Тектонічні плити планети. Тектонічні плити та їх рух

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, у 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. Однак у результаті високої активностіу 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 в зворотному напрямку, і тектонічні плити знову почнуть поєднуватися один з одним.

Рис. 1. Тектонічні плити Землі.

Земля є єдиною планетоюв Сонячної системичия 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 викликають масштабні катастрофічні наслідки: виверження вулканів, найсильніші 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. Згідно з прогнозами вчених, приблизно через 10 мільйонів років африканський континентяк єдине ціле припинить своє існування.

Літосферні плити Землі є величезними брилами. Їх фундамент утворений сильно зім'ятими у складки гранітними метаморфізованими магматичними породами. Назви літосферних плит будуть наведені у статті нижче. Зверху вони прикриті три-чотирьохкілометровим "чохлом". Він сформований із осадових порід. Платформа має рельєф, що складається з окремих гірських хребтів та великих рівнин. Далі буде розглянуто теорію руху літосферних плит.

Поява гіпотези

Теорія руху літосферних плит з'явилася на початку ХХ століття. Згодом їй судилося зіграти основну роль дослідженнях планети. Вчений Тейлор, а після нього і Вегенер висунув гіпотезу про те, що з часом відбувається дрейф літосферних плит у горизонтальному напрямку. Однак у тридцяті роки 20 століття утвердилася інша думка. Згідно з ним, переміщення літосферних плит здійснювалося вертикально. В основі цього явища лежав процес диференціації мантійної речовини планети. Воно стало називатися фіксізмом. Таке найменування зумовлювалося тим, що визнавалося постійно фіксоване становище ділянок кори щодо мантії. Але у 1960-му році після відкриття глобальної системи серединно-океанічних хребтів, які оперізують всю планету і виходять у деяких районах на сушу, відбулося повернення до гіпотези початку 20-го століття. Однак теорія набула нову форму. Тектоніка брил стала провідною гіпотезою в науках, що вивчають структуру планети.

Основні положення

Було визначено, що є великі літосферні плити. Їхня кількість обмежена. Також є літосферні плити Землі меншого розміру. Кордони між ними проводять по згущенню в осередках землетрусів.

Назви літосферних плит відповідають розташованим над ними материковим та океанічним областям. Глиб, що мають величезну площу, всього сім. Найбільші літосферні плити – це Південно- та Північно-Американські, Євро-Азійська, Африканська, Антарктична, Тихоокеанська та Індо-Австралійська.

Глиби, що пливуть астеносферою, відрізняються монолітністю і жорсткістю. Наведені вище ділянки – це основні літосферні плити. Відповідно до початкових уявлень вважалося, що материки прокладають собі дорогу через океанічне дно. У цьому рух літосферних плит здійснювалося під впливом невидимої сили. В результаті проведених досліджень було виявлено, що брили пливуть пасивно за матеріалом мантії. Їх напрям спочатку вертикально. Мантійний матеріал піднімається під гребенем хребта нагору. Потім відбувається поширення обидві сторони. Відповідно, спостерігається розбіжність літосферних плит. Ця модель представляє океанічне дно як гігантську. Вона виходить на поверхню в рифтових областях серединно-океанічних хребтів. Потім ховається у глибоководних жолобах.

Розбіжність літосферних плит провокує розширення океанічних лож. Однак обсяг планети, незважаючи на це, залишається незмінним. Справа в тому, що народження нової корикомпенсується її поглинанням у ділянках субдукції (підсуву) у глибоководних жолобах.

Чому відбувається рух літосферних плит?

Причина полягає у тепловій конвекції мантійного матеріалу планети. Літосфера піддається розтягуванню і відчуває підйом, що відбувається над висхідними гілками конвективних течій. Це провокує рух літосферних плит убік. У міру віддалення від серединно-океанічних рифтів відбувається ущільнення платформи. Вона важчає, її поверхня опускається донизу. Цим пояснюється збільшення океанічної глибини. У результаті платформа занурюється в глибоководні жолоби. При згасанні від розігрітої мантії вона охолоджується і опускається із формуванням басейнів, що заповнюються опадами.

Зони зіткнення літосферних плит – це області, де кора та платформа зазнають стиснення. У зв'язку з цим потужність першої підвищується. В результаті починається висхідний рух літосферних плит. Воно призводить до формування гір.

