Osnova teorijske geologije početkom 20. stoljeća bila je kontrakcijska hipoteza. Zemlja se hladi kao pečena jabuka, a na njoj se pojavljuju bore u obliku planinskih lanaca. Ove ideje razvila je teorija geosinklinala, nastala na temelju proučavanja naboranih struktura. Ovu teoriju formulirao je James Dana, koji je hipotezi kontrakcije dodao načelo izostazije. Prema ovom konceptu, Zemlja se sastoji od granita (kontinenata) i bazalta (oceana). Kada se Zemlja steže, u oceanskim bazenima nastaju tangencijalne sile koje pritišću kontinente. Potonji se dižu u planinske lance, a zatim se urušavaju. Materijal koji nastaje razaranjem taloži se u udubljenjima.

Osim toga, Wegener je počeo tražiti geofizičke i geodetske dokaze. Međutim, u to vrijeme razina tih znanosti očito nije bila dovoljna da se zabilježi suvremeno kretanje kontinenata. Godine 1930. Wegener je umro tijekom ekspedicije na Grenlandu, ali je već prije smrti znao da znanstvena zajednica ne prihvaća njegovu teoriju.

U početku teorija pomicanja kontinenata bio je dobro primljen od strane znanstvene zajednice, ali je 1922. bio podvrgnut oštroj kritici nekoliko poznatih stručnjaka. Glavni argument protiv teorije bilo je pitanje sile koja pomiče ploče. Wegener je vjerovao da se kontinenti pomiču duž bazalta oceanskog dna, ali za to je bila potrebna ogromna sila, a nitko nije mogao imenovati izvor te sile. Coriolisova sila, fenomeni plime i oseke i neki drugi su predloženi kao izvor kretanja ploča, ali najjednostavniji izračuni su pokazali da su svi oni bili apsolutno nedostatni za pomicanje ogromnih kontinentalnih blokova.

Kritičari Wegenerove teorije usredotočili su se na pitanje sile koja pomiče kontinente, a zanemarili su sve brojne činjenice koje su sigurno potvrđivale teoriju. U biti, pronašli su jedno jedino pitanje na kojem je novi koncept bio nemoćan, a bez konstruktivne kritike odbacili su glavne dokaze. Nakon smrti Alfreda Wegenera, teorija pomicanja kontinenata je odbačena, postavši rubna znanost, a velika većina istraživanja nastavila se provoditi u okviru teorije geosinklinale. Istina, morala je tražiti i objašnjenja povijesti naseljavanja životinja na kontinentima. U tu svrhu izmišljeni su kopneni mostovi koji su spajali kontinente, ali su se spuštali u morske dubine. Ovo je bilo još jedno rođenje legende o Atlantidi. Vrijedno je napomenuti da neki znanstvenici nisu priznali presudu svjetskih vlasti i nastavili tražiti dokaze o pomicanju kontinenata. Tak du Toit ( Alexander du Toit) objasnio je nastanak Himalajskih planina sudarom Hindustana i euroazijske ploče.

Troma borba fiksista, kako su nazivani pristaše nepostojanja značajnih horizontalnih pomaka, i mobilista, koji su tvrdili da se kontinenti još uvijek pomiču, s novu snagu eruptirao je 1960-ih, kada je proučavanje dna oceana otkrilo tragove "stroja" zvanog Zemlja.

Do ranih 1960-ih sastavljena je reljefna karta oceanskog dna, koja je pokazala da se srednjooceanski grebeni nalaze u središtu oceana, koji se uzdižu 1,5-2 km iznad ponornih ravnica prekrivenih sedimentom. Ti su podaci omogućili R. Dietzu i Harryju Hessu da 1963. iznesu hipotezu o širenju. Prema ovoj hipotezi, konvekcija se događa u plaštu brzinom od oko 1 cm/god. Uzlazne grane konvekcijskih stanica nose materijal plašta ispod srednjooceanskih grebena, koji svakih 300-400 godina obnavlja oceansko dno u aksijalnom dijelu grebena. Kontinenti ne lebde na oceanskoj kori, već se kreću po plaštu, pasivno su "zalemljeni" u litosferne ploče. Prema konceptu širenja, oceanski bazeni imaju promjenjivu i nestabilnu strukturu, dok su kontinenti stabilni.

Ista pogonska sila (visinska razlika) određuje stupanj elastične horizontalne kompresije kore silom viskoznog trenja toka o zemljinu koru. Veličina te kompresije mala je u području uspona toka plašta i raste kako se približava mjestu silaska toka (zbog prijenosa tlačnog naprezanja kroz nepokretnu tvrdu koru u smjeru od mjesta uspona). do mjesta silaska toka). Iznad silaznog toka sila kompresije u kori je tolika da s vremena na vrijeme dolazi do prekoračenja čvrstoće kore (u području najmanje čvrstoće i najvećeg naprezanja), te dolazi do neelastične (plastične, krte) deformacije kore. - potres. Istodobno, čitavi planinski lanci, na primjer, Himalaje, istiskuju se s mjesta gdje se kora deformira (u nekoliko faza).

Tijekom plastične (krhke) deformacije, naprezanje u njemu - sila pritiska u izvoru potresa i njegovoj okolini - vrlo brzo se smanjuje (brzinom pomicanja kore tijekom potresa). Ali odmah nakon završetka neelastične deformacije, vrlo polagano povećanje naprezanja (elastična deformacija), prekinuto potresom, nastavlja se zbog vrlo sporog kretanja toka viskoznog plašta, čime započinje ciklus pripreme za sljedeći potres.

Dakle, kretanje ploča posljedica je prijenosa topline iz središnjih zona Zemlje vrlo viskoznom magmom. U ovom slučaju, dio toplinske energije pretvara se u mehanički rad kako bi se prevladale sile trenja, a dio, prošavši kroz zemljinu koru, zrači u okolni prostor. Dakle, naš planet je, na neki način, toplinski motor.

Postoji nekoliko hipoteza o uzroku visoke temperature Zemljine unutrašnjosti. Početkom 20. stoljeća bila je popularna hipoteza o radioaktivnoj prirodi te energije. Činilo se da to potvrđuju procjene sastava gornje kore, koje su pokazivale vrlo značajne koncentracije urana, kalija i drugih radioaktivnih elemenata, ali se kasnije pokazalo da je sadržaj radioaktivnih elemenata u stijenama zemljine kore bio potpuno nedostatan. kako bi se osigurao promatrani duboki protok topline. A sadržaj radioaktivnih elemenata u materijalu subkore (po sastavu blizu bazaltima oceanskog dna) može se reći da je zanemariv. Međutim, to ne isključuje prilično visok sadržaj teških radioaktivnih elemenata koji stvaraju toplinu u središnjim zonama planeta.

Drugi model objašnjava zagrijavanje kemijskom diferencijacijom Zemlje. Planet je izvorno bio mješavina silikata i metalnih tvari. Ali istodobno s formiranjem planeta, započela je njegova diferencijacija u zasebne ljuske. Gušći metalni dio pojurio je u središte planeta, a silikati su se koncentrirali u gornjim ljuskama. Istovremeno se potencijalna energija sustava smanjila i pretvorila u toplinsku energiju.

Drugi istraživači vjeruju da je do zagrijavanja planeta došlo kao rezultat nakupljanja tijekom udara meteorita o površinu nebeskog tijela u nastajanju. Ovo je objašnjenje dvojbeno - tijekom akrecije toplina se oslobađala gotovo na površini, odakle je lako pobjegla u svemir, a ne u središnja područja Zemlje.

Sekundarne sile

Sila viskoznog trenja koja nastaje kao posljedica toplinske konvekcije ima odlučujuću ulogu u gibanju ploča, ali osim nje na ploče djeluju i druge, manje, ali također važne sile. To su Arhimedove sile koje osiguravaju plutanje lakše kore na površini težeg plašta. Plimne sile uzrokovane gravitacijskim utjecajem Mjeseca i Sunca (razlika u njihovom gravitacijskom utjecaju na točke Zemlje koje su od njih različito udaljene). Sada je plimna "grba" na Zemlji, uzrokovana privlačenjem Mjeseca, u prosjeku oko 36 cm. Ranije je Mjesec bio bliže i to je bilo u velikim razmjerima, deformacija plašta dovodi do njegovog zagrijavanja. Na primjer, vulkanizam opažen na Io (Jupiterov mjesec) uzrokovan je upravo tim silama - plima na Io je oko 120 m. A također i silama koje nastaju zbog promjena atmosferskog tlaka na različitim dijelovima zemljine površine - atmosferski sile pritiska često se mijenjaju za 3%, što je ekvivalentno kontinuiranom sloju vode debljine 0,3 m (ili granita debljine najmanje 10 cm). Štoviše, ova se promjena može dogoditi u zoni širokoj stotinama kilometara, dok se promjena plimnih sila odvija glatko - na udaljenostima od tisuća kilometara.

Divergentne granice ili granice ploča

To su granice između ploča koje se kreću u suprotnim smjerovima. U topografiji Zemlje te se granice izražavaju kao pukotine, gdje prevladavaju vlačne deformacije, smanjuje se debljina kore, maksimalan je tok topline i dolazi do aktivnog vulkanizma. Ako se takva granica formira na kontinentu, tada nastaje kontinentalni rascjep, koji se kasnije može pretvoriti u oceanski bazen s oceanskim rascjepom u središtu. U oceanskim pukotinama kao rezultat širenja nastaje nova oceanska kora.

Oceanske pukotine

Shema strukture srednjooceanskog grebena

Kontinentalni rascjepi

Raspad kontinenta na dijelove počinje stvaranjem pukotine. Kora se stanji i razmiče te počinje magmatizam. Formira se proširena linearna depresija dubine od oko stotina metara, koja je ograničena nizom rasjeda. Nakon toga moguća su dva scenarija: ili prestaje širenje pukotine i ona se ispunjava sedimentnim stijenama, pretvarajući se u aulakogen, ili se kontinenti nastavljaju udaljavati i između njih, već u tipičnim oceanskim pukotinama, počinje se stvarati oceanska kora .

Konvergentne granice

Konvergentne granice su granice na kojima se ploče sudaraju. Moguće su tri opcije:

1. Kontinentalna ploča s oceanskom pločom. Oceanska kora je gušća od kontinentalne kore i tone ispod kontinenta u zoni subdukcije.
2. Oceanska ploča s oceanskom pločom. U tom slučaju jedna ploča podvlači se pod drugu i također nastaje zona subdukcije, iznad koje se formira otočni luk.
3. Kontinentalna ploča s kontinentalnom. Dolazi do sudara i pojavljuje se snažno naborano područje. Klasičan primjer su Himalaje.

U rijetkim slučajevima, oceanska kora je potisnuta na kontinentalnu koru - opdukcija. Zahvaljujući tom procesu nastali su ofioliti Cipra, Nove Kaledonije, Omana i drugih.

