Litosferos plokštės– dideli standūs Žemės litosferos blokai, apriboti seismiškai ir tektoniškai aktyvių lūžių zonų.

Plokštės, kaip taisyklė, yra atskirtos giliais įtrūkimais ir juda per klampų mantijos sluoksnį viena kitos atžvilgiu 2–3 cm greičiu per metus. Ten, kur žemyninės plokštės susilieja, jos susiduria ir susidaro kalnų juostos . Kai kontinentinės ir vandenyninės plokštės sąveikauja, plokštė su vandenyno pluta yra nustumiama po plokšte su žemynine pluta, todėl susidaro giliavandenės tranšėjos ir salų lankai.

Litosferos plokščių judėjimas yra susijęs su medžiagos judėjimu mantijoje. Tam tikrose mantijos dalyse vyksta galingi šilumos ir medžiagos srautai, kylantys iš jos gelmių į planetos paviršių.

Daugiau nei 90% Žemės paviršiaus yra padengta 13 - pagal dydį litosferos plokštės.

Plyšys– didžiulis lūžis žemės plutoje, susidaręs jos horizontalaus tempimo metu (t.y. kur išsiskiria šilumos ir medžiagos srautai). Plyšiuose išteka magma, atsiranda naujų lūžių, horstai ir grabenai. Susiformuoja vidurio vandenyno kalnagūbriai.

Pirmas kontinentinio dreifo hipotezė (t. y. horizontalus žemės plutos judėjimas), iškeltas XX a. A. Wegeneris. Sukurta jo pagrindu litosferos teorija t Pagal šią teoriją litosfera nėra monolitas, o susideda iš didelių ir mažų plokščių, „plaukiojančių“ ant astenosferos. Ribinės zonos tarp litosferos plokščių vadinamos seisminės juostos - tai pačios „nerimiausios“ planetos sritys.

Žemės pluta skirstoma į stabilias (platformas) ir mobilias zonas (sulankstytus plotus – geosinklinus).

- galingos povandeninės kalnų struktūros vandenyno dugne, dažniausiai užimančios vidurinę padėtį. Netoli vandenyno vidurio kalnagūbrių litosferos plokštės atsiskiria ir atsiranda jauna bazaltinė vandenyno pluta. Procesą lydi intensyvus vulkanizmas ir didelis seismiškumas.

Žemyninės plyšio zonos yra, pavyzdžiui, Rytų Afrikos plyšių sistema, Baikalo plyšių sistema. Plyšiams, kaip ir vandenyno vidurio kalnagūbriams, būdingas seisminis aktyvumas ir vulkanizmas.

Plokštės tektonika- hipotezė, leidžianti manyti, kad litosfera yra padalinta į dideles plokštes, kurios juda horizontaliai per mantiją. Netoli vandenyno vidurio kalnagūbrių litosferos plokštės atsiskiria ir auga dėl medžiagos, kylančios iš Žemės gelmių; giliavandenėse tranšėjose viena plokštė pasislenka po kita ir ją sugeria mantija. Ten, kur plokštės susiduria, susidaro lankstymo struktūros.

Būdinga geologinė struktūra su tam tikru plokščių santykiu. Toje pačioje geodinaminėje aplinkoje vyksta to paties tipo tektoniniai, magminiai, seisminiai ir geocheminiai procesai.

Teorijos istorija

XX amžiaus pradžios teorinės geologijos pagrindas buvo susitraukimo hipotezė. Žemė vėsta kaip keptas obuolys, o joje atsiranda raukšlių kalnų masyvų pavidalu. Šias idėjas išplėtojo geosinklinų teorija, sukurta remiantis sulankstytų darinių tyrimu. Šią teoriją suformulavo Jamesas Dana, kuris prie susitraukimo hipotezės pridėjo izostazės principą. Pagal šią koncepciją Žemė susideda iš granitų (žemynų) ir bazaltų (vandenynų). Kai Žemė susitraukia, vandenyno baseinuose atsiranda tangentinės jėgos, kurios spaudžia žemynus. Pastarieji pakyla į kalnų grandines, o paskui griūva. Medžiaga, kuri susidaro dėl sunaikinimo, nusėda į įdubas.

Be to, Wegeneris pradėjo ieškoti geofizinių ir geodezinių įrodymų. Tačiau tuo metu šių mokslų lygis akivaizdžiai nebuvo pakankamas šiuolaikiniam žemynų judėjimui užfiksuoti. 1930 metais Wegeneris mirė per ekspediciją Grenlandijoje, tačiau jau prieš mirtį žinojo, kad mokslo bendruomenė nepripažįsta jo teorijos.

Iš pradžių žemynų dreifo teorija buvo palankiai sutiktas mokslo bendruomenės, tačiau 1922 m. jis sulaukė griežtos kelių žinomų specialistų kritikos. Pagrindinis argumentas prieš teoriją buvo jėgos, kuri judina plokštes, klausimas. Wegeneris manė, kad žemynai juda palei vandenyno dugno bazaltus, tačiau tam reikėjo didžiulės jėgos, ir niekas negalėjo įvardyti šios jėgos šaltinio. Koriolio jėga, potvynių ir potvynių reiškiniai ir kai kurie kiti buvo pasiūlyti kaip plokščių judėjimo šaltinis, tačiau paprasčiausi skaičiavimai parodė, kad visų jų visiškai nepakako didžiuliams žemyniniams blokams perkelti.

Wegenerio teorijos kritikai sutelkė dėmesį į žemynus judinančios jėgos klausimą ir ignoravo daugybę faktų, kurie tikrai patvirtino teoriją. Iš esmės jie rado vieną problemą, dėl kurios naujoji koncepcija buvo bejėgė, ir be konstruktyvios kritikos jie atmetė pagrindinius įrodymus. Mirus Alfredui Wegeneriui, žemynų dreifo teorija buvo atmesta, tapusi pakraščiu mokslu, o didžioji dauguma tyrimų ir toliau buvo atliekami geosinklininės teorijos rėmuose. Tiesa, jai teko ieškoti ir gyvūnų apsigyvenimo žemynuose istorijos paaiškinimų. Štai kodėl jie buvo išrasti sausumos tiltai, jungiantis žemynus, bet pasinėręs į jūros gelmes. Tai buvo dar vienas legendos apie Atlantidą gimimas. Verta paminėti, kad kai kurie mokslininkai nepripažino pasaulio autoritetų verdikto ir toliau ieškojo žemyno judėjimo įrodymų. Tak du Toit ( Aleksandras du Toitas) paaiškino Himalajų kalnų susidarymą Hindustano ir Eurazijos plokštės susidūrimu.

