Кордон розсуву літосферних плит. Як рухаються літосферні плити

December 10th, 2015

Клікабельно

Відповідно до сучасної теорії літосферних плитвся літосфера вузькими та активними зонами – глибинними розломами – розділена на окремі блоки, що переміщаються у пластичному шарі верхньої мантії відносно один одного зі швидкістю 2-3 см на рік. Ці блоки називаються літосферними плитами.

Вперше припущення про горизонтальний рух блоків кори було висловлено Альфредом Вегенером у 1920-х роках у рамках гіпотези «дрейфу континентів», але підтримки ця гіпотеза на той час не отримала.

Лише у 1960-х роках дослідження дна океанів дали незаперечні докази горизонтальних рухів плит та процесів розширення океанів за рахунок формування (спредингу) океанічної кори. Відродження ідей про переважну роль горизонтальних рухів відбулося в рамках «мобілістичного» напряму, розвиток якого спричинило розробку сучасної теорії тектоніки плит. Основні положення тектоніки плит сформульовані в 1967-68 групою американських геофізиків - У. Дж. Морганом, К. Ле Пішоном, Дж. Олівером, Дж. Айзексом, Л. Сайкс в розвиток більш ранніх (1961-62) ідей американських вчених Г. Хесса і Р. Дігца про розширення (спрединг) ложа океанів.

Стверджується, що вчені не зовсім впевнені, що викликає ці зрушення і як позначилися межі тектонічних плит. Існує безліч різних теорій, але жодна їх повністю не пояснює всі аспекти тектонічної активності.

Давайте хоча б дізнаємося як це собі уявляють зараз.

Вегенер писав: «У 1910 р. мені вперше спала на думку думка про переміщення материків…, коли я вразився подібністю обрисів берегів з обох боків Атлантичного океану». Він припустив, що в ранньому палеозої на Землі існували два великі материки - Лавразія і Гондвана.

Лавразія – це був північний материк, який включав території сучасної Європи, Азії без Індії та Північної Америки. Південний материк - Гондвана поєднував сучасні території Південної Америки, Африки, Антарктиди, Австралії та Індостану.

Між Гондваною та Лавразією знаходилося перше морс - Тетіс, як величезна затока. Решта простору Землі була зайнята океаном Панталасса.

Близько 200 млн. років тому Гондвана і Лавразія були об'єднані в єдиний континент - Пангею (Пан - загальний, Ге - земля)

Приблизно 180 млн років тому материк Пангея знову почав розділятися на складові, які перемішалися на поверхні нашої планети. Поділ відбувався так: спочатку знову з'явилися Лавразія і Гондвана, потім розділилася Лавразія, а потім розкололася і Гондвана. За рахунок розколу та розходження частин Пангеї утворилися океани. Молодими океанами можна вважати Атлантичний та Індійський; старим – Тихий. Північний Льодовитий океан відокремився зі збільшенням суші у Північній півкулі.

А. Вегенер знайшов багато підтверджень існування єдиного материка Землі. Особливо переконливим видалося йому існування Африці й у Південній Америці залишків древніх тварин - листозаврів. Це були плазуни, схожі на невеликих гіпопотамів, що жили тільки в прісноводних водоймах. Значить, пропливти величезні відстані по солоній морській воді вони не могли. Аналогічні докази він знайшов і у рослинному світі.

Інтерес до гіпотези руху материків у роки XX в. дещо знизився, але в 60-ті роки відродився знову, коли в результаті досліджень рельєфу та геології океанічного дна були отримані дані, що свідчать про процеси розширення (спредінгу) океанічної кори та «піднирування» одних частин кори під інші (субдукції).

Будова континентального рифту

Верхня кам'яна частина планети розділена на дві оболонки, що істотно розрізняються за реологічними властивостями: жорстку і тендітну літосферу і пластичну і рухливу астеносферу, що її підстилає.
Підошва літосфери є ізотермою приблизно рівною 1300°С, що відповідає температурі плавлення (солідуса) мантійного матеріалу при літостатичному тиску, що існує на глибинах перші сотні кілометрів. Породи, що лежать у Землі над цією ізотермою, досить холодні і поводяться як жорсткий матеріал, тоді як породи того самого складу, що знаходяться нижче, досить нагріті і відносно легко деформуються.

Літосфера розділена на плити, що постійно рухаються по поверхні пластичної астеносфери. Літосфера ділиться на 8 великих плит, десятки середніх плит та безліч дрібних. Між великими та середніми плитами розташовуються пояси, складені мозаїкою дрібних корових плит.

Межі плит є областями сейсмічної, тектонічної та магматичної активності; внутрішні області плит слабо сейсмічні і характеризуються слабкою виявленістю ендогенних процесів.
Понад 90 % поверхні Землі посідає 8 великих літосферних плит:

Деякі літосферні плити складені виключно океанічною корою (наприклад, Тихоокеанська плита), інші включають фрагменти і океанічної та континентальної кори.

Схема утворення рифту

Розрізняють три типи відносних переміщень плит: розходження (дивергенція), сходження (конвергенція) та зсувні переміщення.

Дивергентні кордону – межі, вздовж яких відбувається розсування плит. Геодинамічну обстановку, при якій відбувається процес горизонтального розтягування земної кори, що супроводжується виникненням протяжних лінійно витягнутих щілинних або роподібних западин називають рифтогенезом. Ці межі приурочені до континентальних рифтів та серединно-океанічних хребтів в океанічних басейнах. Термін «рифт» (від англ. rift – розрив, тріщина, щілина) застосовується до великих лінійних структур глибинного походження, утворених під час розтягування земної кори. У плані будови вони є грабіноподібні структури. Закладатись рифти можуть і на континентальній, і на океанічній корі, утворюючи єдину глобальну систему, орієнтовану на осі геоїду. При цьому еволюція континентальних рифтів може призвести до розриву суцільності континентальної кори і перетворення цього рифту на океанський рифт (якщо розширення рифту припиняється до стадії розриву континентальної кори, він заповнюється опадами, перетворюючись на авлакоген).

Процес розсування плит у зонах океанських рифтів (середньо-океанічних хребтів) супроводжується утворенням нової океанічної кори за рахунок магматичних базальтових розплавів, що надходять з астеносфери. Такий процес утворення нової океанічної кори рахунок надходження мантійного речовини називається спрединг (від англ. spread – розстилати, розгортати).

Будова серединно-океанічного хребта. 1 – астеносфера; 2 – ультраосновні породи; 3 – основні породи (габроїди); вогнище (з ультраосновною магмою в нижній частині та основною у верхній), 8 – опади океанічного дна (1-3 у міру накопичення)

У ході спредингу кожен імпульс розтягування супроводжується надходженням нової порції мантійних розплавів, які, застигаючи, нарощують краї плит, що розходяться від осі СОХ. Саме у цих зонах відбувається формування молодої океанічної кори.

