Теория литосферных плит

Теория литосферных плит

Теория литосферных плит

Дивергенция

Сдвиговые передвижения по трансформным разломам

Дивергенция

Немецкий ученый Альфред Вегенер пришел к выводу, что суперконтинент Пангея распалась на Гондвану и Лавразию приблизительно 135 млн. лет назад. Эта гипотеза получила название – мобилизм и превратилась в теорию еще в конце прошлого века.

По этой теории земная кора состоит из 15 литосферных плит, из которых выделяются 6, самых крупных. В их перечень входят:

  • Евразийская плита;
  • Южноамериканская плита;
  • Североамериканская плита;
  • Антарктическая плита;
  • Австралийская плита;
  • Тихоокеанская плита.

Относительное движение литосферных плит подтверждено наблюдениями и измерениями из космоса. Скорость перемещения плит относительно друг друга различная и составляет от 1 мм до 18 см в год.

Известны три типа относительного перемещения литосферных плит:

  • Дивергенция (divergere);
  • Конвергенция (convergo);
  • Сдвиговые перемещения.

Дивергенция (расхождение) определяется рифтингом (процесс образования рифтов литосферы) и спредингом (процесс раздвигания литосферных плит).

Перемещение плит наблюдаются вдоль дивергентных линий, которые в рельефе Земли представлены рифтами (места разрыва земной коры), где действуют деформации растяжения. Кора планеты в этих местах менее плотная, тепловой поток чрезвычайно велик и сочетание этих факторов приводит к интенсивной вулканической деятельности.

От положения дивергентного рубежа зависит процесс дальнейшего формирования ландшафта — если линия проходит по границе континента, то возникает континентальный рифт. В некоторых случаях он превращается в океанический бассейн.

Возникновение рифтов на океанической коре происходит вблизи центральных частей срединно-океанических хребтов, вследствие процесса образования океанической коры, поступающей из астеносферы раскаленной базальтовой магмы.

Спрединг — процесс создания новой океанической коры из выходящего на поверхность магматического базальтового расплава.

В зависимости от величины скорости раздвижения плит срединно-океанические хребты делят на два типа: быстро-спрединговые – скорость раздвижения 8-16 см/год; медленно-спрединговые – рифты с ярко выраженной центральной депрессией. Рифты находятся на глубине около 5000 метров, и с них начинается образования линии раскола континента. На этом участке обычно формируется протяженная и глубокая, в сотни метров, впадина.

В зависимости от множества внешних факторов возможны два варианта дальнейшего развития процессов:

Рифт больше не расширяется и заполняется осадочными породами.

Продолжается процесс раздвижения континентальных плит с началом формирования океанической коры.

Авлакоген – узкий и глубокий грабен (ров, борозда) в основании древней платформы.

Конвергенция — термин противоположный дивергенции, обозначающий процесс схождения, сближения и т. п.

В тектонике рассматривается три варианта взаимодействия платформ при столкновениях:

  • Сближение двух континентальных плит;
  • Коллизия океанической и континентальной плиты;
  • Соударение океанических плит.

Характер сближения влияет на дальнейшее развитие их взаимодействия.

Если более тяжелая океанская тектоническая плита задвигается под континентальную платформу или соседнюю океаническую, то этот процесс называется субдукцией.

При столкновении океанических плит погружается более древняя, т. к. она уже остыла и стала тяжелее и плотнее. Термин субдукция означает процесс формирования свежей континентальной коры.

Значительно реже при столкновении океанской и континентальной плиты происходит процесс обдукции. Это явление чрезвычайно редкое и в наше время никем не зафиксировано. В геологической истории Земли такие участки обнаружены.

Известно, что кора континентальных платформ легче, чем вещество мантии, поэтому плита не может погрузиться в нее и возникает процесс коллизии (столкновения) приводящий к смятию земной коры, в результате которого возникают горные цепи.

Формируются крупные надвиги, увеличиваются горные объекты. Например, горные системы Гималаев и Тибета возникли в результате коллизии Евразийской и Индостанской плит, а древний океан Тетис превратился в систему крупных водоемов.

