompliceerder. De geoïde is dan niet al
leen het resultaat van de laterale massa-inhomogenitei-
ten in de convecterende mantel, maar ook van de massa-
inhomogeniteiten veroorzaakt door de top- en bodem
grenslagen die in boven- of onderliggende lagen dringen.
NGT GEODESIA 88
(Uiteraard bepalen ook nog andere massaverdelingen de
geoïde, maar zij zijn binnen deze beschouwing niet van
belang.)
In het volgende richten wij ons uitsluitend op de situatie
van opstijgend mantelmateriaal. Voor dalend materiaal
geldt het omgekeerde. Opstijgend materiaal heeft van
wege z'n hogere temperatuur een geringere dichtheid
dan z'n omgeving, wat tot uitdrukking komt in een nega
tieve geoïde, maar het drukt de bovengrenslaag omhoog
en zuigt de ondergrenslaag met zich mee omhoog in
lagen van geringere dichtheid. Deze positieve massa-
dichtheidsverschillen hebben een positief effect op de
geoïde. Daarmee is de waargenomen geoïde, behoudens
de niet-dynamische invloeden, de som van enerzijds de
negatieve werking van het warmere opstijgende mate
riaal en van anderzijds de positieve werking van de gede
formeerde grenslagen.
Hager [1984] heeft laten zien dat de deformaties zo groot
kunnen zijn dat er omkering van geoïde-teken kan ont
staan. Boven opstijgend materiaal verschijnt een positie
ve geoïde, geheel in tegenstelling met wat men op grond
van niet-deformeerbare grenslagen zou verwachten.
Deze constatering is van bijzonder belang in samenhang
met de relatie tussen de vroegere ligging van Pangea en
de huidige geoïde. Uit de gegevens die ten grondslag
liggen aan de platenkinematische modellen is de vroe
gere ligging van Pangea, 200 miljoen jaar geleden, te
reconstrueren. Door Dietz en Holden [1970], is zo'n
reconstructie uitgevoerd. In fig. 8 zijn de contouren van
Pangea, volgens deze reconstructie, over het geoïde-
beeld getekend. Bijzonder opmerkelijk is de sterke relatie
tussen een uitgestrekt gebied van positieve geoïde ano
malieën boven Afrika, de Noordatlantische Oceaan en
Europa enerzijds en Pangea anderzijds. De resterende
gebieden met uitgesproken positieve geoïde coïncideren
met sterke subductiezones (PAC-IND en NAZ-SAM). Ge
combineerd met andere geofysische waarnemingen kan
hieruit een duaal convectiemodel worden afgeleid.
Duaal convectiemodel
Uit Hager [1984] volgt dat de geoïde geen enkele indica
tie geeft over de aard van de convectiestroming; door de
deformeerbaarheid van de grenslagen kan bij een posi
tieve geoïde zowel een rijzende als dalende convec
tiestroming horen. Additionele informatie is nodig om tot
uitspraken te komen.
GE0I0 UNDULATION (Ah)
240 .500
.tAJ; rr-rrVTT';*. rr
30
90
"300*
0
<-32 CD>-32<-7 □)>-7^7 Q£]>7<32
I I >32 in ra 5#*5# maan
Fig. 7. De geoïde zoals berekend uit de coëfficiënten van Wagner
e.a. [1977], ten opzichte van de best-fitting ellipsoïde. Naast de con
touren van de continenten zijn ook de plaatgrenzen getekend (zie
ook onderschrift bij fig. 1). De geoïde anomalieën zijn voor 5° x 5°
velden berekend en symbolisch gerepresenteerd (mm).
567
