Po sodobni teoriji litosfernih plošč je celotna litosfera po ozkih in aktivnih conah - globokih prelomih razdeljena na ločene bloke, ki se v plastični plasti zgornjega plašča premikajo glede na drugo s hitrostjo 2-3 cm na leto. Ti bloki se imenujejo litosferne plošče.
Prvič je hipotezo o vodoravnem premiku stebelnih blokov Alfred Wegener postavil v dvajsetih letih 20. stoletja v okviru hipoteze o »kontinentalnem odmiku«, vendar ta hipoteza takrat ni dobila podpore.
Šele v šestdesetih letih prejšnjega stoletja so študije oceanskega dna podale prepričljive dokaze o premikih vodoravnih plošč in o procesih širjenja oceanov zaradi nastajanja (širjenja) oceanske skorje. Oživitev idej o prevladujoči vlogi horizontalnih gibanj je potekala v okviru "mobilistične" smeri, katere razvoj je privedel do razvoja sodobne teorije tektonike plošč. Glavna načela tektonike plošč je v letih 1967–68 oblikovala skupina ameriških geofizikov - W. J. Morgan, K. Le Pichon, J. Oliver, J. Isaacs, L. Sykes pri razvoju prejšnjih (1961–62) idej ameriških znanstvenikov G. Hess in R. Digz o širjenju (širjenju) oceanskega dna.
Trdijo, da znanstveniki niso povsem prepričani, kaj povzroča te premike in kako so bile označene meje tektonskih plošč. Obstaja nešteto različnih teorij, vendar nobena od njih v celoti ne razloži vseh vidikov tektonskega delovanja.
Naj vsaj ugotovimo, kako si to zdaj predstavljajo.
Wegener je zapisal: "Leta 1910 se mi je prvič pojavila ideja o premikanju celin … ko me je prizadela podobnost obalnih linij na obeh straneh Atlantskega oceana." Predlagal je, da sta v zgodnjem paleozoiku na Zemlji dve veliki celini - Lavrazija in Gondvana.
Laurazija je bila severna celina, ki je vključevala ozemlja sodobne Evrope, Azije brez Indije in Severne Amerike. Južna celina - Gondwana je združila sodobna ozemlja Južne Amerike, Afrike, Antarktike, Avstralije in Hindustana.
Promocijski video:
Med Gondwano in Laurasijo je bila prva morska hrana - Tethys, kot ogromen zaliv. Preostali del Zemlje je zasedel ocean Panthalassa.
Pred približno 200 milijoni let sta bili Gondwana in Laurasia združeni v enotno celino - Pangea (Pan - univerzalni, Ge - zemlja).
Pred približno 180 milijoni let se je celina Pangea ponovno začela ločevati na svoje sestavne dele, ki so bili mešani na površini našega planeta. Delitev je potekala na naslednji način: najprej sta se ponovno pojavili Laurasia in Gondwana, nato sta se Laurasia razšli, nato pa se je ločila Gondwana. Zaradi razcepa in razhajanja delov Pangee so nastali oceani. Atlantski in Indijski ocean se lahko štejeta za mlade; stara - Tiho. Arktični ocean se je s povečanjem kopenske mase na severni polobli izoliral.
A. Wegener je našel veliko potrditev obstoja ene same celine Zemlje. Obstoj ostankov starodavnih živali v Afriki in Južni Ameriki se mu je zdel še posebej prepričljiv. Bili so plazilci, podobni majhnim povodnim telesom, ki so živeli le v sladkovodnih telesih. To pomeni, da niso mogli preplavati ogromnih razdalj v slani morski vodi. Podobne dokaze je našel v rastlinskem kraljestvu.
Zanimanje za hipotezo o gibanju celin v 30. letih 20. stoletja. nekoliko zmanjšala, vendar je v 60. letih znova oživela, ko so kot rezultat študij reliefa in geologije oceanskega dna dobili podatke, ki kažejo na procese širjenja (širjenja) oceanske skorje in "potapljanja" nekaterih delov skorje pod drugimi (subduction).
Struktura celinskega razkola.
Zgornji skalni del planeta je razdeljen na dve lupini, ki se v reoloških lastnostih bistveno razlikujeta: togo in krhko litosfero ter osnovno plastično in mobilno astenosfero.
Na dnu litosfere je izoterma približno 1300 ° C, kar ustreza temperaturi taljenja (solidus) materiala plašča pri litostatskem tlaku, ki je obstajal na globinah prvih sto kilometrov. Kamnine, ki ležijo nad to izotermo na Zemlji, so dovolj hladne in se obnašajo kot trdi material, medtem ko so spodnje kamnine iste sestave dovolj segrete in relativno enostavno deformirane.