Зіткнення континентальної та океанічної літосферних плит

Субдукція – процес підсуву океанської плити під континентальну чи іншу океанічну. Зони субдукції присвячені осьовим частинам глибоководних жолобів, пов'язаних з острівними дугами (які є елементами активних околиць). На субдукційні кордону припадає близько 80% довжини всіх конвергентних кордонів.

При зіткненні континентальної та океанічної плит природним явищем є піддвиг океанічної (важчої) під край континентальної; при зіткненні двох океанічних занурюється більш давня (тобто більш остигла і щільна) їх.

Зони субдукції мають характерну будову: їх типовими елементами є глибоководний жолоб – вулканічна острівна дуга – задуговий басейн. Глибоководний жолоб утворюється в зоні вигину і поддвигасубдуцирующей плити. У міру занурення ця плита починає втрачати воду (що перебуває у достатку у складі опадів і мінералів), остання, як відомо, значно знижує температуру плавлення порід, що призводить до утворення вогнищ плавлення, що живлять вулкани острівних дуг. У тилу вулканічної дуги зазвичай відбувається деяке розтягування, що визначає утворення залізного басейну. У зоні задугового басейну розтяг може бути настільки значним, що призводить до розриву кори плити та розкриття басейну з океанічною корою (так званий процес задугового спредингу).

Об'єм поглиненої в зонах субдукції океанської кори дорівнює обсягу кори, що виникає в зонах спредингу. Це положення підкреслює думку про сталість обсягу Землі. Але така думка не є єдиною і остаточно доведеною. Ймовірно, що обсяг плани змінюється пульсаційно, чи відбувається зменшення його зменшення рахунок охолодження.

Занурення субдукуючої плити в мантію трасується вогнищами землетрусів, що виникають на контакті плит і всередині плити, що субдукує (холоднішої і внаслідок цього більш крихкої, ніж навколишні мантійні породи). Ця сейсмофокальна зона одержала назву зона Беньофа-Заварицького. У зонах субдукції розпочинається процес формування нової континентальної кори. Значно рідкіснішим процесом взаємодії континентальної та океанської плит служить процес обдукції – насування частини океанічної літосфери край континентальної плити. Слід наголосити, що в ході цього процесу відбувається розшарування океанської плити, і насувається лише її верхня частина – кора та кілька кілометрів верхньої мантії.

Зіткнення континентальних літосферних плит

При зіткненні континентальних плит, кора яких легша за речовину мантії, і внаслідок цього не здатна в неї зануритися, протікає процес колізії. У ході колізії краю континентальних плит, що стикаються, дробляться, змінюються, формуються системи великих насувів, що призводить до зростання гірських споруд зі складною складчасто-надвіговою будовою. Класичним прикладом такого процесу є зіткнення Індостанської плити з Євразійською, що супроводжується зростанням грандіозних гірських систем Гімалаїв та Тибету. Процес колізії змінює процес субдукції, завершуючи закриття океанічного басейну. При цьому на початку колізійного процесу, коли краї континентів зблизилися, колізія поєднується з процесом субдукції (продовжується занурення під край континенту залишків океанічної кори). Для колізійних процесів типові масштабний регіональний метаморфізм та інтрузивний гранітоїдний магматизм. Ці процеси призводять до створення нової континентальної кори (з її типовим граніто-гнейсовим шаром).

Основною причиною руху плит є мантійна конвекція, обумовлена ​​мантійними теплогравітаційними течіями.

Джерелом енергії цих течій служить різницю температури центральних областей Землі і температури близьких поверхонь її частин. При цьому основна частина ендогенного тепла виділяється на межі ядра і мантії в ході процесу глибинної диференціації, що визначає розпад первинної хондритової речовини, в ході якої металева частина спрямовується до центру, нарощуючи ядро ​​планети, а силікатна частина концентруються в мантії, де піддається.

Нагріті в центральних зонах Землі породи розширюються, щільність їх зменшується, і вони спливають, поступаючись місцем холоднішими і тому більш важким масам, що вже віддали частину тепла в близькоповерхневих зонах. Цей процес перенесення тепла йде безперервно, у результаті виникають упорядковані замкнуті конвективні осередки. При цьому у верхній частині осередку перебіг речовини відбувається майже в горизонтальній площині, і саме ця частина течії визначає горизонтальне переміщення речовини астеносфери та розташованих на ній плит. У цілому нині, висхідні гілки конвективних осередків розташовуються під зонами дивергентних кордонів (СОХ і континентальними рифтами), низхідні – під зонами конвергентних кордонів. Таким чином, основна причина руху літосферних плит - "волочіння" конвективними течіями. Крім того, на плити діють ще радий факторів. Зокрема, поверхня астеносфери виявляється дещо піднятою над зонами висхідних гілок і більш опущеною в зонах занурення, що визначає гравітаційне «слизування» літосферної плити, що знаходиться на похилій пластичній поверхні. Додатково діють процеси затягування важкої холодної океанської літосфери в зонах субдукції в гарячу і як наслідок менш щільну астеносферу, а також гідравлічного розклинювання базальтами в зонах СОХ.

До підошви внутрішньоплитових частин літосфери прикладені головні рушійні сили тектоніки плит - сили мантійного "волочіння" (англ. drag) FDO під океанами і FDC під континентами, величина яких залежить в першу чергу від швидкості астеносферного течії, а остання визначається в'язкістю і потужністю астеносфери. Так як під континентами потужність астеносфери значно менша, а в'язкість значно більша, ніж під океанами, величина сили FDC майже на порядок поступається величині FDO. Під континентами, особливо їх древніми частинами (материковими щитами), астеносфера майже виклинюється, тому континенти хіба що виявляються “сидять на мілині”. Оскільки більшість літосферних плит сучасної Землі включають як океанську, так і континентальну частини, слід очікувати, що присутність у складі плити континенту в загальному випадку має "гальмувати" рух всієї плити. Так воно і відбувається насправді (найшвидше рухаються майже чисто океанські плити Тихоокеанська, Кокос і Наска; найповільніше – Євразійська, Північно-Американська, Південно-Американська, Антарктична та Африканська, значну частину площі яких займають континенти). Нарешті, на конвергентних межах плит, де важкі та холодні краї літосферних плит (слеби) занурюються в мантію, їхня негативна плавучість створює силу FNB (індекс у позначенні сили – від англійської negative buoyance). Дія останньої призводить до того, що частина плити, що субдукує, тоне в астеносфері і тягне за собою всю плиту, збільшуючи тим самим швидкість її руху. Очевидно, сила FNB діє епізодично і лише у певних геодинамічних обстановках, наприклад, у випадках описаного вище обвалення слебів через розділ 670 км.

Таким чином, механізми, що приводять в рух літосферні плити, можуть бути умовно віднесені до двох груп: 1) пов'язані з силами мантійного “волочіння” (mantle drag mechanism), прикладеними до будь-яких точок підошви плит, на малюнку – сили FDO і FDC; 2) пов'язані з силами, прикладеними до країв плит (edge-force mechanism), малюнку – сили FRP і FNB. Роль тієї чи іншої рушійного механізму, і навіть тих чи інших сил оцінюється індивідуально кожної літосферної плити.

