Litosfæriske plader- store stive blokke af jordens lithosfære, afgrænset af seismisk og tektonisk aktive forkastningszoner.
Pladerne er som regel adskilt af dybe forkastninger og bevæger sig gennem det viskøse lag af kappen i forhold til hinanden med en hastighed på 2-3 cm om året. Hvor kontinentalplader konvergerer, støder de sammen og dannes bjergbælter . Når de kontinentale og oceaniske plader interagerer, skubbes pladen med den oceaniske skorpe ind under pladen med den kontinentale skorpe, hvilket resulterer i dannelsen af dybhavsgrave og øbuer.
Bevægelsen af litosfæriske plader er forbundet med bevægelsen af stof i kappen. I visse dele af kappen er der kraftige strømme af varme og stof, der stiger fra dens dybder til planetens overflade.
Mere end 90% af Jordens overflade er dækket 13 -største litosfæriske plader.
Rift– et enormt brud i jordskorpen, dannet under dens vandrette strækning (dvs. hvor varme- og stofstrømmene divergerer). I sprækker opstår magmaudstrømning, nye forkastninger, horsts og grabens. Mid-ocean kamme dannes.
Først hypotese om kontinentaldrift (dvs. horisontal bevægelse af jordskorpen) fremsat i begyndelsen af det tyvende århundrede A. Wegener. Skabt på dets grundlag litosfærisk teori t. Ifølge denne teori er litosfæren ikke en monolit, men består af store og små plader "svævende" på astenosfæren. Grænseområderne mellem litosfæriske plader kaldes seismiske bælter - det er de mest "rastløse" områder på planeten.
Jordskorpen er opdelt i stabile (platforme) og mobile områder (foldede områder - geosynclines).
- kraftfulde undersøiske bjergstrukturer i havbunden, som oftest indtager en midterposition. I nærheden af midterhavets højdedrag bevæger litosfæriske plader sig fra hinanden, og ung basaltisk oceanisk skorpe vises. Processen er ledsaget af intens vulkanisme og høj seismicitet.
Kontinentale riftzoner er for eksempel det østafrikanske Rift System, Baikal Rift System. Kløfter, ligesom midt-ocean højdedrag, er karakteriseret ved seismisk aktivitet og vulkanisme.
Pladetektonik- en hypotese, der tyder på, at litosfæren er opdelt i store plader, der bevæger sig vandret gennem kappen. Nær mid-ocean ridges bevæger litosfæriske plader sig fra hinanden og vokser på grund af stof, der stiger op fra jordens indvolde; i dybhavsgrave bevæger en plade sig under en anden og absorberes af kappen. Foldestrukturer dannes, hvor plader støder sammen.
En karakteristisk geologisk struktur med et vist forhold mellem plader. I de samme geodynamiske omgivelser forekommer den samme type tektoniske, magmatiske, seismiske og geokemiske processer.
Teoriens historie
Grundlaget for teoretisk geologi i begyndelsen af det 20. århundrede var kontraktionshypotesen. Jorden afkøles som et bagt æble, og der kommer rynker på den i form af bjergkæder. Disse ideer blev udviklet af teorien om geosynclines, skabt på grundlag af studiet af foldede formationer. Denne teori blev formuleret af James Dana, som tilføjede princippet om isostasi til kontraktionshypotesen. Ifølge dette koncept består Jorden af granitter (kontinenter) og basalter (have). Når Jorden trækker sig sammen, opstår der tangentielle kræfter i havbassinerne, som presser på kontinenterne. Sidstnævnte stiger op i bjergkæder og kollapser derefter. Materialet, der opstår ved ødelæggelse, aflejres i fordybningerne.
Derudover begyndte Wegener at lede efter geofysiske og geodætiske beviser. Men på det tidspunkt var niveauet af disse videnskaber tydeligvis ikke tilstrækkeligt til at registrere den moderne bevægelse på kontinenterne. I 1930 døde Wegener under en ekspedition i Grønland, men før sin død vidste han allerede, at det videnskabelige samfund ikke accepterede hans teori.
Indledningsvis teori om kontinentaldrift blev modtaget positivt af det videnskabelige samfund, men blev i 1922 udsat for hård kritik fra flere kendte specialister. Hovedargumentet imod teorien var spørgsmålet om den kraft, der bevæger pladerne. Wegener mente, at kontinenterne bevægede sig langs havbundens basalter, men det krævede enorm kraft, og ingen kunne nævne kilden til denne kraft. Coriolis-kraften, tidevandsfænomener og nogle andre blev foreslået som en kilde til pladebevægelse, men de enkleste beregninger viste, at de alle var absolut utilstrækkelige til at flytte enorme kontinentale blokke.
Kritikere af Wegeners teori fokuserede på spørgsmålet om den kraft, der flyttede kontinenterne, og ignorerede alle de mange fakta, der bestemt bekræftede teorien. I det væsentlige fandt de et enkelt emne, hvor det nye koncept var magtesløst, og uden konstruktiv kritik afviste de hovedbeviserne. Efter Alfred Wegeners død blev teorien om kontinentaldrift forkastet, og blev en udkantsvidenskab, og langt størstedelen af forskningen blev fortsat udført inden for rammerne af geosynklinteori. Sandt nok måtte hun også lede efter forklaringer på historien om dyrs bosættelse på kontinenterne. Det er derfor, de blev opfundet landbroer, der forbinder kontinenter, men styrtede ned i havets dyb. Dette var endnu en fødsel af legenden om Atlantis. Det er værd at bemærke, at nogle videnskabsmænd ikke anerkendte verdensmyndighedernes dom og fortsatte med at søge efter beviser for kontinental bevægelse. Tak du Toit ( Alexander du Toit) forklarede dannelsen af Himalaya-bjergene ved kollisionen mellem Hindustan og den eurasiske plade.