Zone subdukcije upijaju oceansku koru, kompenzirajući tako njezino pojavljivanje na srednjooceanskim grebenima. U njima se odvijaju iznimno složeni procesi i interakcije između kore i plašta. Dakle, oceanska kora može povući blokove kontinentalne kore u plašt, koji se zbog male gustoće ekshumiraju natrag u koru. Tako nastaju metamorfni kompleksi ultravisokih tlakova, jedan od najpopularnijih objekata suvremenih geoloških istraživanja.

Većina modernih subdukcijskih zona nalazi se duž periferije Tihog oceana, tvoreći Pacifički vatreni prsten. Procesi koji se odvijaju u zoni konvergencije ploča s pravom se smatraju jednima od najsloženijih u geologiji. Miješa blokove različitog podrijetla, tvoreći novu kontinentalnu koru.

Aktivni kontinentalni rubovi

Aktivni kontinentalni rub

Aktivni kontinentalni rub nastaje tamo gdje se oceanska kora ponire ispod kontinenta. Standardom ove geodinamičke situacije smatra se zapadna obala Južne Amerike, često se naziva andski tip kontinentalnog ruba. Aktivni kontinentalni rub karakteriziraju brojni vulkani i općenito snažan magmatizam. Taline imaju tri komponente: oceansku koru, plašt iznad nje i donju kontinentalnu koru.

Ispod aktivnog kontinentalnog ruba postoji aktivna mehanička interakcija između oceanske i kontinentalne ploče. Ovisno o brzini, starosti i debljini oceanske kore, moguće je nekoliko scenarija ravnoteže. Ako se ploča kreće sporo i ima relativno malu debljinu, tada kontinent s nje struže sedimentni pokrov. Sedimentne stijene se drobe u intenzivne nabore, metamorfiziraju i postaju dio kontinentalne kore. Dobivena struktura naziva se akrecijski klin. Ako je brzina subdukcijske ploče velika, a sedimentni pokrov tanak, tada oceanska kora briše dno kontinenta i uvlači ga u plašt.

Otočni lukovi

Otočni luk

Otočni lukovi su lanci vulkanskih otoka iznad zone subdukcije, a nastaju tamo gdje se oceanska ploča subducira ispod druge oceanske ploče. Tipični moderni otočni lukovi uključuju Aleutske, Kurilske, Marijanske otoke i mnoge druge arhipelagove. Japansko otočje također se često naziva otočnim lukom, ali je njihov temelj vrlo star i zapravo ih je formiralo nekoliko kompleksa otočnog luka u različitim vremenima, tako da su Japanski otoci mikrokontinent.

Otočni lukovi nastaju kada se sudare dvije oceanske ploče. U tom slučaju jedna od ploča završava na dnu i apsorbira se u plašt. Na gornjoj ploči nastaju vulkani otočnog luka. Zakrivljena strana otočnog luka usmjerena je prema apsorbiranoj ploči. S ove strane nalazi se dubokomorski rov i predlučno korito.

Iza otočnog luka nalazi se zalučni bazen (tipični primjeri: Ohotsko more, Južno kinesko more itd.) u kojem također može doći do širenja.

Kontinentalni sudar

Sudar kontinenata

Sudar kontinentalnih ploča dovodi do urušavanja kore i stvaranja planinskih lanaca. Primjer sudara je alpsko-himalajski planinski pojas, nastao kao posljedica zatvaranja oceana Tethys i sudara s euroazijskom pločom Hindustana i Afrike. Kao rezultat toga, debljina kore se značajno povećava, ispod Himalaja doseže 70 km. Ovo je nestabilna struktura, intenzivno je razorena površinskom i tektonskom erozijom. U kori s naglo povećanom debljinom, graniti se tale iz metamorfiziranih sedimentnih i magmatskih stijena. Tako su nastali najveći batoliti, na primjer, Angara-Vitimsky i Zerendinsky.

Transformirajte granice

Tamo gdje se ploče kreću paralelnim tokovima, ali različitim brzinama, nastaju transformacijski rasjed - ogromni smični rasjedi, rasprostranjeni u oceanima i rijetki na kontinentima.

Transformirajte greške

U oceanima transformacijski rasjedi idu okomito na srednjooceanske hrptove (MOR) i lome ih u segmente široke u prosjeku 400 km. Između segmenata grebena nalazi se aktivni dio transformacijskog rasjeda. Na ovom području stalno se događaju potresi i stvaranje planina, oko rasjeda formiraju se brojne peraste strukture - navlake, nabori i grabeni. Kao rezultat toga, stijene plašta su često izložene u zoni rasjeda.

S obje strane segmenata MOR-a nalaze se neaktivni dijelovi transformacijskih rasjeda. U njima nema aktivnih kretanja, ali su jasno izražena u topografiji oceanskog dna linearnim uzdizanjima sa središnjom depresijom.

Transformacijski rasjedi čine pravilnu mrežu i, očito, ne nastaju slučajno, već zbog objektivnih fizičkih razloga. Kombinacija podataka numeričkog modeliranja, termofizičkih eksperimenata i geofizičkih promatranja omogućila je saznanje da konvekcija plašta ima trodimenzionalnu strukturu. Osim glavnog toka iz MOR-a, u konvektivnoj ćeliji nastaju uzdužna strujanja zbog hlađenja gornjeg dijela toka. Ova ohlađena tvar juri prema dolje duž glavnog smjera toka plašta. Transformacijski rasjedi nalaze se u zonama ovog sekundarnog silaznog toka. Ovaj se model dobro slaže s podacima o protok topline: njegovo smanjenje uočeno je iznad transformacijskih rasjeda.

Kontinentalni pomaci

Granice povlačnih ploča na kontinentima su relativno rijetke. Možda je jedini trenutno aktivni primjer granice ove vrste rasjed San Andreas, koji odvaja sjevernoameričku ploču od pacifičke ploče. Rasjed San Andreas od 800 milja jedno je od seizmički najaktivnijih područja na planeti: ploče se pomiču jedna u odnosu na drugu za 0,6 cm godišnje, potresi s magnitudom većom od 6 jedinica javljaju se u prosjeku jednom svake 22 godine. Grad San Francisco i veći dio područja zaljeva San Francisco izgrađeni su u neposrednoj blizini ovog rasjeda.

Procesi unutar ploče

Prve formulacije tektonike ploča tvrdile su da su vulkanizam i seizmički fenomeni koncentrirani duž granica ploča, no ubrzo je postalo jasno da se specifični tektonski i magmatski procesi događaju i unutar ploča, koji su također tumačeni u okviru ove teorije. Među unutarpločnim procesima posebno su mjesto zauzimale pojave dugotrajnog bazaltnog magmatizma u nekim područjima, tzv. vrućim točkama.

Hot Spots

Brojni su vulkanski otoci na dnu oceana. Neki od njih nalaze se u lancima sa sukcesivnom promjenom dobi. Klasičan primjer takvog podvodnog grebena je Havajski podvodni greben. Izdiže se iznad površine oceana u obliku Havajskih otoka, od kojih se prema sjeverozapadu proteže lanac podmorskih planina sa stalno rastućom starošću, od kojih neke, na primjer, atol Midway, izlaze na površinu. Na udaljenosti od oko 3000 km od Havaja, lanac skreće blago prema sjeveru i naziva se Imperial Ridge. Prekinut je u dubokom morskom rovu ispred Aleutskog otočnog luka.

Kako bi se objasnila ova nevjerojatna struktura, sugerirano je da ispod Havajskog otočja postoji vruća točka - mjesto gdje se tok vrućeg plašta diže na površinu, što otapa oceansku koru koja se kreće iznad njega. Na Zemlji je sada instalirano mnogo takvih točaka. Strujanje plašta koje ih uzrokuje naziva se perjanica. U nekim slučajevima pretpostavlja se izuzetno duboko podrijetlo materijala oblaka, sve do granice jezgre i plašta.

Trapovi i oceanske visoravni

Osim dugotrajnih vrućih točaka, golemi izljevi taline ponekad se događaju unutar ploča, koje stvaraju zamke na kontinentima i oceanskim platoima u oceanima. Posebnost ove vrste magmatizma je da se javlja u kratkom geološkom vremenu - reda veličine nekoliko milijuna godina, ali pokriva golema područja (desetke tisuća km²); u isto vrijeme, izlijeva se kolosalna količina bazalta, usporediva s njihovom količinom koja se kristalizira u srednjooceanskim grebenima.

Poznate su sibirske zamke na Istočnosibirskoj platformi, zamke Dekanskog platoa na kontinentu Hindustan i mnoge druge. Tokovi vrućeg plašta također se smatraju uzrokom nastanka zamki, ali za razliku od vrućih točaka, oni djeluju kratko vrijeme, a razlika među njima nije sasvim jasna.

Vruće točke i zamke dale su povod za stvaranje tzv plume geotektonika, koji navodi da ne samo pravilna konvekcija, već i perjanice igraju značajnu ulogu u geodinamičkim procesima. Tektonika perjanica nije u suprotnosti s tektonikom ploča, već je nadopunjuje.

Tektonika ploča kao sustav znanosti

Sada se tektonika više ne može smatrati čisto geološkim pojmom. Ima ključnu ulogu u svim geoznanostima, u njoj se pojavilo nekoliko metodoloških pristupa s različitim temeljnim konceptima i principima.

S gledišta kinematski pristup, kretanja ploča mogu se opisati geometrijskim zakonima kretanja likova na kugli. Zemlja se vidi kao mozaik ploča različitih veličina koje se pomiču jedna u odnosu na drugu i sam planet. Paleomagnetski podaci omogućuju nam rekonstruiranje položaja magnetskog pola u odnosu na svaku ploču u različitim vremenskim točkama. Generalizacija podataka za različite ploče dovela je do rekonstrukcije cijelog niza relativnih kretanja ploča. Kombinacija ovih podataka s informacijama dobivenim iz fiksnih vrućih točaka omogućila je određivanje apsolutnih kretanja ploča i povijesti kretanja Zemljinih magnetskih polova.

Termofizički pristup smatra Zemlju toplinskim strojem u kojem Termalna energija djelomično prelazi u mehanički. U okviru ovog pristupa kretanje materije u unutarnji slojevi Zemlja je modelirana kao protok viskozne tekućine, opisan Navier-Stokesovim jednadžbama. Konvekciju u plaštu prate fazni prijelazi i kemijske reakcije, koji igraju odlučujuću ulogu u strukturi tokova plašta. Na temelju geofizičkih podataka sondiranja, rezultata termofizičkih eksperimenata te analitičkih i numeričkih izračuna, znanstvenici pokušavaju detaljno opisati strukturu konvekcije u plaštu, pronaći brzine protoka i druge važne karakteristike duboki procesi. Ovi su podaci posebno važni za razumijevanje strukture najdubljih dijelova Zemlje - donjeg plašta i jezgre, koji su nedostupni za izravno proučavanje, ali nesumnjivo imaju ogroman utjecaj na procese koji se odvijaju na površini planeta.

