Рух тектонічних плит землі. Тектонічні плити

Основні положення теорії тектоніки літосферних плит :

Тектоніка плит(plate tectonics) – сучасна геологічна теорія про рух літосфери. Відповідно до цієї теорії, основу глобальних тектонічних процесів лежить горизонтальне переміщення щодо цілісних блоків літосфери – літосферних плит. Таким чином, тектоніка плит розглядає рухи та взаємодії літосферних плит. 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 рухіввідбулося в рамках «мобілістичного» напряму, розвиток якого і спричинив розробку сучасної теоріїтектоніки плит. Основні положення тектоніки плит сформульовані в 1967-68 групою американських геофізиків - У. Дж. Морганом, К. Ле Пішоном, Дж. Олівером, Дж. Айзексом, Л. Сайксом у розвиток більш ранніх (1961-62) ідей американських вчених Г. Хесса і Р. Дігца про розширення (спрединг) ложа океанів.

Основні положення тектоніки плит можна світити до кількох основних:

1). 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.

2 ). 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:
Австралійська плита,
Антарктична плита,
Африканська плита,
Євразійська плита,
Індостанська плита,
Тихоокеанська плита,
Північноамериканська плита,
Південноамериканська плита.
Середні плити: Аравійська (субконтинент), Карибська, Філіппінська, Наска та Кокос та Хуан де Фука та ін.
Деякі літосферні плити складені виключно океанічною корою (наприклад, Тихоокеанська плита), інші включають фрагменти і океанічної та континентальної кори.

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

Відповідно, виділяються і три типи основних меж плит.

* 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 лінійним структурамглибинного походження, утвореного 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 щодо 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).

Будова континентального рифту

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), 4 – комплекс паралельних дачок, 5 – базальти океанічного дна, 6 – сегменти океанічної кори, що утворили різний час(I-V у міру старіння), 7 – близькоповерхневий магматичний осередок (з ультраосновною магмою в нижній частині та основний 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.

* Конвергентні межі – межі, вздовж яких відбувається зіткнення плит. Основних варіантів взаємодії при зіткненні може бути три: «океанічна – океанічна», «океанічна – континентальна» та «континентальна – континентальна» літосфера. Залежно від характеру плит, що стикаються, може протікати кілька різних процесів.
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 явищемє 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 та підсуву субдукуючої 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).

Занурення субдукуючої плити в мантію трасується осередками землетрусів, що виникають на контакті плит і всередині субдукуючої плити (холоднішою і внаслідок цього крихкішою, 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. При зіткненні континентальних плит, Кора яких легша, ніж речовина мантії, і внаслідок цього не здатна в неї поринути, 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 прикладомтакого процесу служить 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).

* Трансформні межі – межі, вздовж яких відбуваються зсувні усунення плит.

4 ). Об'єм поглиненої в зонах субдукції океанської коридорівнює обсягу кори, що виникає у 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.

5 ). 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 основні рушійні силитектоніки плит – сили мантійного “волочіння” (англ. drag) FDO під океанами та FDC під континентами, величина яких залежить насамперед від швидкості астеносферного течії, а остання визначається в'язкістю та потужністю астеносферного шару. 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.

6 ). Переміщення плит підпорядковуються законам сферичної геометрії та можуть бути описані на основі теореми Ейлера. Теорема обертання Ейлера стверджує, що будь-яке обертання тривимірного просторумає 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.

Літосферні плити мають високу жорсткість і здатні протягом тривалого часу зберігати без змін свою будову та форму за відсутності дій з боку.

Рух плит

Літосферні плити знаходяться в постійному русі. Цей рух, що відбувається у верхніх шарах, обумовлено наявністю присутніх у мантії конвективних течій. Окремо взяті літосферні плити зближуються, розходяться та ковзають щодо один одного. При зближенні плит виникають зони стиснення та наступне насування (обдукція) однієї з плит на сусідню, або підсування (субдукція) розташованих поруч утворень. При розбіжності з'являються зони розтягу з характерними тріщинами, що виникають уздовж кордонів. При ковзанні утворюються розломи, у площині яких спостерігається прилеглих плит.

