Arkeen Eon'da Dünya'da modern levha tektoniğini başlatan kesin mekanizmalar nelerdir?

Arkeon Eon döneminde oluştuğunu düşündüğümüz levha tektoniğinin dinamiklerini anlayabilmek için bir önceki dönemde olup bitenleri gözden geçirmek gerektiğini düşünüyorum. Birbirinin devamı olan bu süreçlerin elbette sebep-sonuç ilişkilerini anlayabilmek gerekir.

Konuya girmeden önce bazı açıklamalarda bulunmak isterim: Blog yazınız ve yazınıza istinaden sormuş olduğunuzu düşündüğüm bu soru oldukça dikkatimi çekti. Üniversite yıllarımda bir dönem jeomorfoloji (yerin yüzey şekillerinin tanımlanmasını ve oluşum süreçlerinin açıklanmasını konu edinen bilim dalıdır) ile ilgilenmemin de etkisi oldu sanırım. Konu özelinde biraz araştırma yapınca, bilgilerimin oldukça ezebere dayandığını ve neden-sonuç ilişkilerini anlamaktan çok uzak olduğunu gördüm. Vereceğim cevabın bir kısmı kendi kişisel yarumlarıma da dayanmaktadır. Elbette elimde yeterli veri ve akademik çalışma bulunmuyor, bu yorumların daha çok fikir bazında (hipotez bile denemez) değerlendirilmesini rica ederim.

Hadean (1. Dönem): Bilindiği üzere sistemimiz muhtemel bir süpernova patlamasının artıklarından oluşuyor, merkezde oluşan proto yıldız ve çevresinde açısal momentumun da etkisi ile şekillenen diskler embriyonik gezegenlerin oluşmasına yol açtı. Bu dönemde disklerde bulunan meteorların sürekli çarpışması belirgin bir kayayı ve artan kütle çekim etkisi sonucunda sürekli ve yoğun bombardıman ile eriyik bir yapıyı oluşturdu. Bu arada proto yıldızımızın ne zaman tam olarak parladığından emin olmamakla beraber, bu parlamanın bir etkisi oldu. Yıldız yörüngesine yakın bulunan gazlar ve hafif tozlar şiddetli Güneş rüzgarları ile ötelendi. Karasal gezegenlerin iç tarafta, gaz devlerinin dışarı kısımlarda oluşmasının nedeni de budur. Fakat bu durum iç gezegenlerde gaz ve su moleküllerinin olmayacağı anlamına gelmez. Meteorların içine hapsolmuş gaz ve su molekküleri çarpıştıkları gezegende açığa çıkarak en erken dönemlerde bile ilkel bir atmosfer ve bu atmosferin içerisinde su buharının oluşmasına neden oldu. Devamında bu su buharı gezegenin biraz soğuması ile okyanusları oluşturdu (okyanusların önemine sonra geleceğiz).

Hadean döneminde iyi ki olmuş diyeceğimiz çok önemli bir olay daha gerçekleşti. Jüpiter sistemin iç kesimlerine doğru bir yolculuğa çıktı ( konuyu uzatmamak için nedenlerine girmeyeceğim). Bu durum bazı iç karasal gezegenlerde yörünge sapmalarına neden oldu ve Mars büyüklüğündeki Theia gezegeni bodoslama bize çarptı. Oldukça şiddetli olan bu olay resmen gezegeni kaynattı, üstelik savrulan döküntülerin tekrar gezegene düşmesi de cabası oldu. Muhtemeldir ki bu aşırı sıvılaşma (hafif sıvıların, daha yoğun olan suyun üstüne çıkması gibi) demir, nikel gibi ağır metallerin iç kısımlarda yoğunlaşmasını ve çok sağlam yapıda bir çekirdeğin oluşmasına yardımcı olmuştur. İkinci önemli sonuç; savrulan döküntülerden Ay'ın oluşmasıdır. 4,53 milyar yaşında olduğunu tahmin ettiğimiz Ay ilk dönemlerinde bize şu an olduğundan çok daha yakındı, 250.000 kilometre kadar. Bu yakınlık ve kütle çekim etkileri yeni yeni oluşan ince kabuğun altındaki eriyik haldeki sıvı tabaka üzerinde, günümüzde okyanuslardaki gel-gitlere benzer etkileri olabileceğini tahmin edebiliriz. Bu itme ve çekmeler ince kabuk üzerinde ön kırıklara ve çatlaklara sebep olmuş olabilir (bu kısımdaki açıklamalar kişisel fikirlerdir). Bu fikre yapılabilecek bir eleştiri de var (kendimi eleştiriyorum:)). Eğer Ay bu levhaları oluşturan temel argüman olsaydı; günümüzdeki levha kırıklarının Ay'ın çevremizde döndüğü yörünge çizgilerini takip ediyor olması gerekirdi.