Современные субдукционные границы между сходящимися плитами составляют около 45 тыс. км, а границы коллизионного типа только 12 тыс. км.

Сдвиговые передвижения по трансформным разломам

Разная скорость движения при параллельном типе перемещения плит создает сдвиговые нарушения, создающие трансформные разломы. Подобные процессы редко происходят на материках, но очень часто возникают в океанах. Направление океанских трансформенных разломов обычно перпендикулярно направлению срединно-океанических хребтов, разделяя их на сегменты.

Такие участки характеризуются активной вулканической деятельностью и горообразованием. Грабены, складки, надвиги формируются вокруг разлома. На континентах такие сдвиговые процессы очень редки, но все же происходя. Примером является активный разлом земной коры – Сан-Андреас, протянувшийся почти на 800 миль. Сан-Андреас – один из самых сейсмоактивных регионов Земли.

Он возник на границе между Северо-Американской и Тихоокеанской плитой. Относительное перемещение плит 0,6 см/год, а землетрясения возникают периодически, один раз в 22 года с магнитудой превышающей 6 единиц. Мегаполис Сан-Франциско размещается в опасной сейсмологической зоне из-за близости к разлому земной коры.

Мантийная конвекция – основная причина перемещения материковых плит. Она возникает вследствие наличия мантийных теплогравитационных течений, которые подпитываются энергией за счет разности температур центральных областей планеты и вещества, близкого к поверхности.

Происходит непрерывный процесс, появляются упорядоченные конвективные потоки раскаленной магмы, которая в верхней части движется горизонтально, определяя перемещение плит.

Установлено, что восходящие потоки конвективных ячеек находятся под зонами дивергентных границ, нисходящие ветви соответствуют зонам конвергентных линий. Следовательно, основная причина перемещения материковых плит – воздействие на них конвективных течений магмы.

Кроме того, существует еще несколько факторов, вызывающих перемещение литосферных плит:

  • Гравитационное воздействие;
  • Затягивание остывшей океанской плиты в горячую (субдукция);
  • Гидравлическое расклинивание сформировавшимися базальтами, происходящее в местах расположения срединно-океанических хребтов.

Материковые литосферные плиты состоят из континентальной и океанской части. Наличие в составе плиты огромного континента уменьшает скорость перемещения всей платформы.

Эта закономерность подтверждается относительно быстрым движением Тихоокеанской плиты и Наска, относящимся к чисто океанским плитам.

Литосферные плиты континентов – Евразии, Африки, Антарктики, а также Северной и Южной Америки перемещаются значительно медленнее.

Ученые считают, что существует два основных механизма, перемещающих плиты:

  • Силы, прилагаемые к краям плит;
  • Воздействие мантийного «волочения».

Для каждой конкретной литосферной плиты движущий механизм следует определять индивидуально. Ученые используют теорему Эйлера для описания их перемещения.

Эта теорема гласит – каждое вращающееся тело имеет ось в трехмерном пространстве, поэтому вращение объекта описывается двумя параметрами – углом поворота и координатами оси вращения. Эта теорема позволяет реконструировать положение континентов в любую геологическую эпоху.

Анализируя полученные данные о движении континентов, ученые получили парадоксальный вывод – через 400-600 млн. лет континенты объединяются, превращаясь в суперконтинент с последующим распадом.

Источник: https://sciterm.ru/spravochnik/teoriya-litosfernih-plit/

Сдвиговые перемещения по трансформным разломам

Параллельное движение плит и их разная скорость приводит к трансформным разломам, которые представляют собой сдвиговые нарушения. Они очень редки на материках и широко распространены в океанах. В океане эти разломы направлены перпендикулярно срединно-океаническим хребтам и разбивают их на сегменты.

На таких участках практически постоянны землетрясения и горообразование. Надвиги, складки, грабены формируются вокруг разлома. На материках такие сдвиговые границы довольно редки и достаточно активным примером такой границы является разлом Сан-Андреас. Он отделяет Тихоокеанскую плиту от Североамериканской плиты.