Geokemijski pristup. Za geokemiju je tektonika ploča važna kao mehanizam za kontinuiranu izmjenu tvari i energije između različitih slojeva Zemlje. Svaku geodinamičku postavku karakteriziraju specifične asocijacije stijena. Zauzvrat, ove karakteristične značajke mogu se koristiti za određivanje geodinamičkog okruženja u kojem je stijena nastala.

Povijesni pristup. U smislu povijesti planeta Zemlje, tektonika ploča je povijest spajanja i razdvajanja kontinenata, rađanja i opadanja vulkanskih lanaca, te pojavljivanja i zatvaranja oceana i mora. Sada je za velike blokove kore povijest kretanja utvrđena vrlo detaljno i kroz značajno vremensko razdoblje, ali za male ploče metodološke poteškoće su puno veće. Najsloženiji geodinamički procesi odvijaju se u zonama sudara ploča, gdje nastaju planinski lanci sastavljeni od mnoštva malih heterogenih blokova – terana. U proučavanju Stjenovitih planina nastao je poseban smjer geoloških istraživanja - analiza terena, koji je uključivao skup metoda za identifikaciju terena i rekonstrukciju njihove povijesti.

Tektonika ploča na drugim planetima

Trenutno nema dokaza o modernoj tektonici ploča na drugim planetima Sunčevog sustava. Studije magnetskog polja Marsa koje je provela svemirska postaja Mars Global Surveyor ukazuju na mogućnost tektonike ploča na Marsu u prošlosti.

U prošlosti [ Kada?] protok topline iz unutrašnjosti planeta bio je veći, pa je kora bila tanja, pritisak ispod mnogo tanje kore također je bio znatno manji. A pri znatno nižem tlaku i nešto višoj temperaturi, viskoznost konvekcijskih struja plašta izravno ispod kore bila je mnogo niža nego danas. Stoga su se u kori koja je plutala na površini toka plašta koji je bio manje viskozan nego danas, dogodile samo relativno male elastične deformacije. A mehanička naprezanja nastala u kori konvekcijskim strujama koja su bila manje viskozna nego danas bila su nedovoljna da premaše vlačnu čvrstoću stijena kore. Stoga možda nije bilo takve tektonske aktivnosti kao kasnije.

Prošla kretanja ploča

Za više informacija o ovoj temi pogledajte: Povijest kretanja ploča.

Rekonstrukcija prošlih pomicanja ploča jedan je od glavnih predmeta geoloških istraživanja. S različitim stupnjevima detalja, položaj kontinenata i blokova od kojih su formirani rekonstruiran je do arheja.

Iz analize kretanja kontinenata empirijski je utvrđeno da se kontinenti svakih 400-600 milijuna godina okupljaju u golemi kontinent koji sadrži gotovo cijelu kontinentalnu koru - superkontinent. Moderni kontinenti nastali su prije 200-150 milijuna godina, kao rezultat raspada superkontinenta Pangea. Sada su kontinenti u fazi gotovo najveće odvojenosti. Atlantski ocean se širi, a Tihi ocean se zatvara. Hindustan se kreće prema sjeveru i drobi euroazijsku ploču, ali, očito, resursi ovog kretanja gotovo su iscrpljeni, au bliskom geološkom vremenu nastat će nova zona subdukcije u Indijskom oceanu, u kojoj će se oceanska kora Indijskog oceana biti apsorbiran pod indijski kontinent.

Utjecaj pomicanja ploča na klimu

Položaj velikih kontinentalnih masa u subpolarnim regijama pridonosi općem smanjenju temperature planeta, jer se na kontinentima mogu formirati ledeni pokrivači. Što je glacijacija raširenija, to je veći albedo planeta i niža prosječna godišnja temperatura.

Osim toga, relativni položaj kontinenata određuje oceansku i atmosfersku cirkulaciju.

Međutim, jednostavna i logična shema: kontinenti u polarnim područjima - glacijacija, kontinenti u ekvatorijalnim područjima - porast temperature, pokazuje se netočnom u usporedbi s geološkim podacima o Zemljinoj prošlosti. Kvartarna glacijacija zapravo se dogodila kada se Antarktik pomaknuo u područje Južnog pola, a na sjevernoj hemisferi, Euroazija i Sjeverna Amerika su se približile Sjevernom polu. S druge strane, najjača proterozojska glacijacija, tijekom koje je Zemlja bila gotovo potpuno prekrivena ledom, dogodila se kada je većina kontinentalnih masa bila u ekvatorijalnom području.

Osim toga, značajne promjene u položaju kontinenata događaju se u razdoblju od desetak milijuna godina, dok je ukupno trajanje ledenih doba oko nekoliko milijuna godina, a tijekom jednog ledenog doba dolazi do cikličkih izmjena glacijacija i međuledenih razdoblja. Sve te klimatske promjene događaju se brzo u usporedbi s brzinom kretanja kontinenata i stoga pomicanje ploča ne može biti uzrok.

Iz navedenog proizlazi da pomicanja ploča nemaju presudnu ulogu u klimatskim promjenama, ali mogu biti važan dodatni čimbenik koji ih “gura”.

Značenje tektonike ploča

Tektonika ploča odigrala je ulogu u znanostima o Zemlji usporedivu s heliocentričnim konceptom u astronomiji ili otkrićem DNK u genetici. Prije usvajanja teorije o tektonici ploča, znanosti o Zemlji bile su opisne prirode. Dosegli su visoka razina savršenstvo u opisivanju prirodnih objekata, ali rijetko bi mogao objasniti uzroke procesa. Suprotni koncepti mogu dominirati u različitim granama geologije. Tektonika ploča povezala je razne znanosti o Zemlji i dala im moć predviđanja.

vidi također

Bilješke

Književnost

• Wegener A. Postanak kontinenata i oceana / prev. s njim. P. G. Kaminsky, ur. P. N. Kropotkin. - L.: Nauka, 1984. - 285 str.
• Dobretsov N. L., Kirdyashkin A. G. Dubinska geodinamika. - Novosibirsk, 1994. - 299 str.
• Zonenshain, Kuzmin M. I. Tektonika ploča SSSR-a. U 2 sveska.
• Kuzmin M. I., Korolkov A. T., Dril S. I., Kovalenko S. N. Povijesna geologija s osnovama tektonike ploča i metalogenije. - Irkutsk: Irkut. sveuč., 2000. - 288 str.
• Cox A., Hart R. Tektonika ploča. - M.: Mir, 1989. - 427 str.
• N.V. Koronovsky, V.E. Khain, Yasamanov N.A. Povijesna geologija: Udžbenik. M.: Izdavačka kuća Akademije, 2006.
• Lobkovsky L. I., Nikishin A. M., Khain V. E. Suvremeni problemi geotektonike i geodinamike. - M.: Znanstveni svijet, 2004. - 612 str. - ISBN 5-89176-279-X.
• Khain, Viktor Efimovič. Glavni problemi moderne geologije. M.: Znanstveni svijet, 2003.

Linkovi

• Khain, Viktor Efimovich Moderna geologija: problemi i izgledi
• V. P. Trubitsyn, V. V. Rykov. Konvekcija plašta i globalna tektonika Zemlje Zajednički institut za fiziku Zemlje RAS, Moskva
• Uzroci tektonskih rasjeda, pomicanja kontinenata i fizičke toplinske bilance planeta (USAP)
• Khain, Viktor Efimovich Tektonika ploča, njihove strukture, pokreti i deformacije

U procesu formiranja, a potom i razvoja geologije kao znanosti, postavljene su mnoge hipoteze, od kojih je svaka, s jedne ili druge pozicije, ispitivala i objašnjavala bilo pojedinačne probleme ili kompleks problema koji se odnose na razvoj zemljine kore. ili Zemlju u cjelini. Te se hipoteze nazivaju geotektonskim. Neke su od njih, zbog neuvjerljivosti, brzo izgubile na značenju u znanosti, dok su se druge pokazale trajnijima, opet sve dok se nisu skupile nove činjenice i ideje koje su poslužile kao temelj za nove hipoteze primjerenije danoj fazi. razvoja znanosti. Unatoč velikim uspjesima postignutim u proučavanju građe i razvoja zemljine kore, nijedna od suvremenih hipoteza i teorija (čak ni onih priznatih) nije u stanju dovoljno pouzdano i potpuno objasniti sve uvjete za nastanak zemljine kore.

Prva znanstvena hipoteza, hipoteza uzdizanja, formulirana je u prvoj polovici 19. stoljeća. temelji se na idejama plutonista o ulozi unutarnjih sila Zemlje, koje su odigrale pozitivnu ulogu u borbi protiv pogrešnih ideja neptunista. U 50-ima XIX stoljeće zamijenjena je u to vrijeme razumnijom hipotezom o kontrakciji (stisnutom), koju je iznio francuski znanstvenik Elie de Beaumont. Hipoteza o kontrakciji temeljila se na Laplaceovoj kozmogonijskoj hipotezi, koja je, kao što je poznato, priznavala primarno vruće stanje Zemlje i njezino naknadno postupno hlađenje.

Bit hipoteze kontrakcije je da hlađenje Zemlje uzrokuje njezino sabijanje s naknadnim smanjenjem njezina volumena. Kao rezultat toga, zemljina kora, koja je očvrsnula prije unutarnjih zona planeta, prisiljena je skupljati se, što rezultira stvaranjem naboranih planina.

U drugoj polovici 19.st. Američki znanstvenici J. Hall i J. Deng formulirali su doktrinu geosinklinala - posebnih pokretnih zona zemljine kore koje se s vremenom pretvaraju u naborane planinske strukture. Ovo učenje je značajno ojačalo poziciju kontrakcijske hipoteze. Međutim, do početka 20.st. u vezi s dobivanjem novih podataka o Zemlji, ova hipoteza je počela gubiti na značaju, jer nije bila u stanju objasniti periodičnost planinskih pokreta i procesa magmatizma, zanemarene procese širenja itd. Osim toga, u znanosti su se pojavile ideje o nastanku planeta od hladnih čestica, što je hipotezu lišilo glavne potpore.

Istodobno se doktrina geosinklinala nastavila dopunjavati i razvijati. U tom pogledu veliki doprinos dali su sovjetski znanstvenici A. D. Arkhangelsky, N. S. Shatsky, M. V. Muratov i dr. Uz ideje o pokretnim zonama – geosinklinama i na temelju njih krajem 19.st. a posebno od početka 20. stoljeća. počela se razvijati doktrina relativno stabilnih kontinentalnih područja – platformi; Među domaćim znanstvenicima koji su razvili ovo učenje, prije svega moramo navesti A. P. Karpinsky, A. D. Arkhangelsky, N. S. Shatsky, A. A. Bogdanov, A. L. Yanshin.