Vangi fiksistų, kaip buvo vadinami reikšmingų horizontalių judesių nebuvimo šalininkai, kova, o mobilistai, įrodinėję, kad žemynai vis dar juda, su naujos jėgos išsiveržė septintajame dešimtmetyje, kai tyrinėjant vandenyno dugnus buvo atskleista „mašina“, vadinama Žeme.

Iki septintojo dešimtmečio pradžios buvo sudarytas reljefinis vandenyno dugno žemėlapis, iš kurio matyti, kad vandenynų centre išsidėstę vandenyno vidurio kalnagūbriai, iškilę 1,5–2 km virš nuosėdomis padengtų bedugnių lygumų. Šie duomenys leido R. Dietzui (Anglų)rusų ir G. Hessou (Anglų)rusų-1963 metais iškėlė plintančią hipotezę. Remiantis šia hipoteze, konvekcija mantijoje vyksta maždaug 1 cm per metus greičiu. Kylančios konvekcinių ląstelių šakos po vidurio vandenyno kalnagūbriais išneša mantijos medžiagą, kuri kas 300-400 metų atnaujina vandenyno dugną ašinėje kalvagūbrio dalyje. Žemynai ne plūduriuoja ant vandenyno plutos, o juda išilgai mantijos, pasyviai „sulituojami“ į litosferos plokštes. Pagal plitimo koncepciją vandenynų baseinai yra nepastovios ir nestabilios struktūros, o žemynai yra stabilūs.

Vandenyno dugno amžius (raudona spalva atitinka jauną plutą)

Šis tas pats varomoji jėga(aukščio skirtumas) lemia tamprumo laipsnį horizontalus suspaudimas pluta dėl klampios srauto trinties prieš žemės plutą jėgos. Šio suspaudimo dydis yra mažas mantijos srauto pakilimo srityje ir didėja artėjant srauto nusileidimo vietai (dėl gniuždymo įtempio perdavimo per stacionarią kietą plutą kryptimi nuo pakilimo vietos iki srauto nusileidimo vietos). Virš besileidžiančio srauto gniuždymo jėga plutoje yra tokia didelė, kad karts nuo karto viršijamas plutos stiprumas (mažiausio stiprumo ir didžiausio įtempio srityje), atsiranda neelastinga (plastiška, trapi) plutos deformacija. - Žemės drebėjimas. Tuo pačiu metu iš plutos deformacijos vietos išspaudžiamos ištisos kalnų grandinės, pavyzdžiui, Himalajai (keliais etapais).

Plastinės (trapios) deformacijos metu įtempis jame – gniuždymo jėga ties žemės drebėjimo šaltiniu ir jo aplinka – labai greitai sumažėja (žemės drebėjimo metu plutos poslinkio greičiu). Bet iš karto po neelastingos deformacijos pabaigos labai lėtas įtempių didėjimas (tamprioji deformacija), nutrauktas žemės drebėjimo, tęsiasi dėl labai lėto klampios mantijos srauto judėjimo, prasidėjęs pasiruošimo kitam žemės drebėjimui ciklas.

Taigi plokščių judėjimas yra labai klampios magmos šilumos perdavimo iš centrinių Žemės zonų pasekmė. Šiuo atveju dalis šiluminės energijos paverčiama į mechaninis darbasįveikti trinties jėgas, o dalis, perėjusi per žemės plutą, išspinduliuojama į supančią erdvę. Taigi mūsų planeta tam tikra prasme yra šilumos variklis.

Kalbant apie priežastį aukštos temperatūros Yra keletas hipotezių apie Žemės vidų. XX amžiaus pradžioje buvo populiari hipotezė apie šios energijos radioaktyvumą. Atrodė, kad tai patvirtino viršutinės plutos sudėties įvertinimai, kuriuose buvo labai didelė urano, kalio ir kitų radioaktyvių elementų koncentracija, tačiau vėliau paaiškėjo, kad radioaktyviųjų elementų kiekis žemės plutos uolienose buvo visiškai nepakankamas. kad būtų užtikrintas stebimas gilus šilumos srautas. Galima sakyti, kad radioaktyviųjų elementų kiekis poodinėje medžiagoje (sudėtyje yra artimas vandenyno dugno bazaltams) yra nereikšmingas. Tačiau tai nepakankamai atmeta didelis kiekis sunkiųjų radioaktyvių elementų, kurie generuoja šilumą centrinėse planetos zonose.

Kitas modelis paaiškina šildymą chemine Žemės diferenciacija. Iš pradžių planeta buvo silikato ir metalo medžiagų mišinys. Tačiau kartu su planetos formavimu prasidėjo jos diferenciacija į atskirus apvalkalus. Tankesnis metalinė dalis veržėsi link planetos centro, o silikatai susitelkė viršutiniuose apvalkaluose. Tuo pačiu metu sistemos potenciali energija sumažėjo ir buvo paversta šilumine energija.

Kiti tyrinėtojai mano, kad planeta įkaito dėl susikaupimo meteorito smūgio į besiformuojančios medžiagos paviršių. dangaus kūnas. Toks paaiškinimas abejotinas – akrecijos metu šiluma išsiskirdavo beveik paviršiuje, iš kur lengvai pabėgdavo į kosmosą, o ne į centrinius Žemės regionus.