Результати руху

В областях сходження великих континентальних плит, при їх зіткненні, з'являються гірські масиви. Подібним чином, свого часу виникла гірська системаГімалаї, що утворилася на кордоні Індо-Австралійської та Євразійської плит. Результатом зіткнення океанічних літосферних плит із континентальними утвореннями є острівні дуги та глибоководні западини.

У осьових зонах серединно-океанічних хребтів виникають рифти (від англ. Rift – розлом, тріщина, ущелина) характерної структури. Подібні утворення лінійної тектонічної структури земної кори, що мають довжину сотні та тисячі кілометрів, з шириною в десятки або сотні кілометрів, виникають внаслідок горизонтальних розтягувань земної кори. Рифти дуже великих розмірів прийнято називати рифтовими системами, поясами чи зонами.

Зважаючи на те, що кожна літосферна плита є єдиною пластиною, в її розломах спостерігається підвищена сейсмічна активність і вулканізм. Дані джерела розташовані в межах досить вузьких зон, у площині яких виникають тертя та взаємні переміщення сусідніх плит. Ці зони називаються сейсмічними поясами. Глибоководні жолоби, серединно-океанічні хребти і рифи є рухомими областями земної кори, розташованими на межах окремих літосферних плит. Це вкотре підтверджує, що перебіг процесу формування земної кори у цих місцях і нині триває досить інтенсивно.

Важливість теорії літосферних плит заперечувати не можна. Тому що саме вона здатна пояснити наявність в одних областях Землі гір, в інших – . Теорія літосферних плит дозволяє пояснити та передбачити виникнення катастрофічних явищ, здатних виникнути в районі їхніх кордонів.

Минулого тижня публіку сколихнула новина, що півострів Крим рухається у бік Росії не лише завдяки політичній волі населення, а й згідно із законами природи. Що таке літосферні плити та на яких із них територіально розташована Росія? Що змушує їх рухатись і куди? Які території хочуть ще "приєднатися" до Росії, а які загрожують "втекти" до США?

"А ми кудись їдемо"

Так, ми всі кудись їдемо. Поки ви читаєте ці рядки, ви повільно рухаєтеся: якщо ви в Євразії, то на схід зі швидкістю приблизно 2-3 сантиметри на рік, якщо в Північній Америці, то з тією самою швидкістю на захід, а десь на дні Тихого океану(як вас туди занесло?), то забирає на північний захід на 10 сантиметрів на рік.

Якщо ви відкинетеся в кріслі і почекайте приблизно 250 мільйонів років, то опинитеся на новому суперконтиненті, який об'єднає всю земну сушу, - на материку Пангея Ультіма, названому так на згадку про стародавнього суперконтиненту Пангея, що існував якраз 250 мільйонів років тому.

Тому звістка про те, що "Крим рухається" навряд чи можна назвати новиною. По-перше, тому, що Крим разом із Росією, Україною, Сибіром та Євросоюзом є частиною Євразійської літосферної плити, і всі вони рухаються разом в один бік останню сотню мільйонів років. Однак Крим – це ще й частина так званого Середземноморського рухомого пояса він розташований на Скіфській плиті, а більша частинаєвропейської частини Росії (включаючи місто Санкт-Петербург) – на Східно-Європейській платформі.

І тут часто виникає плутанина. Справа в тому, що окрім величезних ділянок літосфери, таких як Євразійська або Північно-Американська плити, існують і зовсім інші менші "плитки". Якщо дуже умовно, то земна кораскладена із континентальних літосферних плит. Самі вони складаються із давніх і дуже стабільних платформ.та зон гороутворення (стародавніх та сучасних). А вже самі платформи діляться на плити - дрібніші ділянки кори, що складаються з двох "шарів" - фундаменту і чохла, і щити - "одношарові" оголення.

Чохол у цих нелітосферних плит складається з осадових порід (наприклад, вапняку, складеного з безлічі черепашок морських тварин, що мешкали в доісторичному океані над поверхнею Криму) або магматичних (викинутих із вулканів та застиглих мас лави). Афундамент плит та щити найчастіше складаються з дуже старих гірських порід, головним чином метаморфічного походження Так називають магматичні та осадові породи, що занурилися в глибини земної кори, де під впливом високих температур та величезного тиску з ними відбуваються різноманітні зміни.