Сукупність цих процесів відбиває загальний геодинамічний процес, що охоплюють області поверхневих до глибинних зон Землі. Нині у мантії Землі розвивається двухячейковая мантійна конвекція із закритими осередками (відповідно до моделі крізьмантійної конвекції) чи роздільна конвекція у верхній і нижній мантії з накопиченням слебів під зонами субдукції (відповідно до двоярусної моделі). Ймовірні полюси підйому мантійної речовини розташовані у північно-східній Африці (приблизно під зоною зчленування Африканської, Сомалійської та Аравійської плит) та в районі острова Великодня (під серединним хребтом Тихого океану – Східно-Тихоокеанським підняттям). Екватор опускання мантійної речовини проходить приблизно по безперервному ланцюзі конвергентних кордонів плит по периферії Тихого і східної частини Індійського океанів. конвекції) або (за альтернативною моделлю) конвекція стане сквозмантійною за рахунок обвалення слебів через розділ 670 км. Це, можливо, призведе до зіткнення материків та формування нового суперконтиненту, п'ятого в історії Землі.

Переміщення плит підпорядковуються законам сферичної геометрії та можуть бути описані на основі теореми Ейлера. Теорема обертання Ейлера стверджує, що будь-яке обертання тривимірного простору має вісь. Таким чином, обертання може бути описано трьома параметрами: координати осі обертання (наприклад, її широта та довгота) та кут повороту. З цього становища може бути реконструйовано становище континентів у минулі геологічні епохи. Аналіз переміщень континентів привів до висновку, що кожні 400-600 млн років вони об'єднуються в єдиний суперконтинент, що піддається в подальшому розпаду. В результаті розколу такого суперконтиненту Пангеї, що стався 200-150 млн років тому, і утворилися сучасні континенти.

Тектоніка літосферних плит – це перша загальногеологічна концепція, яку можна було перевірити. Таку перевірку було проведено. У 70-х роках. було організовано програму глибоководного буріння. У рамках цієї програми буровим судном «Гломар Челленджер», було пробурено кілька сотень свердловин, які показали хорошу збіжність віків, оцінених магнітними аномаліями, з віками, визначеними за базальтами або по осадових горизонтах. Схема поширення різновікових ділянок океанічної кори показана на рис.

Вік океанської кори з магнітних аномалій (Кеннет, 1987): 1 - області відсутності даних та суша; 2–8 – вік: 2 – голоцен, плейстоцен, пліоцен (0–5 млн років); 3 - міоцен (5-23 млн років); 4 - олігоцен (23-38 млн років); 5 - еоцен (38-53 млн років); 6 - палеоцен (53-65 млн років) 7 - крейда (65-135 млн років) 8 - юра (135-190 млн років)

Наприкінці 80-х років. завершився ще один експеримент із перевірки руху літосферних плит. Він був заснований на вимірі базових ліній по відношенню до далеких квазар. На двох плитах вибиралися точки, в яких з використанням сучасних радіотелескопів визначалася відстань до квазарів і кут їх відмінювання, і, відповідно, розраховувалися відстані між точками на двох плитах, тобто, визначалася базова лінія. Точність визначення складала перші сантиметри. За кілька років виміри повторювалися. Була отримана дуже хороша збіжність результатів, розрахованих за магнітними аномаліями, з даними, визначеними за базовими лініями

Схема, що ілюструє результати вимірів взаємного переміщення літосферних плит, отримані методом інтерферометрії з наддовгою базою - ІСДБ (Картер, Робертсон, 1987). Рух плит змінює довжину базової лінії між радіотелескопами, що розташовані на різних плитах. На карті Північної півкулі показані базові лінії, на підставі вимірювань яких за методом ІСДБ отримано достатню кількість даних, щоб зробити надійну оцінку швидкості зміни їхньої довжини (в сантиметрах на рік). Числа в дужках вказують величину усунення плит, розраховану за теоретичною моделлю. Майже завжди розрахункова і виміряна величини дуже близькі

Таким чином, тектоніка літосферних плит за ці роки пройшла перевірку поряд незалежних методів. Вона визнана світовим науковим співтовариством як парадигма геології в даний час.

Знаючи положення полюсів та швидкості сучасного переміщення літосферних плит, швидкості розсування та поглинання океанічного дна, можна намітити шлях руху континентів у майбутньому та уявити їхнє становище на якийсь відрізок часу.

Такий прогноз був зроблений американськими геологами Р. Дітцем та Дж. Холденом. Через 50 млн. років, за їхніми припущеннями, Атлантичний та Індійський океани розростуться за рахунок Тихого, Африка зміститься північ і завдяки цьому поступово ліквідується Середземне море. Гібралтарська протока зникне, а Іспанія, що «повернулася», закриє Біскайську затоку. Африка буде розколота великими африканськими розломами і її східна частина зміститься на північний схід. Червоне море настільки розшириться, що відокремить Синайський півострів від Африки, Аравія переміститься на північний схід і закриє Перську затоку. Індія все сильніше насуватиметься на Азію, а значить, Гімалайські гори зростатимуть. Каліфорнія по розлому Сан-Андреас відокремиться від Північної Америки, і тут почне формуватися новий океанічний басейн. Значні зміни відбудуться у південній півкулі. Австралія перетне екватор і прийде до зіткнення з Євразією. Цей прогноз потребує значного уточнення. Багато чого тут ще залишається дискусійним та неясним.

Основою теоретичної геології початку XX століття була контракційна гіпотеза. Земля остигає подібно до випеченого яблука, і на ній з'являються зморшки у вигляді гірських хребтів. Розвивала ці ідеї теорія геосинкліналей, створена виходячи з вивчення складчастих споруд. Ця теорія була сформульована Дж. Дена, який додав до контракційної гіпотези принцип ізостазії. Відповідно до цієї концепції Земля складається з гранітів (континенти) та базальтів (океани). При стиску Землі в океанах-впадинах виникають тангенціальні сили, які тиснуть на континенти. Останні здіймаються в гірські хребти, а потім руйнуються. Матеріал, що виходить внаслідок руйнування, відкладається у западинах.

Млява боротьба фіксістів, як назвали прихильників відсутності значних горизонтальних переміщень, і мобілістів, які стверджували, що вони таки рухаються, з новою силою розгорілася в 1960-х роках, коли в результаті вивчення дна океанів були знайдені ключі до розуміння «машини» під назвою Земля .