Bu dönemde gerçekleşen diğer dikkate değer bir konu; Theia çarpışması ile kaynayan gezegendeki mineral ve madenlerin birbirlerine karışarak, nihayetinde gezegenin soğuması ile iki kayaç türünün ortaya çıktığını görüyoruz; bazalt ve granit kayalar. Homojen bir yapı var olduğunu düşünürsek neden iki farklı kayaç? Bunun nedeni soğuma ile birlikte Dünya yüzeyinin çok ince bir su kütlesi ile kaplı olması. Dünya'nın bu dönemde tektonik levha hareketlerinin henüz olumadığını ve yer şekillerinde ciddi yükseltiler olmaması nedeniyle düze yakın bir gezegen olduğunu anlıyoruz. Okyanus altında kalan (okyanusların önemi burada devreye giriyor) kayaçlar su ile tepkimeye girmiş, bazalt kayaları oksitleyerek silisyumdioksit oluşmasına ve granit kayaçların ortaya çıkmasına neden olmuştur, zaten iki tip kayaç arasındaki temel fark; bulundurdukları silika miktarı ve soğuyarak katılaşma hızlarıdır. Günümüzde bazalt kayalar genelde okyanus altında, granit kayalar ise karalarda bulunur. Haydaa! E hani granit kayalar okyanusların altındaydı? Bunun açıklamasını şu şekilde yapabiliriz: Bazalt kayalara nispeten daha az yoğun olan granit kayalar, magma tarafından daha yükseğe itilirken, bazalt kayalar daha çok magmaya gömülmeye meğillidir. E su da çukur kısımları doldurduğuna göre günümüzdeki tablo ortaya çıkmış olur. Bu arada karalarda bazalt kayaçların görünmesi bizleri şaşırtmamalı; milyarlarca yıldır levhalar arasında oluşan dalma-batma zonları ve volkanik hareketler bu kayaçların zamanla karışmasına ve yer değiştirmesine neden olmuştur. Peki bu kısım neden önemli? Önemli çünkü; levha tektoniğinden hala net olarak bahsedemesek de kıtaların yüzmeye başladığını anlıyoruz: Okyanus altında oluşan sulu granit kayaçlar bazalttan hafif olduğu için erimiş magma üzerinde kayan bazalt tabakasının üstüne doğru yüzer.

Gezegenin temellerinin atıldığı bu dönemin sonları, bazı bilim adamlarınca levha tektoniğinin oluştuğu dönem olarak da kabul edilir. 2008 yılında yapılan bir çalışmada, Avustralya Hadean kayasının 4 milyar yıl önceye tarihlenen ve levha tektoniğine işeret eden mineraller bulundu. Pek çok jeolog bu minerallerdeki zirkonyumların meteor çarpmasından kaynaklandığını ifade eder, kendilerince haklılık payı da vardır, çünkü bu mineraller belli bir bölgede yoğunluk göstermektedir.

Aslında konu bir yere doğru sıkışamaya başlıyor; levha tektoniği dinamikleri az çok biliniyor olsa da bunun ne zaman başladığı net bir şekilde anlaşılamamıştır (konveksiyon akıntıları elbette temel dinamik, ona henüz gelemedik, ama geleceğiz). Şimdi zamanlama ilgili ip uçlarına bakalım.

Ofyolit Mineralleri: Bu mineraller birbiri üstüne binen veya sürtünen kayaçlarda, yani levha sınırlarında, yüksek ısı esnasında oluşuyor. Bu durumda bu mineralleri bulur da yaşlandırmasını doğru yaparsak zamanlamayı kestirmiş oluruz. Her şey ne kadar kolay görünüyor! Maalesef bu durum o kadar kolay değil. Milyarlarca yıldır plakaların yer değiştirmesi, batması sonucu çok eskilere tarihlenmesi gereken bu mineralleri bulmamızı zorlaştırıyor. Bu mineraller elbette günümüzde bulunsa da oldukça geç dönemlere aitler. Örneğin Anadolu bölgesinde yapılan çalışmalarda bulunan ofyolit mineralleri genelde Geç Kretase dönemine aittir.

Arkeen Eon Dönemi: Hadean döneminde levha tektoniğinin başlayamayacağının en büyük delili olarak; çekirdek ve devamında gelen tabakaların ısısının çok yüksek olması ve yeryüzündeki kabuğun kırlganlık gösteremeyecek kadar akışkan olduğu kabul edilir. Yani magma sıcaklığının biraz düşmesi ve sert kabuk ortaya çıkmalıdır. Arkeen döneminde sürekli olarak kıtasal kabuğun kalınlaştığını ve sertleşmeye başaldığını görüyoruz.

Sertleşen kabuk Litosferi oluştururken, hemen altında oluşan ve daha yumuşak bir yapıya sahip astenosfer oluşmuştur ve bu tabaka litosfer ile magma tabakasını birbirinden ayırır. Aslında konveksiyon akıntıları öncelikle daha yumuşak hatta bazı yerlerde eryik olan astenosferi hareket ettirir. Bu hareketin yarattığı kuvvetler üstteki sert kabuğu sürüklemeye başlar, kimi yerlerde kabuk birbirinin üstüne binerken, kimi yerde sürtünür, kimi yerde birbirlerinden ötelenir. Magmadan gelen bu konveksiyon akıntıları neden bazı yerlerde artezyen suyun fışkırması gibi olmuştur. Aslında bu durum da çekirdeğin soğuması ile alakalıdır. İlk dönemlerde oldukça homojen olan Dünya yukarıda da bahsettiğimiz nedenlerden dolayı ve özellikle eriyik halden uzaklaşarak katmanların oluşması çekirdeğe uygulanan basıncın da homojenliğini azaltmıştır. Bu durum çekirdekten yer kabuğuna doğru yükselen sorguçların oluşmasına neden olmuştur. Tıpkı bir bolunun içine sıkıştırdığınız suyun zayıf bir yerinden patlayarak fışkırması gibi.

Sonuç olarak özetlersek: Levha tektoniğini başlatan mekanizmalar; sert kabuğun oluşması, sert kabuğun sürüklenmesine neden olan Astenosfer, çekirdeğin soğuması ve çekirdek üzerindeki basıncın homojenliğini yitirerek sorguçların ortaya çıkması olarak sıralayabiliriz. ^{[1][3][2][5][6][4]}