Antrinės jėgos

Plokščių judėjime lemiamą reikšmę turi klampios trinties jėga, atsirandanti dėl šiluminės konvekcijos, tačiau be jos plokštes veikia ir kitos, mažesnės, bet ir svarbios jėgos. Tai Archimedo jėgos, užtikrinančios lengvesnės plutos plūdimą sunkesnės mantijos paviršiuje. Potvynių jėgos, kurias sukelia Mėnulio ir Saulės gravitacinė įtaka (jų gravitacinės įtakos skirtumai skirtinguose atstumu nuo jų esančiuose Žemės taškuose). Dabar dėl Mėnulio traukos potvynių ir atoslūgių „kupra“ Žemėje yra vidutiniškai apie 36 cm. Anksčiau Mėnulis buvo arčiau, ir tai buvo didelio masto, dėl mantijos deformacijos jis įkaista. Pavyzdžiui, ant Io (Jupiterio mėnulyje) stebimas vulkanizmas atsiranda būtent dėl ​​šių jėgų – atoslūgis Io yra apie 120 m. O taip pat jėgos, atsirandančios dėl atmosferos slėgio pokyčių įvairiose žemės paviršiaus vietose – atmosferos. slėgio jėgos dažnai pasikeičia 3 %, o tai prilygsta ištisiniam 0,3 m storio vandens sluoksniui (arba bent 10 cm storio granitui). Be to, šis pokytis gali įvykti šimtų kilometrų pločio zonoje, o potvynio jėgų pokytis vyksta sklandžiau – tūkstančius kilometrų.

Skirtingos ribos arba plokščių ribos

Tai yra ribos tarp plokščių, judančių priešingomis kryptimis. Žemės topografijoje šios ribos išreiškiamos plyšiais, kur vyrauja tempimo deformacijos, sumažėja plutos storis, maksimalus šilumos srautas, vyksta aktyvus vulkanizmas. Jeigu tokia riba susiformuoja žemyne, tuomet susidaro žemyninis plyšys, kuris vėliau gali virsti vandenyno baseinu, kurio centre yra vandenyno plyšys. Okeaniniuose plyšiuose dėl plitimo susidaro nauja vandenyno pluta.

Vandenyno plyšiai

Vidurio vandenyno kalnagūbrio sandaros schema

Vandenyno plutoje plyšiai apsiriboja centrinėmis vandenyno vidurio keterų dalimis. Juose susidaro nauja okeaninė pluta. Bendras jų ilgis – daugiau nei 60 tūkstančių kilometrų. Jie yra susiję su daugeliu, kurie perneša didelę dalį šilumos ir ištirpusių elementų į vandenyną. Aukštos temperatūros šaltiniai vadinami juodaisiais rūkaliais, su jais siejamos nemažos spalvotųjų metalų atsargos.

Žemynų plyšiai

Žemyno skilimas į dalis prasideda susidarius plyšiui. Pluta plonėja ir pasislenka, prasideda magmatizmas. Susiformuoja išsiplėtusi tiesinė įduba, kurios gylis siekia apie šimtus metrų, kurią riboja daugybė gedimų. Po to galimi du scenarijai: arba sustoja plyšio plėtimasis ir jis užsipildo nuosėdinėmis uolienomis, virsta aulakogenu, arba žemynai toliau tolsta vienas nuo kito ir tarp jų, jau tipiškuose vandenyno plyšiuose, pradeda formuotis vandenyno pluta. .

Konvergencinės ribos

Konvergencinės ribos yra ribos, kuriose plokštės susiduria. Galimi trys variantai (susiliejanti plokštės riba):

1. Žemyninė lėkštė su okeanine plokšte. Okeaninė pluta yra tankesnė nei žemyninė ir nugrimzta po žemynu subdukcijos zonoje.
2. Okeaninė lėkštė su okeanine plokšte. Tokiu atveju viena iš plokščių šliaužia po kita ir taip pat susidaro subdukcijos zona, virš kurios susidaro salos lankas.
3. Kontinentinė plokštė su kontinentine. Įvyksta susidūrimas ir atsiranda galinga sulankstyta sritis. Klasikinis pavyzdys yra Himalajai.

Retais atvejais vandenyno pluta išstumiama ant žemyninės plutos – obdukcija. Šio proceso dėka atsirado Kipro, Naujosios Kaledonijos, Omano ir kt. ofiolitai.

Subdukcijos zonos sugeria vandenyno plutą, taip kompensuodamos jos atsiradimą vandenyno vidurio kalnagūbriuose. Juose vyksta itin sudėtingi plutos ir mantijos sąveikos procesai. Taigi, vandenyno pluta į mantiją gali įtraukti žemyninės plutos blokus, kurie dėl mažo tankio iškeliauja atgal į plutą. Taip atsiranda metamorfiniai itin aukšto slėgio kompleksai – vienas populiariausių šiuolaikinių geologinių tyrimų objektų.

Dauguma šiuolaikinių subdukcijos zonų yra Ramiojo vandenyno pakraštyje ir sudaro Ramiojo vandenyno ugnies žiedą. Plokščių konvergencijos zonoje vykstantys procesai pagrįstai laikomi vienais sudėtingiausių geologijoje. Joje sumaišomi skirtingos kilmės blokai, suformuojant naują žemyninę plutą.

Aktyvūs žemyno pakraščiai

Aktyvi žemyninė riba

Aktyvus žemyno pakraštis susidaro ten, kur vandenyno pluta susitraukia po žemynu. Atsižvelgiama į šios geodinaminės situacijos etaloną Vakarų pakrantė Pietų Amerika, ji dažnai vadinama Andųžemyno maržos tipas. Aktyviam žemyno pakraščiui būdinga daug ugnikalnių ir apskritai stiprus magmatizmas. Tirpalai turi tris komponentus: vandenyno plutą, virš jos esančią mantiją ir apatinę žemyninę plutą.

Po aktyvia žemyno pakraščiu vyksta aktyvi mechaninė sąveika tarp vandenyno ir žemyno plokščių. Atsižvelgiant į vandenyno plutos greitį, amžių ir storį, galimi keli pusiausvyros scenarijai. Jei plokštė juda lėtai ir yra santykinai mažo storio, tada žemynas nuo jos nubraukia nuosėdinę dangą. Nuosėdinės uolienos susmulkinamos į intensyvias raukšles, metamorfizuojasi ir tampa žemyninės plutos dalimi. Gauta struktūra vadinama akrecinis pleištas. Jei subduktyviosios plokštės greitis yra didelis, o nuosėdinė danga plona, ​​tai vandenyno pluta ištrina žemyno dugną ir įtraukia jį į mantiją.