На початку 60-х років була складена карта рельєфу дна Світового океану, яка показала, що в центрі океанів розташовані серединно-океанічні хребти, які височіють на 1,5-2 км над абісальними рівнинами, вкритими опадами. Ці дані дозволили Р. Діцу та Г. Хессу в 1962–1963 роках висунути гіпотезу спредінгу. Згідно з цією гіпотезою, в мантії відбувається конвекція зі швидкістю близько 1 см/рік. Східні гілки конвекційних осередків виносять під серединно-океанічними хребтами мантійний матеріал, який оновлює океанічне дно в осьовій частині хребта кожні 300-400 років. Континенти не пливуть океанічною корою, а переміщаються мантією, будучи пасивно «впаяні» в літосферні плити. Відповідно до концепції спредингу, океанічні басейни структури непостійні, нестійкі, континенти ж – стійкі.

У 1963 році гіпотеза спредінгу отримує потужну підтримку у зв'язку з відкриттям смугових магнітних аномалій океанічного дна. Вони були інтерпретовані як запис інверсій магнітного поля Землі, зафіксований у намагніченості базальтів дна океану. Після цього тектоніка плит розпочала переможну ходу у науках про Землю. Все більше вчених розуміли, що, ніж витрачати час на захист концепції фіксізму, краще поглянути на планету з погляду нової теорії і, нарешті, почати давати реальні пояснення найскладнішим земним процесам.

Зараз тектоніка плит підтверджена прямими вимірами швидкості плит методом інтерферометрії випромінювання від далеких квазарів та вимірами за допомогою GPS. Результати багаторічних досліджень повністю підтвердили основні теорії теорії тектоніки плит.

Сучасний стан тектоніки плит

За минулі десятиліття тектоніка плит суттєво змінила свої основні положення. Нині їх можна сформулювати так:

• Верхня частина твердої Землі ділиться на тендітну літосферу та пластичну астеносферу. Конвекція в астеносфері – головна причина руху плит.

• Літосфера ділиться на 8 великих плит, десятки середніх плит та безліч дрібних. Дрібні плити розташовані у поясах між великими плитами. Сейсмічна, тектонічна та магматична активність зосереджена на межах плит.

• Літосферні плити у першому наближенні описуються як тверді тіла, та його рух підпорядковується теоремі обертання Эйлера.

• Існує три основні типи відносних переміщень плит

1. розбіжність (дивергенція), виражене рифтингом та спредінгом;
2. сходження (конвергенція) виражене субдукцією та колізією;
3. зсувні переміщення трансформними розломами.

• Спрединг в океанах компенсується субдукцією та колізією за їхньою периферією, причому радіус та обсяг Землі постійні (це твердження постійно обговорюється, але воно так достовірно і не спростовано)

• Переміщення літосферних плит спричинене їх захопленням конвективними течіями в астеносфері.

Існує два принципово різних види земної кори – кора континентальна та кора океанічна. Деякі літосферні плити складені виключно океанічною корою (приклад - найбільша тихоокеанська плита), інші складаються з блоку континентальної кори, впаяного в океанську кору.

Понад 90% поверхні Землі покрито 8 найбільшими літосферними плитами:

Серед плит середнього розміру можна виділити Аравійський субконтинент, і плити Кокос і Хуан де Фука, залишки величезної плити Фаралон, що складала значну частину дна Тихого океану, але нині зникла в зоні субдукції під Північною та Південною Америками.

Сила, що рухає плити

Зараз вже немає сумнівів, що рух плит відбувається за рахунок мантійних теплогравітаційних течій – конвекції. Джерелом енергії для цих течій є перенесення тепла з центральних частин Землі, які мають дуже високу температуру (за оцінками, температура ядра становить близько 5000 ° С). Нагріті породи розширюються (див. термічне розширення), щільність їх зменшується, і вони спливають, поступаючись місцем холоднішим породам. Ці течії можуть замикатися та утворювати стійкі конвективні осередки. При цьому у верхній частині осередку перебіг речовини відбувається у горизонтальній площині і саме ця її частина переносить плити.

Таким чином, рух плит - наслідок остигання Землі, при якому частина теплової енергії перетворюється на механічну роботу, і наша планета в певному сенсі є тепловим двигуном.

Щодо причини високої температури надр Землі існує кілька гіпотез. На початку XX століття була популярною гіпотеза радіоактивної природи цієї енергії. Здавалося, вона підтверджувалася оцінками складу верхньої кори, які показали дуже значні концентрації урану, калію та інших радіоактивних елементів, але згодом з'ясувалося, що з глибиною вміст радіоактивних елементів різко падає. Інша модель пояснює нагрівання хімічною диференціацією Землі. Спочатку планета була сумішшю силікатної та металевої речовин. Але водночас із заснуванням планети почалася її диференціація деякі оболонки. Більш щільна металева частина прямувала до центру планети, а силікати концентрувалися у верхніх оболонках. При цьому потенційна енергія системи зменшувалась і перетворювалася на теплову енергію. Інші дослідники вважають, що розігрів планети стався в результаті акреції при ударах метеоритів об поверхню небесного тіла, що зароджується.

Другі сили

Теплова конвекція відіграє визначальну роль у рухах плит, але крім неї на плити діють менші за величиною, але не менш важливі сили.

При зануренні океанічної кори в мантію, базальти, з яких вона складається, перетворюються на еклогіти, породи щільніші, ніж звичайні мантійні породи – перидотити. Тому ця частина океанічної плити занурюється в мантію і тягне за собою ще не еклогітизовану частину.

Дивергентні межі чи межі розсування плит

Це межі між плитами, що рухаються у протилежні сторони. У рельєфі Землі ці межі виражені рифтами, у яких переважають деформації розтягування, потужність кори знижена, тепловий потік максимальний, і відбувається активний вулканізм. Якщо така межа утворюється на континенті, то формується континентальний рифт, який може перетворитися на океанічний басейн з океанічним рифтом у центрі. В океанічних рифтах у результаті спредингу формується нова океанічна кора.

Океанічні рифти

На океанічній корі рифти присвячені центральним частинам серединно-океанічних хребтів. Вони відбувається утворення нової океанічної кори. Загальна їхня довжина понад 60 тисяч кілометрів. До них приурочено безліч, які виносять в океан значну частину глибинного тепла та розчинених елементів. Високотемпературні джерела називаються чорними курцями, з ними пов'язані значні запаси кольорових металів.

Континентальні рифти

Розкол континенту на частини починається з утворення рифту. Кора витончується і розсувається, починається магматизм. Формується протяжна лінійна западина глибиною близько сотень метрів, яка обмежена серією скидів. Після цього можливо два варіанти розвитку подій: або розширення рифту припиняється і він заповнюється осадовими породами, перетворюючись на авлакоген, або континенти продовжують розсуватися і між ними, вже в типово океанічних рифтах, починає формуватися океанічна кора.

Конвергентні кордони

Конвергентними називаються межі, на яких відбувається зіткнення плит. Можливо три варіанти:

1. Континентальна плита з океану. Океанічна кора щільніша, ніж континентальна і занурюється під континент у зоні субдукції.
2. Океанічні плити з океанічної. У такому разі одна з плит заповзає під іншу і також формується зона субдукції, над якою утворюється острівна дуга.
3. Континентальна плита з континентальної. Відбувається колізія, з'являється сильна складчаста область. Класичний приклад - Гімалаї.