Сан-Андреас тянется на $800$ миль и относится к самым сейсмоактивным районам планеты. Смещение плит здесь относительно друг друга происходит на $0,6$ см в год, а землетрясения, которые возникают один раз в $22$ года, имеют магнитуду более $6$ единиц.

В зоне повышенной опасности находится город Сан-Франциско и большая часть бухты одноименного названия, потому что они находятся в непосредственной близости от разлома.Движение плит объясняется мантийной конвекцией, которая является основной их причиной.

Конвекция образуется благодаря мантийным теплогравитационным течениям, а источником энергии для них служит разность температуры между центральными областями Земли и частями, близкими к поверхности. Породы, нагретые в центральных зонах, начинают расширяться, уменьшается их плотность и, уступая место более холодным, они всплывают.

В результате непрерывности этого процесса возникают замкнутые упорядоченные конвективные ячейки. В её верхней части течение вещества почти горизонтальное, что и определяет перемещение плит.

Замечание 2

Если говорить в общем, то под зонами дивергентных границ располагаются восходящие ветви конвективных ячей, а под зонами конвергентных границ – нисходящие ветви и основной причиной движения литосферных плит является «волочение» конвективными течениями.

Можно назвать еще ряд факторов, действующих на плиты:

  • Гравитационное «соскальзывание» литосферной плиты;
  • Затягивание в зонах субдукции холодной океанской плиты в горячую;
  • Гидравлическое расклинивание базальтами в зонах срединно-океанических хребтов.

Литосферные плиты состоят из океанских и континентальных частей. Ученые считают, что присутствие в составе плиты континента должно «тормозить» движение всей плиты.

Так оно и есть, быстрее движутся чисто океанские плиты – Наска, Тихоокеанская.

Медленнее движутся плиты, в составе которых большую площадь занимают континенты – Евразийская, Североамериканская, Южноамериканская, Антарктическая, Африканская.

Условно выделяют две группы мезанизмов, которые приводят в движение плиты:

  • Силы мантийного «волочения»;
  • Силы, приложенные к краям плит.

Хотя для каждой плиты движущие механизмы оцениваются индивидуально. Перемещения литосферных плит можно описать на основе теоремы Эйлера.

Его теорема утверждает, что у любого вращения трехмерного пространства есть ось и вращение можно описать такими параметрами как координаты оси вращения и угол поворота. При помощи теоремы можно реконструировать положение континентов в прошлые геологические эпохи.

Ученые пришли к выводу, анализируя данные о перемещении континентов, что каждые $400$-$600$ млн. лет они снова объединяются в единый суперконтинент, который в дальнейшем подвергается распаду.

Источник: https://spravochnick.ru/geografiya/teoriya_litosfernyh_plit/

Тектонические плиты Земли — строение, причины движения и столкновения

Теория литосферных плит

В настоящее время существует специальная область знаний, отвечающая за изучение развития сейсмической активности земной коры. Она получила название тектоники плит. Сама тектоническая (литосферная) плита представляет собой определенный структурный элемент в литосфере, который непрерывно движется в верхней мантии (астеносфере) планеты Земля.

В свою очередь, тектоника как самостоятельная наука в географии занимается изучением строения земной коры, а также динамики её движения на протяжении длительного периода времени. Она также устанавливает процесс взаимодействия литосферных блоков между собой.

Литосфера включает в себя как большие, так и маленькие плиты.

На тех участках планеты, в которых отмечаются зоны с наиболее высокой сейсмической и вулканической активностью, образуются горные массивы, бассейны, каньоны, извержения вулканов, а также землетрясения катастрофического характера, приводящие к весьма печальным последствиям. В основном это происходит на границе огромных тектонических плит, которые приводят к разломам в земной поверхности.

Несомненно, изменению структуры рельефа способствует движение тектонических плит Земли. Схема развития этого явления может быть представлена в двух вариантах:

  • соединение литосферных блоков. Максимальное сближение плит приводит к их столкновению и образованию горных массивов и возвышенностей;
  • расхождение плит. Это способствует формированию впадин на дне океанов, а также разломов в земной коре.

Изучая карту мира, можно обнаружить, что очертания материков похожи друг на друга. Так, исследования ученых показали, что много миллионов лет назад тектонические плиты были единым целым.