Дослідження

Вивчення сьогодні здійснюється із застосуванням геодезичних методів. Вони дозволяють зробити висновок про безперервність та повсюдність процесів. Виявляються зони зіткнення літосферних плит. Швидкість підйому може становити до десятка міліметрів.

Горизонтально великі літосферні плити пливуть дещо швидше. У цьому випадку швидкість може становити до десятка сантиметрів протягом року. Так, наприклад, Санкт-Петербург піднявся вже на метр за період свого існування. Скандинавський півострів – на 250 м за 25 000 років. Мантійний матеріал рухається порівняно повільно. Однак у результаті відбуваються землетруси та інші явища. Це дозволяє зробити висновок про велику потужність переміщення матеріалу.

Використовуючи тектонічну позицію плит, дослідники пояснюють безліч геологічних явищ. Разом з цим у ході вивчення з'ясувалась набагато більша, ніж це уявлялося на самому початку появи гіпотези, складність процесів, що відбуваються з платформою.

Тектоніка плит не змогла пояснити зміни інтенсивності деформацій та руху, наявність глобальної сталої мережі з глибоких розломів та деякі інші явища. Залишається також відкритим питанняпро історичному початкудії. Прямі ознаки, що вказують на плитно-тектонічні процеси відомі з періоду пізнього протерозою. Проте низка дослідників визнає їх прояв із архею чи раннього протерозою.

Розширення можливостей для дослідження

Поява сейсмотомографії зумовила перехід цієї науки якісно новий рівень. У середині вісімдесятих років минулого століття глибинна геодинаміка стала найперспективнішим і наймолодшим напрямком з усіх існуючих наук про Землю. Однак вирішення нових завдань здійснювалося з використанням не лише сейсмотомографії. На допомогу прийшли інші науки. До них, зокрема, належать експериментальну мінералогію.

Завдяки наявності нового обладнання з'явилася можливість вивчати поведінку речовин при температурах та тисках, що відповідають максимальним на глибинах мантії. Також у дослідженнях використовувалися методи ізотопної геохімії. Ця наука вивчає зокрема ізотопний баланс рідкісних елементів, а також благородних газівв різноманітних земних оболонках. У цьому показники порівнюються з метеоритними даними. Застосовуються методи геомагнетизму, за допомогою яких вчені намагаються розкрити причини та механізм інверсій у магнітному полі.

Сучасна картина

Гіпотеза тектоніки платформи продовжує задовільно пояснювати процес розвитку кори протягом хоча б останніх трьох мільярдів років. При цьому є супутникові виміри, згідно з якими підтверджено факт того, що основні літосферні плити Землі не стоять на місці. Через війну вимальовується певна картина.

У поперечному перерізіпланети присутні три найактивніші шари. Потужність кожного з них становить кілька сотень кілометрів. Передбачається, що виконання головної ролі у глобальній геодинаміці покладено саме на них. У 1972 році Морган обгрунтував висунуту в 1963-му Вілсоном гіпотезу про висхідні мантійні струмені. Ця теорія пояснила явище про внутрішньоплитний магнетизм. Плюм-тектоніка, що виникла в результаті, стає з часом все більш популярною.

Геодинаміка

З її допомогою розглядається взаємодія досить складних процесів, що відбуваються у мантії та корі. Відповідно до концепції, викладеної Артюшковим у його праці "Геодинаміка", як основне джерело енергії виступає гравітаційна диференціація речовини. Цей процес відзначається у нижній мантії.

Після того як від породи відокремлюються важкі компоненти (залізо та інше), залишається легша маса твердих речовин. Вона опускається у ядро. Розташування легшого шару під важким нестійке. У зв'язку з цим матеріал, що накопичується, збирається періодично в досить великі блоки, які спливають у верхні шари. Розмір таких утворень становить близько ста кілометрів. Цей матеріал став основою для формування верхньої

Нижній шар, ймовірно, є недиференційованою первинною речовиною. У ході еволюції планети за рахунок нижньої мантії відбувається зростання верхньої та збільшення ядра. Імовірніше, що блоки легкого матеріалу піднімаються в нижній мантії вздовж каналів. Вони температура маси досить висока. В'язкість при цьому суттєво знижена. Підвищенню температури сприяє виділення великого обсягу потенційної енергіїв процесі підйому речовини в область сили тяжіння приблизно на відстань 2000 км. По ходу руху таким каналом відбувається сильний нагрівання легких мас. У зв'язку з цим у мантію речовина надходить, володіючи досить високою температурою і значно меншою вагою порівняно з оточуючими елементами.