Іншими словами, велика частина Росії (за винятком Чукотки та Забайкалля) розташовується на Євразійській літосферній плиті. Однак її територія "поділена" між Західно-Сибірською плитою, Алданським щитом, Сибірською та Східно-Європейською платформами та Скіфською плитою.

Ймовірно, про рух двох останніх плит заявив директор Інституту прикладної астрономії (ІПА РАН), доктор фізико-математичних наук Олександр Іпатов. А пізніше, в інтерв'ю виданню Indicator, уточнив: "Ми займаємося спостереженнями, які дозволяють визначити напрямок руху плит земної кори. Плита, на якій розташована станція Сімеїз, рухається зі швидкістю 29 міліметрів на рік на північний схід, тобто туди, де Росія А плита, де знаходиться Пітер, рухається, можна сказати, до Ірану, на південь-південний захід».Втім, і це не є таким вже відкриттям, тому що про цей рух вже кілька десятків років, а саме він почався ще в кайнозойську еру.

Теорія Вегенера була прийнята зі скепсисом - переважно тому, що він не міг запропонувати задовільного механізму, що пояснює рух материків. Він вважав, що континенти рухаються, проламуючи земну кору, немов криголам лід, завдяки відцентровій силі від обертання Землі та приливних сил. Його опоненти говорили, що континенти-"крижаки" в процесі руху змінювали б свій вигляд до невпізнанності, а відцентрові та приливні сили занадто слабкі, щоб служити для них "мотором". Один із критиків підрахував, що, якби приливний вплив був таким сильним, щоб настільки швидко рухати континенти (Вегенер оцінював їхню швидкість у 250 сантиметрів на рік), воно зупинило б обертання Землі менше ніж за рік.

До кінця 1930-х років теорія дрейфу континенту була відкинута як антинаукова, але до середини XX століття до неї довелося повернутися: були відкриті серединно-океанічні хребти і виявилося, що у зоні цих хребтів безперервно утворюється нова коразавдяки чому і "роз'їжджаються" континенти. Геофізики досліджували намагніченість порід уздовж серединно-океанічних хребтів і виявили "смуги" з різноспрямованою намагніченістю.

Виявилося, що нова океанічна кора "записує" стан магнітного поляЗемлі в момент освіти і вчені отримали відмінну "лінійку" для вимірювання швидкості цього конвеєра. Так, у 1960-ті роки теорія дрейфу континентів повернулася вдруге, вже остаточно. І цього разу вчені змогли зрозуміти, що рухає континенти.

"Крижини" в киплячому океані

"Уявіть собі океан, де плавають крижини, тобто в ньому є вода, є лід і, припустимо, в деякі крижини вморожені ще дерев'яні плоти. Лід - це літосферні плити, плоти - це континенти, а плавають вони в речовині мантії", - пояснює член-кореспондент РАН Валерій Трубіцин, головний науковий співробітник Інституту фізики Землі імені О.Ю. Шмідт.

Він ще у 1960-ті роки висунув теорію будови планет-гігантів, а наприкінці XX століття почав створювати математично обґрунтовану теорію тектоніки континентів.

Проміжний шар між літосферою та гарячим залізним ядром у центрі Землі – мантія – складається з силікатних порід. Температура у ній змінюється від 500 градусів Цельсія у верхній частині до 4000 градусів Цельсія на межі ядра. Тому з глибини 100 кілометрів, де температура вже понад 1300 градусів, речовина мантії поводиться як дуже густа смола і тече зі швидкістю 5-10 сантиметрів на рік, розповідає Трубіцин.

В результаті в мантії, як у каструлі з окропом, виникають конвективні осередки - області, де з одного краю гаряча речовина піднімається вгору, а з іншого - охолоне опускається вниз.

