Місце, де відбувається зміщення літосферних плит називають. Тектонічні плити почали рухатися

Складається з безлічі шарів, що нагромаджуються один на одного. Однак найкраще нам відомі земна кора та літосфера. Це не дивує - адже ми не тільки живемо на них, а й черпаємо з глибин більшість доступних нам природних ресурсів. Але ще верхні оболонки Землі зберігають мільйони років історії нашої планети та всієї Сонячної системи.

Ці два поняття так часто зустрічаються у пресі та літературі, що увійшли повсякденний словник сучасної людини. Обидва слова використовуються для позначення поверхні Землі чи іншої планети - проте між поняттями є різниця, що базується на двох важливих підходах: хімічному та механічному.

Хімічний аспект – земна кора

Якщо розділяти Землю на шари, керуючись відмінностями у хімічному складі, верхнім шаром планети буде земна кора. Це відносно тонка оболонка, що закінчується на глибині від 5 до 130 кілометрів під рівнем моря - океанічна кора тонша, а континентальна, в районах гір, найтовща. Хоча 75% маси кори припадає лише на кремній та кисень (не чисті, пов'язані у складі різних речовин), вона відрізняється найбільшою хімічною різноманітністю серед усіх верств Землі.

Відіграє роль і багатство мінералів - різних речовин та сумішей, створених за мільярди років історії планети. Земна кора містить не лише «рідні» мінерали, які були створені геологічними процесами, а й масивну органічну спадщину, на кшталт нафти та вугілля, а також інопланетні включення.

Фізичний аспект – літосфера

Спираючись на фізичні характеристики Землі, такі як твердість або пружність, ми отримаємо дещо іншу картину - нутрощі планети буде укутувати літосфера (від ін. грецького lithos, «скелястий, твердий» та «sphaira» сфера). Вона набагато товща за земну кору: літосфера простягається до 280 кілометрів углиб і навіть захоплює верхню тверду частину мантії!

Характеристики цієї оболонки повністю відповідають назві – це єдиний, окрім внутрішнього ядра, твердий шар Землі. Міцність, щоправда, відносна - літосфера Землі є однією з найбільш рухливих у Сонячній системі, через що планета вже неодноразово змінювала свій зовнішній вигляд. Але для значного стиснення, викривлення та інших еластичних змін потрібно тисячі років, якщо не більше.

• Цікавий факт - планета може і не мати поверхневу кору. Так, поверхня – це його затверділа мантія; Кору найближча до Сонця планета втратила давним-давно внаслідок численних зіткнень.

Підсумовуючи, земна кора - це верхня, хімічно різноманітна частина літосфери, твердої оболонки Землі. Спочатку вони мали практично однаковий склад. Але коли на глибини впливала тільки нижча астеносфера і високі температури, у формуванні мінералів на поверхні брали активну участь гідросфера, атмосфера, метеоритні залишки і живі організми.

Літосферні плити

Ще одна риса, яка відрізняє Землю від інших планет – це різноманітність на ній різноманітних ландшафтів. Звичайно, свою неймовірно велику роль відіграли і вода, про що ми розповімо трохи згодом. Але навіть основні форми планетарного ландшафту нашої планети відрізняються від того ж Місяця. Моря та гори нашого супутника – це котловани від бомбардування метеоритами. А на Землі вони утворилися внаслідок сотень та тисяч мільйонів років руху літосферних плит.

Про плити ви вже напевно чули - це величезні стійкі фрагменти літосфери, які дрейфують текучою астеносферою, наче битий лід по річці. Однак між літосферою та льодом є дві головні відмінності:

• Проріхи між плитами невеликі, і швидко затягуються за рахунок розплавленої речовини, що вивергається з них, а самі плити не руйнуються від зіткнень.
• На відміну від води, в мантії відсутня постійна течія, яка могла б задавати постійний напрямок руху материкам.

Так, рушійною силою дрейфу літосферних плит є конвекція астеносфери, основна частина мантії - більш гарячі потоки від земного ядра піднімаються до поверхні, коли холодні опускаються назад вниз. Враховуючи те, що материки розрізняються в розмірах, і рельєф нижньої сторони дзеркально відображає нерівності верхньої, рухаються вони також нерівномірно і непостійно.