За рахунок зниженої щільності легкий матеріал спливає у верхні шари до глибини 100-200 і менше кілометрів. Зі зниженням тиску падає температура плавлення компонентів речовини. Після первинної диференціації лише на рівні " ядро-мантія " відбувається вторинна. На невеликих глибинах легка речовина частково піддається плавленню. При диференціації виділяються щільніші речовини. Вони поринають у нижні шари верхньої мантії. Більш легкі компоненти, що виділяються, відповідно, піднімаються вгору.

Комплекс рухів речовин у мантії, пов'язаних із перерозподілом мас, що володіють різною щільністю в результаті диференціації, називають хімічною конвекцією. Підйом легких мас відбувається з періодичністю приблизно 200 млн років. При цьому використання у верхню мантію відзначається не повсюдно. У нижньому шарі канали розташовуються досить великій відстані один від одного (до декількох тисяч кілометрів).

Підйом брил

Як було зазначено вище, у тих зонах, де відбувається впровадження великих мас легкого нагрітого матеріалу в астеносферу, відбувається часткове його плавлення і диференціація. У останньому випадкувідзначається виділення компонентів та подальше їх спливання. Вони досить швидко проходять крізь астеносферу. При досягненні літосфери їхня швидкість знижується. У деяких областях речовина формує скупчення аномальної мантії. Вони залягають, зазвичай, у верхніх шарах планети.

Аномальна мантія

Її склад приблизно відповідає нормальній мантійній речовині. Відмінністю аномального скупчення є більш висока температура (до 1300-1500 градусів) та знижена швидкість пружних поздовжніх хвиль.

Надходження речовини під літосферу провокує ізостатичне підняття. У зв'язку з підвищеною температурою аномальне скупчення має нижчу щільність, ніж нормальна мантія. Крім того, відзначається невелика в'язкість складу.

У процесі надходження до літосфери аномальна мантія досить швидко розподіляється вздовж підошви. При цьому вона витісняє щільнішу і менш нагріту речовину астеносфери. По ходу руху аномальне скупчення заповнює ті ділянки, де підошва платформи перебуває у піднесеному стані (пастки), а глибоко занурені області вона обтікає. У результаті першому випадку відзначається изостатическое підняття. Над зануреними областями кора залишається стабільною.

Пастки

Процес охолодження мантійного верхнього шару та кори до глибини приблизно ста кілометрів відбувається повільно. Загалом він займає кілька сотень мільйонів років. У зв'язку з цим неоднорідності в потужності літосфери, що пояснюються горизонтальними температурними відмінностями, мають досить велику інерційність. У тому випадку, якщо пастка розташовується неподалік висхідного потоку аномального скупчення з глибини, велика кількість речовини захоплюється сильно нагрітим. Через війну формується досить великий гірський елемент. Відповідно до даної схеми відбуваються високі підняття на ділянці епіплатформного орогенезу

Опис процесів

У пастці аномальний шар під час охолодження піддається стиску на 1-2 кілометри. Кора, розташована зверху, занурюється. У прогибі, що сформувався, починають накопичуватися опади. Їхній тягар сприяє ще більшому зануренню літосфери. У результаті глибина басейну може становити від 5 до 8 км. Разом з цим при ущільненні мантії в нижній ділянці базальтового шару в корі може відзначатись фазове перетворення породи на еклогіт і гранатовий грануліт. За рахунок виходить з аномальної речовини теплового потокувідбувається прогрівання вищої мантії та зниження її в'язкості. У зв'язку з цим спостерігається поступове витіснення нормального скупчення.

Горизонтальні усунення

При утворенні піднять у процесі надходження аномальної мантії до кори на континентах та океанах відбувається збільшення потенційної енергії, що запасена у верхніх шарах планети. Для скидання надлишків речовини прагнуть розійтися убік. У результаті формуються додаткові напруги. З ними пов'язані різні типируху плит та кори.