"У мантії є приблизно вісім таких великих осередків і ще багато дрібних", - каже учений. Серединно-океанічні хребти (наприклад, в центрі Атлантики) - це місце, де речовина мантії піднімається до поверхні і народжується нова кора. Крім того, є зони субдукції, місця, де плита починає "підповзати" під сусідню і опускається до мантії. Зони субдукції – це, наприклад, західне узбережжя Південної Америки. Тут відбуваються найпотужніші землетруси.

"Таким чином плити беруть участь у конвективному кругообігу речовини мантії, яка під час знаходження на поверхні тимчасово стає твердою. Занурюючись у мантію, речовина плити знову нагрівається та розм'якшується", - пояснює геофізик.

Крім того, з мантії до поверхні піднімаються окремі струмені речовини - плюми, і ці струмені мають всі шанси знищити людство. Адже саме мантійні плюми є причиною появи супервулканів. Такі точки ніяк не пов'язані з літосферними плитами і можуть залишатися на місці навіть при русі плит. При виході плюма з'являється величезний вулкан. Таких вулканів багато, вони є на Гаваях, Ісландії, подібним прикладом є Йеллоустоунська кальдера. Супервулкани можуть породжувати виверження в тисячі разів потужніших, ніж більшість звичайних вулканів типу Везувія або Етни.

"250 мільйонів років тому такий вулкан на території сучасного Сибіру вбив майже все живе, вижили лише предки динозаврів", - каже Трубіцин.

Зійшлися – розійшлися

Літосферні плити складаються з відносно важкої і тонкої базальтової океанічної кори і легших, зате значно товстіших континентів. Плита з континентом та "намороженою" навколо нього океанічною корою може йти вперед, при цьому важка океанічна кора занурюється під сусіда. Але коли стикаються континенти, вони вже не можуть занурюватися один під одного.

Наприклад, приблизно 60 мільйонів років тому Індійська плита відірвалася від того, що потім стало Африкою, і вирушила на північ, а приблизно 45 мільйонів років тому зустрілася з Євразійською плитою, на місці зіткнення виросли Гімалаї - найбільші високі горина землі.

Рух плит рано чи пізно зведе всі континенти в один, як сходяться в один острів листя у вирі. В історії Землі континенти приблизно чотири-шість разів об'єднувалися та розпадалися. Останній суперконтинент Пангея існував 250 мільйонів років тому, до нього був суперконтинент Батьківщина, 900 мільйонів років тому, до нього ще два. "І вже, схоже, незабаром розпочнеться об'єднання нового континенту", – уточнює вчений.

Він пояснює, що континенти працюють як тепловий ізолятор, мантія під ними починає розігріватися, виникають висхідні потоки, і тому суперконтиненти через деякий час знову розпадаються.

Америка "понесе" Чукотку

Великі літосферні плити малюють у підручниках, їх може назвати будь-яка: Антарктична плита, Євразійська, Північно-Американська, Південно-Американська, Індійська, Австралійська, Тихоокеанська. Але на межах між плитами виникає справжній хаос із безлічі мікропліт.

Наприклад, кордон між Північно-Американською плитою та Євразійською проходить зовсім не Берінговою протокою, а набагато західніше, хребтом Черського. Чукотка, таким чином, виявляється частиною Північноамериканської плити. У цьому Камчатка частково перебуває у зоні Охотської мікроплити, а почасти - у зоні Беринговоморської мікроплити. А Примор'я розташоване на гіпотетичній Амурській плиті, західний край якої впирається у Байкал.

Зараз східна околиця Євразійської плити та західний край Північно-Американської "крутяться", як шестерні: Америка провертається проти годинникової стрілки, а Євразія за годинниковою. В результаті Чукотка може остаточно відірватися "по шву", і в цьому випадку на Землі може з'явитися гігантський круговий шов, який проходитиме через Атлантику, Індійський, Тихий і Північний Льодовитий океан (де він поки що закритий). А сама Чукотка продовжить рух "в орбіті" Північної Америки.

Спідометр для літосфери

Теорія Вегенера відродилася не в останню чергутому, що вчених з'явилася можливість з високою точністювимірювати усунення континентів. Зараз для цього використовують супутникові системи навігації, але є інші методи. Усі вони потрібні для побудови єдиної міжнародної системи координат – International Terrestrial Reference Frame (ITRF).