Fixisternes træge kamp, som man kaldte tilhængere af fraværet af væsentlige horisontale bevægelser, og mobilisterne, der argumenterede for, at kontinenterne stadig bevægede sig, med ny styrke brød ud i 1960'erne, da undersøgelsen af havbundene afslørede spor til den "maskine", der kaldes Jorden.
I begyndelsen af 1960'erne blev der udarbejdet et reliefkort over havbunden, som viste, at midterhavets højdedrag er placeret i midten af oceanerne, som rejser sig 1,5-2 km over de afgrundsfyldte sletter dækket af sediment. Disse data tillod R. Dietz (engelsk)russisk og G. Hessou (engelsk)russisk i -1963 fremsatte spredningshypotesen. Ifølge denne hypotese sker konvektion i kappen med en hastighed på omkring 1 cm/år. De opadstigende grene af konvektionsceller udfører kappemateriale under midthavsrygge, som fornyer havbunden i den aksiale del af højderyggen hvert 300-400 år. Kontinenter flyder ikke på havskorpen, men bevæger sig langs kappen og bliver passivt "loddet" til litosfæriske plader. Ifølge begrebet spredning er havbassiner ustadige og ustabile strukturer, mens kontinenter er stabile.
Havbundens alder (rød farve svarer til ung skorpe)
Det samme drivkraft(højdeforskel) bestemmer graden af elastik vandret kompression skorpe ved kraften af tyktflydende friktion af strømmen mod jordskorpen. Størrelsen af denne kompression er lille i området for opstigningen af kappestrømmen og stiger, når den nærmer sig nedstigningsstedet for strømningen (på grund af overførslen af trykspænding gennem den stationære hårde skorpe i retningen fra opstigningsstedet til strømmens nedstigningssted). Over den faldende strømning er kompressionskraften i skorpen så stor, at skorpen fra tid til anden overskrides (i området med laveste styrke og højeste spænding), og der opstår uelastisk (plastisk, skør) deformation af skorpen - et jordskælv. Samtidig presses hele bjergkæder, for eksempel Himalaya, ud fra det sted, hvor skorpen er deformeret (i flere faser).
Under plastisk (skør) deformation reduceres spændingen i det - trykkraften ved kilden til jordskælvet og dets omgivelser - meget hurtigt (med hastigheden af jordskælvsforskydning). Men umiddelbart efter afslutningen af den uelastiske deformation fortsætter den meget langsomme stigning i spændingen (elastisk deformation), afbrudt af jordskælvet, på grund af den meget langsomme bevægelse af den tyktflydende kappestrøm, der begynder forberedelsescyklussen til det næste jordskælv.
Pladernes bevægelse er således en konsekvens af overførslen af varme fra Jordens centrale zoner med meget tyktflydende magma. I dette tilfælde omdannes en del af den termiske energi til mekanisk arbejde at overvinde friktionskræfter, og en del, der har passeret gennem jordskorpen, udstråles ud i det omgivende rum. Så vores planet er på en måde en varmemotor.
Med hensyn til årsagen høj temperatur Der er flere hypoteser om Jordens indre. I begyndelsen af det 20. århundrede var hypotesen om denne energis radioaktive natur populær. Det så ud til at blive bekræftet af skøn over sammensætningen af den øvre skorpe, som viste meget betydelige koncentrationer af uran, kalium og andre radioaktive grundstoffer, men det viste sig senere, at indholdet af radioaktive grundstoffer i jordskorpens klipper var fuldstændig utilstrækkeligt. at give den observerede dybe varmestrøm. Og indholdet af radioaktive grundstoffer i det underjordiske materiale (sammensætning tæt på havbundens basalter) kan siges at være ubetydeligt. Dette udelukker dog ikke tilstrækkeligt højt indhold tunge radioaktive grundstoffer, der genererer varme i planetens centrale zoner.
En anden model forklarer opvarmningen ved kemisk differentiering af Jorden. Planeten var oprindeligt en blanding af silikat og metalliske stoffer. Men samtidig med dannelsen af planeten begyndte dens differentiering i separate skaller. Mere tæt metal del skyndte sig mod planetens centrum, og silikater koncentrerede sig i de øverste skaller. Samtidig faldt systemets potentielle energi og blev omdannet til termisk energi.
Andre forskere mener, at opvarmningen af planeten skete som et resultat af tilvækst under meteoritnedslag på overfladen af den begyndende himmellegeme. Denne forklaring er tvivlsom - under tilvækst blev varme frigivet næsten på overfladen, hvorfra den let slap ud i rummet og ikke ind i de centrale områder af Jorden.