Розростання океанічного дна та плавання материків є наслідком одночасного розширення хребтів та занурення платформи в мантію. Під першими розташовуються великі маси сильно нагрітого аномального речовини. В осьовій частині цих хребтів останнє знаходиться безпосередньо під корою. Літосфера тут має значно меншу потужність. Аномальна мантія при цьому розтікається в ділянці підвищеного тиску в обидві сторони з-під хребта. Водночас вона досить легко розриває кору океану. Ущелина наповнюється базальтовою магмою. Вона, своєю чергою, виплавляється з аномальної мантії. У процесі застигання магми формується нова. Так відбувається розростання дна.

Особливості процесу

Під серединними хребтами аномальна мантія має знижену в'язкість внаслідок підвищеної температури. Речовина здатна досить швидко розтікатися. У зв'язку з цим розростання дна відбувається з підвищеною швидкістю. Відносно низькою в'язкістю також має океанічна астеносфера.

Основні літосферні плити Землі пливуть від хребтів до місць занурення. Якщо ці ділянки знаходяться в одному океані, процес відбувається з порівняно високою швидкістю. Така ситуація характерна сьогодні для Тихого океану. Якщо розростання дна і занурення відбувається у різних областях, то розташований з-поміж них континент дрейфує у бік, де відбувається поглиблення. Під материками в'язкість астеносфери вища, ніж під океанами. У зв'язку з тертям з'являється значний опір руху. В результаті знижується швидкість, з якою відбувається розширення дна, якщо відсутня компенсація занурення мантії у тій же області. Отже, розростання у Тихому океані відбувається швидше, ніж у Атлантичному.

Тектоніка плит (plate tectonics) - сучасна геодинамічна концепція, заснована на положенні про великомасштабні горизонтальні переміщення щодо цілісних фрагментів 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

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.

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 кордони– межі, вздовж яких відбувається розсування плит.

Процеси горизонтального розтягування літосфери 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).

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 за рахунок надходження мантійної речовини називається спредінг(Від англ. Spread - розстеляти, розгортати).

Будова серединно-океанічного хребта

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 кордони– 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 або 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 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 отримала назву зона Беньофа-Заварицького.

У зонах субдукції розпочинається процес формування нової континентальної кори.

Значно рідкіснішим процесом взаємодії континентальної та океанської плит служить процес обдукції- Насунення частини океанічної літосфери на 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 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.

Модель процесу колізії

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 кордони– межі, вздовж яких відбуваються зсувні усунення плит.

Межі літосферних плит Землі

1 – дивергентні кордони ( а –серединно-океанські хребти, б -континентальні рифти); 2 – трансформні межі; 3 – конвергентні кордони ( а –острівні, б -активні континентальні околиці, в –колізійні); 4 – напрямки та швидкості (см/рік) руху плит.

4. Обсяг 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.

Малюнок – Сили, що діють на літосферні плити.

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 FDCмайже 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 Землівключають 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) поринають у мантію, їх 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 FNBдіє епізодично і лише у певних геодинамічних обстановках, наприклад, у випадках описаного вище обвалення слебів через розділ 670 км.

Таким чином, механізми, що ведуть рух літосферні плити, можуть бути умовно віднесені до наступних двох груп: 1) пов'язані з силами мантійного “волочіння” ( mantle drag mechanism), прикладеними до будь-яких точок підошви плит, на рис. 2.5.5 – сили FDOі FDC; 2) пов'язані з силами, прикладеними до країв плит ( edge-force mechanism), на малюнку – сили FRPі 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.

Мантійна конвекція та геодинамічні процеси

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 ланцюгу конвергентних меж плит по периферії Тихого та східної частини Індійського океану.

Сучасний режим мантійної конвекції, що почався приблизно 200 млн. років тому розпадом Пангеї і породив сучасні океани, в майбутньому зміниться на одноосередковий режим (за моделлю крізьмантійної конвекції) або (за альтернативною моделлю) конвекція стане крізьмантійною за рахунок обвалу 60. Це, можливо, призведе до зіткнення материків та формування нового суперконтиненту, п'ятого в історії Землі.

6. Переміщення плит підпорядковуються законам сферичної геометрії і може бути описані з урахуванням теореми Эйлера. 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.

Деякі докази реальності механізму тектоніки літосферних плит

Старіння віку океанічної кори в міру віддалення від осей спредингу(Див. малюнок). У цьому напрямі відзначається наростання потужності і стратиграфічної повноти осадового шару.

Малюнок - Карта віку порід океанічного дна Північної Атлантики (за У. Пітменом і М. Тальвані, 1972). Різним кольоромвиділено ділянки океанського дна різних вікових інтервалів; цифрами вказано вік у мільйонах років.