У поодиноких випадках відбувається насув океанічної кори на континентальну обдукцію. Завдяки цьому процесу виникли офіоліти Кіпру, Нової Каледонії, Оману та інші.

У зонах субдукції поглинається океанічна кора, і цим компенсується її поява в СОХах. Вони відбуваються виключно складні процеси, взаємодії кори і мантії. Так океанічна кора може затягувати в мантію блоки континентальної кори, які через низьку щільність ексгумуються назад у кору. Так виникають метаморфічні комплекси надвисоких тисків, один із найпопулярніших об'єктів сучасних геологічних досліджень.

Більшість сучасних зон субдукції розташовані по периферії Тихого океану, утворюючи тихоокеанське вогняне кільце. Процеси, що йдуть у зоні конвегенції плит, по праву вважаються одними з найскладніших у геології. У ній поєднуються блоки різного походження, утворюючи нову континентальну кору.

Активні континентальні околиці

Активна континентальна околиця виникає там, де під континент поринає океанічна кора. Еталоном цієї геодинамічної обстановки вважається західне узбережжя Південної Америки, її часто називають індійськимтипом континентальної околиці. Для активної континентальної околиці характерні численні вулкани і потужний магматизм. Розплави мають три компоненти: океанічну кору, мантію над нею та низи континентальної кори.

Під активною континентальною околицею відбувається активна механічна взаємодія океанічної та континентальної плит. Залежно від швидкості, віку та потужності океанічної кори можливі кілька сценаріїв рівноваги. Якщо плита рухається повільно і має відносно малу потужність, то континент зіскоблює з неї чохол. Осадові породи змінюються в інтенсивні складки, метаморфізуються та стають частиною континентальної кори. Утворююча при цьому структура називається акреційним клином. Якщо швидкість плити, що занурюється, висока, а осадовий чохол тонкий, то океанічна кора стирає низ континенту і залучає його в мантію.

Острівні дуги

Острівна дуга

Острівні дуги це ланцюжки вулканічних острів над зоною субдукції, що виникають там, де океанічна плита занурюється під океанічну. Як типові сучасні острівні дуги можна назвати Алеутські, Курильські, Маріанські острови, і багато інших архіпелаги. Японські острови також часто називають острівною дугою, але їхній фундамент дуже древній і насправді вони утворені кількома різночасними комплексами острівних дуг, так що Японські острови є мікроконтинентом.

Острівні дуги утворюються при зіткненні двох океанічних плит. При цьому одна з плит виявляється знизу та поглинається в мантію. На верхній плиті утворюються вулкани острівної дуги. Вигнута сторона острівної дуги спрямована в бік плити, що поглинається. З цього боку знаходяться глибоководний жолоб і передгинальний прогин.

За острівною дугою розташований задуковий басейн (типові приклади: Охотське море, Південно-Китайське море і т.д.) в якому також може відбуватися спредінг.

Колізія континентів

Зіткнення континентів

Зіткнення континентальних плит призводить до зминання кори та утворення гірських ланцюгів. Прикладом колізії є Альпійсько-Гімалайський гірський пояс, що утворився внаслідок закриття океану Тетіс і зіткнення з Євразійською плитою Індостану та Африки. Внаслідок цього потужність кори значно збільшується, під Гімалаями вона становить 70 км. Це нестійка структура, вона інтенсивно руйнується поверхневою та тектонічною ерозією. У корі з різко збільшеною потужністю йде виплавка гранітів із метаморфізованих осадових та магматичних порід. Так утворилися найбільші батоліти, напр., Ангаро-Вітімський і Зерендінський.

Трансформні кордони

Там, де плити рухаються паралельним курсом, але з різною швидкістю, виникають трансформні розломи - грандіозні порушення зрушень, широко поширені в океанах і рідкісні на континентах.

Трансформні розломи

В океанах трансформні розломи йдуть перпендикулярно серединно-океанічним хребтам (СОХ) і розбивають їх на сегменти завширшки в середньому 400 км. Між сегментами хребта є активна частина трансформного розлому. На цій ділянці постійно відбуваються землетруси і гороутворення, навколо розлому формуються численні структури, що операють, - надвиги, складки і грабени. В результаті, в зоні розлому нерідко оголюються мантійні породи.

По обидва боки від сегментів СОХ є неактивні частини трансформних розломів. Активних рухів у них немає, але вони чітко виражені в рельєфі дна океанів лінійними підняттями з центральною депресією. .

Трансформні розломи формують закономірну сітку і, очевидно, виникають не випадково, а через об'єктивні фізичні причини. Сукупність даних чисельного моделювання, теплофізичних експериментів та геофізичних спостережень дозволила з'ясувати, що мантійна конвекція має тривимірну структуру. Крім основної течії від СОХ, у конвективному осередку за рахунок остигання верхньої частини потоку, виникають поздовжні течії. Ця остигла речовина спрямовується вниз уздовж основного напряму течії мантії. У зонах цього другорядного потоку, що опускається, і знаходяться трансформні розлами. Така модель добре узгоджується з даними про тепловий потік: над трансформними розломами спостерігається його зниження.

Зрушення на континентах

Зсувні межі плит на континентах трапляються відносно рідко. Мабуть, єдиним нині активним прикладом кордону такого типу є розлом Сан-Андреас, що відокремлює Північноамериканську плиту від Тихоокеанської. 800-мильний розлом Сан-Андреас - один із найсейсмоактивніших районів планети: на рік плити зміщуються відносно одна одної на 0,6 см, землетруси з магнітудою понад 6 одиниць відбуваються в середньому раз на 22 роки. Місто Сан-Франциско і більшість району бухти Сан-Франциско побудовані в безпосередній близькості від цього розлому.

Внутрішньоплитні процеси

Перші формулювання тектоніки плит стверджували, що вулканізм та сейсмічні явища зосереджені за межами плит, але незабаром стало зрозуміло, що і всередині плит йдуть специфічні тектонічні та магматичні процеси, які також були інтерпретовані в рамках цієї теорії. Серед внутрішньоплитних процесів особливе місце зайняли явища довготривалого базальтового магматизму деяких районах, звані гарячі точки.

Гарячі точки

На дні океанів розташовані численні вулканічні острови. Деякі з них розташовані в ланцюжках з віком, що послідовно змінюється. Класичним прикладом такої підводної гряди став Гавайський підводний хребет. Він піднімається над поверхнею океану у вигляді Гавайських островів, від яких на північний захід йде ланцюжок підводних гір з безперервно зростаючим віком, деякі з яких, напр., атол Мідвей, виходять на поверхню. На відстані близько 3000 км від Гаваїв ланцюг трохи повертає на північ і називається вже Імператорським хребтом. Він переривається у глибоководному жолобі перед Алеутською острівною дугою.