Головні плити

За мільярди років руху літосферних плит вони неодноразово зливались у суперконтиненти, після чого знову поділялися. У найближчому майбутньому, через 200-300 мільйонів років, також очікується утворення суперконтиненту під ім'ям Пангея Ультіма. Рекомендуємо подивитися відео наприкінці статті – там наочно показано, як мігрували літосферні плити за останні кілька сотень мільйонів років. Крім того, силу і активність руху материків визначає внутрішній нагрів Землі - чим він вищий, тим сильніше розширюється планета, і тим швидше і вільніше рухаються літосферні плити. Однак з початку історії Землі її температура та радіус поступово знижуються.

• Цікавий факт - дрейф плит та геологічна активність не обов'язково повинні харчуватися від внутрішнього самонагрівання планети. Наприклад, супутник Юпітера, має безліч активних вулканів. Але енергію для цього дає не ядро ​​супутника, а гравітаційне тертя з-за якого надра Іо розігріваються.

Межі літосферних плит досить умовні - одні частини літосфери тонуть під іншими, а деякі, як Тихоокеанська плита, взагалі приховані під водою. Геологи сьогодні налічують 8 основних плит, які покривають 90 відсотків усієї площі Землі:

• Австралійська
• Антарктична
• Африканська
• Євразійська
• Індостанська
• Тихоокеанська
• Північноамериканська
• Південноамериканська

Такий поділ з'явився нещодавно - так, Євразійська плита ще 350 мільйонів років тому складалася з окремих частин, під час злиття яких утворилися Уральські гори, одні з найдавніших на Землі. Вчені досі продовжують дослідження розломів та дна океанів, відкриваючи нові плити та уточнюючи межі старих.

Геологічна активність

Літосферні плити рухаються дуже повільно - вони наповзають одна одну зі швидкістю 1-6 см/рік і віддаляються максимально на 10-18 см/рік. Але саме взаємодія між материками створює геологічну активність Землі, відчутну на поверхні – виверження вулканів, землетруси та утворення гір завжди відбуваються у зонах контакту літосферних плит.

Проте є винятки - звані гарячі точки, які можуть існувати і в глибині літосферних плит. У них розплавлені потоки речовини астеносфери прориваються нагору, проплавляючи літосферу, що призводить до підвищеної вулканічної активності та регулярних землетрусів. Найчастіше це відбувається неподалік тих місць, де одна літосферна плита наповзає на іншу - нижня, вдавлена ​​частина плити занурюється в мантію Землі, підвищуючи тим самим тиск магми на верхню плиту. Однак зараз вчені схиляються до тієї версії, що частини літосфери, що «потопилися», розплавляються, підвищуючи тиск у глибинах мантії і створюючи тим самим висхідні потоки. Так можна пояснити аномальну віддаленість деяких гарячих точок від тектонічних розломів.

• Цікавий факт – у гарячих точках часто утворюються щитові вулкани, характерні своєю пологою формою. Вони вивергаються багато разів, розростаючись за рахунок текучої лави. Також це типовий формат інопланетних вулканів. Найвідоміший з них на Марсі, найвища точка планети – висота його сягає 27 кілометрів!

Океанічна та континентальна кора Землі

Взаємодія плит також призводить до формування двох різних типів земної кори – океанічної та континентальної. Оскільки в океанах зазвичай знаходяться стики різних літосферних плит, їх кора постійно змінюється - розламується або поглинається іншими плитами. На місці розломів виникає безпосередній контакт із мантією, звідки піднімається розжарена магма. Охолоджуючи під впливом води, вона створює тонкий шар базальтів - основний вулканічної породи. Таким чином, океанічна кора повністю оновлюється раз на 100 мільйонів років - найстаріші ділянки, що знаходяться в Тихому океані, досягають максимального віку 156-160 млн років.

Важливо! Океанічна кора - це вся та земна кора, що під водою, лише її молоді ділянки на стику материків. Частина континентальної кори знаходиться під водою, у зоні стабільних літосферних плит.

Вік океанічної кори (червоний відповідає молодій корі, синій – старій).

Це сучасна геологічна теорія про рух літосфери, згідно з якою земна кора складається з цілісних блоків - літосферних плит, які знаходяться в постійному русі відносно один одного. При цьому в зонах розширення (срединно-океанічних хребтах і континентальних рифтах) в результаті спредінгу (англ. seafloor spreading - розтікання морського дна) утворюється нова океанічна кора, а стара поглинається в зонах субдукції. Теорія тектоніки плит пояснює виникнення землетрусів, вулканічну діяльність та процеси гороутворення, здебільшого приурочені до меж плит.