Геофізичні дані.

Малюнок – Томографічний профіль через Еллінський жолоб, острів Кріт та Егейське море. Сірі гуртки – гіпоцентри землетрусів. Синім кольором показана пластина холодної мантії, що занурюється, червоним - гаряча мантія (за даними В. Спекмена, 1989)

Залишки величезної плити Фаралон, що зникла в зоні субдукції під Північною та Південною Америками, що фіксуються у вигляді слейбів «холодної» мантії (розріз упоперек Півн. Америки, по S-хвилях). Grand, Van der Hilst, Widiyantoro, 1997, GSA Today, v. 7, No. 4, 1-7

​Лінійні магнітні аномалії в океанах були виявлені в 50-х роках за геофізичного вивчення Тихого океану. Це відкриття дозволило в 1968 році Хессу і Діцу сформулювати теорію спредингу океанічного дна, яка виросла в теорію тектоніки плит. Вони стали одним із найвагоміших доказів правильності теорії.

Малюнок - Освіта смугових магнітних аномалійпри спредінгу.

Причиною походження смугових магнітних аномалій є процес народження океанічної кори в зонах спредингу серединно-океанічних хребтів, базальти, що вилилися при охолодженні нижче точки Кюрі в магнітному полі Землі, набувають залишкової намагніченості. Напрямок намагніченості збігається з напрямом магнітного поля Землі, проте внаслідок періодичних інверсій магнітного поля Землі базальти, що вилилися, утворюють смуги з різним напрямом намагніченості: прямим (збігається з сучасним напрямом магнітного поля) і зворотним.

Малюнок - Схема утворення смугової структури магнітоактивного шару та магнітних аномалій океану (модель Вайна – Метьюза).

Тектоніка – це розділ геології, який вивчає будову земної кори та рух літосферних плит. Але вона настільки багатогранна, що відіграє значну роль у багатьох інших науках про Землю. Застосовується тектоніка в архітектурі, геохімії, сейсмології, щодо вулканів та багатьох інших областях.

Наука тектоніка

Тектоніка – наука щодо молода, вона займається вивченням руху літосферних плит. Вперше думка про рух плит озвучена теорією дрейфу континентів Альфредом Вегенером в 20-х роках XX століття. Але свій розвиток вона отримала лише у 60-ті роки XX століття, після проведення досліджень рельєфу на континентах та дна океану. Отриманий матеріал дозволив по-новому подивитись раніше існуючі теорії. Теорія літосферних плит з'явилася внаслідок розвитку ідей теорії дрейфу материків, теорії геосинкліналей та гіпотези контракцій.

Тектоніка - наука, що вивчає силу та природу сил, що формують гірські масиви, зминають породи у складки, розтягують земну кору. Вона лежить в основі всіх геологічних процесів, що відбуваються на планеті.

Контракційна гіпотеза

Гіпотеза контракції висунула геологом Елі де Бомоном в 1829 році на зборах Академії наук Франції. Вона пояснює процеси гороутворення та складчастості земної кори під впливом зменшення обсягу Землі через охолодження. В основу гіпотези лягли уявлення Канта і Лапласа про первинний вогненно-рідкий стан Землі та її подальше охолодження. Тому процеси гороутворення та складкоутворення пояснювалися як процеси стиснення земної кори. Надалі, остигаючи, Земля зменшувала свій обсяг і змінювалася складки.

Контракційна тектоніка, визначення якої підтверджувало нове вчення про геосинкліналі, пояснювало нерівномірну будову земної кори, стала міцною теоретичною базою для подальшого розвиткунауки.

Теорія геосинкліналів

Існувала на рубежі кінця XIXта початку XX століть. Вона пояснює тектонічні процеси циклічними. коливальними рухамиземної кори.

Увага геологів звернулося те що, що породи можуть залягати як горизонтально, і дислоковано. Горизонтально породи, що залягають, віднесли до платформ, а дислоковані - до складчастих областей.

Відповідно до теорії геосинкліналей, на початковій стадії через активні тектонічні процеси відбувається прогин, опускання земної кори. Цей процес супроводжується зносом опадів та формуванням потужної товщі осадових відкладень. Надалі відбувається процес гороутворення та поява складчастості. На кошторис геосинклінального режиму приходить платформний, який характеризується незначними тектонічними рухами з утворенням невеликої потужності осадових порід. Завершальна стадія - це стадія утворення континенту.