Doktrina geosinklinala i platformi čvrsto se ustalila u geološkoj znanosti i ostala je važna do danas. Međutim, još uvijek nema čvrstu teorijsku osnovu.

Želja da se dopune i uklone nedostaci hipoteze kontrakcije ili, obrnuto, da se potpuno zamijeni dovela je do pojave tijekom prve polovice 20. stoljeća. niz novih geotektonskih hipoteza. Zabilježimo neke od njih.

Hipoteza o pulsiranju. Temelji se na ideji naizmjeničnih procesa kompresije i širenja Zemlje - procesa koji su vrlo karakteristični za Svemir u cjelini. M. A. Usov i V. A. Obruchev, koji su razvili ovu hipotezu, povezali su preklapanje, potiske i uvođenje kiselih intruzija s fazama kompresije, a pojavu pukotina u zemljinoj kori i izlijevanje uglavnom bazične lave duž njih s fazama ekspanzije.

Hipoteza diferencijacije subkrustalne supstance i migracije radioelemenata. Pod utjecajem gravitacijske diferencijacije i radiogenog zagrijavanja dolazi do periodičnog taljenja tekućih komponenti iz atmosfere, što povlači za sobom puknuća zemljine kore, vulkanizam, stvaranje planina i druge pojave. Jedan od autora ove hipoteze je poznati sovjetski znanstvenik V. V. Belousov.

Hipoteza pomicanja kontinenata. Zacrtao ju je 1912. godine njemački znanstvenik A. Wegener i bitno se razlikuje od svih ostalih hipoteza. Na temelju načela mobilizma - prepoznavanje značajnih horizontalnih kretanja golemih kontinentalnih masa. Većina hipoteza temeljila se na načelima fiksizma - prepoznavanju stabilnog, fiksnog položaja pojedini dijelovi zemljine kore, u odnosu na temeljni plašt (takve su hipoteze o kontrakciji, diferencijaciji subkorske tvari i migraciji radioelemenata itd.).

Prema idejama A. Wegenera, granitni sloj zemljine kore "pluta" na bazaltnom sloju. Pod utjecajem rotacije Zemlje, pokazalo se da je skupljena u jedan kontinent, Pangea. Na kraju paleozojske ere (prije oko 200-300 milijuna godina), Pangea je bila rascjepkana u zasebne blokove i počelo je njihovo kretanje sve dok nisu zauzeli svoj sadašnji položaj. Pod utjecajem pomicanja blokova Sjeverne i Južne Amerike prema zapadu, nastao je Atlantski ocean, a otpor koji su ovi kontinenti doživljavali dok su se kretali duž bazaltnog sloja pridonio je nastanku planina poput Anda i Cordillera. Iz istih razloga su se Australija i Antarktika udaljile i pomaknule prema jugu itd.

A. Wegener je potvrdu svoje hipoteze vidio u sličnosti kontura i geološke strukture obala s obje strane Atlantskog oceana, u sličnosti fosilnih organizama međusobno udaljenih kontinenata, u različitoj strukturi zemljine kore unutar oceana i kontinenata.

Pojava hipoteze A. Wegenera izazvala je veliki interes, ali je relativno brzo nestala, jer nije mogla objasniti mnoge pojave, a što je najvažnije, mogućnost kretanja kontinenata duž bazaltnog sloja. Ipak, kao što ćemo vidjeti u nastavku, mobilistički pogledi, ali na potpuno novim osnovama, ponovno su oživjeli i dobili široko priznanje u drugoj polovici 20. stoljeća.

Hipoteza rotacije. Zauzima posebno mjesto među geotektonskim hipotezama, budući da vidi manifestaciju tektonskih procesa na Zemlji pod utjecajem izvanzemaljskih uzroka, naime privlačenja Mjeseca i Sunca, uzrokujući čvrste plime i oseke u zemljinoj kori i plaštu, usporavajući rotaciju. Zemlje i mijenja njen oblik. Posljedica toga su ne samo vertikalna, već i horizontalna kretanja pojedinih blokova zemljine kore. Hipoteza nije široko prihvaćena, budući da velika većina znanstvenika vjeruje da je tektogeneza rezultat manifestacije unutarnjih sila Zemlje. Pritom očito treba uzeti u obzir i utjecaj izvanzemaljskih uzroka na formiranje zemljine kore.

Teorija nove globalne tektonike ili tektonike litosfernih ploča. Od početka druge polovice 20.st. Započela su opsežna geološka i geofizička istraživanja dna Svjetskog oceana. Njihov rezultat bila je pojava potpuno novih ideja o razvoju oceana, kao što su, na primjer, širenje litosfernih ploča i stvaranje mlade oceanske kore u rascjepnim dolinama, stvaranje kontinentalne kore u zonama podvlačenja litosfernih ploča. , itd. Te su ideje dovele do oživljavanja mobilističkih ideja u geološkoj znanosti i do pojave teorije nove globalne tektonike, odnosno tektonike litosfernih ploča.

Nova teorija temelji se na ideji da je cijela litosfera (tj. Zemljina kora zajedno s gornjim slojem plašta) podijeljena uskim tektonski aktivnim zonama u zasebne krute ploče koje se kreću duž astenosfere (plastični sloj u gornjem sloju plašta ). Aktivne tektonske zone, koje karakterizira visoka seizmičnost i vulkanizam, su riftne zone srednjooceanskih grebena, sustavi otočnih lukova i dubokih oceanskih rovova te riftne doline na kontinentima. U zonama rascjepa srednjooceanskih grebena ploče se odmiču i stvara se nova oceanska kora, a u dubokomorskim jarcima neke se ploče pomiču ispod drugih i nastaje kontinentalna kora. Moguć je i sudar ploča - rezultatom ovog fenomena smatra se stvaranje himalajske naborane zone.

Postoji sedam velikih litosfernih ploča i nešto veći broj malih. Te su ploče dobile sljedeća imena: 1) Pacifička, 2) Sjevernoamerička, 3) Južnoamerička, 4) Euroazijska, 5) Afrička, 6) Indo-australska i 7) Antarktička. Svaki od njih sastoji se od jednog ili više kontinenata ili njihovih dijelova i oceanske kore, s izuzetkom Tihooceanske ploče, koja se gotovo u potpunosti sastoji od oceanske kore. Istovremeno s horizontalnim pomicanjem ploča događale su se i njihove rotacije.

Pomicanje litosfernih ploča, prema ovoj teoriji, uzrokovano je konvektivnim strujanjem tvari u plaštu, koje stvara toplina koja se oslobađa tijekom radioaktivnog raspada elemenata i gravitacijske diferencijacije tvari u utrobi Zemlje. Međutim, dokazi za toplinsku konvekciju u plaštu, prema mnogim znanstvenicima, nisu dovoljni. To se također odnosi na mogućnost uranjanja oceanskih ploča u plašt do velikih dubina i niz drugih položaja. Površinski izraz konvektivnog kretanja su zone rascjepa srednjooceanskih hrptova, gdje se relativno topliji plašt, koji se diže prema površini, otapa. Izlijeva se u obliku bazaltne lave i stvrdnjava. Zatim se bazaltna magma ponovno unosi u te smrznute stijene i gura starije bazalte u oba smjera. Ovo se događa mnogo puta. U isto vrijeme, dno oceana raste i širi se. Ovaj proces se zove širenje. Brzina rasta oceanskog dna kreće se od nekoliko mm do 18 cm godišnje.

Ostale granice između litosfernih ploča su konvergentne, odnosno zemljina kora u tim područjima je apsorbirana. Takve su zone nazivane subdukcijskim zonama. Nalaze se uz rubove Tihog oceana i na istoku Indijskog oceana. Teška i hladna oceanska litosfera, približavajući se debljoj i lakšoj kontinentalnoj litosferi, ide ispod nje, kao da roni. Ako dvije oceanske ploče dođu u dodir, starija tone jer je teža i hladnija od mlađe ploče.

Zone u kojima dolazi do subdukcije morfološki su izražene kao dubokomorski rovovi, a sama subdukcijska oceanska hladna i elastična litosfera dobro je utvrđena iz podataka seizmičke tomografije. Kut poniranja oceanskih ploča varira, sve do okomitog, a ploče se mogu pratiti do granice gornjeg i donjeg plašta na dubini od približno 670 km.

Kada se oceanska ploča počne oštro savijati približavajući se kontinentalnoj, u njoj nastaju naprezanja koja, kada se oslobode, izazivaju potrese. Hipocentri ili žarišta potresa jasno označavaju granicu trenja između dviju ploča i tvore nagnutu seizmožarišnu zonu, ponirući ispod kontinentalne litosfere do dubine od 700 km. Te se zone nazivaju Benioffovim zonama, po američkom seizmologu koji ih je proučavao.

Tonjenje oceanske litosfere dovodi do drugih važnih posljedica. Kada litosfera dosegne dubinu od 100 - 200 km u području visokih temperatura i tlakova, iz nje se oslobađaju tekućine - posebne pregrijane mineralne otopine koje uzrokuju topljenje stijena kontinentalne litosfere i stvaranje magmatskih komora koje hrane lance vulkani su se razvili paralelno s dubokomorskim jarcima na aktivnim kontinentalnim rubovima.

Tako se na aktivnom kontinentalnom rubu, zbog subdukcije, uočava visoko raščlanjena topografija, visoka seizmičnost i snažna vulkanska aktivnost.

Osim fenomena subdukcije, postoji i tzv začepljenje, odnosno naguravanje oceanske litosfere na kontinentalnu, za što je primjer golemi tektonski pokrov na istočnom rubu Arapskog poluotoka, sastavljen od tipične oceanske kore.

Treba spomenuti i koliziju, odn sudari, dvije kontinentalne ploče, koje zbog relativne lakoće materijala od kojeg se sastoje ne mogu utonuti jedna pod drugu, već se sudaraju, tvoreći nabrani planinski pojas vrlo složene unutarnje strukture.

Glavni principi tektonike litosfernih ploča su sljedeći:

1.Prvi preduvjet Tektonika ploča je podjela gornjeg dijela čvrste Zemlje na dvije ljuske koje se značajno razlikuju po reološkim svojstvima (viskoznosti) – krutu i lomljivu litosferu te plastičniju i pokretniju astenosferu. Kao što je već spomenuto, ove dvije ljuske razlikuju se pomoću seizmoloških ili magnetotelurskih podataka.

2.Druga pozicija Tektonika ploča, po čemu duguje svoje ime, je da je litosfera prirodno podijeljena na ograničen broj ploča - trenutno sedam velikih i isto toliko malih. Osnova za njihovu identifikaciju i povlačenje granica između njih je mjesto potresa žarišta.

