Levha tektoniği

Selin, coğrafya ödevi için atlası fotokopiyle çoğaltıp kıtaları makasla kesiyor. Panoya yapıştırırken Güney Amerika'nın doğu çıkıntısı elinde kayıyor ve Afrika'nın batı kıyısındaki girintiye neredeyse oturuyor. Önce gülüyor, sonra parçaları yeniden yaklaştırıyor: kenarlar kusursuz değil ama tesadüf için fazla uyumlu. Aralarında binlerce kilometrelik bir okyanus var. Ertesi gün öğretmenine soruyor: «Bunlar eskiden yapışık mıydı?» Öğretmen kısa bir cevap veriyor: «Belki de. Asıl soru, onları kimin ve nasıl ayırdığı.» Selin'in makasla yakaladığı ipucu, yerbilimcileri onlarca yıl tartıştırmış bir sorunun ilk adımıdır.

• Litosferin levhalara bölündüğünü ve levhaların manto konveksiyon akımlarıyla nasıl hareket ettiğini açıklarsın.
• Uzaklaşan, yaklaşan ve yanal levha sınırlarını oluşturdukları yer şekillerinden ayırt edersin.
• Kıtaların kayması fikrine dayanak olarak gösterilen kanıtları değerlendirirsin.
• Türkiye'nin Afrika, Arap, Avrasya ve Anadolu levhaları arasındaki konumunu bir çizim üzerinde gösterirsin.

Kırık bir kabuk: litosfer ve levhalar

Yerkabuğu ile onun hemen altındaki üst mantonun katı kısmı birlikte litosfer adını alır. Litosfer, Yer'in yüzeyini kesintisiz bir zar gibi sarmaz; bir yumurtanın çatlamış kabuğuna benzer biçimde irili ufaklı parçalara ayrılmıştır. Bu parçaların her birine levha denir. Büyük levhalar arasında Avrasya, Afrika, Kuzey Amerika, Güney Amerika, Pasifik, Hint-Avustralya ve Antarktika levhaları sayılır; Arap, Nazca, Filipin ve Anadolu gibi daha küçük levhalar da bunların arasına sıkışmıştır.

Bir levha yalnız kıtadan ya da yalnız okyanus tabanından oluşmak zorunda değildir. Afrika levhası hem Afrika kıtasını hem de Atlas Okyanusu tabanının doğu yarısını taşır. Okyanus tabanını oluşturan okyanusal kabuk daha ince ve daha ağırdır; kıtaları taşıyan kıtasal kabuk ise daha kalın ve daha hafiftir. Bu ağırlık farkı, levhalar karşılaştığında hangisinin aşağı ineceğini belirler; birazdan bu noktaya döneceğiz.

Levhaları ne yürütüyor?

Levhaların altında, önceki derste tanıdığın astenosfer uzanır: mantonun daha sıcak ve daha yumuşak kesimi. Oradaki malzeme sıvı bir göl gibi çalkalanmaz; çok yavaş, yılda santimetrelerle ölçülen bir hızla akar. Derinden ısınan malzeme hafifleyip yükselir, litosferin altına ulaşınca yanlara doğru yayılır, soğudukça ağırlaşıp yeniden aşağı çöker. Bir tencerede kaynayan çorbanın ortadan kabarıp kenarlardan dönmesine benzeyen bu döngüye konveksiyon akımı denir.

Ders kitaplarında levhaları hareket ettiren temel kuvvet olarak bu akımlar anlatılır: üstteki levhalar, altlarındaki yavaş akışın sırtında taşınır. Akımın yükseldiği yerde levhalar birbirinden uzaklaşır, çöktüğü yerde birbirine yaklaşır. Bilim insanları dalan levhanın kendi ağırlığıyla çekmesi gibi başka etkenleri de tartışır; sınav düzeyinde bilmen gereken çerçeve konveksiyondur.

Hızlar insan ölçeğinde çok küçüktür: levhalar yılda birkaç santimetre yer değiştirir, kabaca bir tırnağın uzama hızı kadar. Ama bu yavaş adım milyonlarca yıl boyunca birikince okyanuslar açılır, kıtalar birbirine çarpar.

Uzaklaşan sınırlar: kabuğun doğduğu yer

İki levhanın birbirinden ayrıldığı hatta, aradaki boşluğu aşağıdan yükselen magma doldurur. Magma soğuyup katılaşınca yeni okyanusal kabuk meydana gelir. Okyanusların ortasında binlerce kilometre uzanan sualtı sıradağları bu şekilde oluşur; bunlara okyanus ortası sırtı denir. Atlas Okyanusu'nun ortasından kuzey-güney yönünde kıvrılarak geçen sırt en bilinen örnektir. İzlanda bu sırtın deniz yüzeyine çıkan bir parçasıdır; adada etkin volkanların bulunması bu yüzdendir.