Sekundære kræfter
Kraften af viskøs friktion, der opstår som følge af termisk konvektion, spiller en afgørende rolle i pladernes bevægelser, men derudover virker andre, mindre, men også vigtige kræfter på pladerne. Disse er Archimedes' kræfter, der sikrer, at en lettere skorpe svæver på overfladen af en tungere kappe. Tidevandskræfter forårsaget af Månens og Solens gravitationspåvirkning (forskellen i deres gravitationspåvirkning på punkter på Jorden i forskellige afstande fra dem). Nu tidevandet "pukkel" på Jorden, forårsaget af tiltrækning af Månen, er i gennemsnit omkring 36 cm. For eksempel er vulkanismen observeret på Io (en måne af Jupiter) forårsaget af netop disse kræfter - tidevandet på Io er omkring 120 m. Og også de kræfter, der opstår på grund af ændringer i atmosfærisk tryk på forskellige dele af jordens overflade - atmosfærisk. trykkræfter ændres ofte med 3 %, hvilket svarer til et kontinuerligt lag vand på 0,3 m tykt (eller granit mindst 10 cm tykt). Desuden kan denne ændring forekomme i en zone, der er hundredvis af kilometer bred, mens ændringen i tidevandskræfter sker mere jævnt - over afstande på tusinder af kilometer.
Divergerende grænser eller pladegrænser
Disse er grænser mellem plader, der bevæger sig i modsatte retninger. I Jordens topografi er disse grænser udtrykt som sprækker, hvor trækdeformationer dominerer, tykkelsen af skorpen reduceres, varmestrømmen er maksimal, og aktiv vulkanisme opstår. Hvis der dannes en sådan grænse på et kontinent, så dannes der en kontinental sprække, som senere kan blive til et oceanisk bassin med en oceanisk sprække i midten. I oceaniske sprækker dannes ny oceanisk skorpe som følge af spredning.
Ocean sprækker
Skema over strukturen af den midterste havrygg
På den oceaniske skorpe er sprækker begrænset til de centrale dele af midthavets højdedrag. Ny oceanisk skorpe dannes i dem. Deres samlede længde er mere end 60 tusinde kilometer. De er forbundet med mange, som fører en betydelig del af den dybe varme og opløste grundstoffer ud i havet. Højtemperaturkilder kaldes sorte rygere, og betydelige reserver af ikke-jernholdige metaller er forbundet med dem.
Kontinentale sprækker
Opdelingen af kontinentet i dele begynder med dannelsen af en rift. Skorpen fortynder og bevæger sig fra hinanden, og magmatisme begynder. Der dannes en udvidet lineær fordybning med en dybde på omkring hundreder af meter, som er begrænset af en række forkastninger. Herefter er to scenarier mulige: enten stopper udvidelsen af spalten, og den fyldes med sedimentære bjergarter, bliver til et aulacogen, eller kontinenterne fortsætter med at bevæge sig fra hinanden og imellem dem, allerede i typiske oceaniske sprækker, begynder oceanisk skorpe at dannes .
Konvergerende grænser
Konvergente grænser er grænser, hvor plader støder sammen. Tre muligheder er mulige (konvergent pladegrænse):
- Kontinentalplade med oceanisk plade. Oceanisk skorpe er tættere end kontinental skorpe og synker under kontinentet i en subduktionszone.
- Oceanisk plade med oceanisk plade. I dette tilfælde kryber en af pladerne under den anden, og der dannes også en subduktionszone, over hvilken der dannes en ø-bue.
- Kontinentalplade med kontinentalplade. Der opstår en kollision, og et kraftigt foldet område fremkommer. Et klassisk eksempel er Himalaya.
I sjældne tilfælde skubbes oceanisk skorpe ind på kontinental skorpe - obduktion. Takket være denne proces opstod ophioliter fra Cypern, Ny Kaledonien, Oman og andre.
Subduktionszoner absorberer oceanisk skorpe og kompenserer derved for dens udseende ved midterhavets højdedrag. Ekstremt komplekse processer af interaktion mellem skorpen og kappen finder sted i dem. Således kan havskorpen trække blokke af kontinental skorpe ind i kappen, som på grund af lav tæthed graves tilbage i skorpen. Sådan opstår metamorfe komplekser af ultrahøje tryk, et af de mest populære objekter for moderne geologisk forskning.
De fleste moderne subduktionszoner er placeret langs periferien af Stillehavet og danner Stillehavets Ring of Fire. De processer, der forekommer i pladekonvergenszonen, anses med rette for at være blandt de mest komplekse i geologi. Den blander blokke af forskellig oprindelse og danner en ny kontinental skorpe.
Aktive kontinentale marginer
Aktiv kontinental margin
En aktiv kontinentalmargin opstår, hvor oceanisk skorpe subducerer under et kontinent. Standarden for denne geodynamiske situation tages i betragtning vestkysten Sydamerika, kaldes det ofte Andinsk type kontinental margin. Den aktive kontinentale margin er karakteriseret ved talrige vulkaner og generelt kraftig magmatisme. Smelter har tre komponenter: den oceaniske skorpe, kappen over den og den nedre kontinentale skorpe.
Under den aktive kontinentalmargin er der en aktiv mekanisk vekselvirkning mellem de oceaniske og kontinentale plader. Afhængigt af hastigheden, alderen og tykkelsen af havskorpen er flere ligevægtsscenarier mulige. Hvis pladen bevæger sig langsomt og har en relativt lav effekt, så skraber kontinentet det sedimentære dæksel af det. Sedimentære bjergarter knuses til intense folder, omdannes og bliver en del af den kontinentale skorpe. Den resulterende struktur kaldes akkretionær kile. Hvis subduktionspladens hastighed er høj, og det sedimentære dæksel er tyndt, så sletter havskorpen bunden af kontinentet og trækker det ind i kappen.