Salos lankai

Salos lankas

Salų lankai yra vulkaninių salų grandinės virš subdukcijos zonos, atsirandančios ten, kur vandenyno plokštė subduktuoja po kita vandenyno plokšte. Tipiški šiuolaikiniai salų lankai yra Aleutų, Kurilų, Marianų salos ir daugelis kitų archipelagų. Japonijos salos taip pat dažnai vadinamos salų lanku, tačiau jų pamatas yra labai senovinis ir iš tikrųjų jas formavo keli salų lanko kompleksai skirtingu laiku, todėl Japonijos salos yra mikrokontinentas.

Salų lankai susidaro susidūrus dviem vandenyno plokštėms. Šiuo atveju viena iš plokštelių atsiduria apačioje ir susigeria į mantiją. Viršutinėje plokštėje susidaro salų lankiniai ugnikalniai. Išlenkta salos lanko pusė nukreipta į sugertą plokštę. Šioje pusėje yra giliavandenė tranšėja ir prieš lanko nukreipimą.

Už salos lanko yra nugaros lanko baseinas (tipiški pavyzdžiai: Ochotsko jūra, Pietų Kinijos jūra ir kt.), Kuriame taip pat gali plisti.

Kontinentinis susidūrimas

Žemynų susidūrimas

Kontinentinių plokščių susidūrimas veda prie plutos griūties ir kalnų masyvų susidarymo. Susidūrimo pavyzdys yra Alpių ir Himalajų kalnų juosta, susidariusi dėl Tethys vandenyno uždarymo ir susidūrimo su Eurazijos Hindustano ir Afrikos plokšte. Dėl to plutos storis žymiai padidėja, po Himalajais jis siekia 70 km. Tai nestabili struktūra, ją intensyviai ardo paviršinė ir tektoninė erozija. Smarkiai padidėjusio storio plutoje granitai lydosi iš metamorfinių nuosėdinių ir magminių uolienų. Taip susiformavo didžiausi batolitai, pavyzdžiui, Angara-Vitimsky ir Zerendinsky.

Transformuoti ribas

Ten, kur plokštės juda lygiagrečiais kursais, bet skirtingu greičiu, atsiranda transformacijos lūžiai – didžiuliai šlyties lūžiai, plačiai paplitę vandenynuose ir reti žemynuose.

Transformavimo gedimai

Vandenynuose transformuojasi lūžiai statmenai vandenyno vidurio kalnagūbriams (MOR) ir suskaido juos į segmentus, kurių vidutinis plotis yra 400 km. Tarp kraigo segmentų yra aktyvi transformacijos gedimo dalis. Šioje vietoje nuolat vyksta žemės drebėjimai ir kalnų užstatymas, aplink lūžią susidaro daugybė plunksninių struktūrų - stūmų, klosčių ir grabenų. Dėl to mantijos uolienos dažnai atsiskleidžia lūžio zonoje.

Abiejose MOR segmentų pusėse yra neaktyvios transformacijos gedimų dalys. Juose nėra aktyvių judesių, tačiau vandenyno dugno topografijoje jie aiškiai išreikšti linijiniais pakilimais su centrine įduba.

Transformacijos gedimai sudaro įprastą tinklą ir, aišku, atsiranda ne atsitiktinai, o dėl objektyvių fizinių priežasčių. Skaitinio modeliavimo duomenų, termofizinių eksperimentų ir geofizinių stebėjimų derinys leido išsiaiškinti, kad mantijos konvekcija turi trimatę struktūrą. Be pagrindinio srauto iš MOR, konvekcinėje kameroje atsiranda išilginės srovės dėl viršutinės srauto dalies aušinimo. Ši atvėsusi medžiaga veržiasi žemyn pagrindine mantijos srauto kryptimi. Transformacijos gedimai yra šio antrinio besileidžiančio srauto zonose. Šis modelis puikiai sutampa su šilumos srauto duomenimis: virš transformacijos gedimų stebimas šilumos srauto sumažėjimas.

Žemyniniai poslinkiai

Slydimo plokščių ribos žemynuose yra gana retos. Galbūt vienintelis šiuo metu aktyvus tokio tipo ribos pavyzdys yra San Andreaso lūžis, skiriantis Šiaurės Amerikos plokštę nuo Ramiojo vandenyno plokštės. 800 mylių San Andreaso lūžis yra viena seismiškai aktyviausių planetos zonų: per metus plokštės viena kitos atžvilgiu pasislenka 0,6 cm, o žemės drebėjimai, kurių stiprumas didesnis nei 6 vienetai, įvyksta vidutiniškai kartą per 22 metus. San Francisko miestas ir didelė dalis San Francisko įlankos yra pastatyti netoli šios gedimo vietos.

Plokštelės viduje vykstantys procesai

Pirmosiose plokščių tektonikos formuluotėse buvo teigiama, kad vulkanizmas ir seisminiai reiškiniai yra sutelkti išilgai plokščių ribų, tačiau netrukus paaiškėjo, kad plokštėse taip pat vyksta specifiniai tektoniniai ir magminiai procesai, kurie taip pat buvo interpretuojami šios teorijos rėmuose. Tarp intraplokštinių procesų ypatingą vietą užėmė ilgalaikio bazaltinio magmatizmo reiškiniai kai kuriose srityse, vadinamosiose karštosiose vietose.

Karštos vietos

Vandenynų dugne yra daug vulkaninių salų. Kai kurie iš jų išsidėstę grandinėmis, kurių amžius kinta paeiliui. Klasikinis tokio povandeninio kalnagūbrio pavyzdys yra Havajų povandeninis kalnagūbris. Jis pakyla virš vandenyno paviršiaus Havajų salų pavidalu, iš kurių į šiaurės vakarus tęsiasi nuolat senstančios jūros kalnų grandinė, kai kurios iš jų, pavyzdžiui, Midvėjaus atolas, iškyla į paviršių. Maždaug 3000 km atstumu nuo Havajų grandinė šiek tiek pasisuka į šiaurę ir vadinama Imperial Ridge. Jis yra pertrauktas giliavandenėje tranšėjoje priešais Aleuto salos lanką.