Ayrılma bir kıtanın içinde de başlayabilir. Doğu Afrika'daki uzun çöküntü vadileri, kıtanın kendi içinde yarılmakta olduğu bir bölge olarak anlatılır. Kızıldeniz ise Arap levhasının Afrika levhasından uzaklaşmasıyla açılmış dar ve genç bir deniz örneğidir. Uzaklaşan sınırların ortak sonucu şudur: yerkabuğu burada üretilir, okyanus tabanı genişler.

Yaklaşan sınırlar: dalma, çarpışma, yükselme

Yer'in büyüklüğü değişmediğine göre bir yerde üretilen kabuk başka bir yerde tüketilmelidir. Bu tüketim, levhaların birbirine doğru hareket ettiği yaklaşan sınırlarda olur. Karşılaşan kabukların türüne göre üç durum ortaya çıkar.

Okyanusal ve kıtasal levha karşılaşırsa ağır olan okyanusal levha, hafif kıtasal levhanın altına doğru iner. Bu olaya dalma-batma denir. Levhanın aşağı büküldüğü yerde okyanus tabanında uzun ve derin bir oluk açılır: okyanus çukuru. Dalan levha derinlerde ısınıp kısmen eridikçe oluşan magma yükselir ve kıta kenarında volkanik dağlar doğurur. Güney Amerika'nın batı kıyısında Nazca levhası kıtanın altına dalar; kıyıya paralel bir çukur ile onun gerisindeki volkanlı And Dağları bu sürecin ürünüdür.

İki okyanusal levha karşılaşırsa yine biri ötekinin altına dalar ve bir çukur açılır. Bu kez magma okyanusun ortasında yükselir; çukurun gerisinde yay biçimli bir volkanik ada dizisi dizilir. Japonya ve Filipinler gibi adalar bu tür sınırlar boyunca yer alır. Okyanusların bilinen en derin noktası olan Mariana Çukuru da Pasifik'in batısında, böyle bir dalma hattındadır.

İki kıtasal levha karşılaşırsa ikisi de hafif olduğundan hiçbiri kolayca aşağı inmez. Kabuk sıkışır, kıvrılır, katmanlar üst üste biner ve yüksek sıradağlar yükselir. Hint-Avustralya levhasının Avrasya levhasına çarpmasıyla Himalayalar, Afrika levhasının Avrasya'ya yaklaşmasıyla Alpler oluşmuştur.

Pasifik Okyanusu'nun kenarlarında dalma-batma hatları art arda sıralandığı için bu okyanusu çevreleyen kıyılarda volkan ve deprem çok sıktır. Bu kuşak Pasifik Ateş Çemberi adıyla bilinir.

Yanal sınırlar: yan yana kayma

Bazı sınırlarda levhalar ne ayrılır ne çarpışır; birbirine sürtünerek yatay yönde zıt ya da farklı hızlarla kayar. Bunlara yanal ya da transform sınır denir. Burada kabuğun miktarı değişmez, ama sürtünmeyle biriken gerilim zaman zaman aniden boşalır. Kuzey Amerika'nın batısındaki San Andreas Fayı, Pasifik levhası ile Kuzey Amerika levhası arasındaki böyle bir sınırdır. Türkiye'nin kuzeyinde doğu-batı yönünde uzanan Kuzey Anadolu Fayı da yatay kaymanın yaşandığı bir hat olarak bilinir.

Kıtaların kayması: fikir ve kanıtları

Levha tektoniğinden önce bir fikir vardı. 20. yüzyılın başında Alman bilim insanı Alfred Wegener, bugünkü kıtaların geçmişte tek bir büyük kara kütlesinin parçaları olduğunu ileri sürdü; bu kara kütlesine Pangea adı verilir. Ders kitaplarında Wegener'in dayandığı kanıtlar şöyle anlatılır:

• Kıyı uyumu: Güney Amerika'nın doğu kıyısı ile Afrika'nın batı kıyısı birbirini tamamlayan bir biçim gösterir; Selin'in makasla fark ettiği şey budur.
• Fosiller: Okyanusu yüzerek geçemeyecek küçük bir sürüngen olan Mesosaurus'un fosilleri hem Güney Amerika'da hem Afrika'da bulunur. Glossopteris adlı eski bir bitkinin kalıntılarına da bugün birbirinden çok uzak kıtalarda rastlanır.
• Kayaç ve buzul izleri: Okyanusun iki yakasında benzer yaşta ve yapıda kayaç kuşakları, bugün sıcak bölgelerde kalan yerlerde de eski buzulların bıraktığı izler bulunur.