3.Treća pozicija Tektonika ploča bavi se prirodom njihovih međusobnih kretanja. Postoje tri vrste takvih kretanja i, sukladno tome, granica između ploča: 1) divergentne granice, po kojoj se ploče razmiču - širenje; 2) konvergentne granice, na kojem postoji konvergencija ploča, obično izražena subdukcijom jedne ploče pod drugu; ako se oceanska ploča pomiče ispod kontinentalne ploče, taj se proces naziva subdukcija, ako se oceanska ploča pomiče preko kontinentalne ploče - začepljenje; ako se dvije kontinentalne ploče sudare, također obično tako da se jedna kreće ispod druge, - sudar; 3)transformirati granice, duž koje dolazi do horizontalnog klizanja jedne ploče u odnosu na drugu duž ravnine vertikalnog transformnog rasjeda.

U prirodi prevladavaju granice prve dvije vrste.

Na divergentnim granicama, u zonama širenja, postoji kontinuirano rađanje nove oceanske kore; stoga se te granice i zovu konstruktivna. Ovu koru astenosferska struja pomiče prema zonama subdukcije, gdje se apsorbira na dubini; to daje osnove da se takve granice nazovu destruktivno.

Četvrta pozicija tektonika ploča leži u činjenici da se ploče tijekom svog kretanja pokoravaju zakonima sferne geometrije, tj. Eulerov teorem, prema kojemu se svako pomicanje dviju konjugiranih točaka na sferi događa duž kružnice nacrtane u odnosu na os koja prolazi kroz središte Zemlje.

5.Peta pozicija Tektonika ploča tvrdi da je volumen oceanske kore apsorbiran u zonama subdukcije jednak volumenu kore koja se pojavljuje u zonama širenja.

6.Šesta pozicija tektonika ploča glavni uzrok kretanja ploča vidi u plaštu konvekcija. Ova konvekcija u klasičnom modelu iz 1968. je čisto toplinski i opći omotač, a način na koji utječe na litosferne ploče je da te ploče, koje su u viskoznoj adheziji s astenosferom, bivaju odnesene strujanjem potonje i kreću se poput pokretne trake od osi širenja do subdukcije. zonama. Općenito, shema konvekcije plašta, koja vodi do tektonskog modela kretanja litosfere, je da ispod srednjooceanskih grebena postoje uzlazni ogranci konvektivnih ćelija, ispod subdukcijskih zona postoje silazni, au intervalu između grebena and trenchs, under the abyssal plains and continents are horizontal ones segments of these cell.

Teorija nove globalne tektonike, ili tektonike litosfernih ploča, posebno je popularna u inozemstvu: priznaju je i mnogi sovjetski znanstvenici, koji se ne ograničavaju na opće priznanje, već naporno rade na razjašnjavanju njezinih glavnih odredbi, nadopunjujući ih, produbljujući i razvijajući . Sovjetski znanstvenik za mobilnost A. V. Paves, razvijajući ovu teoriju, došao je, međutim, do zaključka da divovske krute litosferne ploče uopće ne postoje, a litosfera, zbog činjenice da je prožeta horizontalnim, nagnutim i vertikalnim pokretnim zonama, sastoji se od zasebnih ploča ("litoplastina") koje se kreću različito. Ovo je značajno novi pogled na jednu od glavnih, ali kontroverznih odredbi ove teorije.

Napomenimo da određeni dio mobilnih znanstvenika (i stranih i domaćih) u svojim stavovima pokazuje izrazito negativan stav prema klasičnoj doktrini geosinklinala. zapravo, potpuno ga odbacuju, ne uzimajući u obzir činjenicu da se mnoge odredbe ove doktrine temelje na pouzdanim činjenicama i opažanjima utvrđenim i provedenim tijekom geoloških istraživanja kontinenata.

Očito, najispravniji put u stvaranju istinski globalne teorije o Zemlji nije suprotnost, već identifikacija jedinstva i povezanosti između svega pozitivnog što se odražava u klasičnoj doktrini geosinklinala i svega novog što se otkriva u teoriji nove globalne tektonike. .

Tektonika ploča (tektonika ploča) je suvremeni geodinamički koncept koji se temelji na konceptu velikih horizontalnih kretanja relativno cjelovitih fragmenata litosfere (litosfernih ploča). Dakle, tektonika ploča bavi se pokretima i interakcijama litosfernih ploča.

Prvi prijedlog o horizontalnom kretanju blokova kore iznio je Alfred Wegener 1920-ih u okviru hipoteze o “kontinentalnom pomicanju”, ali ta hipoteza tada nije dobila potporu. Tek su 1960-ih proučavanja oceanskog dna dala uvjerljive dokaze o horizontalnim pomicanjima ploča i procesima širenja oceana zbog formiranja (širenja) oceanske kore. Oživljavanje ideja o prevladavajućoj ulozi horizontalnih kretanja dogodilo se u okviru "mobilističkog" trenda, čiji je razvoj doveo do razvoja moderna teorija tektonika ploča. Glavna načela tektonike ploča formulirala je 1967.-68. skupina američkih geofizičara - W. J. Morgan, C. Le Pichon, J. Oliver, J. Isaacs, L. Sykes u razvoju ranijih (1961.-62.) ideja Američki znanstvenici G. Hess i R. Digtsa o širenju (širenju) oceanskog dna

Osnove tektonike ploča

Osnovni principi tektonike ploča mogu se sažeti u nekoliko temeljnih

1. Gornji stjenoviti dio planeta podijeljen je u dvije ljuske, značajno različite u reološkim svojstvima: krutu i krtu litosferu i ispod nje plastičnu i pokretnu astenosferu.

2. Litosfera je podijeljena na ploče, stalno se kreću po površini plastične astenosfere. Litosfera je podijeljena na 8 velikih ploča, na desetke srednjih ploča i mnogo malih. Između velikih i srednjih ploča nalaze se pojasevi sastavljeni od mozaika sitnih ploča kore.

Granice ploča su područja seizmičke, tektonske i magmatske aktivnosti; unutarnja područja ploča su slabo seizmična i karakterizirana slabom manifestacijom endogenih procesa.

Više od 90% Zemljine površine otpada na 8 velikih litosfernih ploča:

Australska ploča,
Antarktička ploča,
Afrička ploča,
euroazijska ploča,
Hindustanska ploča,
Pacifička ploča,
Sjevernoamerička ploča,
Južnoamerička ploča.

Srednje ploče: arapska (potkontinent), karipska, filipinska, Nazca i Coco i Juan de Fuca, itd.

Neke litosferne ploče sastavljene su isključivo od oceanske kore (na primjer, Pacifička ploča), druge uključuju fragmente i oceanske i kontinentalne kore.

3. Postoje tri vrste relativnih gibanja ploča: divergencija (divergencija), konvergencija (konvergencija) i posmična gibanja.

Sukladno tome, razlikuju se tri vrste granica glavnih ploča.

Divergentne granice– granice duž kojih se ploče odmiču.

Procesi horizontalnog rastezanja litosfere nazivaju se rifting. Te su granice ograničene na kontinentalne pukotine i srednjooceanske grebene u oceanskim bazenima.

Pojam "rascjep" (od engleskog rift - jaz, pukotina, jaz) primjenjuje se na velike linearne strukture dubokog podrijetla, nastale tijekom rastezanja zemljine kore. Po strukturi su to grabenske građevine.

Riftovi se mogu formirati i na kontinentalnoj i na oceanskoj kori, tvoreći jedan globalni sustav orijentiran u odnosu na geoidnu os. U ovom slučaju, evolucija kontinentalnih pukotina može dovesti do prekida kontinuiteta kontinentalne kore i transformacije ove pukotine u oceansku pukotinu (ako se širenje pukotine zaustavi prije faze pucanja kontinentalne kore, ispunjen je sedimentima, pretvarajući se u aulakogen).

Proces odvajanja ploča u zonama oceanskih pukotina (srednjooceanskih grebena) prati stvaranje nove oceanske kore zbog magmatske bazaltne taline koja dolazi iz astenosfere. Ovaj proces stvaranja nove oceanske kore uslijed priljeva materijala plašta naziva se širenje(od engleskog širenja - raširiti, razmotati).

Struktura srednjooceanskog grebena

Tijekom širenja, svaki ekstenzijski impuls prati dolazak nove porcije taline plašta, koja, kada se skrutne, gradi rubove ploča koje odstupaju od MOR osi.

Upravo u tim zonama dolazi do stvaranja mlade oceanske kore.

Konvergentne granice– granice duž kojih dolazi do sudara ploča. Mogu postojati tri glavne opcije za interakciju tijekom sudara: "oceansko - oceansko", "oceansko - kontinentalno" i "kontinentalno - kontinentalno" litosfera. Ovisno o prirodi ploča koje se sudaraju, može se dogoditi nekoliko različitih procesa.

Subdukcija- proces subdukcije oceanske ploče pod kontinentalnu ili drugu oceansku. Zone subdukcije ograničene su na aksijalne dijelove dubokomorskih rovova povezanih s otočnim lukovima (koji su elementi aktivnih rubova). Subdukcijske granice čine oko 80% duljine svih konvergentnih granica.

Pri sudaru kontinentalne i oceanske ploče prirodna je pojava pomicanje oceanske (teže) ploče ispod ruba kontinentalne; Kada se dva oceana sudare, onaj stariji (tj. hladniji i gušći) od njih tone.

Zone subdukcije imaju karakterističnu strukturu: njihovi tipični elementi su dubokomorski jarak - vulkanski otočni luk - zalučni bazen. Dubokomorski jarak nastaje u zoni savijanja i podnavlačenja subdukcijske ploče. Kako ova ploča tone, počinje gubiti vodu (koju ima u izobilju u sedimentima i mineralima), potonja, kao što je poznato, značajno smanjuje temperaturu taljenja stijena, što dovodi do stvaranja centara taljenja koji hrane vulkane otočnih lukova. U stražnjem dijelu vulkanskog luka obično dolazi do rastezanja, što određuje formiranje stražnjeg lučnog bazena. U zoni stražnjeg luka rastezanje može biti toliko značajno da dovodi do pucanja kore ploča i otvaranja bazena s oceanskom korom (tzv. proces širenja stražnjeg luka).

Uranjanje subdukcijske ploče u plašt praćeno je žarištima potresa koji se događaju na kontaktu ploča i unutar subdukcijske ploče (hladnije i stoga lomljivije od okolnih stijena plašta). Ova seizmička žarišna zona naziva se zona Benioff-Zavaritsky.

U zonama subdukcije počinje proces stvaranja nove kontinentalne kore.

Mnogo rjeđi proces interakcije između kontinentalnih i oceanskih ploča je proces začepljenje– naguravanje dijela oceanske litosfere na rub kontinentalne ploče. Treba naglasiti da se tijekom ovog procesa odvaja oceanska ploča i to samo njezina gornji dio– kora i nekoliko kilometara gornjeg plašta.