Ø-buer
Ø-bue
Øbuer er kæder af vulkanske øer over en subduktionszone, der forekommer, hvor en oceanisk plade subducerer sig under en anden oceanisk plade. Typiske moderne ø-buer omfatter Aleuterne, Kurilerne, Mariana-øerne og mange andre øgrupper. De japanske øer kaldes også ofte for en ø-bue, men deres fundament er meget gammelt og faktisk blev de dannet af flere ø-buekomplekser på forskellige tidspunkter, så de japanske øer er et mikrokontinent.
Ø-buer dannes, når to oceaniske plader støder sammen. I dette tilfælde ender en af pladerne i bunden og absorberes i kappen. Ø-buevulkaner dannes på den øverste plade. Den buede side af ø-buen er rettet mod den absorberede plade. På denne side er dybhavsgrav og afbøjning før buen.
Bag øbuen findes et bagbuebassin (typiske eksempler: Okhotskhavet, Sydkinesiske Hav osv.), hvor der også kan forekomme spredning.
Kontinental kollision
Sammenstød mellem kontinenter
Kollisionen af kontinentalplader fører til sammenbrud af skorpen og dannelsen af bjergkæder. Et eksempel på en kollision er Alpine-Himalaya-bjergbæltet, dannet som følge af lukningen af Tethys-havet og kollisionen med den eurasiske plade i Hindustan og Afrika. Som et resultat stiger tykkelsen af skorpen betydeligt under Himalaya, når den 70 km. Dette er en ustabil struktur, den ødelægges intensivt af overflade- og tektonisk erosion. I skorpen med en kraftigt øget tykkelse smeltes granitter fra metamorfoserede sedimentære og magmatiske bjergarter. Sådan blev de største batholitter dannet, for eksempel Angara-Vitimsky og Zerendinsky.
Transformere grænser
Hvor plader bevæger sig i parallelle kurser, men med forskellige hastigheder, opstår transformationsfejl - enorme forskydningsfejl, udbredt i havene og sjældne på kontinenter.
Transformer fejl
I havene løber transformationsforkastninger vinkelret på mid-ocean ridges (MOR'er) og opdeler dem i segmenter, der i gennemsnit er 400 km brede. Mellem rygsegmenterne er der en aktiv del af transformationsfejlen. Jordskælv og bjergbygning forekommer konstant i dette område, der dannes adskillige fjerstrukturer omkring forkastningen - fremstød, folder og greb. Som følge heraf er kappesten ofte blotlagt i forkastningszonen.
På begge sider af MOR-segmenterne er der inaktive dele af transformationsfejl. Der er ingen aktive bevægelser i dem, men de kommer tydeligt til udtryk i havbundens topografi ved lineære løft med en central depression.
Transformeringsfejl danner et regulært netværk og opstår naturligvis ikke tilfældigt, men på grund af objektive fysiske årsager. En kombination af numeriske modelleringsdata, termofysiske eksperimenter og geofysiske observationer gjorde det muligt at finde ud af, at kappekonvektion har en tredimensionel struktur. Ud over hovedstrømmen fra MOR'en opstår der langsgående strømme i konvektionscellen på grund af afkølingen af den øvre del af flowet. Dette afkølede stof styrter ned langs hovedretningen af kappestrømmen. Transformeringsfejl er placeret i zonerne af denne sekundære faldende strøm. Denne model stemmer godt overens med dataene om varmeflow: et fald i varmeflow observeres over transformationsfejl.
Kontinentale skift
Strike-slip pladegrænser på kontinenter er relativt sjældne. Måske er det eneste aktive eksempel på en grænse af denne type San Andreas-forkastningen, der adskiller den nordamerikanske plade fra Stillehavspladen. Den 800 mil lange San Andreas-forkastning er et af de mest seismisk aktive områder på planeten: plader bevæger sig i forhold til hinanden med 0,6 cm om året, jordskælv med en størrelsesorden på mere end 6 enheder forekommer i gennemsnit en gang hvert 22. år. Byen San Francisco og meget af San Francisco Bay-området er bygget i umiddelbar nærhed af denne fejl.
Processer inden for plade
De første formuleringer af pladetektonik argumenterede for, at vulkanisme og seismiske fænomener er koncentreret langs pladegrænser, men det blev hurtigt klart, at specifikke tektoniske og magmatiske processer også forekommer inden for plader, som også blev fortolket inden for rammerne af denne teori. Blandt intrapladeprocesser særligt sted besat af fænomenerne langsigtet basaltisk magmatisme i nogle områder, de såkaldte hot spots.
Hot spots
Der er talrige vulkanske øer på bunden af havene. Nogle af dem er placeret i kæder med successivt skiftende alder. Et klassisk eksempel på sådan en undervandsryg er Hawaiian Underwater Ridge. Den hæver sig over havets overflade i form af Hawaii-øerne, hvorfra en kæde af havbjerge med stadig stigende alder strækker sig mod nordvest, hvoraf nogle, for eksempel Midway Atoll, kommer til overfladen. I en afstand af omkring 3000 km fra Hawaii drejer kæden lidt nordpå og kaldes Imperial Ridge. Den afbrydes i en dybhavsgrav foran den aleutiske ø-bue.