Майже сто років панувала геосинклінальна тектоніка. Геологія того часу зазнавала нестачі фактичного матеріалу, згодом накопичені дані призвели до створення нової теорії.

Теорія літосферних плит

Тектоніка - це один із напрямів у геології, який ляг в основу сучасної теорії про рух літосферних плит.

Відповідно до теорії частина земної кори - літосферні плити, які перебувають у безперервному русі. Їхній рух відбувається відносно один одного. У зонах розтягування земної кори (серединно-океанічні хребти та континентальні рифти) утворюється нова океанічна кора(Зона спрейдингу). У зонах занурення блоків земної кори відбувається поглинання старої кори, а також занурення океанічної під континентальну (зона субдукції). Також у рамках теорії пояснюються процеси гороутворень та вулканічної активності.

Глобальна тектоніка плит включає таке ключове поняттяяк геодинамічна обстановка. Характеризується вона сукупністю геологічних процесів, у межах однієї території, у певний час. Для однієї й тієї ж геодинамічної обстановки характерні одні й самі геологічні процеси.

Будова земної кулі

Тектоніка - це розділ геології, що вивчає будову планети Земля. Земля в грубому наближенні має форму сплющеного еліпсоїда і складається з кількох оболонок (шаров).

У виділяють такі шари:

1. Земна кора.
2. Мантія.
3. Ядро.

Земна кора - це твердий зовнішній шар Землі, від мантії вона відокремлюється кордоном, яка називається поверхнею Мохоровича.

Мантія, у свою чергу, поділяється на верхню та нижню. Кордоном, що розділяє шари мантії, є шар Голіцину. Земна кора та верхня частина мантії, до астеносфери, є літосферою Землі.

Ядро є центром земної кулі, що відокремлюється від мантії кордоном Гуттенберга. Воно поділяється на рідке зовнішнє та тверде внутрішнє ядро, між ними існує перехідна зона.

Будова земної кори

До будови земної кори прямий стосунок має наука тектоніка. Геологія вивчає як процеси, які у надрах Землі, а й її будова.

Земна кора - це верхня частина літосфери, є зовнішньою твердою складена вона різними породами фізико-хімічного складу. За фізико-хімічними параметрами існує підрозділ на три шари:

1. Базальтовий.
2. Граніто-гнейсовий.
3. Осадовий.

Також є поділ у будові земної кори. Виділяється чотири основних типи земної кори:

1. Континентальна.
2. Океанічна.
3. Субконтинентальна.
4. Субокеанічна.

Континентальна кора представлена ​​всіма трьома шарами, потужність її варіюється від 35 до 75 км. Верхній, осадовий шар розвинений широко, але, як правило, має невелику потужність. Наступний шар, граніто-гнейсовий, має максимальну потужність. Третій шар, базальтовий, складений із метаморфічних порід.

Представлена ​​двома шарами - осадовим та базальтовим, потужність її становить 5-20 км.

Субконтинентальна кора, як і континентальна, складається із трьох шарів. Відмінність полягає в тому, що потужність граніто-гнейсового шару в субконтинентальній корі набагато менша. Такий тип кори зустрічається межі континенту з океаном, у сфері активного вулканізму.

Субокеанічна кора близька до океанічної. Відмінність полягає в тому, що потужність осадового шару може досягати 25 км. Цей тип кори присвячений глибинним прогинам земної кори (внутрішньоконтинентальні моря).

Літосферна плита

Літосферні плити – це великі блоки земної кори, що є частиною літосфери. Плити здатні переміщатися щодо один одного по верхній частині мантії – астеносфері. Відокремлені плити одна від одної глибоководними жолобами, серединно-океанічними хребтами та гірськими системами. Характерною особливістюлітосферних плит є те, що вони здатні зберегти жорсткість, форму та будову тривалий час.

Тектоніка Землі свідчить, що літосферні плити перебувають у постійному русі. З часом вони змінюють свій контур - можуть розколотися чи зростатися. На сьогоднішній день виділено 14 великих літосферних плит.