Norint paaiškinti šią nuostabią struktūrą, buvo pasiūlyta, kad po Havajų salomis yra karštoji vieta – vieta, kur į paviršių kyla karštas mantijos srautas, kuris ištirpdo virš jos judančią vandenyno plutą. Dabar Žemėje yra daug tokių taškų. Juos sukeliantis mantijos srautas buvo vadinamas plunksna. Kai kuriais atvejais daroma prielaida, kad plunksnos medžiagos kilmė yra ypač gili, iki pat šerdies ir mantijos ribos.

Karštojo taško hipotezė taip pat kelia prieštaravimų. Taigi savo monografijoje Sorokhtinas ir Ušakovas mano, kad tai nesuderinama su bendrosios konvekcijos mantijoje modeliu, taip pat nurodo, kad Havajų ugnikalnuose išsiskiriančios magmos yra gana šaltos ir nerodo padidėjusios temperatūros astenosferoje dėl gedimo. „Šiuo atžvilgiu vaisinga yra D. Tarcotto ir E. Oxburgh (1978) hipotezė, pagal kurią litosferos plokštės, judėdamos karštos mantijos paviršiumi, yra priverstos prisitaikyti prie kintamo Žemės sukimosi elipsoido kreivumo. . Ir nors litosferos plokščių kreivio spinduliai keičiasi nežymiai (tik procento dalimi), dėl jų deformacijos didelių plokščių korpuse atsiranda pertekliniai tempimo ar šlyties įtempiai, siekiantys šimtus strypų.

Spąstai ir vandenynų plynaukštės

Be ilgalaikių karštųjų dėmių, plokščių viduje kartais atsiranda didžiulių tirpalų išpylimų, kurie sudaro spąstus žemynuose ir vandenynų plokščiakalnius vandenynuose. Šio tipo magmatizmo ypatumas yra tas, kad jis atsiranda per trumpą geologinį laiką - maždaug kelis milijonus metų, bet apima didžiulius plotus (dešimtis tūkstančių km²); tuo pačiu metu išpilamas didžiulis bazaltų kiekis, panašus į jų kiekį, kristalizuojantį vandenyno vidurio kalnagūbriuose.

Yra žinomi Sibiro spąstai Rytų Sibiro platformoje, Dekano plynaukštės spąstai Hindustano žemyne ​​ir daugelis kitų. Spąstų susidarymo priežastimi taip pat laikomi karšti mantijos srautai, tačiau, skirtingai nei karštieji taškai, jie veikia trumpai, o skirtumas tarp jų nėra iki galo aiškus.

Karštieji taškai ir spąstai paskatino sukurti vadinamuosius plunksnų geotektonika, kuriame teigiama, kad geodinaminiuose procesuose reikšmingą vaidmenį atlieka ne tik reguliari konvekcija, bet ir plunksnos. Plunksnų tektonika neprieštarauja plokščių tektonikai, bet ją papildo.

Plokštės tektonika kaip mokslų sistema

Dabar tektonika nebegali būti laikoma grynai geologine sąvoka. Ji atlieka pagrindinį vaidmenį visuose geomoksluose, joje atsirado keletas metodologinių požiūrių su skirtingomis pagrindinėmis sąvokomis ir principais.

Iš požiūrio taško kinematinis požiūris, plokščių judesius galima apibūdinti geometriniais figūrų judėjimo sferoje dėsniais. Į žemę žiūrima kaip į plokščių mozaiką skirtingų dydžių, juda vienas kito ir pačios planetos atžvilgiu. Paleomagnetiniai duomenys leidžia atkurti magnetinio poliaus padėtį kiekvienos plokštės atžvilgiu skirtingais laiko momentais. Apibendrinus skirtingų plokščių duomenis, buvo atkurta visa plokščių santykinių judesių seka. Sujungus šiuos duomenis su informacija, gauta iš fiksuotų karštųjų taškų, buvo galima nustatyti absoliučius plokštelių judesius ir judėjimo istoriją magnetiniai poliaiŽemė.

Termofizinis požiūrisŽemę laiko šilumos varikliu, kuriame šiluminė energija iš dalies paverčiama mechanine energija. Taikant šį metodą, medžiagos judėjimas vidiniuose Žemės sluoksniuose modeliuojamas kaip klampaus skysčio srautas, aprašytas Navier-Stokes lygtimis. Mantijos konvekciją lydi fazių perėjimai ir cheminės reakcijos, kurios vaidina lemiamą vaidmenį mantijos srautų struktūroje. Remdamiesi geofizinių zondavimo duomenimis, termofizinių eksperimentų rezultatais ir analitiniais bei skaitiniais skaičiavimais, mokslininkai bando detalizuoti mantijos konvekcijos struktūrą, rasti tėkmės greičius ir kt. svarbias savybes gilūs procesai. Šie duomenys ypač svarbūs norint suprasti giliausių Žemės dalių sandarą – apatinę mantiją ir šerdį, kurios yra neprieinamos tiesioginiam tyrimui, tačiau neabejotinai turi didžiulę įtaką planetos paviršiuje vykstantiems procesams.

Geocheminis požiūris. Geochemijai plokščių tektonika yra svarbi kaip nuolatinio medžiagų ir energijos mainų tarp skirtingų Žemės sluoksnių mechanizmas. Kiekvienai geodinaminei aplinkai būdingos specifinės uolienų asociacijos. Savo ruožtu pagal šiuos būdingi bruožai galima nustatyti geodinaminę aplinką, kurioje susidarė uola.