For at forklare denne fantastiske struktur blev det foreslået, at der under Hawaii-øerne er et hot spot - et sted, hvor en varm kappestrøm stiger til overfladen, som smelter den oceaniske skorpe, der bevæger sig over den. Der er mange sådanne punkter nu installeret på Jorden. Kappestrømmen, der forårsager dem, er blevet kaldt en fane. I nogle tilfælde antages en usædvanlig dyb oprindelse af fanematerialet helt ned til kerne-kappegrænsen.
Hot spot-hypotesen rejser også indvendinger. I deres monografi anser Sorokhtin og Ushakov det således for uforeneligt med modellen for generel konvektion i kappen og indikerer også, at de magmaer, der frigives i Hawaii-vulkaner, er relativt kolde og ikke indikerer en øget temperatur i asthenosfæren under fejlen. "I denne henseende er hypotesen fra D. Tarcott og E. Oxburgh (1978) frugtbar, ifølge hvilken litosfæriske plader, der bevæger sig langs overfladen af den varme kappe, er tvunget til at tilpasse sig den variable krumning af Jordens rotationsellipsoide. . Og selvom krumningsradierne af de litosfæriske plader ændrer sig ubetydeligt (med kun en brøkdel af en procent), forårsager deres deformation fremkomsten af overskydende træk- eller forskydningsspændinger af størrelsesordenen hundredvis af stænger i kroppen af store plader."
Fælder og oceaniske plateauer
Ud over langsigtede hot spots forekommer der nogle gange enorme udgydelser af smeltninger inde i plader, som danner fælder på kontinenter og oceaniske plateauer i oceanerne. Det særlige ved denne type magmatisme er, at den forekommer på kort tid i geologisk forstand - i størrelsesordenen adskillige millioner år, men dækker enorme områder (ti tusinder af km²); samtidig hældes et kolossalt volumen af basalter ud, der kan sammenlignes med deres mængde, der krystalliserer i midthavets højdedrag.
De sibiriske fælder på den østsibiriske platform, Deccan-plateau-fælderne på det hindustantiske kontinent og mange andre er kendte. Varme kappestrømme anses også for at være årsagen til dannelsen af fælder, men i modsætning til hot spots virker de i kort tid, og forskellen mellem dem er ikke helt klar.
Hot spots og fælder gav anledning til oprettelsen af den såkaldte fane geotektonik, som siger, at ikke kun almindelig konvektion, men også faner spiller en væsentlig rolle i geodynamiske processer. Plumetektonikken modsiger ikke pladetektonikken, men komplementerer den.
Pladetektonik som et system af videnskaber
Nu kan tektonik ikke længere betragtes som et rent geologisk begreb. Det spiller en nøglerolle i alle geovidenskaber, der er dukket op adskillige metodiske tilgange med forskellige grundlæggende koncepter og principper.
Fra synspunktet kinematisk tilgang, kan pladernes bevægelser beskrives ved de geometriske love for bevægelse af figurer på en kugle. Jorden ses som en mosaik af plader forskellige størrelser, der bevæger sig i forhold til hinanden og planeten selv. Paleomagnetiske data giver os mulighed for at rekonstruere positionen af den magnetiske pol i forhold til hver plade på forskellige tidspunkter. Generalisering af data for forskellige plader førte til rekonstruktionen af hele sekvensen af relative bevægelser af pladerne. Kombinationen af disse data med information opnået fra faste hot spots gjorde det muligt at bestemme de absolutte bevægelser af pladerne og historien om bevægelsen af Jordens magnetiske poler.
Termofysisk tilgang betragter Jorden som en varmemotor, hvori termisk energi bliver delvist til mekanisk. Inden for denne tilgang er bevægelsen af stof i de indre lag af Jorden modelleret som en strøm af en viskøs væske, beskrevet af Navier-Stokes-ligningerne. Kappekonvektion er ledsaget af faseovergange og kemiske reaktioner, som spiller en afgørende rolle i strukturen af kappestrømme. Baseret på geofysiske sonderingsdata, resultaterne af termofysiske eksperimenter og analytiske og numeriske beregninger, forsøger forskere at detaljere strukturen af kappekonvektion, finde strømningshastigheder og andre vigtige egenskaber dybe processer. Disse data er især vigtige for at forstå strukturen af de dybeste dele af Jorden - den nedre kappe og kerne, som er utilgængelige for direkte undersøgelse, men uden tvivl har en enorm indflydelse på de processer, der finder sted på planetens overflade.
Geokemisk tilgang. For geokemi er pladetektonikken vigtig som en mekanisme for den kontinuerlige udveksling af stof og energi mellem Jordens forskellige lag. Hver geodynamisk indstilling er karakteriseret ved specifikke klippeassociationer. Til gengæld ifølge disse karakteristiske træk det er muligt at bestemme de geodynamiske omgivelser, hvori klippen blev dannet.