Для пояснення цієї дивовижної структури було зроблено припущення, що під Гавайськими островами знаходиться гаряча точка - місце, де до поверхні піднімається гарячий мантійний потік, який проплавляє океанічну кору, що рухається над ним. Таких точок на Землі встановлено безліч. Мантійний потік, що їх викликає, був названий плюмом. У деяких випадках передбачається виключно глибоке походження речовини плюмів, аж до межі ядро ​​– мантія.

Трапи та океанічні плато

Окрім довготривалих гарячих точок, усередині плит іноді відбуваються грандіозні виливи розплавів, які на континентах формують трапи, а в океанах – океанічні плато. Особливість цього магматизму в тому, що він відбувається за короткий в геологічному сенсі час близько декількох мільйонів років, але захоплює величезні площі (десятки тисяч км²) і виливається колосальний обсяг базальтів, порівнянний з їх кількістю, що кристалізується в серединно-океанічних хребтах.

Відомі сибірські траппи на Східно-Сибірській платформі, траппи плоскогір'я Декан на Індостанському континенті та багато інших. Причиною утворення трапп також вважаються гарячі мантійні потоки, але на відміну від гарячих точок вони діють короткочасно, і різниця між ними не зовсім зрозуміла.

Гарячі точки та трапи дали підстави для створення так званої плюмовий геотектоніки, Що стверджує, що значну роль геодинамічних процесах грає як регулярна конвекція, а й плюми. Плюмова тектоніка не суперечить тектоніці плит, а доповнює її.

Тектоніка плит як система наук

Карта тектонічних плит

Нині тектоніку вже не можна розглядати як чисто геологічну концепцію. Вона відіграє ключову роль у всіх науках про Землю, у ній виділилося кілька методичних підходів із різними базовими поняттями та принципами.

З точки зору кінематичного підходу, рух плит можна описати геометричними законами переміщення фігур на сфері . Земля сприймається як мозаїка плит різного розміру, що переміщаються щодо одне одного і самої планети. Палеомагнітні дані дозволяють відновити положення магнітного полюса щодо кожної плити різні моменти часу. Узагальнення даних різних плит привело до реконструкції всієї послідовності відносних переміщень плит. Об'єднання цих даних з інформацією, отриманою з нерухомих гарячих точок, уможливило визначити абсолютні переміщення плит та історію руху магнітних полюсів Землі.

Теплофізичний підхідрозглядає Землю як теплову машину, в якій теплова енергія частково перетворюється на механічну. В рамках цього підходу рух речовини у внутрішніх шарах Землі моделюється як потік в'язкої рідини, що описується рівняннями Нав'є-Стокса. Мантійна конвекція супроводжується фазовими переходами та хімічними реакціями, які відіграють визначальну роль у структурі мантійних течій. Ґрунтуючись на даних геофізичного зондування, результатах теплофізичних експериментів та аналітичних та чисельних розрахунках, вчені намагаються деталізувати структуру мантійної конвекції, знайти швидкості потоків та інші важливі характеристики глибинних процесів. Особливо важливі ці дані для розуміння будови найглибших частин Землі - нижньої мантії та ядра, які недоступні для безпосереднього вивчення, але, безсумнівно, мають величезний вплив на процеси, що йдуть на поверхні планети.

Геохімічний підхід. Для геохімії тектоніка плит важлива як механізм безперервного обміну речовиною та енергією між різними оболонками Землі. Для кожної геодинамічної ситуації характерні специфічні асоціації гірських порід. У свою чергу, за цими характерними рисами можна визначити геодинамічну обстановку, в якій утворилася порода.

Історичний підхід. У сенсі історії планети Земля, тектоніка плит - це історія континентів, що з'єднуються і розколюються, народження і згасання вулканічних ланцюгів, появи і закриття океанів і морів. Зараз для великих блоків кори історія перемішень встановлена ​​з великою детальністю і за значний проміжок часу, але для невеликих плит методичні труднощі значно більші. Найскладніші геодинамічні процеси відбуваються в зонах зіткнення плит, де утворюються гірські ланцюги, складені безліччю дрібних різнорідних блоків - террейнів, проведені в 1999 році космічною станцією протерозої. До цього мантія, можливо, мала іншу структуру масопереносу, в якій велику роль грали конвективні потоки, що не встановилися, а турбулентна конвекція і плюми.

Попередні переміщення плит

Відновлення минулих переміщень плит – один із основних предметів геологічних досліджень. З різною мірою детальності становище континентів і блоків, у тому числі вони сформувалися, реконструйовано до архею.

Рухає на північ і змінює Євразійську плиту, але, мабуть, ресурс цього руху вже майже вичерпаний, і незабаром в Індійському океані виникне нова зона субдукції, в якій океанічна кора Індійського океану поглинатиметься під Індійський континент.

Вплив переміщень плит на клімат

Розташування великих континентальних масивів у приполярних областях сприяє загальному зниженню температури планети, оскільки на континентах можуть утворюватися покривні заледеніння. Чим ширше розвинене заледеніння, тим більше альбедо планети і тим нижча середньорічна температура.

Крім того, взаємне розташування континентів визначає океанічну та атмосферну циркуляцію.

Однак проста і логічна схема: континенти в приполярних областях - заледеніння, континенти в екваторіальних областях - підвищення температури, виявляється невірною у порівнянні з геологічними даними про минуле Землі. Четвертичне заледеніння справді сталося, коли в районі Південного полюса опинилася Антарктида, і в північній півкулі Євразія та Північна Америка наблизилися до Північного полюса. З іншого боку, сильне протерозойське заледеніння, під час якого Земля виявилася майже повністю вкрита льодом, сталося тоді, коли більшість континентальних масивів перебувала в екваторіальній області.

Крім того, суттєві зміни положення континентів відбуваються за час близько десятків мільйонів років, у той час як сумарна тривалість льодовикових епох становить близько декількох мільйонів років, і під час однієї льодовикової епохи відбуваються циклічні зміни заледенінь і міжльодовикових періодів. Всі ці кліматичні зміни відбуваються швидко, порівняно зі швидкостями переміщення континентів, і тому рух плит не може бути їх причиною.

З вищесказаного випливає, що переміщення плит не відіграють визначальної ролі в кліматичних змінах, але можуть бути важливим додатковим фактором, що «підштовхує» їх.

Значення тектоніки плит

Тектоніка плит зіграла у науках про Землю роль, порівнянну з геліоцентричною концепцією в астрономії, або відкриттям ДНК у генетиці. До прийняття теорії тектоніки плит, науки про Землю мали описовий характер. Вони досягли високого рівня досконалості в описі природних об'єктів, але рідко могли пояснити причини процесів. У різних розділах геології могли переважати протилежні концепції. Тектоніка плит пов'язала різні науки про Землю, надала їм передбачувальну силу.

В. Є. Хаїн. over smaller regions and smaller time scales.