Istorinis požiūris. Kalbant apie Žemės planetos istoriją, plokščių tektonika yra žemynų susijungimo ir išsiskyrimo, vulkaninių grandinių atsiradimo ir nykimo, vandenynų ir jūrų atsiradimo ir uždarymo istorija. Dabar dideliems plutos blokams judesių istorija nustatyta labai detaliai ir ilgą laiką, tačiau mažoms plokštelėms metodologiniai sunkumai yra daug didesni. Sudėtingiausi geodinaminiai procesai vyksta plokščių susidūrimo zonose, kur formuojasi kalnų grandinės, susidedančios iš daugybės mažų nevienalyčių blokelių – terranų. Tiriant Uolinius kalnus, iškilo ypatinga geologinių tyrimų kryptis – terrano analizė, kuri apėmė aibę terranų nustatymo ir jų istorijos atkūrimo metodų.

tektoninis lūžis litosferinis geomagnetinis

Pradedant nuo ankstyvojo proterozojaus, litosferos plokščių judėjimo greitis nuosekliai mažėjo nuo 50 cm per metus iki jo. šiuolaikinė prasmė apie 5 cm per metus.

Vidutinio plokščių judėjimo greičio mažėjimas tęsis iki to momento, kai dėl vandenyno plokščių galios padidėjimo ir jų trinties vienas prieš kitą jis nė kiek nesustos. Bet tai įvyks, matyt, tik po 1–1,5 milijardo metų.

Litosferos plokščių judėjimo greičiui nustatyti dažniausiai naudojami duomenys apie juostinių magnetinių anomalijų vietą vandenyno dugne. Šios anomalijos, kaip dabar buvo nustatyta, atsiranda vandenynų plyšių zonose dėl bazaltų įmagnetinimo, kuriuos ant jų pila magnetinis laukas, egzistavęs Žemėje bazaltų išsiveržimo metu.

Tačiau, kaip žinoma, geomagnetinis laukas laikas nuo laiko keisdavo kryptį į visiškai priešingą. Tai lėmė, kad bazaltai, kurie liejosi į skirtingi laikotarpiai geomagnetinio lauko apsisukimai pasirodė įmagnetinti priešingomis kryptimis.

Tačiau dėl vandenyno dugno plitimo vidurio vandenyno kalnagūbrių plyšių zonose senesni bazaltai visada perkeliami į didesnius atstumus nuo šių zonų, o kartu su vandenyno dugnu senovinis Žemės magnetinis laukas „užšalo“ bazaltai nuo jų tolsta.

Ryžiai.

Okeaninės plutos plėtimasis kartu su skirtingai įmagnetintais bazaltais dažniausiai vystosi griežtai simetriškai abiejose plyšio lūžio pusėse. Todėl susijusios magnetinės anomalijos taip pat yra simetriškai abiejuose vandenyno vidurio keterų šlaituose ir juos supančiose bedugnėse. Tokios anomalijos dabar gali būti naudojamos nustatant vandenyno dugno amžių ir jo plėtimosi greitį plyšių zonose. Tačiau tam būtina žinoti atskirų Žemės magnetinio lauko apsisukimų amžių ir palyginti šiuos apsisukimus su vandenyno dugne stebimomis magnetinėmis anomalijomis.

Magnetinių apsisukimų amžius buvo nustatytas atlikus išsamius paleomagnetinius senų bazaltinių sluoksnių ir žemynų nuosėdinių uolienų bei vandenyno dugno bazaltų tyrimus. Palyginus tokiu būdu gautą geomagnetinę laiko skalę su magnetinėmis anomalijomis vandenyno dugne, buvo galima nustatyti vandenyno plutos amžių daugumoje Pasaulio vandenyno vandenų. Visos okeaninės plokštės, susidariusios anksčiau nei vėlyvasis juros periodas, jau buvo nugrimzdusios į mantiją esant šiuolaikinėms ar senovinėms plokščių traukos zonoms, todėl vandenyno dugne neišliko jokių magnetinių anomalijų, kurių amžius viršija 150 milijonų metų.

Pateiktos teorijos išvados leidžia kiekybiškai apskaičiuoti judesio parametrus dviejų gretimų plokščių pradžioje, o paskui trečioje, kartu su viena iš ankstesnių. Tokiu būdu palaipsniui galima į skaičiavimą įtraukti pagrindines iš identifikuotų litosferos plokščių ir nustatyti visų plokščių tarpusavio judėjimą Žemės paviršiuje. Užsienyje tokius skaičiavimus atliko J. Minsteris ir jo kolegos, o Rusijoje – S.A. Ušakovas ir Yu.I. Galuškinas. Paaiškėjo, kad pietrytinėje Ramiojo vandenyno dalyje (netoli Velykų salos) vandenyno dugnas didžiausiu greičiu atitrūksta. Šioje vietoje kasmet išauga iki 18 cm naujos okeaninės plutos. Geologiniu mastu tai yra daug, nes vos per 1 milijoną metų tokiu būdu susidaro iki 180 km pločio jauno dugno juosta, o per kiekvieną plyšio zonos kilometrą išteka apie 360 ​​km3 bazaltinės lavos. Tuo pačiu metu! Remiantis tais pačiais skaičiavimais, Australija tolsta nuo Antarktidos maždaug 7 cm per metus greičiu, o Pietų Amerika iš Afrikos – maždaug 4 cm/metus greičiu. Persikėlus į šalį Šiaurės Amerika iš Europos atsiranda lėčiau – 2-2,3 cm/metus. Raudonoji jūra plečiasi dar lėčiau – 1,5 cm/metus (atitinkamai bazaltų čia išpilama mažiau – tik 30 km3 kiekvienam Raudonosios jūros plyšio tiesiniam kilometrui per 1 mln. metų). Tačiau Indijos ir Azijos „susidūrimo“ greitis siekia 5 cm per metus, o tai paaiškina mūsų akimis besivystančias intensyvias neotektonines deformacijas ir Hindukušo, Pamyro ir Himalajų kalnų sistemų augimą. Šios deformacijos sukuria aukštas lygis viso regiono seisminis aktyvumas (Indijos ir Azijos susidūrimo tektoninė įtaka paveikia toli už pačios plokščių susidūrimo zonos, nusitęsia iki pat Baikalo ežero ir Baikalo-Amūro magistralinio linijos sričių). Didžiojo ir Mažojo Kaukazo deformacijas sukelia Arabijos plokštės spaudimas šiam Eurazijos regionui, tačiau čia plokščių suartėjimo greitis yra žymiai mažesnis – tik 1,5-2 cm/metus. Todėl regiono seisminis aktyvumas čia mažesnis.