Kada se sudare kontinentalne ploče, čija je kora lakša od materijala plašta i zbog toga nije sposobna zaroniti u nju, dolazi do procesa sudari. Tijekom sudara, rubovi kontinentalnih ploča koje se sudaraju se gnječe, gnječe i nastaju sustavi velikih potiska, što dovodi do rasta planinskih struktura sa složenom naborno-navlačnom strukturom. Klasičan primjer takvog procesa je sudar Hindustanske ploče s Euroazijskom pločom, popraćen rastom grandioznih planinskih sustava Himalaje i Tibeta.

Model procesa sudara

Proces sudaranja zamjenjuje proces subdukcije, dovršavajući zatvaranje oceanskog bazena. Štoviše, na početku procesa sudaranja, kada su se rubovi kontinenata već približili, sudar se kombinira s procesom subdukcije (ostaci oceanske kore nastavljaju tonuti ispod ruba kontinenta).

Regionalni metamorfizam velikih razmjera i intruzivni granitoidni magmatizam tipični su za kolizijske procese. Ovi procesi dovode do stvaranja nove kontinentalne kore (s tipičnim slojem granitnog gnajsa).

Transformirajte granice– granice duž kojih dolazi do posmičnih pomaka ploča.

Granice litosfernih ploča Zemlje

1 – divergentne granice ( A - srednjookeanski grebeni, b – kontinentalne pukotine); 2 – transformirati granice; 3 – konvergentne granice ( A - otočni luk, b – aktivni kontinentalni rubovi, V - sukob); 4 – smjer i brzina (cm/godina) kretanja ploče.

4. Volumen oceanske kore apsorbiran u zonama subdukcije jednak je volumenu kore koja se pojavljuje u zonama širenja. Ova pozicija naglašava ideju da je volumen Zemlje stalan. Ali ovo mišljenje nije jedino i definitivno dokazano. Moguće je da se volumen aviona pulsirajuće mijenja, ili da se smanjuje zbog hlađenja.

5. Glavni razlog pomicanja ploča je konvekcija plašta , uzrokovan termogravitacijskim strujama plašta.

Izvor energije za te struje je razlika u temperaturi između središnjih područja Zemlje i temperature njezinih dijelova blizu površine. U ovom slučaju, glavni dio endogene topline oslobađa se na granici jezgre i plašta tijekom procesa duboke diferencijacije, što određuje raspad primarne hondritične supstance, tijekom koje metalni dio hrli u središte, gradeći do jezgre planeta, a silikatni dio je koncentriran u plaštu, gdje se dalje diferencira.

Stijene zagrijane u središnjim zonama Zemlje se šire, gustoća im se smanjuje i one isplivaju, ustupajući mjesto tonućim hladnijim i stoga težim masama koje su već predale dio topline u zonama blizu površine. Ovaj proces prijenosa topline odvija se kontinuirano, što rezultira stvaranjem uređenih zatvorenih konvektivnih ćelija. U ovom slučaju, u gornjem dijelu stanice tok tvari događa se gotovo na horizontalna ravnina, a upravo taj dio toka određuje horizontalno kretanje tvari astenosfere i ploča koje se nalaze na njoj. Općenito, uzlazni ogranci konvektivnih ćelija nalaze se ispod zona divergentnih granica (MOR i kontinentalni rifti), dok se silazni ogranci nalaze ispod zona konvergentnih granica.

Dakle, glavni razlog kretanja litosfernih ploča je "vučenje" konvektivnim strujama.

Osim toga, niz drugih čimbenika djeluje na ploče. Konkretno, površina astenosfere ispada da je nešto povišena iznad zona uzlaznih grana i više depresivna u zonama slijeganja, što određuje gravitacijsko "klizanje" litosferne ploče koja se nalazi na nagnutoj plastičnoj površini. Dodatno, postoje procesi uvlačenja teške hladne oceanske litosfere u subdukcijskim zonama u vruću, i kao posljedica manje gustoće, astenosfere, kao i hidrauličko klinčenje bazaltima u MOR zonama.

Slika - Sile koje djeluju na litosferne ploče.

Glavne pokretačke sile tektonike ploča djeluju na bazu unutarpločnih dijelova litosfere - sile otpora plašta FDO ispod oceana i FDC ispod kontinenata, čija veličina ovisi prvenstveno o brzini astenosferskog toka, a potonji je određen viskoznošću i debljinom astenosfernog sloja. Budući da je ispod kontinenata debljina astenosfere mnogo manja, a viskoznost mnogo veća nego ispod oceana, veličina sile FDC gotovo red veličine manji od FDO. Ispod kontinenata, osobito njihovih prastarih dijelova (kontinentalni štitovi), astenosfera se gotovo izboči, pa se kontinenti doimaju kao da su "nasukani". Budući da većina litosfernih ploča moderne Zemlje uključuje i oceanske i kontinentalne dijelove, trebalo bi očekivati ​​da bi prisutnost kontinenta u ploči trebala, općenito, "usporiti" kretanje cijele ploče. Tako to zapravo i biva (najbrže se kreću gotovo čisto oceanske ploče Pacifička, Kokosova i Nazca; najsporije su Euroazijska, Sjevernoamerička, Južnoamerička, Antarktička i Afrička ploča, čiji značajan dio površine zauzimaju kontinenti) . Konačno, na konvergentnim granicama ploča, gdje teški i hladni rubovi litosfernih ploča (ploča) tonu u plašt, njihov negativni uzgon stvara silu FNB(indeks u označavanju snage - od engleskog negativni uzgon). Djelovanje potonjeg dovodi do činjenice da subdukcijski dio ploče tone u astenosferu i povlači cijelu ploču zajedno sa sobom, čime se povećava brzina njezina kretanja. Očito snaga FNB djeluje epizodično i to samo u određenim geodinamičkim situacijama, npr. u gore opisanim slučajevima urušavanja ploča kroz dionicu od 670 km.

Dakle, mehanizmi koji pokreću litosferne ploče mogu se uvjetno svrstati u sljedeće dvije skupine: 1) povezani sa silama “povlačenja” plašta ( mehanizam za povlačenje plašta), primijenjen na bilo koju točku baze ploča, na sl. 2.5.5 – sile FDO I FDC; 2) povezana sa silama koje djeluju na rubove ploča ( mehanizam rubne sile), na slici - sile FRP I FNB. Uloga jednog ili drugog pogonskog mehanizma, kao i pojedinih sila, procjenjuje se pojedinačno za svaku litosfernu ploču.

Kombinacija ovih procesa odražava opći geodinamički proces koji pokriva područja od površine do dubokih zona Zemlje.

Konvekcija plašta i geodinamički procesi

Trenutačno se u Zemljinom plaštu razvija dvostanična konvekcija sa zatvorenim ćelijama (prema modelu konvekcije kroz plašt) ili odvojena konvekcija u gornjem i donjem plaštu s nakupljanjem ploča ispod subdukcijskih zona (prema dvo- slojni model). Vjerojatni polovi izdizanja materijala plašta nalaze se u sjeveroistočnoj Africi (otprilike ispod zone spoja Afričke, Somalijske i Arapske ploče) i u regiji Uskršnjih otoka (ispod srednjeg grebena Tihog oceana - Istočnopacifičko izdizanje) .

Ekvator slijeganja plašta slijedi grubo kontinuirani lanac konvergentnih granica ploča duž periferije Tihog i istočnog Indijskog oceana.

Suvremeni režim konvekcije u plaštu, koji je započeo prije otprilike 200 milijuna godina kolapsom Pangee i iznjedrio moderne oceane, u budućnosti će se promijeniti u jednostanični režim (prema modelu konvekcije kroz plašt) ili ( prema alternativnom modelu) konvekcija će postati kroz plašt zbog kolapsa ploča preko razdjelnika od 670 km. To može dovesti do sudara kontinenata i formiranja novog superkontinenta, petog u povijesti Zemlje.

6. Kretanja ploča pokoravaju se zakonima sferne geometrije i mogu se opisati na temelju Eulerovog teorema. Eulerov teorem o rotaciji tvrdi da svaka rotacija trodimenzionalnog prostora ima os. Dakle, rotacija se može opisati s tri parametra: koordinatama osi rotacije (na primjer, njezinom zemljopisnom širinom i dužinom) i kutom rotacije. Na temelju tog položaja može se rekonstruirati položaj kontinenata u prošlim geološkim erama. Analiza kretanja kontinenata dovela je do zaključka da se svakih 400-600 milijuna godina ujedinjuju u jedan superkontinent, koji se potom raspada. Kao rezultat cijepanja takvog superkontinenta Pangea, koji se dogodio prije 200-150 milijuna godina, formirani su moderni kontinenti.

Neki dokazi o stvarnosti mehanizma tektonike litosfernih ploča

Starija starost oceanske kore s udaljenošću od osi širenja(vidi sliku). U istom smjeru bilježi se povećanje debljine i stratigrafske kompletnosti sedimentnog sloja.

Slika - Karta starosti stijena oceanskog dna sjevernog Atlantika (prema W. Pitmanu i M. Talvaniju, 1972.). Dijelovi oceanskog dna različitih dobnih intervala istaknuti su različitim bojama; Brojevi označavaju starost u milijunima godina.

Geofizički podaci.

Slika - Tomografski profil kroz Helenski rov, Kretu i Egejsko more. Sivi krugovi su hipocentri potresa. Ploča subdukcijskog hladnog plašta prikazana je plavom bojom, vrući plašt je prikazan crvenom bojom (prema V. Spackmanu, 1989.)

Ostaci ogromne ploče Faralon, koja je nestala u zoni subdukcije ispod Sjeverne i Južne Amerike, zabilježeni su u obliku ploča "hladnog" plašta (presjek preko Sjeverne Amerike, duž S-valova). Prema Grandu, Van der Hilst, Widiyantoro, 1997, GSA Today, v. 7, br. 4, 1-7

​Linearne magnetske anomalije u oceanima otkrivene su 50-ih godina prošlog stoljeća tijekom geofizičkih istraživanja Tihog oceana. Ovo je otkriće omogućilo Hessu i Dietzu da 1968. formuliraju teoriju širenja oceanskog dna, koja je prerasla u teoriju tektonike ploča. Postali su jedan od najuvjerljivijih dokaza ispravnosti teorije.

Slika - Stvaranje magnetskih anomalija trake tijekom širenja.

Razlog nastanka trakastih magnetskih anomalija je proces rađanja oceanske kore u zonama širenja srednjooceanskih grebena; eruptirani bazalti, kada se ohlade ispod Curiejeve točke u Zemljinom magnetskom polju, poprimaju remanentnu magnetizaciju. Smjer magnetizacije podudara se sa smjerom Zemljinog magnetskog polja, međutim, zbog periodičnih inverzija Zemljinog magnetskog polja, eruptirani bazalti tvore trake s različitim smjerovima magnetizacije: izravnim (koje se podudaraju s modernim smjerom magnetskog polja) i obrnutim. .