Один із цих методів - радіоінтерферометрія з наддовгою базою (РСДБ). Суть її полягає в одночасних спостереженнях за допомогою декількох радіотелескопів різних точкахЗемлі. Різниця в часі отримання сигналів дозволяє з високою точністю визначати усунення. Два інших способи виміряти швидкість - лазерні далекомірні спостереження за допомогою супутників та доплерівські виміри. Всі ці спостереження, у тому числі за допомогою GPS, проводяться на сотнях станцій, всі ці дані зводяться докупи, і в результаті ми отримуємо картину дрейфу континентів.

Наприклад, кримський Сімеїз, де знаходиться станція лазерного зондування, а також супутникова станція визначення координат, "їде" на північний схід (азимутом близько 65 градусів) зі швидкістю приблизно 26,8 міліметра на рік. Підмосковний Звенигород рухається приблизно на міліметр на рік швидше (27,8 міліметра на рік) і курс тримає на схід - близько 77 градусів. А, скажімо, гавайський вулкан Мауна-Лоа рухається на північний захід у два рази швидше – 72,3 міліметри на рік.

Літосферні плити також можуть деформуватися, і їх частини можуть "жити своїм життям", особливо на кордонах. Хоча масштаби їх самостійності значно скромніші. Наприклад, Крим ще самостійно рухається на північний схід зі швидкістю 0,9 міліметра на рік (і при цьому росте на 1,8 міліметра), а Звенигород з тією самою швидкістю рухається кудись на південний схід (і вниз на 0 ,2 міліметри на рік).

Трубіцин каже, що ця самостійність частково пояснюється "особистою історією" різних частин континентів: основні частини континентів, платформи можуть бути фрагментами стародавніх літосферних плит, які "зрослися" зі своїми сусідами. Наприклад, Уральський хребет – один із швів. Платформи відносно жорсткі, але частини навколо них можуть деформуватися та їхати за своєю волею.

• 1)_Перша гіпотеза виникла у другій половині 18 століття та отримала назву гіпотеза піднять. Її запропонували М. В. Ломоносов, німецькі вчені А. фон Гумбольдт та Л. фон Бух, шотландець Дж. Хаттон. Суть гіпотези в наступному - підняття гір викликані підйомом із глибин Землі розплавленої магми, яка на своєму шляху надавала розсувну дію на навколишні шари, що призводило до утворення складок, безодней різної величини. Ломоносов вперше виділив два типи тектонічних рухів – повільні та швидкі, що викликають землетруси.
• 2) У середині 19 століття зміну цієї гіпотезі прийшла гіпотеза контракції французького вченого Елі де Бомона. В її основі була космогонічна гіпотеза Канта та Лапласа про походження Землі як спочатку розпеченого тіла з наступним поступовим охолодженням. Цей процес призводив до зменшення обсягу Землі, і в результаті Земна кора стискалася, і виникали складчасті гірські споруди, подібні до гігантських «зморшок».
• 3) У середині 19 століття англієць Д. Ейрі та священик з Калькутти Д. Пратт відкрили закономірність у положеннях аномалій сили тяжіння - високо в горах аномалії виявлялися негативними, тобто виявлявся дефіцит маси, а в океанах аномалії були позитивними. Щоб пояснити це явище, запропонували гіпотезу, згідно з якою земна кора плаває на більш важкому і в'язкому субстраті і знаходиться в ізостатичній рівновазі, яка порушується дією зовнішніх радіальних сил.
• 4) Космогонічну гіпотезу Канта-Лапласа змінила гіпотеза О. Ю. Шмідта про початкове тверде, холодне і однорідному станіЗемлі. Виникла необхідність іншого підходу до пояснення формування земної кори. Таку гіпотезу запропонував В. В. Білоусов. Називається вона радіоміграційною. Суть цієї гіпотези:
• 1. Основний енергетичний фактор – радіоактивність. Розігрівання Землі з подальшим ущільненням речовини відбувалося завдяки теплу радіоактивного розпаду. Радіоактивні елементи на початкових етапахрозвитку Землі розподілялися поступово, і тому розігрів був сильним і повсюдним.
• 2. Нагрівання первинної речовини та її ущільнення призвело до поділу магми або її диференціації на базальтову та гранітну. В останній концентрувалися радіоактивні елементи. Як легша, гранітна магма "випливала" в верхню частинуЗемлі, а базальтова поринала вниз. У цьому відбувалася і температурна диференціація.