Wegener'in görüşü uzun süre geniş kabul görmedi, çünkü koca kıtaları hangi kuvvetin yerinden oynattığını ikna edici biçimde açıklayamıyordu. Sonraki on yıllarda okyanus tabanı incelendi ve sırtın iki yanında kayaçların sırttan uzaklaştıkça yaşlandığı anlaşıldı. Bu bulgu tabanın sırtta üretilip yanlara yayıldığını gösteriyordu. Kıyı uyumu tek başına bir kanıt sayılmaz; gücünü fosil, kayaç ve okyanus tabanı verileriyle birlikte okunmasından alır.

Sözel harita: dünyada ve Türkiye çevresinde sınırlar

Bir dünya haritası taslağı çiz, kuzeyi üste al. Atlas Okyanusu'nun tam ortasına, İzlanda'dan güneye inen ve kıtaların kıyılarına koşut kıvrılan kesikli bir çizgi çek: bu uzaklaşan sınırdır, iki yanına birbirinden uzaklaşan oklar koy. Güney Amerika'nın batı kıyısı boyunca, kıyının hemen açığına dişli bir çizgi çiz; dişler karaya bakarsa okyanusal levhanın kıta altına daldığını gösterir. Dişli çizginin karadaki gerisine kuzey-güney uzanan dağ simgeleri ekle. Hindistan'ın kuzeyine, iki oku birbirine bakan kalın bir çizgi çiz: Himalayalar. Kuzey Amerika'nın batı kıyısında, yan yana zıt yönleri gösteren iki küçük okla San Andreas'ı işaretle.

Şimdi aynı kâğıdın köşesine Türkiye'yi büyütülmüş olarak çiz. Kuzeyde, Karadeniz'in ve ötesinin altında Avrasya levhası uzanır. Güneyde, Akdeniz tabanının altında Afrika levhası kuzeye doğru ilerler ve Girit'in güneyinden Kıbrıs'a uzanan bir yay boyunca dalar. Güneydoğuda, Suriye ve Irak yönünde Arap levhası bulunur; ucuna kuzeye bakan bir ok koy. Bu iki güney levhasının arasında sıkışan Türkiye'nin büyük bölümü, ders kitaplarında Anadolu levhası adıyla anılan küçük bir levhanın üzerindedir. Kuzeyini Kuzey Anadolu Fayı, doğusunu Doğu Anadolu Fayı sınırlar; Anadolu'nun ortasına batıya bakan bir ok çiz. Arap levhası güneydoğudan sıkıştırdıkça Anadolu levhası batıya doğru itilir. Türkiye, Alpler'den Himalayalar'a uzanan genç dağ kuşağının üzerindedir.

Sınırların bıraktığı taşlar

Levha sınırları yalnız dağ ve çukur yapmaz, yeni malzeme de üretir. Sırtlarda ve volkanlarda yükselen magma soğuyup sertleşir; çarpışan kıtaların arasında sıkışan katmanlar ısı ve basınç altında değişime uğrar; denizlerin dibinde kırıntılar kat kat birikir. Ortaya çıkan kayaçlar bu farklı doğumları kendi dokularında taşır. Bir sonraki derste kayaçları oluşum yollarına göre üç gruba ayıracak ve Türkiye'de hangi örneklerinin nerede bulunduğuna bakacağız.

Örnek 1 — Sırtın iki yanı

Soru: Bir okyanusun ortasındaki sualtı sıradağının iki yanında, tabandaki kayaçların sıradağdan uzaklaştıkça yaşlandığı ölçülmüştür. Bu gözlem en iyi hangi süreçle açıklanır?

• A) Okyanusal levhanın kıta altına dalması
• B) İki kıtasal levhanın çarpışması
• C) Levhaların yan yana yatay kayması
• D) Sıradağda yeni kabuk oluşup iki yana doğru yayılması
• E) Okyanus tabanında tortulların birikmesi

Çözüm: En genç kayaç sırtın kendisindeyse kabuk orada üretiliyor demektir; yeni oluşan kabuk bir önceki kabuğu iki yana iter, bu yüzden yaş uzaklıkla artar. Dalma-batma kabuğu tüketir, üretmez; transform sınırda kabuk ne üretilir ne tüketilir. Tortul birikimi kayacın yaşını sırta göre simetrik bir düzene sokmaz. Cevap: D.