Тектоніка літосферних плит

Процес, що формує зовнішній виглядЗемлі безпосередньо пов'язані з тектонікою літосферних плит. Тектоніка світу має на увазі, що відбувається рух не континентів, а літосферних плит. Зіткнувшись один з одним, вони формують гірські масиви або глибокі океанічні западини. Землетруси та виверження вулканів є наслідком руху літосферних плит. Активна геологічна діяльність приурочена переважно до країв цих утворень.

Рух літосферних плит зафіксовано за допомогою супутників, але природа та механізм цього процесу поки що залишається таємницею.

В океанах процеси руйнування та накопичення опадів мають уповільнений характер, тому тектонічні рухи добре відбиваються у рельєфі. Рельєф дна має складно розчленовану структуру. Виділяються утворені в результаті вертикальних рухівземної кори і структури, отримані через горизонтальні рухи.

До структур океанічного дна належать такі форми рельєфу, як абісальні рівнини, океанічні улоговини та серединно-океанічні хребти. У зоні улоговин, зазвичай, спостерігається спокійна тектонічна обстановка, у зоні серединно-океанічних хребтів відзначається тектонічна активність земної кори.

Тектоніка океанів ще включає такі структури, як глибоководні жолоби, океанічні гори і гійоти.

Причини, що рухають плити

Рушійною геологічною силою є тектоніка світу. Основною причиною, через яку відбувається рух плит, є мантійна конвекція, що створюється теплогравітаційними течіями в мантії. Це відбувається через різницю температур на поверхні та в центрі Землі. Усередині породи нагріваються, відбувається їх розширення та зменшення щільності. Легкі фракції починають спливати, але в їх місце опускаються холодні і важкі маси. Процес перенесення тепла відбувається безперервно.

На рух плит діють ще радий факторів. Наприклад, астеносфера у зонах висхідних потоків є піднятою, а зонах занурення - опущеної. Таким чином, формується похила площинаі відбувається процес «гравітаційного» зісковзування літосферної плити. Впливають і зони субдукції, де холодна і важка океанічна кора затягується під гарячу континентальну.

Потужність астеносфери під континентами значно менша, а в'язкість більша, ніж під океанами. Під давніми частинами континентів астеносфера практично відсутня, у цих місцях де вони рухаються і залишаються дома. Оскільки літосферна плита включає і континентальну, і океанічну частину, то присутність древньої континентальної частини перешкоджатиме руху плити. Рух суто океанічних плит відбувається швидше, ніж змішаних, а тим більше континентальних.

Механізмів, що приводять у рух плит, багато, умовно їх можна виділити у дві групи:

Сукупність процесів рушійних силвідбиває загалом геодинамічний процес, який охоплює всі верстви Землі.

Архітектура та тектоніка

Тектоніка – це не тільки чисто геологічна наукапов'язана з процесами, що відбуваються в надрах Землі Вона використовується і в повсякденному життілюдини. Зокрема, застосовується тектоніка в архітектурі та будівництві будь-яких будівель, будівлях, мостах або підземних спорудах. Тут основою лягають закони механіки. У цьому випадку під тектонікою розуміється ступінь міцності та стійкості конструкції у цій конкретній місцевості.

Теорія літосферних плит не пояснює зв'язку рухів плит із глибинними процесами. Потрібна теорія, яка пояснювала як будова і рух літосферних плит, а й процеси, які усередині Землі. Розробка подібної теорії пов'язана з об'єднанням таких фахівців, як геологи, геофізики, географи, фізики, математики, хіміки та багато інших.

Тектоніка плит

Визначення 1

Тектонічна плита – це частина літосфери, що рухається, яка переміщається на астеносфері як відносно жорсткий блок.

Зауваження 1

Тектоніка плит – наука, що вивчає структуру та динаміку поверхні землі. Встановлено, що верхня динамічна зона Землі фрагментована в плити, що рухаються астеносферою. Тектоніка плит визначає, у якому напрямі переміщуються літосферні плити, і навіть особливості їх взаємодії.

Вся літосфера поділена на великі та дрібніші плити. Тектонічна, вулканічна та сейсмічна активність проявляється по краях плит, що веде до формування великих гірських басейнів. Тектонічні рухиздатні змінювати рельєф планети У місці їх з'єднання формуються гори та височини, у місцях розбіжності утворюються западини та тріщини у землі.

В даний час рух тектонічних плит продовжується.

Рух тектонічних плит

Літосферні плити переміщуються щодо один одного в середньому зі швидкістю 2,5 см на рік. Під час руху плити між собою взаємодіють, особливо вздовж кордонів, викликаючи значні деформації у земній корі.