Litosfera je razdeljena na plošče, ki se neprestano premikajo po površini plastične astenosfere. Litosfera je razdeljena na 8 velikih plošč, več deset srednjih plošč in veliko majhnih. Med velikimi in srednjimi ploščami so pasovi, sestavljeni iz mozaikov iz drobnih plošč.
Mejne plošče so območja potresne, tektonske in magmatske dejavnosti; notranja področja plošč so šibko potresna in za njih je značilna šibka manifestacija endogenih procesov.
Več kot 90% Zemljine površine pada na 8 velikih litosfernih plošč:
Nekatere litosferne plošče so sestavljene izključno iz oceanske skorje (na primer Tihoplanska plošča), druge vključujejo delce tako oceanske kot celinske skorje.
Diagram tvorbe razpada.
Obstajajo tri vrste relativnih premikov plošče: divergenca (razhajanje), konvergenca (konvergenca) in strižna gibanja.
Divergentne meje so meje, vzdolž katerih se plošče premikajo. Geodinamična nastavitev, v kateri pride do procesa vodoravnega raztezanja zemeljske skorje, ki ga spremlja nastanek podaljšanih linearno podolgovatih vdolbinic ali jarkov podobnih vdolbinic, imenujemo rifting. Te meje so omejene na celinske bregove in grebene sredi oceana v oceanskih bazenih. Izraz "rift" (iz angleškega rift - ruptura, razpoka, vrzel) se uporablja za velike linearne strukture globokega izvora, ki so nastale med raztezanjem zemeljske skorje. Glede na strukturo gre za grabenju podobne strukture. Razkopi so lahko položeni tako na celinsko kot na oceansko skorjo in tvorijo en sam svetovni sistem, usmerjen glede na geoidno os. V tem primeru lahko razvoj epikontinentalnih razpadov pripelje do porušitve kontinuitete celinske skorje in preobrazbe te prereze v oceansko ločnico (če se širitev razpada ustavi pred stopnjo rupture celinske skorje, se napolni z usedlinami, ki se spremenijo v avlakogen).
Proces drsnih plošč v conah oceanskih razcepov (grebeni sredoceanskega grebena) spremlja nastanek nove oceanske skorje zaradi magmatske bazaltne taline, ki prihaja iz astenosfere. Ta postopek tvorbe nove oceanske skorje zaradi dotoka materiala plašča imenujemo širjenje (od angleščine širiti - širiti, širiti).
Struktura grebena srednjega oceana. 1 - astenosfera, 2 - ultrazvočne kamnine, 3 - osnovne kamnine (gabbroidi), 4 - kompleks vzporednih nasipov, 5 - bazalti oceanskega dna, 6 - segmenti oceanske skorje, ki so se oblikovali v različnih obdobjih (IV s staranjem), 7 - magnet blizu površja komor (z ultrazvočno magmo v spodnjem delu in glavno v zgornjem), 8 - sedimenti oceanskega dna (1-3, ko se kopičijo).
Med širjenjem vsak podaljševalni impulz spremlja dotok novega dela taline, ki ob strjevanju tvori robove plošč, ki se oddaljujejo od osi MOR. Na teh območjih se oblikuje mlada oceanska skorja
Trčenje celinskih in oceanskih litosfernih plošč.
Subdukcija je postopek premika oceanske plošče pod celinsko ali drugo oceansko ploščo. Območja subdukcije so omejena na osne dele globokomorskih rovov, konjugiranih z otočnimi loki (ki so elementi aktivnih robov). Meje subdukcije predstavljajo približno 80% dolžine vseh konvergentnih meja.
Ko se celinska in oceanska plošča trčita, je naravni pojav poddrsanje oceanske (težje) plošče pod robom celine; ko se dve oceanski trčita, starejši (se pravi hladnejši in gostejši) se potopi.
Subtukcijske cone imajo značilno strukturo: njihovi značilni elementi so globokomorski jarek - vulkanski otočni lok - porečje nazaj. V zavojni in submotorni subdukcijski plošči je oblikovano globokomorsko korito. Ko se potopi, ta plošča začne izgubljati vodo (kar je v sestavi sedimentov in mineralov), slednja pa, kot je znano, znatno zmanjšuje tališče kamnin, kar vodi v nastanek talilnih središč, ki napajajo vulkane otoških lokov. V zadnjem delu vulkanskega loka se ponavadi pojavi nekaj raztezanja, ki določa oblikovanje bazena hrbtnega loka. Na območju bazena zadnjega loka je napetost lahko tako pomembna, da vodi do rupture ploščinske skorje in do odprtja bazena z oceansko skorjo (tako imenovani postopek širjenja zadnjega loka).