Örnek 2 — Volkan ve çukur bir arada

Soru: Bir kıtanın batı kıyısı boyunca, kıyıya koşut uzanan derin bir deniz çukuru ve karada buna koşut uzanan volkanlı sıradağlar bulunmaktadır. Bu kıyıda hangi sınır türü vardır?

• A) Okyanusal levhanın kıtasal levha altına daldığı yaklaşan sınır
• B) İki kıtasal levhanın çarpıştığı sınır
• C) Okyanus ortasındaki uzaklaşan sınır
• D) Yanal kayma sınırı
• E) Kıta içinde açılan çöküntü vadisi

Çözüm: Çukur, bir levhanın aşağı büküldüğünü gösterir; volkanlar ise dalan levhanın derinde erimesiyle oluşan magmayı. İkisinin birlikte ve kıta kenarında bulunması okyanus–kıta dalma-batmasının işaretidir. Kıta–kıta çarpışmasında çukur ve yaygın volkanizma beklenmez. Cevap: A.

Örnek 3 — Fosilin söylediği

Soru: Yalnız tatlı sularda ve kıyıda yaşayabilen küçük bir sürüngenin fosilleri, bugün arada geniş bir okyanus bulunan iki kıtada da bulunmuştur. Bu bulgu en çok hangi görüşü destekler?

• A) Sürüngen okyanusu yüzerek geçmiştir.
• B) İki kıta geçmişte birbirine bitişikti.
• C) Okyanus o dönemde bugünkünden daha tuzluydu.
• D) Kıtalar hiçbir zaman yer değiştirmemiştir.
• E) Fosiller deniz akıntılarıyla taşınmıştır.

Çözüm: Okyanusu geçemeyecek bir canlının iki yakada birden yaşamış olması, iki kıtanın o dönemde ayrı olmadığını düşündürür. Ders kitapları Mesosaurus örneğini kıtaların kayması fikrinin kanıtlarından biri olarak sunar. A ve E canlının özelliğiyle çelişir; D ise bulgunun tam tersini söyler. Cevap: B.

Örnek 4 — Türkiye'nin sıkışması

Soru: Türkiye'nin levha konumuyla ilgili hangi ifade ders kitaplarındaki anlatımla uyumludur?

• A) Türkiye Pasifik levhasının üzerinde yer alır.
• B) Arap levhası güneye doğru uzaklaştığı için Anadolu genişlemektedir.
• C) Avrasya levhası Afrika levhasının altına dalar.
• D) Türkiye'nin altında okyanus ortası sırtı bulunur.
• E) Arap levhasının kuzeye ilerlemesi Anadolu levhasını batıya doğru iter.

Çözüm: Arap levhası güneydoğudan kuzeye ilerler ve Anadolu'yu sıkıştırır; kuzeyde Avrasya levhasına dayanan Anadolu levhası batıya doğru itilir. Dalan levha Afrika levhasıdır, Avrasya değil. Türkiye Pasifik'te değil, Alp-Himalaya kuşağı üzerindedir. Cevap: E.

• Okyanus ortası sırtını dalma yeri sanmak. Sırt kabuğun üretildiği uzaklaşan sınırdır; kabuğun tüketildiği yer okyanus çukurudur. «Sualtındaki derin hat» ile «sualtındaki yüksek hat» birbirinin tersidir.
• Her yaklaşan sınırda çukur aramak. İki kıtasal levha çarpıştığında hafif kabuklar dalmaz, kıvrılıp yükselir; Himalayalar'da okyanus çukuru yoktur.
• Hangi levhanın daldığını karıştırmak. Okyanus–kıta karşılaşmasında aşağı inen her zaman daha ağır olan okyanusal levhadır.
• Transform sınırda dağ ya da volkan beklemek. Yatay kaymada kabuk ne oluşur ne yok olur; asıl sonuç uzun bir fay hattıdır.
• Kıyı uyumunu tek başına ispat saymak. Kıyıların benzerliği bir ipucudur; fikri güçlendiren, fosil, kayaç ve okyanus tabanı verileriyle birlikte okunmasıdır.
• Levha hızını abartmak. Levhalar yılda birkaç santimetre hareket eder; kıtaların yerini değiştirmek için milyonlarca yıl gerekir.