Historisk tilgang. Med hensyn til planeten Jordens historie er pladetektonikken historien om kontinenter, der går sammen og går i stykker, fødslen og forfaldet af vulkanske kæder og fremkomsten og lukningen af oceaner og have. For store blokke af skorpen er bevægelseshistorien blevet etableret meget detaljeret og over en betydelig periode, men for små plader er de metodiske vanskeligheder meget større. De mest komplekse geodynamiske processer forekommer i pladekollisionszoner, hvor bjergkæder dannes, sammensat af mange små heterogene blokke - terræn. Når man studerede Rocky Mountains, opstod en særlig retning for geologisk forskning - terrænanalyse, som inkorporerede et sæt metoder til at identificere terræn og rekonstruere deres historie.
tektonisk fejl litosfærisk geomagnetisk
Fra det tidlige proterozoikum faldt bevægelseshastigheden af litosfæriske plader konsekvent fra 50 cm/år til dens moderne betydning omkring 5 cm/år.
Faldet i den gennemsnitlige hastighed af pladebevægelsen vil fortsætte med at forekomme, indtil det øjeblik, hvor det på grund af stigningen i kraften af de oceaniske plader og deres friktion mod hinanden ikke stopper overhovedet. Men dette vil tilsyneladende først ske om 1-1,5 milliarder år.
For at bestemme bevægelseshastigheden af litosfæriske plader bruges normalt data om placeringen af stribede magnetiske anomalier på havbunden. Disse anomalier, som det nu er blevet fastslået, opstår i havenes sprækkezoner på grund af magnetiseringen af basalterne, der strømmede ud på dem af det magnetiske felt, der eksisterede på Jorden på tidspunktet for basalternes udgydelse.
Men som bekendt ændrede det geomagnetiske felt fra tid til anden retning til det stik modsatte. Dette førte til, at de basalter, der hældte i forskellige perioder geo-inversioner magnetisk felt, viste sig at være magnetiseret i modsatte retninger.
Men takket være spredningen af havbunden i sprækkezonerne af midt-ocean-rygge, flyttes ældre basalter altid til større afstande fra disse zoner, og sammen med havbunden "frosset" Jordens gamle magnetfelt ind i basalterne bevæger sig væk fra dem.
Ris.
Udvidelsen af havskorpen, sammen med forskelligt magnetiserede basalter, udvikler sig normalt strengt symmetrisk på begge sider af riftforkastningen. Derfor er de tilknyttede magnetiske anomalier også placeret symmetrisk på begge skråninger af midthavsrygge og de afgrundsbassiner, der omgiver dem. Sådanne anomalier kan nu bruges til at bestemme havbundens alder og hastigheden af dens ekspansion i riftzoner. Men for at gøre dette er det nødvendigt at kende alderen for individuelle vendinger af Jordens magnetfelt og sammenligne disse vendinger med magnetiske anomalier observeret på havbunden.
Alderen for magnetiske vendinger blev bestemt ud fra detaljerede palæomagnetiske undersøgelser af veldaterede lag af basaltluer og sedimentære bjergarter på kontinenter og havbundsbasalter. Som et resultat af at sammenligne den geomagnetiske tidsskala opnået på denne måde med magnetiske anomalier på havbunden, var det muligt at bestemme alderen på den oceaniske skorpe i det meste af verdenshavet. Alle oceaniske plader, der blev dannet tidligere end den sene jura, var allerede sunket ned i kappen under moderne eller gamle pladetrykzoner, og derfor var ingen magnetiske anomalier ældre end 150 millioner år bevaret på havbunden.
De præsenterede konklusioner af teorien gør det muligt kvantitativt at beregne bevægelsesparametrene i begyndelsen af to tilstødende plader, og derefter for den tredje, taget sammen med en af de foregående. På denne måde er det efterhånden muligt at inddrage hovedparten af de identificerede litosfæriske plader i beregningen og bestemme de indbyrdes bevægelser af alle plader på Jordens overflade. I udlandet blev sådanne beregninger udført af J. Minster og hans kolleger, og i Rusland af S.A. Ushakov og Yu.I. Galushkin. Det viste sig, at havbunden bevæger sig fra hinanden med maksimal hastighed i den sydøstlige del af Stillehavet (nær Påskeøen). På dette sted vokser op til 18 cm ny oceanisk skorpe årligt. I geologisk målestok er det meget, da der på bare 1 million år dannes en stribe af ung bund på op til 180 km bred på denne måde, mens cirka 360 km3 basaltisk lava flyder ud på hver kilometer af sprækkezonen i løbet af samme tid! Ifølge de samme beregninger bevæger Australien sig væk fra Antarktis med en hastighed på omkring 7 cm/år, og Sydamerika fra Afrika - med en hastighed på omkring 4 cm/år. Flytter til side Nordamerika fra Europa forekommer det langsommere - 2-2,3 cm/år. Det Røde Hav udvider sig endnu langsommere - med 1,5 cm/år (følgelig hældes der mindre basalt ud her - kun 30 km3 for hver lineær kilometer af Rødehavets sprække over 1 million år). Men hastigheden af "kollisionen" mellem Indien og Asien når 5 cm/år, hvilket forklarer de intense neotektoniske deformationer, der udvikler sig foran vores øjne, og væksten af bjergsystemerne i Hindu Kush, Pamir og Himalaya. Disse deformationer skaber højt niveau seismisk aktivitet i hele regionen (den tektoniske indflydelse fra Indiens kollision med Asien påvirker langt ud over selve pladekollisionszonen og spreder sig hele vejen til Baikal-søen og områder af Baikal-Amur Mainline). Deformationer af det større og mindre Kaukasus er forårsaget af trykket fra den arabiske plade på denne region af Eurasien, men hastigheden af pladernes konvergens her er betydeligt mindre - kun 1,5-2 cm/år. Derfor er den seismiske aktivitet i regionen også mindre her.