Вперше ідея про рух блоків кори була висловлена ​​теоретично дрейфу континентів, запропонованої Альфредом Вегенером в 1920-х роках. Ця теорія спочатку відкинута. Відродження ідеї про рухи в твердій оболонці Землі («мобілізм») відбулося в 1960-х роках, коли в результаті досліджень рельєфу та геології океанічного дна були отримані дані, що свідчать про процеси розширення (спредингу) океанічної кори та підсування одних частин кори під інші ( субдукції). Об'єднання цих уявлень зі старою теорією дрейфу материків породило сучасну теорію тектоніки плит, яка стала загальноприйнятою концепцією в науках про Землю.

Теоретично тектоніки плит ключове становище займає поняття геодинамічної обстановки - характерної геологічної структури з певним співвідношенням плит. У тому ж геодинамічної обстановці відбуваються однотипні тектонічні, магматичні, сейсмічні і геохімічні процеси.

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.

Сучасна 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), виражена рифтингом та спредінгом;

2) сходження (конвергенція) виражене субдукцією та колізією;

3) зсувні переміщення трансформними геологічними розломами.

Спрединг в океанах компенсується субдукцією і колізією за їхньою периферією, причому радіус і обсяг Землі постійні з точністю до термічного стиснення планети (у будь-якому разі середня температура надр Землі повільно протягом мільярдів років зменшується).

Переміщення літосферних плит спричинене їх захопленням конвективними течіями в астеносфері.

Існує два принципово різних види земної кори - кора континентальна (старіша) і кора океанічна (не старше 200 мільйонів років). 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 в сучасну епоху покрито 8 найбільшими літосферними плитами:

1. Австралійська плита.

2. Антарктична плита.

3. Африканська плита.

4. Євразійська плита.

5. Індостанська плита.

6. Тихоокеанська плита.

7. Північноамериканська плита.

8. Південноамериканська плита.

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

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.

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.

Разом з частиною верхньої мантії складається з кількох великих блоків, які називаються літосферними плитами. Їх товщина різна – від 60 до 100 км. Більшість плит включають як материкову, так і океанічну кору. Виділяють 13 основних плит, з них 7 найбільших: Американська, Африканська, Індо-, Амурська.

Плити лежать на пластичному шарі верхньої мантії (астеносфері) і повільно рухаються один до одного зі швидкістю 1-6 см на рік. Цей факт було встановлено внаслідок зіставлення знімків, зроблених із штучних супутників Землі. Вони дозволяють припустити, що конфігурація в майбутньому може бути абсолютно відмінною від сучасної, оскільки відомо, що Американська літосферна плита рухається назустріч Тихоокеанській, а Євразійська зближується з Африканською, Індо-Австралійською, а також з Тихоокеанською. Американська та Африканська літосферні плити повільно розходяться.

Сили, що спричиняють розбіжність літосферних плит, виникають при переміщенні речовини мантії. Потужні висхідні потоки цієї речовини розштовхують плити, розривають земну кору, утворюючи у ній глибинні розломи. За рахунок підводних виливів лав за розломами формуються товщі. Застигаючи, вони ніби заліковують рани – тріщини. Проте розтяг знову посилюється, і знову виникають розриви. Так, поступово нарощуючись, літосферні плитирозходяться у різні боки.

Зони розломів є на суші, але найбільше їх в океанічних хребтах, де земна кора тонша. Найбільший розлом на суші розташовується на сході. Він простягся на 4000 км. Ширина цього розлому – 80-120 км. Його околиці всіяні згаслими та діючими.

Уздовж інших меж плит спостерігається їхнє зіткнення. Воно відбувається по-різному. Якщо плити, одна з яких має океанічну кору, а інша материкову, зближуються, то літосферна плита, вкрита морем, поринає під материкову. При цьому виникають дуги () або гірські хребти (). Якщо стикаються дві плити, що мають материкову кору, то відбувається зминання в складки гірських порід краю цих плит і утворення гірських областей. Так виникли, наприклад, на межі Євразійської та Індо-Австралійської плит. Наявність гірських областей у внутрішніх частинах літосферної плити говорить про те, що колись тут проходила межа двох плит, що міцно спаялися один з одним і перетворилися на єдину, більшу літосферну плиту. Таким чином, можна зробити загальний висновок: межі літосферних плит - рухливі області, до яких приурочені вулкани, зони, гірські області, серединно-океанічні хребти, глибоководні западини та жолоби. Саме межі літосферних плит утворюються , походження яких пов'язані з магматизмом.