Тверді планети у своєму розвитку проходять період нагрівання, основну енергію для якого дають уламки космічних тіл, що падають на поверхню планети. см. Гіпотеза газопилової хмари). При зіткненні цих об'єктів з планетою майже вся кінетична енергія падаючого об'єкта миттєво перетворюється на теплову, оскільки його швидкість руху, що становить кілька десятків кілометрів на секунду, у момент удару різко падає до нуля. Всім внутрішнім планетам Сонячної системи - Меркурію, Венері, Землі, Марсу - цього тепла вистачало якщо не для того, щоб повністю або частково розплавитися, то хоча б для того, щоб розм'якшитися і стати пластичними та текучими. У цей період речовини з найбільшою густиною пересувалися до центру планет, утворюючи ядро, а найменш щільні, навпаки, піднімалися на поверхню, утворюючи земну кору. Приблизно так само розшаровується соус для салату, якщо його залишити надовго на столі. Цей процес, званий диференціацією магмипояснює внутрішню будову Землі.

У найменших внутрішніх планет, Меркурія і Марса (а також Місяця), це тепло зрештою виходило на поверхню і розсіювалося в космосі. Потім планети тверділи і (як у випадку з Меркурієм) у наступні кілька мільярдів років виявляли низьку геологічну активність. Історія Землі була зовсім іншою. Оскільки Земля — найбільша із внутрішніх планет, у ній зберігся і найбільший запас тепла. А чим більша планета, тим менше у неї відношення площі поверхні до об'єму і тим менше вона втрачає тепла. Отже, Земля остигала повільніше, ніж інші внутрішні планети. (Те саме можна сказати і про Венеру, розмір якої трохи менше Землі.)

З початку формування Землі у ній відбувався розпад радіоактивних елементів, що збільшувало запас тепла у її надрах. Отже, Землю можна розглядати як кулясту піч. Усередині неї безперервно утворюється тепло, переноситься до поверхні та випромінюється у космос. Перенесення тепла викликає переміщення у відповідь мантії -оболонки Землі, розташованої між ядром і земною корою на глибині від кількох десятків до 2900 км ( см. теплообмін). Гаряча речовина з глибини мантії піднімається, охолоджується, а потім знову занурюється, заміщаючись новою гарячою речовиною. Це класичний приклад конвективного осередку.

Можна сказати, що порода мантії вирує так, як вода в чайнику: і в тому, і в іншому випадку тепло переноситься в процесі конвекції. Деякі геологи вважають, що для завершення повного конвективного циклу породам мантії потрібно кілька сотень мільйонів років — за людськими мірками дуже багато часу. Відомо, що багато речовин з часом повільно деформуються, хоча протягом людського життя вони виглядають абсолютно твердими і нерухомими. Наприклад, у середньовічних соборах старовинні шибки внизу товщі, ніж нагорі, тому що протягом багатьох століть скло стікало вниз під дією сили тяжіння. Якщо за кілька століть це відбувається з твердим склом, то неважко уявити собі, що те саме може статися з твердими гірськими породами за сотні мільйонівроків.

Нагорі конвективних осередків земної мантії плавають породи, що становлять тверду поверхню Землі, — так звані тектонічні плити. Ці плити складаються з базальту, найпоширенішої магматичної гірської породи, що вилилася. Товщина цих плит приблизно 10-120 км, і вони переміщаються поверхнею частково розплавленої мантії. Материки, що складаються з відносно легких порід, таких як граніт, утворюють верхній шар плит. Найчастіше товщина плит під материками більше, ніж під океанами. Згодом процеси, що відбуваються всередині Землі, зсувають плити, викликаючи їх зіткнення та розтріскування, аж до утворення нових плит або зникнення старих. Саме завдяки цьому повільному, але безперервному переміщенню плит поверхня нашої планети постійно перебуває в динаміці, постійно змінюючись.

Важливо розуміти, що поняття «плита» та «материк» — не те саме. Наприклад, Північно-Американська тектонічна плита тягнеться від середини Атлантичного океану до західного узбережжя Північно-Американського континенту. Частина плити вкрита водою, частина – сушею. Анатолійська плита, на якій розташовані Туреччина та Близький Схід, повністю покрита сушею, тоді як Тихоокеанська плита розташована повністю під Тихим океаном. Тобто межі плит та берегові лінії материків не обов'язково збігаються. До речі, слово «тектоніка» походить від грецького слова. tekton("будівельник") - той же корінь є і в слові "архітектор" - і має на увазі процес будівництва або складання.

Тектоніка плит найпомітніше там, де плити стикаються один з одним. Прийнято виділяти три типи кордонів між плитами.

Дивергентні кордони

У середині Атлантичного океану піднімається до поверхні розпечена магма, що утворилася в глибині мантії. Вона проривається крізь поверхню і розтікається, поступово заповнюючи собою тріщину між плитами, що розсуваються. Через це морське дно розширюється і Європа та Північна Америка розходяться у сторони зі швидкістю кілька сантиметрів на рік. (Цей рух спромоглися виміряти за допомогою радіотелескопів, розташованих на двох континентах, порівнявши час приходу радіосигналу від далеких квазарів.)

Якщо дивергентна межа розташована під океаном, в результаті розходження плит виникає серединно-океанічний хребет — гірський ланцюг, утворений за рахунок скупчення речовини там, де воно виходить на поверхню. Серединно-Атлантичний хребет, що тягнеться від Ісландії до Фолклендів, - це найдовший гірський ланцюг на Землі. Якщо ж дивергентний кордон перебуває під материком, він буквально розриває його. Прикладом такого процесу, що відбувається в наші дні, є Велика долина розломів, що тягнеться від Йорданії на південь до Східної Африки.

Конвергентні кордони

Якщо на дивергентних кордонах утворюється нова кора, то десь в іншому місці кора повинна руйнуватися, інакше Земля збільшувалася б у розмірах. При зіткненні двох плит одна з них підсувається під іншу (це явище називається субдукцією,або підсунення). При цьому плита, що опинилася внизу, поринає в мантію. Що відбувається на поверхні над зоною субдукції залежить від місцезнаходження кордонів плити: під материком, на кордоні материка або під океаном.

Якщо зона субдукції розташована під океанічною корою, то в результаті підсування утворюється глибока серединно-океанічна западина (жолоб). Прикладом цього може бути найглибше місце у Світовому океані — Маріанська западина біля Філіппін. Речовина нижньої плити потрапляє вглиб магми і розплавляється там, а потім може знову піднятися на поверхню, утворюючи гряду вулканів — як, наприклад, ланцюг вулканів Сході Карибського моря і західному березі Сполучених Штатів.