Moderne geodætiske metoder, herunder rumgeodæsi, lasermålinger med høj præcision og andre metoder, har fastslået bevægelseshastigheden af litosfæriske plader og bevist, at oceaniske plader bevæger sig hurtigere end dem, der indeholder et kontinent, og jo tykkere den kontinentale litosfære er, jo lavere er hastighed af pladens bevægelse.
Ifølge moderne plade teorier Hele litosfæren er opdelt i separate blokke af smalle og aktive zoner - dybe forkastninger - der bevæger sig i plastlaget af den øvre kappe i forhold til hinanden med en hastighed på 2-3 cm om året. Disse blokke kaldes litosfæriske plader.
Det særegne ved litosfæriske plader er deres stivhed og evne, i fravær af ydre påvirkninger, til at opretholde deres form og struktur uændret i lang tid.
Litosfæriske plader er mobile. Deres bevægelse langs overfladen af asthenosfæren sker under påvirkning af konvektive strømme i kappen. Individuelle litosfæriske plader kan bevæge sig fra hinanden, bevæge sig tættere på hinanden eller glide i forhold til hinanden. I det første tilfælde vises spændingszoner med revner langs pladernes grænser mellem pladerne, i det andet - kompressionszoner, ledsaget af at skubbe en plade på en anden (skub - obduktion; thrusting - subduktion), i den tredje - forskydningszoner - forkastninger, langs hvilke der sker glidning af naboplader.
Hvor kontinentalplader konvergerer, støder de sammen, og bjergbælter dannes. Sådan opstod den f.eks. ved grænsen mellem de eurasiske og indo-australske plader bjergsystem Himalaya (fig. 1).
Ris. 1. Kollision af kontinentale litosfæriske plader
Når de kontinentale og oceaniske plader interagerer, bevæger pladen med den oceaniske skorpe sig under pladen med den kontinentale skorpe (fig. 2).
Ris. 2. Kollision af kontinentale og oceaniske litosfæriske plader
Som et resultat af kollisionen af kontinentale og oceaniske litosfæriske plader dannes dybhavsgrave og øbuer.
Divergensen af litosfæriske plader og den resulterende dannelse af havskorpen er vist i fig. 3.
De aksiale zoner af midt-ocean-rygge er karakteriseret ved rifter(fra engelsk rift - spalte, revne, forkastning) - en stor lineær tektonisk struktur af jordskorpen i hundreder, tusinder i længden, titusinder og nogle gange hundreder af kilometer bred, dannet hovedsageligt under vandret strækning af skorpen (fig. 4). Meget store sprækker kaldes rift bælter, zoner eller systemer.
Da den litosfæriske plade er en enkelt plade, er hver af dens fejl en kilde til seismisk aktivitet og vulkanisme. Disse kilder er koncentreret inden for relativt smalle zoner, langs hvilke gensidige bevægelser og friktion af tilstødende plader forekommer. Disse zoner kaldes seismiske bælter. Rev, midt-ocean-rygge og dybhavsgrave er mobile områder af Jorden og er placeret ved grænserne af litosfæriske plader. Dette indikerer, at processen med dannelse af jordskorpen i disse zoner i øjeblikket foregår meget intensivt.
Ris. 3. Divergens af litosfæriske plader i zonen mellem den oceaniske højderyg
Ris. 4. Riftdannelsesskema
De fleste forkastninger af litosfæriske plader opstår på bunden af havene, hvor jordskorpen er tyndere, men de forekommer også på land. Den største forkastning på land ligger i det østlige Afrika. Den strækker sig over 4000 km. Bredden af denne fejl er 80-120 km.
I øjeblikket kan syv af de største plader skelnes (fig. 5). Af disse er den største i areal Stillehavet, som udelukkende består af oceanisk litosfære. Som regel er Nazca-pladen, der er flere gange mindre i størrelse end hver af de syv største, også klassificeret som stor. Samtidig antyder videnskabsmænd, at Nazca-pladen faktisk er meget mere større størrelse, end vi ser det på kortet (se fig. 5), da en betydelig del af det gik under nabopladerne. Denne plade består også kun af oceanisk litosfære.
Ris. 5. Jordens litosfæriske plader
Et eksempel på en plade, der omfatter både kontinental og oceanisk litosfære, er for eksempel den indo-australske litosfæriske plade. Den arabiske plade består næsten udelukkende af kontinental litosfære.
Teorien om litosfæriske plader er vigtig. Først og fremmest kan det forklare, hvorfor der er bjerge nogle steder på Jorden og sletter andre. Ved hjælp af teorien om litosfæriske plader er det muligt at forklare og forudsige katastrofale fænomener, der opstår ved pladegrænser.
Ris. 6. Formerne på kontinenterne virker virkelig kompatible.
Kontinental drift teori
Teorien om litosfæriske plader stammer fra teorien om kontinentaldrift. Tilbage i det 19. århundrede. mange geografer har bemærket, at når man ser på et kort, kan man bemærke, at Afrikas og Sydamerikas kyster synes forenelige, når man nærmer sig (fig. 6).