Prostornina oceanske skorje, absorbirane v območjih subdukcije, je enaka volumnu skorje, ki nastane na območjih širjenja. To stališče poudarja mnenje o stalnosti volumna Zemlje. Toda to mnenje ni edino in dokončno dokazano. Možno je, da se obseg načrtov spreminja pulzirajoče, ali pa se zaradi hlajenja zmanjša.
Potopitev subduktne plošče v plašč sledijo potresnim žariščem, ki nastanejo ob stiku plošč in znotraj podložne plošče (hladnejša in zato bolj krhka od okoliških kamnitih skal). To potresno žarišče se je imenovalo cona Benioff-Zavaritsky. V subdukcijskih conah se začne postopek tvorbe nove celinske skorje. Precej redkejši postopek interakcije med celinsko in oceansko ploščo je postopek obdukcije - potisk dela oceanske litosfere na rob celinske plošče. Poudariti je treba, da med tem postopkom pride do ločevanja oceanske plošče in napreduje le njen zgornji del - skorja in nekaj kilometrov zgornje odeje.
Trčenje kontinentalnih litosfernih plošč.
Ko se celinske plošče trčijo, katerih skorja je lažja od materiala plašča in posledično ni sposobna potopiti vanjo, postopek trčenja poteka. Med trčenjem se robovi trkajočih kontinentalnih plošč drobijo, drobijo in nastajajo sistemi z velikimi potisnimi prelomi, kar vodi v rast gorskih struktur s kompleksno zložljivo strugo. Klasičen primer takega postopka je trčenje Hindustanske plošče z Evroazijsko, ki jo spremlja rast veličastnih gorskih sistemov Himalaje in Tibeta. Postopek trčenja nadomešča postopek subdukcije, s čimer zaključi zaprtje oceanskega bazena. Hkrati se na začetku trka, ko so se robovi celin že približali, trčenje združi s postopkom subdukcije (udiranje oceanske skorje se nadaljuje pod robom celine). Za kolizijske procese sta značilna obsežni regionalni metamorfizem in vsiljivi granitoidni magmatizem. Ti procesi vodijo k nastanku nove celinske skorje (s svojo značilno granitno-gneissovo plastjo).
Glavni razlog za gibanje plošče je konvekcija plašča, ki jo povzročajo toplotno-gravitacijski tokovi plašča.
Vir energije za te tokove je temperaturna razlika med osrednjimi deli Zemlje in temperaturo njenih površinskih delov. V tem primeru se glavni del endogene toplote sprosti na meji jedra in plašča med postopkom globoke diferenciacije, ki določa razpad primarnega kondritnega materiala, med katerim kovinski del odleti v središče, povečuje jedro planeta, silikatni del pa se skoncentrira v plašč, kjer se nadalje loči.
Kamnine, ki se segrejejo v osrednjih conah Zemlje, se širijo, njihova gostota se zmanjšuje in se dvigajo, kar daje pot hladnejšim in zato težjim masam, ki so že oddale del toplote v območja blizu površine. Ta postopek prenosa toplote traja nenehno, zaradi česar nastanejo urejene zaprte konvektivne celice. V tem primeru se v zgornjem delu celice pretok snovi pojavi skoraj v vodoravni ravnini in prav ta del toka določa vodoravno gibanje snovi astenosfere in plošč, ki se nahajajo na njej. Na splošno so naraščajoče veje konvektivnih celic nameščene pod conami razhajajočih se meja (MOR in celinske prelome), padajoče veje - pod conami konvergentnih meja. Tako je glavni razlog za gibanje litosfernih plošč "vlečenje" konvektivnih tokov. Poleg tegana plošče delujejo številni drugi dejavniki. Zlasti se izkaže, da je površina astenosfere nekoliko dvignjena nad cone naraščajočih vej in bolj spuščena v conah potopitve, kar določa gravitacijsko "drsenje" litosferne plošče, ki se nahaja na nagnjeni plastični površini. Poleg tega obstajajo procesi vlečenja težke hladne oceanske litosfere v območjih subdukcije v vročo in posledično manj gosta astenosfera, pa tudi hidravlično klinanje bazaltov v conah MOR. Poleg tega delujejo procesi vlečenja težke hladne oceanske litosfere v območjih subdukcije v vročo in posledično manj gosto astenosfero ter hidravlično klinanje bazaltov v conah MOR. Poleg tega delujejo procesi vlečenja težke hladne oceanske litosfere v območjih subdukcije v vročo in posledično manj gosto astenosfero ter hidravlično klinanje bazaltov v conah MOR.