Slika - Shema nastanka trakaste strukture magnetski aktivnog sloja i magnetske anomalije oceana (Vine – Matthewsov model).

Tektonika je grana geologije koja proučava građu zemljine kore i kretanje litosfernih ploča. Ali toliko je svestran da igra značajnu ulogu u mnogim drugim geoznanostima. Tektonika se koristi u arhitekturi, geokemiji, seizmologiji, u proučavanju vulkana iu mnogim drugim područjima.

Nauka o tektonici

Tektonika je relativno mlada znanost koja proučava kretanje litosfernih ploča. Ideja o kretanju ploča prvi put je izražena u teoriji pomicanja kontinenata Alfreda Wegenera 20-ih godina 20. stoljeća. No, svoj razvoj dobio je tek 60-ih godina 20. stoljeća, nakon istraživanja reljefa na kontinentima i oceanskog dna. Dobiveni materijal omogućio nam je novi pogled na prethodno postojeće teorije. Teorija litosfernih ploča nastala je kao rezultat razvoja ideja iz teorije pomicanja kontinenata, teorije geosinklinala i hipoteze kontrakcije.

Tektonika je znanost koja proučava snagu i prirodu sila koje formiraju planinske lance, drobe stijene u nabore i rastežu zemljinu koru. U pozadini je svih geoloških procesa koji se odvijaju na planetu.

Hipoteza kontrakcije

Hipotezu kontrakcije iznio je geolog Elie de Beaumont 1829. godine na sastanku Francuske akademije znanosti. Objašnjava procese izgradnje planina i nabiranja zemljine kore pod utjecajem smanjenja volumena Zemlje uslijed hlađenja. Hipoteza se temeljila na idejama Kanta i Laplacea o primarnom vatreno-tekućem stanju Zemlje i njenom daljnjem hlađenju. Stoga su se procesi izgradnje i nabiranja planina objašnjavali kao procesi sabijanja zemljine kore. Nakon toga, kako se hladila, Zemlja je smanjivala svoj volumen i presavijala se u nabore.

Kontrakcijska tektonika, čija je definicija potvrdila novu doktrinu geosinklinala, objasnila neravnomjernu strukturu zemljine kore i postala čvrsta teorijska osnova za daljnji razvoj znanosti.

Geosinklinalna teorija

Postojala je na prijelazu s kraja 19. na početak 20. stoljeća. Tektonske procese objašnjava cikličkim oscilatornim kretanjima zemljine kore.

Pozornost geologa privukla je činjenica da se stijene mogu nalaziti horizontalno i dislocirano. Horizontalno ležeće stijene klasificirane su kao platforme, a dislocirane stijene klasificirane su kao naborana područja.

Prema teoriji geosinklinala, u početnoj fazi, zbog aktivnih tektonskih procesa, dolazi do progiba i slijeganja zemljine kore. Ovaj proces je popraćen uklanjanjem sedimenata i stvaranjem debelog sloja sedimentnih naslaga. Nakon toga dolazi do procesa izgradnje planina i pojave nabora. Geosinklinalni režim zamjenjuje se platformskim režimom, koji karakteriziraju manji tektonski pokreti uz stvaranje male debljine sedimentnih stijena. Završna faza je faza formiranja kontinenata.

Gotovo 100 godina dominirala je geosinklinalna tektonika. Tadašnja geologija iskusila je nedostatak činjeničnog materijala, a zatim su prikupljeni podaci doveli do stvaranja nove teorije.

Teorija ploča

Tektonika je jedno od područja geologije na kojem se temelji suvremena teorija kretanja litosfernih ploča.

Prema teoriji, dio zemljine kore su litosferne ploče, koje su u neprekidnom kretanju. Njihovo kretanje događa se relativno jedno prema drugom. U zonama rastezanja zemljine kore (srednjooceanski hrptovi i kontinentalni rascjepi) nastaje nova (zona širenja). U zonama slijeganja blokova zemljine kore dolazi do upijanja stare kore, kao i subdukcije oceanske kore ispod kontinentalne kore (zona subdukcije). Teorija također objašnjava procese izgradnje planina i vulkanske aktivnosti.

Globalna tektonika ploča uključuje tako ključni koncept kao što je geodinamičko okruženje. Karakterizira ga skup geoloških procesa unutar jednog teritorija u određeno vrijeme. Isti geološki procesi karakteristični su za isto geodinamičko okruženje.

Građa globusa

Tektonika je grana geologije koja proučava strukturu planeta Zemlje. Zemlja, grubo rečeno, ima oblik spljoštenog elipsoida i sastoji se od nekoliko ljuski (slojeva).

Razlikuju se sljedeći slojevi:

1. Zemljina kora.
2. Plašt.
3. Jezgra.

Zemljina kora je vanjska tvrdi sloj Zemlja je od plašta odvojena granicom koja se naziva Mohorovićeva površina.

Plašt je pak podijeljen na gornji i donji. Granica koja razdvaja slojeve plašta je Golicinov sloj. Zemljina kora i gornji omotač, sve do astenosfere, čine Zemljinu litosferu.

Jezgra je središte Globus, odvojen od plašta Guttenbergovom granicom. Podijeljen je na tekuću vanjsku i čvrstu unutarnju jezgru, s prijelaznom zonom između njih.

Građa zemljine kore

Znanost o tektonici izravno je povezana s strukturom zemljine kore. Geologija proučava ne samo procese koji se odvijaju u utrobi Zemlje, već i njenu strukturu.

Zemljina kora je gornji dio litosfere, vanjski čvrsti dio i sastoji se od stijena različitog fizičkog i kemijskog sastava. Prema fizikalnim i kemijskim parametrima dijelimo ih na tri sloja:

1. Bazaltna.
2. Granit-gnajs.
3. sedimentni.

Postoji i podjela u građi zemljine kore. Postoje četiri glavne vrste zemljine kore:

1. kontinentalni.
2. oceanski.
3. Subkontinentalni.
4. Suboceanski.

Kontinentalnu koru predstavljaju sva tri sloja, a debljina joj varira od 35 do 75 km. Gornji, sedimentni sloj je široko razvijen, ali u pravilu ima malu debljinu. Sljedeći sloj, granit-gnajs, ima najveću debljinu. Treći sloj, bazalt, sastoji se od metamorfnih stijena.

Oceanska kora predstavljena je s dva sloja - sedimentnim i bazaltnim, njegova debljina je 5-20 km.

Potkontinentalna kora se, kao i kontinentalna, sastoji od tri sloja. Razlika je u tome što je debljina sloja granitno-gnajsa u subkontinentalnoj kori mnogo manja. Ova vrsta kore nalazi se na granici kontinenta i oceana, u području aktivnog vulkanizma.

Suboceanska kora je bliska oceanskoj kori. Razlika je u tome što debljina sedimentnog sloja može doseći 25 km. Ova vrsta kore ograničena je na duboka korita zemljine kore (unutrašnja mora).

Litosferna ploča

Litosferne ploče su veliki blokovi zemljine kore koji su dio litosfere. Ploče se mogu kretati jedna u odnosu na drugu duž gornjeg dijela plašta - astenosfere. Ploče su međusobno odvojene dubokomorskim jarcima, srednjooceanskim grebenima i planinskim sustavima. Karakteristična značajka litosfernih ploča je da su u stanju zadržati krutost, oblik i strukturu dugo vremena.

Zemljina tektonika sugerira da su litosferne ploče u stalnom kretanju. S vremenom mijenjaju konturu - mogu se podijeliti ili srasti. Do danas je identificirano 14 velikih litosfernih ploča.

Tektonika ploča

Proces koji oblikuje izgled Zemlje izravno je povezan s tektonikom litosfernih ploča. Tektonika svijeta implicira da se ne kreću kontinenti, već litosferne ploče. Sudarajući se jedni s drugima, tvore planinske lance ili duboke oceanske rovove. Potresi i vulkanske erupcije posljedica su pomicanja litosfernih ploča. Aktivna geološka aktivnost ograničena je uglavnom na rubove ovih formacija.

Kretanje litosfernih ploča snimljeno je pomoću satelita, ali priroda i mehanizam tog procesa još uvijek ostaju misterij.

U oceanima su procesi razaranja i nakupljanja sedimenata spori, pa se tektonski pokreti jasno odražavaju na reljefu. Topografija dna ima složenu raščlanjenu strukturu. Postoje strukture nastale kao rezultat vertikalnih pomaka zemljine kore i strukture koje su rezultat horizontalnih pomaka.

Strukture oceanskog dna uključuju oblike reljefa kao što su ponorne ravnice, oceanski bazeni i srednjooceanski grebeni. U zoni kotlina u pravilu se promatra mirna tektonska situacija, u zoni srednjooceanskih grebena uočava se tektonska aktivnost zemljine kore.

Oceanska tektonika također uključuje strukture kao što su dubokomorski rovovi, oceanske planine i giljotine.

Razlozi koji pomiču ploče

Pokretačka geološka sila je tektonika svijeta. Glavni razlog pomicanja ploča je konvekcija u plaštu, koju stvaraju termogravitacijske struje u plaštu. To se događa zbog temperaturne razlike između površine i središta Zemlje. Stijene iznutra se zagrijavaju, šire i smanjuju gustoću. Lagane frakcije počinju plutati, a hladne i teške mase tonu umjesto njih. Proces prijenosa topline odvija se kontinuirano.

Postoji niz drugih čimbenika koji utječu na kretanje ploča. Na primjer, astenosfera je u zonama povišena, au zonama slijeganja je spuštena. Tako nastaje nagnuta ravnina i dolazi do procesa "gravitacijskog" klizanja litosferne ploče. Zone subdukcije također imaju utjecaj, gdje se hladna i teška oceanska kora povlači pod vruću kontinentalnu koru.

Debljina astenosfere ispod kontinenata znatno je manja, a njena viskoznost veća nego ispod oceana. Pod drevnim dijelovima kontinenata praktički nema astenosfere, pa se na tim mjestima ne pomiču i ostaju na mjestu. A budući da litosferna ploča uključuje i kontinentalni i oceanski dio, prisutnost drevnog kontinentalnog dijela ometat će kretanje ploče. Kretanje čisto oceanskih ploča odvija se brže od mješovitih, a još više od kontinentalnih.

Postoje mnogi mehanizmi koji pokreću ploče, a mogu se grubo podijeliti u dvije skupine:

Skup procesa pokretačkih sila općenito odražava geodinamički proces, koji pokriva sve slojeve Zemlje.

Arhitektura i tektonika

Tektonika nije samo čisto geološka znanost povezana s procesima koji se odvijaju u utrobi Zemlje. Također se koristi u ljudskom svakodnevnom životu. Konkretno, tektonika se koristi u arhitekturi i izgradnji bilo kakvih građevina, bilo da se radi o zgradama, mostovima ili podzemnim građevinama. Zakoni mehanike ovdje su osnova. U ovom slučaju, tektonika se odnosi na stupanj čvrstoće i stabilnosti strukture u određenom području.