Сучасні геотектонічні гіпотези розробляються, використовуючи ідеї мобілізму. В основі цієї ідеї лежать уявлення про переважання тектонічних рухахземної кори горизонтальні рухи.

• 5) Вперше для пояснення механізму та послідовності геотектонічних процесів німецьким ученим А. Вегенером було запропоновано гіпотезу горизонтального дрейфу континентів.
• 1. Подібність обрисів берегів Атлантичного океану, особливо в південній півкулі(у Ю. Америки та Африки).
• 2. Подібність геологічної будовиконтинентів (збіг деяких регіональних тектонічних простір, подібність у складі та віці порід та ін.).

гіпотеза тектоніки літосферних плит чи нову глобальну тектоніку. Основні положення цієї гіпотези:

• 1. Земна кора з верхньою частиною мантії утворює літосферу, що підстилається пластичною астеносферою. Літосфера розділена великі блоки (плити). Межами плит є рифтові зони, глибоководні жолоби, до яких примикають розлами, що глибоко проникають у мантію - це зони Беньофа-Заварицького, а також зони сучасної сейсмічної активності.
• 2. Літосферні плити горизонтально рухаються. Цей рух визначають два основних процеси - розсування плит або спрединг, занурення однієї плити під іншу - субдукція або насування однієї плити на іншу - обдукція.
• 3. У зону розсуву періодично надходять із мантії базальти. Доказом розсуву є смугові магнітні аномалії в базальтах.
• 4. У районах острівних дуг виділяються зони скупчення осередків глибокофокусних землетрусів, які відбивають зони занурення плити з базальтовою океанічною корою під континентальну земну кору, т. е. ці зони відбивають зони субдукції. У цих зонах, внаслідок дроблення та плавлення, частина матеріалу занурюється, а інша у вигляді вулканів та інтрузій проникає у континент і тим самим відбувається нарощування потужності континентальної кори.

Тектоніка літосферних плит (plate tectonics) – сучасна геологічна теорія про рух літосфери. Відповідно до цієї теорії, основу глобальних тектонічних процесів лежить горизонтальне переміщення щодо цілісних блоків літосфери - літосферних плит. Таким чином, тектоніка плит розглядає рухи та взаємодії літосферних плит. 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. Сайксом у розвиток більш ранніх (1961-62) ідей американських вчених Г. Хесса і Р. Дігца про розширення (спрединг) ложа океанів. 1). 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. 2). 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. 3). Розрізняють три типи відносних переміщень плит: розходження (дивергенція), сходження (конвергенція) та зсувні переміщення. 4). Об'єм поглиненої в зонах субдукції океанської кори дорівнює обсягу кори, що виникає в зонах спредингу. Це положення підкреслює думку про сталість обсягу Землі. 5). 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. 6). 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.

Географічні наслідки руху Літ плит(Підвищується сейсмічна активність, утворюються розломи, з'являються хребти, і так далі). 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.

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

Особливість літосферних плит - їх жорсткість та здатність за відсутності зовнішніх впливів тривалий часзберігати незмінними формута будову.

Літосферні плити рухливі. Їхнє переміщення поверхнею астеносфери відбувається під впливом конвективних течій у мантії. Окремі літосферні плити можуть розходитися, зближуватися чи ковзати одна щодо одної. У першому випадку між плитами виникають зони розтягування з тріщинами вздовж меж плит, у другому - зони стиснення, що супроводжуються насувом однієї плити на іншу (насув - обдукція; підсування - субдукція), у третьому - зсувні зони - розломи, вздовж яких відбувається ковзання сусідніх плит .

У місцях сходження континентальних плит відбувається їхнє зіткнення, утворюються гірські пояси. Так виникла, наприклад, на межі Євразійської та Індо-Австралійської плит гірська система Гімалаї (рис. 1).