Glavne gonilne sile tektonike plošč se nanašajo na dno znotrajploščnih delov litosfere - sile plašča FDO vlečejo pod oceane in FDC pod celine, katerih velikost je odvisna predvsem od hitrosti astenosfernega toka, slednja pa je določena z viskoznostjo in debelino astenosferne plasti. Ker je debelina astenosfere pod celinami veliko manjša, viskoznost pa veliko višja kot pod oceani, je jakost sile FDC skoraj za red manjša od velikosti FDO. Pod celinami, zlasti njihovimi starodavnimi deli (celinski ščiti), se astenosfera skoraj zagozdi, zato se zdi, da so celine "nasedle". Ker večina litosfernih plošč sodobne Zemlje vključuje tako oceanske kot celinske dele, je treba pričakovatida mora prisotnost celine v plošči na splošno "upočasniti" gibanje celotne plošče. Tako se dejansko dogaja (najhitreje premikajo se skoraj čisto oceanske plošče Tihega oceana, Kokosa in Nazke; najpočasnejše - Evroazijske, Severnoameriške, Južnoameriške, Antarktike in Afrike, katerih pomemben del zasedajo celine). Končno na mejah konvergentnih plošč, kjer se težki in hladni robovi litosfernih plošč (plošč) potopijo v plašč, njihova negativna plovnost ustvari silo FNB (indeks pri označevanju sile - iz angleške negativne plovnosti). Delovanje slednje vodi v dejstvo, da podrejoči del plošče potone v astenosfero in potegne celotno ploščo skupaj z njo in s tem poveča hitrost njenega gibanja. Očitno sila FNB deluje sporadično in le v določenih geodinamičnih nastavitvah,na primer v primerih porušitve plošče, opisanih zgoraj skozi odsek 670 km.
Tako lahko mehanizme, ki poganjajo litosferne plošče, pogojno dodelimo naslednjim dvema skupinama: 1) povezane s silami plašča, ki se uporabljajo na kateri koli točki baze plošče, na sliki - silama FDO in FDC; 2) povezane s silami, ki se nanašajo na robove plošč (mehanizem robno-sile), na sliki - sile FRP in FNB. Vloga tega ali onega voznega mehanizma, pa tudi tistih ali drugih sil, se oceni posamično za vsako litosferno ploščo.
Kombinacija teh procesov odraža splošni geodinamični postopek, ki zajema območja od površja do globokih območij Zemlje. Trenutno se v Zemljinem plašču razvija dvokolična konvekcija plašč z zaprtimi celicami (po modelu skozi konzolo konvekcije) ali ločena konvekcija v zgornjem in spodnjem plašču z nabiranjem plošč v območjih subdukcije (po dvotirnem modelu). Verjetni drogovi dviga plašča se nahajajo v severovzhodni Afriki (približno pod območjem stičišča afriške, somalijske in arabske plošče) in na območju Velikonočnega otoka (pod srednjim grebenom Tihega oceana - vzhodno Tihi ocean). Ekvador spuščanja materiala prevleke sledi približno neprekinjeni verigi mej plošč, ki se zbližajo vzdolž oboda Tihega in vzhodnega Indijskega oceana. Razpad Pangee, ki se je začel pred približno 200 milijoni let in je povzročil sodobne oceane, bo v prihodnosti nadomeščen z enoceličnim režimom (po modelu skozi konvekcijo na plaščju) ali (po alternativnem modelu) bo konvekcija skozi plašč zaradi propada plošč skozi 670 km odsek. To bo verjetno vodilo do trka celin in nastanka novega superkontinenta, petega v zgodovini Zemlje.
Odmiki plošč upoštevajo zakone sferične geometrije in jih je mogoče opisati na podlagi Eulerjevega teorema. Eulerjev teorem vrtenja pravi, da ima vsako vrtenje v tridimenzionalnem prostoru os. Tako lahko vrtenje opišemo s tremi parametri: koordinata osi vrtenja (na primer njegova širina in dolžina) in kot vrtenja. Na podlagi tega položaja je mogoče rekonstruirati položaj celin v preteklih geoloških epohah. Analiza gibanja celin je privedla do zaključka, da se vsakih 400–600 milijonov let združijo v en sam superkontinent, ki je podvržen nadaljnjemu razpadu. Kot rezultat razkola takšnega superkontinenta Pangea, ki se je zgodil pred 200–150 milijoni let, so nastale sodobne celine.