Такой материковый комплекс называется Пангея.

Однако по мере эволюции сейсмическая активность Земли лишь возрастала, что привело к образованию отдельных литосферных блоков, отдаленных друг от друга на весьма значительное расстояние.

В настоящее время ученые различных стран мира сходятся во мнении, что через несколько веков процесс формирования материков будет иметь обратный характер, то есть литосферные блоки начнут вновь двигаться навстречу друг к другу.

Причина движения

Главной движущей силой материков является конвекция. Это явление представляет собой определенные процессы непрерывного движения веществ в земной коре. Так, особо высокая температура, выходящая за отметку 5 тыс.

градусов по Цельсию, наблюдается в центральной части планеты. В процессе нагревания слои, находящиеся в недрах Земли, поднимаются.

Со слоями более низкой температуры наблюдается прямо противоположная тенденция, поскольку они двигаются обратно к центру.

В результате конвекции образуется непрерывное движение веществ различной температуры, что и приводит к движению тектонических (литосферных) плит. Необходимо отметить тот факт, что скорость их передвижения составляет в среднем от двух до двух с половиной сантиметров в год. Такая характерная динамика сопоставима со скоростью роста человеческих ногтей.

Результатом деформации земной поверхности является возникновение целых горных комплексов, таких как Урал, Алтай и Кавказ, находящихся на территории России. Кроме того, сюда можно отнести Гималаи, Альпы, Анды, а также систему разломов Сан-Андреас.

При изучении сути тектоники необходимо определить, какие существуют виды тектонических структур. Так, среди них можно выделить следующие:

  • дивергентная. Суть этого вида состоит в отдалении двух литосферных блоков, в результате чего образуются пропасти или горный комплекс в разных частях планеты;
  • конвергентная. При этом типе происходит процесс максимального сближения двух плит, при котором более тонкий блок заходит на более плотный. Это приводит к формированию горных хребтов;
  • скользящая. Её основная цель состоит в отдалении двух блоков в прямо противоположных направлениях друг от друга.

К наиболее крупным литосферным блокам можно отнести Антарктическую, Африканскую, Евразийскую, Австралийскую, а также Тихоокеанскую плиту. Кроме того, сюда можно отнести Северо- и Южно-американскую, Индостанскую плиту. На их площадь приходится около 90 процентов всей земной поверхности.

Необходимо отметить тот факт, что скользящая тектоническая структура характерна для такого материка, как Африка. На её поверхности сейчас наблюдается много разломов, особенно на территории Кении.

Ученые прогнозируют, что спустя десять миллионов лет африканский континент в качестве единого целого полностью прекратит свое существование.

Помимо дивергентной, конвергентной, а также скользящей тектонической структуры, выделяют континентальные, океанические и смешанные литосферные блоки.

Характеристика теорий

Существует несколько теорий тектонических плит. Наиболее популярной из них является гипотеза, выдвинутая А. Вегенером. Она основывалась на предположении, что много миллионов лет назад западная Африка и восточная часть Южной Америки были единым целым.

Вегенер внёс значительный вклад в развитие тектоники. Прежде всего, он утверждал, что литосферные блоки разной весовой категории с довольно жёсткой структурой расположены на астеносфере Земли. Внешняя мантия была весьма пластичной, вследствие чего тектонические плиты постоянно находились в хаотичном движении.

Беспорядочное перемещение платформ приводило к их неизбежному столкновению. Плиты также могли заходить на поверхности друг друга.

Все эти события способствовали появлению таких природных явлений, как извержения вулканов и катастрофических землетрясений.

Участки земной коры, имеющие высокую степень сейсмической активности, смещались в пространстве приблизительно на восемнадцать сантиметров в год. На земной поверхности также можно было наблюдать извержение магмы из недр.

В настоящее время некоторые учёные считают, что именно магма принимала активное участие в формировании океанического дна.

Лава, выходящая из недр Земли, постепенно остывала, в результате чего формировался новый рельеф.

При этом те участки земной коры, которые не принимали участия в формировании структуры дна, с помощью дрейфа литосферных блоков снова проникали в земные недра, превращаясь в магму.