Рис. 1. Зіткнення континентальних літосферних плит

При взаємодії континентальної та океанічної плит плита з океанічною земною корою підсувається під плиту з континентальною земною корою (рис. 2).

Рис. 2. Зіткнення континентальної та океанічної літосферних плит

Внаслідок зіткнення континентальної та океанічної літосферних плит утворюються глибоководні жолоби та острівні дуги.

Розбіжність літосферних плит та освіту внаслідок цього земної кори океанічного типу показано на рис. 3.

Для осьових зон серединно-океанічних хребтів характерні рифти(Від англ. rift -ущелина, тріщина, розлом) - велика лінійна тектонічна структураземної кори завдовжки сотні, тисячі, шириною десятки, котрий іноді сотні кілометрів, що утворилася головним чином горизонтальному розтягуванні кори (рис. 4). Дуже великі рифти називаються рифтовими поясами,зонами чи системами.

Так як літосферна плита є єдиною пластиною, то кожен її розлом — це джерело сейсмічної активності та вулканізму. Ці джерела зосереджені в межах порівняно вузьких зон, уздовж яких відбуваються взаємні переміщення та тертя суміжних плит. Ці зони отримали назву сейсмічні пояси.Рифи, серединно-океанічні хребти та глибоководні жолоби є рухомими областями Землі та розташовуються на межах літосферних плит. Це свідчить про те, що формування земної кори в цих зонах в даний час відбувається дуже інтенсивно.

Рис. 3. Розбіжність літосферних плит у зоні серед нно-океанічного хребта

Рис. 4. Схема утворення рифту

Найбільше розломів літосферних плит на дні океанів, де земна кора тонша, проте трапляються вони і на суші. Найбільший розлом суші розташовується Сході Африки. Він простягся на 4000 км. Ширина цього розлому – 80-120 км.

В даний час можна виділити сім найбільших плит (рис. 5). З них найбільша за площею - Тихоокеанська, яка повністю складається з океанічної літосфери. Як правило, до великих відносять і плиту Наска, яка в кілька разів менша за розмірами, ніж кожна із семи найбільших. При цьому вчені припускають, що насправді плита Наска набагато більшого розміру, ніж бачимо її на карті (див. рис. 5), оскільки значна частина її пішла під сусідні плити. Ця плита також складається лише з океанічної літосфери.

Рис. 5. Літосферні плити Землі

Прикладом плити, яка включає як материкову, так і океанічну літосферу, може бути, наприклад, Індо-Австралійська літосферна плита. Майже повністю складається із материкової літосфери Аравійська плита.

Теорія літосферних плит має важливе значення. Насамперед вона може пояснити, чому в одних місцях Землі розташовані гори, а в інших — рівнини. За допомогою теорії літосферних плит можна пояснити та спрогнозувати катастрофічні явища, що відбуваються на межах плит.

Рис. 6. Обриси материків дійсно видаються сумісними

Теорія дрейфу материків

Теорія літосферних плит бере свій початок із теорії дрейфу материків. Ще XIX в. багато географів відзначали, що при погляді на карту можна помітити, що береги Африки та Південної Америки при зближенні здаються сумісними (рис. 6).

Поява гіпотези руху материків пов'язують із ім'ям німецького вченого Альфреда Вегенера(1880-1930) (рис. 7), який найповніше розробив цю ідею.

Вегенер писав: «У 1910 р. мені вперше спало на думку про переміщення материків..., коли я вразився схожістю обрисів берегів по обидва боки 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) (рис. 8).

Рис. 8. Існування єдиного материка Пангеї (біле – суша, крапки – неглибоке море)

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.

Рис. 9. Розташування та напрямки дрейфу континентів у крейдяний період 180 млн років тому.

А. Вегенер знайшов багато підтверджень існування єдиного материка Землі. Особливо переконливим здалося йому існування в Африці та в Південній Америцізалишків стародавніх тварин - листозаврів. Це були плазуни, схожі на невеликих гіпопотамів, що жили тільки в прісноводних водоймах. Значить, пропливти величезні відстані по солоній морській водівони 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).