Tektonika plošč je prvi splošni geološki koncept, ki bi ga lahko preizkusili. To preverjanje je bilo izvedeno. V 70. letih. organiziran je bil program za vrtanje globoke vode. V okviru tega programa je vrtalna ladja "Glomar Challenger" izvrtala več sto vrtin, kar je pokazalo dobro zbliževanje starosti, ocenjeno na podlagi magnetnih anomalij, s starostmi, določenimi iz bazaltov ali sedimentnih obzorij. Shema porazdelitve različnih starostnih odsekov oceanske skorje je prikazana na sliki:
Starost oceanske skorje, ki temelji na magnetnih anomalijah (Kenneth, 1987): 1 - območja pomanjkanja podatkov in zemljišč; 2-8 - starost: 2 - Holocen, pleistocen, pliocen (0-5 Ma); 3 - miocen (5–23 Ma); 4 - Oligocen (23–38 marov); 5 & mdash; Eocen (38–53 Ma); 6 - Paleocen (53–65 Ma) 7 - kreda (65-135 Ma) 8 - Jurja (135–190 Ma).
Konec 80. let. končan je bil še en poskus testiranja gibanja litosfernih plošč. Temeljilo je na merjenju izhodišč glede na oddaljene kvazarje. Na dveh ploščah smo izbrali točke, na katerih smo s pomočjo sodobnih radijskih teleskopov določili razdaljo do kvazarjev in njihov kot deklinacije ter ustrezno izračunali razdalje med točkami na dveh ploščah, tj. Določili osnovno črto. Natančnost določitve je bila prva centimetra. Nekaj let pozneje so meritve ponovili. Med rezultati, izračunanimi iz magnetnih anomalij, in podatki, določenimi na izhodiščih, smo dobili zelo dobro soglasje.
Diagram, ki prikazuje rezultate meritev medsebojnega premika litosfernih plošč, ki jih dobimo z metodo interferometrije z ultra dolgo dolžino - ISDB (Carter in Robertson, 1987). Gibanje plošč spremeni dolžino osnovne črte med radijskimi teleskopi, ki se nahajajo na različnih ploščah. Zemljevid severne poloble prikazuje osnovne črte, ki so bile izmerjene z metodo ISDB z dovolj podatki, da lahko zanesljivo ocenimo hitrost spremembe njihove dolžine (v centimetrih na leto). Številke v oklepajih prikazujejo količino premika plošče, izračunano iz teoretičnega modela. Skoraj v vseh primerih so izračunane in izmerjene vrednosti zelo blizu.
Tako je tektonika plošč skozi leta preizkušena s številnimi neodvisnimi metodami. Današnja svetovna znanstvena skupnost je prepoznana kot geološka paradigma.
Poznajoč položaj polov in hitrost sodobnega gibanja litosfernih plošč, hitrost širjenja in absorpcije oceanskega dna, je mogoče v prihodnosti orisati pot gibanja celin in si zamisliti njihov položaj za določeno časovno obdobje.
To napoved sta podala ameriška geologa R. Dietz in J. Holden. Čez 50 milijonov let se bosta Atlantik in Indijski ocean na 50 milijonov let razširila na račun Tihega oceana, Afrika se bo preusmerila na sever in zahvaljujoč temu se bo Sredozemsko morje postopoma likvidiralo. Gibraltarska ožina bo izginila in "obrnjena" Španija bo zaprla Biskajski zaliv. Afriko bodo razdelili veliki afriški prepadi, njen vzhodni del pa bo prestavljen na severovzhod. Rdeče morje se bo tako razširilo, da bo Sinajski polotok ločilo od Afrike, Arabija pa se bo preselila na severovzhod in zaprla Perzijski zaliv. Indija se bo vse bolj premikala proti Aziji, kar pomeni, da bodo himalajske gore rasle. Kalifornija vzdolž preloma San Andreas se bo ločila od Severne Amerike in na tem mestu se bo začel oblikovati nov oceanski bazen. Na južni polobli se bodo zgodile pomembne spremembe. Avstralija bo prečkala ekvator in stopila v stik z Evrazijo. Ta napoved zahteva precejšnjo natančnost. Veliko tukaj je še vedno diskutabilnega in nejasnega.