Šiuolaikiniai geodeziniai metodai, įskaitant kosminę geodeziją, didelio tikslumo lazerinius matavimus ir kitus metodus, nustatė litosferos plokščių judėjimo greitį ir įrodė, kad vandenyno plokštės juda greičiau nei tos, kuriose yra žemynas, o kuo storesnė žemyninė litosfera, tuo mažesnė plokštės judėjimo greitis.

Pagal šiuolaikinį plokščių teorija Visą litosferą į atskirus blokus skaido siauros ir aktyvios zonos – gilieji lūžiai, judantys viršutinės mantijos plastikiniame sluoksnyje viena kitos atžvilgiu 2-3 cm greičiu per metus. Šie blokai vadinami litosferos plokštės.

Litosferos plokščių ypatumas yra jų standumas ir gebėjimas, nesant išorinių poveikių, ilgą laiką išlaikyti nepakitusią formą ir struktūrą.

Litosferos plokštės yra mobilios. Jų judėjimas išilgai astenosferos paviršiaus vyksta mantijos konvekcinių srovių įtakoje. Atskiros litosferos plokštės gali judėti viena nuo kitos, priartėti viena prie kitos arba slysti viena kitos atžvilgiu. Pirmuoju atveju tarp plokščių atsiranda įtempimo zonos su įtrūkimais išilgai plokščių ribų, antruoju - suspaudimo zonos, kartu su vienos plokštės stūmimu ant kitos (stūmimas - užstrigimas; stūmimas - subdukcija), trečiuoju - šlyties zonos – gedimai, išilgai kurių slysta gretimos plokštės.

Ten, kur susilieja žemyninės plokštės, jos susiduria ir susidaro kalnų juostos. Taip jis atsirado, pavyzdžiui, prie Eurazijos ir IndoAustralijos plokščių ribos kalnų sistema Himalajuose (1 pav.).

Ryžiai. 1. Kontinentinių litosferos plokščių susidūrimas

Sąveikaujant žemyninei ir okeaninei plokštėms, plokštelė su okeanine pluta pasislenka po plokšte su žemynine pluta (2 pav.).

Ryžiai. 2. Kontinentinės ir vandenyno litosferos plokščių susidūrimas

Dėl žemyninių ir vandenynų litosferos plokščių susidūrimo susidaro giliavandenės tranšėjos ir salų lankai.

Litosferos plokščių skirtumai ir dėl to susidarantis vandenyno plutos susidarymas parodytas Fig. 3.

Vidurio vandenyno kalnagūbrių ašinėms zonoms būdinga plyšiai(iš anglų kalbos plyšys - plyšys, plyšys, lūžis) – didelė šimtų, tūkstančių ilgio, dešimčių, o kartais ir šimtų kilometrų pločio žemės plutos linijinė tektoninė struktūra, susidariusi daugiausia horizontaliai tempiant plutą (4 pav.). Labai dideli plyšiai vadinami suplyšę diržai, zonos ar sistemos.

Kadangi litosferos plokštė yra viena plokštė, kiekvienas jos gedimas yra seisminio aktyvumo ir vulkanizmo šaltinis. Šie šaltiniai yra sutelkti santykinai siaurose zonose, kuriose vyksta gretimų plokščių tarpusavio judėjimas ir trintis. Šios zonos vadinamos seisminės juostos. Rifai, vidurio vandenyno keteros ir giliavandenės tranšėjos yra judrūs Žemės regionai ir yra ties litosferos plokščių ribomis. Tai rodo, kad žemės plutos formavimosi procesas šiose zonose šiuo metu vyksta labai intensyviai.

Ryžiai. 3. Litosferos plokščių divergencija zonoje tarp vandenyno kalnagūbrio

Ryžiai. 4. Plyšio formavimo schema

Dauguma litosferos plokščių gedimų atsiranda vandenynų dugne, kur žemės pluta plonesnė, tačiau pasitaiko ir sausumoje. Didžiausias sausumos lūžis yra Rytų Afrikoje. Jis tęsiasi 4000 km. Šio gedimo plotis 80-120 km.

Šiuo metu galima išskirti septynias didžiausias plokšteles (5 pav.). Iš jų didžiausias plotas yra Ramusis vandenynas, kurį sudaro tik vandenyno litosfera. Kaip taisyklė, Nazca plokštė, kurios dydis yra kelis kartus mažesnis nei kiekviena iš septynių didžiausių, taip pat priskiriama didelėms. Tuo pačiu metu mokslininkai teigia, kad iš tikrųjų Naskos plokštė yra daug daugiau didesnio dydžio, nei matome žemėlapyje (žr. 5 pav.), nes nemaža jo dalis pateko po gretimomis plokštėmis. Ši plokštė taip pat susideda tik iš vandenyno litosferos.

Ryžiai. 5. Žemės litosferos plokštės

Plokštės, apimančios ir žemyninę, ir vandenyninę litosferą, pavyzdys yra, pavyzdžiui, IndoAustralijos litosferos plokštė. Arabijos plokštę beveik vien sudaro žemyninė litosfera.

Litosferos plokščių teorija yra svarbi. Visų pirma, tai gali paaiškinti, kodėl kai kuriose Žemės vietose yra kalnai, o kitose - lygumos. Naudojant litosferos plokščių teoriją, galima paaiškinti ir numatyti katastrofinius reiškinius, vykstančius plokščių ribose.

Ryžiai. 6. Žemynų formos tikrai atrodo suderinamos.

Žemynų dreifo teorija

Litosferos plokščių teorija kilusi iš žemynų dreifo teorijos. Dar XIX a. daugelis geografų yra pastebėję, kad žvelgiant į žemėlapį galima pastebėti, jog artėjant Afrikos ir Pietų Amerikos pakrantės atrodo suderinamos (6 pav.).

Žemynų judėjimo hipotezės atsiradimas siejamas su vokiečių mokslininko vardu Alfredas Wegeneris(1880-1930) (7 pav.), kuris šią idėją labiausiai išplėtojo.