Якщо обидві плити на конвергентному кордоні знаходяться під континентами, результат буде зовсім іншим. Материкова кора складається з легких речовин і обидві плити фактично плавають над зоною субдукції. Оскільки одна плита підсувається під іншу, два материки стикаються, і їх межі змінюються, утворюючи материковий гірський хребет. Так сформувалися Гімалаї, коли Індійська плита близько 50 мільйонів років тому зіткнулася з Євразійською. В результаті такого самого процесу сформувалися й Альпи, коли Італія поєдналася з Європою. А Уральські гори, старий гірський ланцюг, можна назвати «зварювальним швом», що утворився при об'єднанні європейського та азіатського масивів.

Якщо материк спочиває лише на одній із плит, на ньому утворюватимуться складки та зминання в міру його наповзання на зону субдукції. Прикладом цього є Анди на Західному узбережжі Південної Америки. Вони сформувалися після того, як Південно-Американська плита напливла на плиту Наска в Тихому океані, що занурилася під неї.

Трансформні кордони

Іноді буває так, що дві плити не розходяться і не підсуваються одна під одну, а просто труться краями. Найвідоміший приклад такого кордону — розлом Сан-Андреас у Каліфорнії, де рухаються пліч-о-пліч Тихоокеанська та Північно-Американська плити. У разі трансформного кордону плити стикаються на якийсь час, а потім розходяться, вивільняючи багато енергії і викликаючи сильні землетруси.

На закінчення хотів би підкреслити, що, хоча тектоніка плит включає в себе поняття про рух материків, це не те саме, що гіпотеза дрейфу материків, запропонована на початку ХХ століття. Ця гіпотеза була відкинута (справедливо, на думку автора) геологами через деякі експериментальних і теоретичних проблем. І той факт, що наша сучасна теорія включає один аспект з гіпотези дрейфу материків — переміщення материків, — не означає, що вчені відкинули тектоніку плит на початку минулого століття тільки для того, щоб прийняти її пізніше. Теорія, яка прийнята зараз, докорінно відрізняється від колишньої.

Поверхнева оболонка Землі складається з частин – літосферних чи тектонічних плит. Вони є цілісні великі блоки, що у безперервному русі. Це призводить до виникнення різних явищ на поверхні земної кулі, внаслідок яких неминуче змінюється рельєф.

Тектоніка плит

Тектонічні плити - це складові літосфери, відповідальні за геологічну активність нашої планети. Мільйони років тому вони були єдиним цілим, становлячи найбільший надконтинент під назвою Пангея. Проте внаслідок високої активності у надрах Землі цей материк розколовся на континенти, які віддалилися один від одного на максимальну відстань.

За версією вчених, за кілька сотень років цей процес піде у зворотному напрямку, і тектонічні плити знову почнуть поєднуватися один з одним.

Рис. 1. Тектонічні плити Землі.

Земля є єдиною планетою у Сонячній системі, чия поверхнева оболонка розбита на окремі частини. Товщина тектонічних досягає кількох десятків кілометрів.

Відповідно до тектоніці - науки, що вивчає літосферні пластини, величезні ділянки земної кори з усіх боків оточені зонами підвищеної активності. На стиках сусідніх плит і відбуваються природні явища, які найчастіше спричиняють масштабні катастрофічні наслідки: виверження вулканів, сильні землетруси.

Рух тектонічних плит Землі

Основною причиною, через яку вся літосфера земної кулі знаходиться в безперервному русі, є теплова конвекція. У центральній частині планети панують критично висока температура. При нагріванні верхні шари речовини, що у надрах Землі, піднімаються, тоді як верхні шари, вже охолоджені, опускаються до центру. Безперервна циркуляція речовини і надає руху ділянки земної кори.

ТОП-1 статтяякі читають разом з цією

Швидкість руху літосферних плит становить приблизно 2-2,5 см на рік. Оскільки їх рух відбувається на поверхні планети, то на межі їхньої взаємодії виникають сильні деформації в земній корі. Як правило, це призводить до формування гірських хребтів та розломів. Наприклад, біля Росії так були утворені гірські системи Кавказ, Урал, Алтай та інші.

Рис. 2. Великий Кавказ.

Існує кілька типів руху літосферних плит:

• Дивергентне - Дві платформи розходяться, утворюючи підводну гірську гряду або провал у землі.
• Конвергентне - дві пластини зближуються, при цьому тонша занурюється під масивнішу. У цьому формуються гірські масиви.
• Ковзаюче - дві пластини рухаються у протилежних напрямках.

Африка буквально розколюється на частини. Були зафіксовані великі тріщини всередині землі, що тягнуться через більшу частину території Кенії. За прогнозами вчених, приблизно через 10 мільйонів років африканський континент як єдине ціле припинить своє існування.

Літосферні плити– великі жорсткі блоки літосфери Землі, обмежені сейсмічно та тектонічно активними зонами розломів.

Плити, як правило, розділені глибокими розломами і переміщаються в'язким шаром мантії відносно один одного зі швидкістю 2-3 см на рік. У місцях сходження континентальних плит відбувається їх зіткнення, утворюються гірські пояси . При взаємодії континентальної та океанічної плит плита з океанічною земною корою підсувається під плиту з континентальною земною корою, у результаті утворюються глибоководні жолоби та острівні дуги.

Рух літосферних плит пов'язаний із переміщенням речовини в мантії. В окремих частинах мантії існують потужні потоки тепла та речовини, що піднімається з його глибин до поверхні планети.

Понад 90% поверхні Землі покрито 13 -ю найбільшими літосферними плитами.

Рифт– Великий розлом у земній корі, що утворюється при її горизонтальному розтягуванні (тобто там, де розходяться потоки тепла та речовини). У рифтах відбувається вилив магми, з'являються нові розломи, горсти, грабени. Формуються серединно-океанічні хребти.

Першим гіпотезу про дрейф материків (тобто горизонтальному русі земної кори) висунув на початку ХХ століття А. Вегенер. На її основі створено теорія літосферних плі т. Згідно з цією теорією, літосфера не є монолітом, а складається з великих і дрібних плит, що «плавають» на астеносфері. Прикордонні області між літосферними плитами називають сейсмічними поясами - це "найнеспокійніші" області планети.

Земна кора поділяється на стійкі (платформи) та рухомі ділянки (складчасті області – геосинкліналі).

- Потужні підводні гірські споруди в межах дна океану, що займають найчастіше серединне положення. Біля серединно-океанічних хребтів відбувається розсування літосферних плит і виникає молода базальтова океанічна кора. Процес супроводжується інтенсивним вулканізмом та високою сейсмічності.

Континентальними рифтовими зонами є, наприклад Східно-Африканська рифтова система, Байкальська система рифтів. Рифти, як і серединно-океанічні хребти, характеризуються сейсмічної активністю і вулканізмом.

Тектоніка плит– гіпотеза, яка передбачає, що літосфера розбита великі плити, які переміщаються по мантії в горизонтальному напрямі. Біля серединно-океанічних хребтів літосферні плити розсуваються і нарощуються за рахунок речовини, що піднімається з надр Землі; в глибоководних жолобах одна плита рухається під іншу і поглинається мантією. У місцях зіткнення плит утворюються складчасті споруди.