Fremkomsten af hypotesen om kontinental bevægelse er forbundet med navnet på den tyske videnskabsmand Alfred Wegener(1880-1930) (fig. 7), som bedst udviklede denne idé.
Wegener skrev: "I 1910 opstod ideen om at flytte kontinenter først for mig... da jeg blev slået af ligheden mellem kysternes konturer på begge sider Atlanterhavet" Han foreslog, at der i den tidlige palæozoikum var to store kontinenter på jorden - Laurasia og Gondwana.
Laurasia var det nordlige kontinent, som omfattede områderne moderne Europa, Asien uden Indien og Nordamerika. Sydlige fastland— Gondwana forenede de moderne områder i Sydamerika, Afrika, Antarktis, Australien og Hindustan.
Mellem Gondwana og Laurasia var der det første hav - Tethys, som en kæmpe bugt. Resten af Jordens rum var optaget af Panthalassa-havet.
For omkring 200 millioner år siden blev Gondwana og Laurasia forenet til et enkelt kontinent - Pangea (Pan - universal, Ge - earth) (fig. 8).
Ris. 8. Eksistensen af et enkelt kontinent Pangea (hvidt - land, prikker - lavvandet hav)
For omkring 180 millioner år siden begyndte kontinentet Pangea igen at adskilles i dets bestanddele, som blandede sig på overfladen af vores planet. Opdelingen skete som følger: først dukkede Laurasia og Gondwana op igen, derefter splittes Laurasia, og derefter splittes Gondwana. På grund af opdelingen og divergensen af dele af Pangea blev oceaner dannet. Atlanterhavet og det indiske ocean kan betragtes som unge oceaner; gammel - Stille. nordlige Ishavet adskilt med stigningen i landmasse på den nordlige halvkugle.
Ris. 9. Placering og retninger for kontinentaldrift i kridtperioden for 180 millioner år siden
A. Wegener fandt mange bekræftelser på eksistensen af et enkelt kontinent på Jorden. Han fandt eksistensen af rester af gamle dyr - listosaurer - i Afrika og Sydamerika særligt overbevisende. Disse var krybdyr, der ligner små flodheste, der kun levede i ferskvandsområder. Det betyder svømning enorme afstande på det salte havvand det kunne de ikke. Han fandt lignende beviser i planteverdenen.
Interesse for hypotesen om kontinental bevægelse i 30'erne af det 20. århundrede. faldt noget, men blev genoplivet igen i 60'erne, da der, som et resultat af undersøgelser af havbundens relief og geologi, blev opnået data, der indikerede processerne med udvidelse (spredning) af havskorpen og "dykning" af nogle dele af skorpen under andre (subduktion).
Der er to typer litosfærer. Den oceaniske litosfære har oceanisk skorpe omkring 6 km tyk. Det er for det meste dækket af havet. Den kontinentale litosfære er dækket af kontinental skorpe med en tykkelse på 35 til 70 km. Det meste af denne skorpe rager op over og danner land.
Plader
Sten og mineraler
Flytte plader
Jordskorpens plader bevæger sig konstant i forskellige retninger, dog meget langsomt. Den gennemsnitlige hastighed af deres bevægelse er 5 cm om året. Dine negle vokser med omtrent samme hastighed. Da alle pladerne passer tæt sammen, påvirker bevægelsen af enhver af dem de omgivende plader, hvilket får dem til at bevæge sig gradvist. Plader kan bevæge sig på forskellige måder, hvilket kan ses ved deres grænser, men årsagerne til pladebevægelse er endnu ikke kendt af forskerne. Tilsyneladende har denne proces muligvis hverken begyndelse eller ende. Ikke desto mindre hævder nogle teorier, at én type pladebevægelse så at sige kan være "primær", og fra den begynder alle andre plader at bevæge sig.
En type pladebevægelse er "dykning" af en plade under en anden. Nogle forskere mener, at det er denne type bevægelse, der forårsager alle andre pladebevægelser. Ved nogle grænser størkner smeltet sten, der skubber op til overfladen mellem to plader, ved deres kanter og skubber pladerne fra hinanden. Denne proces kan også få alle de andre plader til at flytte sig. Det menes også, at udover det primære stød stimuleres pladernes bevægelse af gigantiske varmestrømme, der cirkulerer i kappen (se artiklen "").
Drivende kontinenter
Forskere mener, at siden dannelsen af den primære jordskorpe har bevægelsen af plader ændret position, form og størrelse af kontinenter og oceaner. Denne proces blev kaldt tektonik plader. Der gives forskellige beviser for denne teori. For eksempel ser konturerne af kontinenter som Sydamerika og Afrika ud, som om de engang har dannet en helhed. Der blev også opdaget utvivlsomme ligheder i strukturen og alderen af de klipper, der udgør de gamle bjergkæder på begge kontinenter.
1. Ifølge videnskabsmænd var de landmasser, der nu udgør Sydamerika og Afrika, forbundet med hinanden for mere end 200 millioner år siden.
2. Tilsyneladende udvidede Atlanterhavets bund sig gradvist efterhånden som ny klippe blev dannet ved pladegrænserne.
3. I øjeblikket bevæger Sydamerika og Afrika sig væk fra hinanden med en hastighed på omkring 3,5 cm om året på grund af pladebevægelser.