Wegeneris rašė: „1910 m. man pirmą kartą kilo mintis perkelti žemynus... kai mane nustebino abiejų pusių pakrančių kontūrų panašumas. Atlanto vandenynas“ Jis teigė, kad ankstyvajame paleozojaus laikais Žemėje buvo du dideli žemynai – Laurazija ir Gondvana.

Laurazija buvo šiaurinis žemynas, kuris apėmė teritorijas šiuolaikinė Europa, Azija be Indijos ir Šiaurės Amerikos. Pietinė žemyninė dalis— Gondvana sujungė šiuolaikines Pietų Amerikos, Afrikos, Antarktidos, Australijos ir Hindustano teritorijas.

Tarp Gondvanos ir Laurazijos buvo pirmoji jūra – Tetis, tarsi didžiulė įlanka. Likusią Žemės erdvę užėmė Panthalassa vandenynas.

Maždaug prieš 200 milijonų metų Gondvana ir Laurazija buvo sujungtos į vieną žemyną – Pangea (Pan – universalus, Ge – žemė) (8 pav.).

Ryžiai. 8. Vieno Pangėjos žemyno egzistavimas (balta – žemė, taškai – sekli jūra)

Maždaug prieš 180 milijonų metų Pangea žemynas vėl pradėjo skirstytis į sudedamąsias dalis, kurios susimaišė mūsų planetos paviršiuje. Pasidalijimas įvyko taip: iš pradžių vėl atsirado Laurasia ir Gondvana, paskui Laurasija išsiskyrė, o paskui išsiskyrė Gondvana. Dėl Pangėjos dalių skilimo ir išsiskyrimo susidarė vandenynai. Atlanto ir Indijos vandenynai gali būti laikomi jaunais vandenynais; senas - Tylus. Šiaurinis Arkties vandenynas atsiskyrė padidėjus sausumos masei Šiaurės pusrutulyje.

Ryžiai. 9. Žemynų dreifo vieta ir kryptys kreidos periodu prieš 180 mln.

A. Wegeneris rado daug patvirtinimų, kad egzistuoja vienintelis Žemės žemynas. Jis ypač įtikino senovės gyvūnų – listozaurų – liekanų egzistavimą Afrikoje ir Pietų Amerikoje. Tai buvo ropliai, panašūs į mažus begemotus, kurie gyveno tik gėlo vandens telkiniuose. Tai reiškia, kad sūriu keliu nuplaukite didelius atstumus jūros vandens jie negalėjo. Jis rado panašių įrodymų augalų pasaulyje.

Susidomėjimas žemyninio judėjimo hipoteze XX amžiaus 30-aisiais. kiek sumažėjo, bet vėl atgimė 60-aisiais, kai, tiriant vandenyno dugno reljefą ir geologiją, buvo gauti duomenys, rodantys vandenyno plutos plėtimosi (plitimo) procesus ir kai kurių „nardymo“ procesus. plutos dalys po kitomis (subdukcija).

Yra dviejų tipų litosfera. Okeaninėje litosferoje yra apie 6 km storio vandenyno pluta. Jį daugiausia dengia jūra. Žemyninę litosferą dengia žemyninė pluta, kurios storis nuo 35 iki 70 km. Didžioji šios plutos dalis išsikiša aukščiau ir sudaro žemę.

Plokštės

Uolos ir mineralai

Judančios plokštės

Žemės plutos plokštės nuolat juda įvairiomis kryptimis, nors ir labai lėtai. Vidutinis jų judėjimo greitis – 5 cm per metus. Jūsų nagai auga maždaug tokiu pat greičiu. Kadangi visos plokštės tvirtai priglunda viena prie kitos, bet kurios iš jų judėjimas paveikia aplinkines plokštes, todėl jos palaipsniui juda. Plokštės gali judėti įvairiais būdais, o tai matyti ties jų ribomis, tačiau priežastys, sukeliančios plokštelių judėjimą, mokslininkams vis dar nežinomos. Matyt, šis procesas gali neturėti nei pradžios, nei pabaigos. Nepaisant to, kai kurios teorijos teigia, kad vienos rūšies plokštelių judėjimas gali būti, taip sakant, „pirminis“, ir nuo jo pradeda judėti visos kitos plokštės.

Vienas iš plokščių judėjimo tipų yra vienos plokštės „nardymas“ po kita. Kai kurie mokslininkai mano, kad būtent tokio tipo judesiai sukelia visus kitus plokštelių judesius. Kai kuriose ribose išlydyta uoliena, besistumdanti į paviršių tarp dviejų plokščių, sukietėja jų kraštuose, išstumdama plokštes. Šis procesas taip pat gali sukelti visų kitų plokščių judėjimą. Taip pat manoma, kad, be pirminio smūgio, plokščių judėjimą skatina milžiniški šilumos srautai, cirkuliuojantys mantijoje (žr. straipsnį „“).

Dreifuojantys žemynai

Mokslininkai mano, kad nuo pirminės žemės plutos susidarymo, plokščių judėjimas pakeitė žemynų ir vandenynų padėtį, formą ir dydį. Šis procesas buvo vadinamas tektonika plokštės. Pateikiami įvairūs šios teorijos įrodymai. Pavyzdžiui, žemynų, tokių kaip Pietų Amerika ir Afrika, kontūrai atrodo taip, tarsi jie kažkada sudarė vieną visumą. Neabejotini panašumai taip pat buvo atrasti tarp uolienų, sudarančių senovės kalnų grandines abiejuose žemynuose, struktūros ir amžiaus.

1. Mokslininkų teigimu, dabar Pietų Ameriką ir Afriką sudarančios sausumos masės buvo sujungtos viena su kita daugiau nei prieš 200 mln.

2. Matyt, Atlanto vandenyno dugnas palaipsniui plėtėsi, nes plokščių ribose susiformavo nauja uoliena.

3. Šiuo metu Pietų Amerika ir Afrika dėl plokštelių judėjimo nutolsta viena nuo kitos maždaug 3,5 cm per metus.