В результаті взаємодії тектонічних плит утворилися між собою масивні гірські хребтита пов'язані з ними системи розломів (наприклад, Гімалаї, Піренеї, Альпи, Урал, Атлас, Аппалачі, Апенніни, Анди, система розломів Сан-Андреас та ін.).

Тертя між плитами викликає більшу частину землетрусів на планеті, вулканічну активністьта утворення океанічних ям.

До складу тектонічних плит входить два типи літосфери: континентальна кора та океанічна кора.

Тектонічна плита може бути трьох типів:

• континентальна плита,
• океанічна плита,
• змішана плита.

Теорії руху тектонічних плит

У вивченні руху тектонічних плит особлива заслуга належить А. Вегенеру, який припустив, що Африка і східна частина Південної Америкираніше були єдиним континентом. Однак після розлому, що стався багато млн. років тому, почалося зрушення частин земної кори.

Згідно з гіпотезою Вегенера, тектонічні платформи, що мають різну масу і мають жорстку структуру, розміщувалися на пластичній астеносфері. Вони перебували у нестійкому стані і весь час переміщалися, внаслідок чого стикалися, заходили одна на одну, формувалися зони розсування плит та стики. У місцях зіткнень формувалися ділянки з підвищеною тектонічною активністю, утворювалися гори, вивергалися вулкани та відбувалися землетруси. Зміщення відбувалося зі швидкістю до 18 см на рік. З глибинних верств літосфери в розломи проникала магма.

Деякі дослідники вважають, що магма, що виходить на поверхню, поступово остигала і формувала нову структуру дна. Незадіяна земна корапід дію дрейфу плит поринала в надра і знову перетворювалася на магму.

Дослідження Вегенера торкнулися процесів вулканізму, вивчення питань розтягування поверхні дна океанів, а також в'язко-рідкої внутрішньої структури землі. Праці А. Вегенер стали фундаментом для розвитку теорії тектоніки літосферних плит.

Дослідження Шмеллінга довели існування конвективного руху всередині мантії і літосферних плит, що призводить до руху. Вчений вважав, що основна причина руху тектонічних плит - теплова конвекція в мантії планети, при якій нижні шари земної кори нагріваються і піднімаються, а верхні - остигають і поступово опускаються.

Основне положення теорії тектоніки плит займає поняття геодинамічної обстановки, характерної структури з певним співвідношенням тектонічних плит. В однаковій геодинамічній обстановці спостерігаються однотипні магматичні, тектонічні, геохімічні та сейсмічні процеси.

Теорія тектоніки плит не пояснює повністю зв'язку між рухами плит і процесами, що відбуваються в глибині планети. Необхідна теорія, яка б описати внутрішня будовасамої землі, процеси, що відбуваються в її надрах.

Положення сучасної тектоніки плит:

• верхня частина земної кори включає літосферу, що має тендітну структуру і астеносферу, що має пластичну структуру;
• основна причина руху плит – конвекція в астеносфері;
• сучасна літосфера складається з восьми великих тектонічних плит, близько десяти середніх плит та безлічі дрібних;
• дрібні тектонічні плити розташовуються між великими;
• магматична, тектонічна та сейсмічна активність зосереджені на межах плит;
• рух тектонічних плит підпорядковується теоремі обертання Ейлера.

Типи рухів тектонічних плит

Виділяють різні типирухів тектонічних плит:

• дивергентний рух - дві плити розходяться, і між ними утворюється підводний гірський ланцюг або прірва в землі;
• конвергентний рух – дві плити сходяться, і тонша плита переміщається під більшу плиту, унаслідок чого формуються гірські хребти;
• ковзний рух – плити переміщуються у протилежних напрямках.

Залежно від типу руху виділяють дивергентні, конвергентні та ковзні тектонічні плити.

Конвергенція призводить до субдукції (одна плита знаходиться над іншою) або колізії (дві плити змінюються і утворюються гірські ланцюги).

Дивергенція веде до спредінгу (розбіжність плит та формуванням океанічних хребтів) та рифтингу (формування розлому континентальної кори).

Трансформний тип руху тектонічних плит передбачає їхнє переміщення вздовж розлому.

Малюнок 1. Типи рухів тектонічних плит. Автор24 - інтернет-біржа студентських робіт