Кроме того, в своих научных исследованиях А. Вегенер уделял время изучению темы вулканов. Он рассматривал вопросы, касающиеся растяжения океанического дна и состава жидких веществ в недрах Земли.

Кроме А. Вегенера существенный вклад в развитие тектонической науки внёс Шмеллинг. В своих научных трудах он впервые открыл силу движения литосферных плит. Учёный установил, что главным движущим фактором является конвекция, при которой нижние земные слои с более высокой температурой поднимаются, а верхние постепенно остывают и проходят вниз к недрам Земли.

В настоящее время современная тектоническая наука включает в себя следующие основные положения:

  • земная кора состоит из литосферы и астеносферы. Первая из них имеет более хрупкое строение, в то время как последняя — более пластичную;
  • главной движущей силой тектонических (литосферных) блоков является конвекция, происходящая в астеносфере;
  • структура земной поверхности представлена восемью крупными плитами. Кроме того, она включает в себя как средние, так и более мелкие блоки;
  • чаще всего тектонические плиты самого малого размера располагаются между основными земными блоками;
  • наиболее сейсмически активными участками являются те зоны, которые находятся на границе двух платформ;
  • в процессе активного перемещения плит также принимают активное участие силы, подчиняющиеся теореме вращения Эйлера.

Таким образом, именно движение тектонических платформ, происходящее на протяжении многих миллионов лет, способствовало формированию отдельных материков, островов, континентальных рифов и каньонов, которые существуют в настоящее время.

Учёные выявили устойчивую тенденцию в динамике плит. Так, скорость горизонтальных сдвигов блоков возросла примерно в два раза в течение ста миллионов лет. Однако, согласно прогнозам учёных, она должна была, наоборот, уменьшиться.

Исходя из этого можно сделать вывод, что характер поведения плит не является слишком предсказуемым.

Исследователи утверждают, что основным фактором, влияющим на темп движения, является вода.

Именно огромное скопление жидкости внутри земной поверхности способствует смягчению мантии, в результате чего скорость перемещения плит значительно повышается.

Необходимо отметить тот факт, что процесс перемещения литосферных блоков все ещё не завершён. Образ земной поверхности до сих пор продолжает формироваться.

Источник: https://nauka.club/geografiya/tektonicheskie-plity.html

8.3. Теория литосферных плит

Теория литосферных плит

В1912г.немецкийгеофизикА.Вегенер(1880—1930)привелгеологическиеигеографические доказательства осуществованииединого материка в историческомпрошломЗемли.Донего,ещевXIXв.,высказываласьаналогичнаяидея: сравнение очертаний материков говорило в пользу того, что когда-то онисоставляли один материк. А.

Вегенер назвал этот материк Пангеей. Греческоеслово пангея означает вся Земля. А. Вегенер утверждал, что 135 млн лет тому назад Пангея распаласьна два материка: Лавразию(севернаячасть) и Гондвану(южная часть). Эта гипотеза получила название мобилизма(лат. mobilis —подвижный).

Во второй половине прошлого века эта гипотеза стала теорией. Из космосазафиксированодвижение литосферныхплит. Сегодня доказано,чтоземнаякорасостоит из 15 литосферныхплит,из которых 6 являются самыми крупными:Антарктическая,Австралийская,Южноамериканская,Тихоокеанская,СевероамериканскаяиЕвразийская.

Поразнымоценкам,плитыдвигаютсясоскоростьюотмиллиметрадо10—18см

в год. Движение плит состоит из: спрединга (англ. spreading — расхождение) и

субдукции(лат.sab —под иdicto—введение).

Первыйпроцесс—эторасхождениеплит,второй—погружениеоднойплиты

под другую. В целом размеры Земли являются постоянными благодаря

действующим на Земле геофизическим полям (гравитационному, магнитному,электрическому и тепловому). Поэтому расширяющаяся от срединно-океанической системы хребтов океаническая кора не может расширяться добесконечности.

Океаническая плита, сталкиваясь с материковой литосфернойплитой, погружается под материковую. Плотность материковых плит меньшеплотности океанических, поэтомуматериковая плитаподнимается над океанической,котораяпогружаетсяподматериковуювмантиюнаглубинудо670 км.

Согласнонекоторымисследованияммощностьлитосферныхплитколеблетсяот 150 до 350 км под материками и от 5 до 90 км под океанами. СтолкновениематериковыхплитприводиткобразованиюсистемгорныххребтовтипаГималаеви Кавказа.

Граница, где происходит погружение океанических плит подматериковыеплиты,ярковыраженапопериферииТихогоокеана.Протяженностьвсей границы субдукцииплит достигает60 тыс.км.

Российский ученый В. Трубицин разработал гипотезу о механизме плаваниялитосферных плит, согласно которой эти плиты являются как бы крышками,накрывающимиидущиеизЗемлигорячиепотокивещества,названныеплюмами.Нагреваяплитыснизу,энергияплюмовпреобразуетсявмеханическоедвижениелитосферных плит от более нагретой плиты к менее нагретой области земнойкоры.

8.4. Гипотезы образования Земли

Внаучнойлитературеречьидетвосновномодвухконкурирующихгипотезах:гетерогенной и гомогенной.

Гетерогенной гепотезой утверждается, что впротопланетномдискепервоначальнопроисходилослипаниетугоплавкихчастиц,содержащих железо и никель, из которых вначале образовалось ядро нашейпланеты.ОбразованиеЗемлипроисходиловтристадиислипания,илиаккрекции(лат.

accretio — увеличение), исходного вещества Земли. Первая длиласьприблизительно100млнлет.НаэтойстадиирадиусЗемлисоставилпочти95%от настоящего. Вторая длилась 200 млн лет. Третья — 400 млн лет и закончиласьприблизительно3,9 млрд лет тому назад.

Эта гипотеза согласуетсяс современными радиологическимиоценками возраста древних пород. ВозрастЗемлиоцениваетсяв4,66млрдлет.ВозрастсамыхдревнихнаЗемлеминералов— в 4,0—4,4 млрд лет.

Представители гомогеннойгипотезы утверждают, что первоначально Земля былаоднородной.Ядронашейпланетывозниклопозднее.Невсевэтихгипотезахявляетсяясным:какоевлияниеоказывалоСолнценаобразованиеЗемли?Откудана Земле взялся гелий?

Гелий впервые был обнаружен на Солнце. Он является инертным газом. В обычных условиях не вступает в реакции ни с одним из элементов таблицыМенделеева.В30-хгодахбылоустановлено,что унегоестьдваизотопа—гелий-

3 и гелий-4,отличающиесядруготдругаоднимнейтроном.

Измерение соотношения содержания гелия-3 и гелия-4в земных породах и в атмосфере Земли привело ученых к предположению о том, что чем глубже к центруЗемли,тембольшедолжнобытьвпородахгелия-4.

Гелий-4,какговорятгеологи, контролирует глубинные разломы Земли, из которых он выходит.

Однако эксперименты не подтвердили эту гипотезу, поскольку процентноесоотношение этих изотопов сохраняетсяпо мере проникновения в глубьЗемли.

На основании этих экспериментов была высказана гипотеза о том, что приобразованииЗемлиеетемпературабыланевысокой,поскольку,еслионабылабы высокой, гелий должен был бы улетучиться в окружающую среду. Гелий-4образуетсяприраспадерадиоактивныхминералов.Согласноэтойгипотезегелий-

3 в мантииЗемлиимеетсолнечнуюприроду,т.е.имбыло«пропитано»всеисходноевещество, из которого образовалась Земля на первой стадии ее возникновения.Еслибыгелий-3былвнемантии,вболеевысокихслояхЗемли,тоондавнобы улетучился,поскольку его содержание в атмосфере Земли меньше, чем гелия-4.

Из мантии ему выбраться сложнее, поэтому он там сохраняется в процентномотношении,близкомксодержаниюгелия-4,образующегосяврезультатераспадарадиоактивных химических элементоввнутригеологических слоевЗемли.

Источник: https://studfile.net/preview/4381247/page:39/

Booksm
Добавить комментарий