Teorija litosfernih ploča ne objašnjava vezu između pomicanja ploča i dubinskih procesa. Potrebna nam je teorija koja bi objasnila ne samo strukturu i kretanje litosfernih ploča, već i procese koji se odvijaju unutar Zemlje. Razvoj takve teorije povezan je s objedinjavanjem stručnjaka kao što su geolozi, geofizičari, geografi, fizičari, matematičari, kemičari i mnogi drugi.

Na prošli tjedan Javnost je šokirala vijest da se poluotok Krim kreće prema Rusiji ne samo zahvaljujući političkoj volji stanovništva, već i prema zakonima prirode. Što su litosferne ploče i na kojoj se od njih geografski nalazi Rusija? Što ih tjera da se kreću i kamo? Koje teritorije još žele “pripojiti” Rusiji, a koje prijete “bijegom” u SAD?

"Idemo negdje"

Da, svi negdje idemo. Dok čitate ove retke, krećete se polako: ako ste u Euroaziji, onda na istok brzinom od oko 2-3 centimetra godišnje, ako u Sjeverna Amerika, zatim istom brzinom prema zapadu, a ako negdje na dnu Tihog oceana (kako ste tamo dospjeli?), onda se prema sjeverozapadu nosi 10 centimetara godišnje.

Ako sjednete i pričekate oko 250 milijuna godina, naći ćete se na novom superkontinentu koji će ujediniti sve kopno na Zemlji - na kontinentu Pangea Ultima, nazvanom tako u spomen na drevni superkontinent Pangea, koji je postojao samo 250 milijuna prije nekoliko godina.

Stoga se vijest da se “Krim kreće” teško može nazvati viješću. Prvo, zato što je Krim, zajedno s Rusijom, Ukrajinom, Sibirom i Europskom unijom, dio euroazijske litosferne ploče i svi se zajedno kreću u jednom smjeru zadnjih sto milijuna godina. No, Krim je i dio tzv Mediteranski mobilni pojas, nalazi se na Skitskoj ploči, a veći dio europskog dijela Rusije (uključujući grad Sankt Peterburg) nalazi se na istočnoeuropskoj platformi.

I tu često dolazi do zabune. Činjenica je da osim golemih dijelova litosfere, poput euroazijske ili sjevernoameričke ploče, postoje i potpuno različite manje “pločice”. Vrlo grubo rečeno, zemljinu koru čine kontinentalne litosferne ploče. Sami se sastoje od drevnih i vrlo stabilnih platformii planinsko-građevne zone (antičke i moderne). A same platforme podijeljene su na ploče - manje dijelove kore, koji se sastoje od dva "sloja" - temelja i pokrova, i štitova - "jednoslojnih" izdanaka.

Pokrov ovih nelitosfernih ploča sastoji se od sedimentnih stijena (na primjer, vapnenca, sastavljenog od mnogih ljuštura morskih životinja koje su živjele u prapovijesnom oceanu iznad površine Krima) ili magmatskih stijena (izbačenih iz vulkana i smrznute mase lave ). A fPločasti temelji i štitovi najčešće se sastoje od vrlo starih stijena, uglavnom metamorfnog podrijetla. Tako se nazivaju magmatske i sedimentne stijene koje su potonule u dubinu zemljine kore, gdje se pod utjecajem visokih temperatura i ogromnog pritiska na njima događaju razne promjene.

Drugim riječima, veći dio Rusije (s izuzetkom Čukotke i Transbaikalije) nalazi se na euroazijskoj litosfernoj ploči. Međutim, njezin je teritorij "podijeljen" između Zapadnosibirske ploče, Aldanskog štita, Sibirske i Istočnoeuropske platforme te Skitske ploče.

Vjerojatno je direktor Instituta za primijenjenu astronomiju (IAP RAS), doktor fizičkih i matematičkih znanosti Alexander Ipatov izjavio o kretanju posljednje dvije ploče. A kasnije, u intervjuu za Indicator, pojasnio je: "Mi se bavimo promatranjima koja nam omogućuju da odredimo smjer kretanja ploča zemljine kore. Ploča na kojoj se nalazi stanica Simeiz kreće se brzinom od 29 milimetara po godine prema sjeveroistoku, odnosno tamo gdje Rusija "A ploča na kojoj se nalazi Sankt Peterburg kreće se, moglo bi se reći, prema Iranu, prema jugu-jugozapadu."No, ovo nije takvo otkriće, jer se za ovo kretanje zna već nekoliko desetljeća, a samo je počelo u kenozoiku.

Wegenerova teorija prihvaćena je sa skepsom – uglavnom zato što nije mogao ponuditi zadovoljavajući mehanizam za objašnjenje kretanja kontinenata. Vjerovao je da se kontinenti pomiču, probijajući se kroz zemljinu koru, poput ledolomaca, zahvaljujući centrifugalnoj sili Zemljine rotacije i plimnim silama. Njegovi protivnici govorili su da će kontinenti “ledolomci” mijenjati svoj izgled do neprepoznatljivosti dok se kreću, a da su centrifugalne i plimne sile preslabe da bi im poslužile kao “motor”. Jedan je kritičar izračunao da bi, kad bi plimna sila bila dovoljno jaka da pomakne kontinente tako brzo (Wegener je procijenio njihovu brzinu na 250 centimetara godišnje), zaustavila Zemljinu rotaciju za manje od godinu dana.

Do kraja 1930-ih teorija o pomicanju kontinenata odbačena je kao neznanstvena, ali joj se sredinom 20. stoljeća moralo vratiti: otkriveni su srednjooceanski grebeni i pokazalo se da su u zoni tih grebena novi kontinuirano se stvara kora, zbog čega se kontinenti “razmaknu” . Geofizičari su proučavali magnetizaciju stijena duž srednjooceanskih grebena i otkrili "trake" s višesmjernom magnetizacijom.

Ispostavilo se da nova oceanska kora "bilježi" stanje magnetskog polja Zemlje u trenutku formiranja, a znanstvenici su dobili odlično "ravnalo" za mjerenje brzine ovog transportera. Tako se šezdesetih godina prošlog stoljeća po drugi put vratila teorija pomicanja kontinenata, ovaj put definitivno. I ovaj put znanstvenici su uspjeli shvatiti što pokreće kontinente.

"Santa leda" u uzavrelom oceanu

"Zamislite ocean u kojem plutaju sante leda, odnosno u njemu ima vode, ima leda i, recimo, drvene splavi su zaleđene u neke sante leda. Led su litosferne ploče, splavi su kontinenti, a plutaju u plaštu. ”, - objašnjava dopisni član Ruske akademije znanosti Valery Trubitsyn, glavni istraživač na Institutu za fiziku Zemlje nazvan po O.Yu. Schmidt.

Još je šezdesetih godina prošlog stoljeća iznio teoriju o građi divovskih planeta, a krajem 20. stoljeća počeo je stvarati matematički utemeljenu teoriju tektonike kontinenata.

Međusloj između litosfere i vruće željezne jezgre u središtu Zemlje – plašt – sastoji se od silikatnih stijena. Temperatura u njemu varira od 500 stupnjeva Celzija na vrhu do 4000 stupnjeva Celzija na granici jezgre. Stoga se s dubine od 100 kilometara, gdje je temperatura već veća od 1300 stupnjeva, materijal plašta ponaša kao vrlo gusta smola i teče brzinom od 5-10 centimetara godišnje, kaže Trubitsyn.

Kao rezultat toga, u plaštu se pojavljuju konvektivne stanice, kao u posudi s kipućom vodom - područja gdje se vruća tvar diže prema gore na jednom kraju, a ohlađena tvar tone na drugom.

"Postoji oko osam ovih velikih stanica u plaštu i mnogo više malih", kaže znanstvenik. Srednjooceanski grebeni (kao što su oni u srednjem Atlantiku) mjesto su gdje se materijal plašta diže na površinu i gdje se rađa nova kora. Osim toga, postoje zone subdukcije, mjesta gdje ploča počinje "puzati" ispod susjedne i tone u plašt. Zone subdukcije su npr. zapadna obala Južne Amerike. Ovdje se događaju najjači potresi.

"Na taj način ploče sudjeluju u konvektivnom kruženju supstance plašta, koja privremeno postaje čvrsta dok je na površini. Tonući u plašt, supstanca ploče se ponovno zagrijava i omekšava", objašnjava geofizičar.

Osim toga, pojedinačni mlazovi materije - perjanice - dižu se iz plašta prema površini, a ti mlazovi imaju sve šanse uništiti čovječanstvo. Na kraju krajeva, perjanice plašta uzrokuju pojavu supervulkana (vidi). Takve točke ni na koji način nisu povezane s litosfernim pločama i mogu ostati na mjestu čak i kada se ploče pomiču. Kada se perjanica pojavi, pojavljuje se divovski vulkan. Ima mnogo takvih vulkana, ima ih na Havajima, Islandu, sličan primjer je kaldera Yellowstone. Supervulkani mogu proizvesti erupcije tisuće puta snažnije od većine običnih vulkana poput Vezuva ili Etne.

“Prije 250 milijuna godina takav je vulkan na području današnjeg Sibira ubio gotovo sva živa bića, preživjeli su samo preci dinosaura”, kaže Trubitsyn.

Dogovorili smo se - rastali smo se

Litosferne ploče sastoje se od relativno teške i tanke bazaltne oceanske kore i lakših, ali mnogo debljih kontinenata. Ploča s kontinentom i oceanskom korom "smrznutom" oko nje može se kretati naprijed, dok teška oceanska kora tone ispod susjeda. Ali kada se kontinenti sudare, više ne mogu zaroniti jedan pod drugi.

Na primjer, prije otprilike 60 milijuna godina, Indijska ploča odvojila se od onoga što je kasnije postalo Afrika i putovala prema sjeveru, a prije otprilike 45 milijuna godina susrela se s Euroazijskom pločom, gdje su rasle Himalaje – najviše planine na Zemlji.

Kretanje ploča će prije ili kasnije spojiti sve kontinente u jedan, kao što se lišće u vrtlogu skupi u jedan otok. U povijesti Zemlje kontinenti su se spajali i razdvajali otprilike četiri do šest puta. Posljednji superkontinent Pangea postojao je prije 250 milijuna godina, prije njega bio je superkontinent Rodinia, prije 900 milijuna godina, prije njega - još dva. "I čini se da će uskoro početi ujedinjenje novog kontinenta", pojašnjava znanstvenik.

Objašnjava da kontinenti djeluju kao toplinski izolator, plašt ispod njih počinje se zagrijavati, nastaju uzlazna strujanja i zbog toga se superkontinenti nakon nekog vremena ponovno raspadaju.

Amerika će "oduzeti" Čukotku

U udžbenicima se opisuju velike litosferne ploče; svatko ih može imenovati: antarktička ploča, euroazijska, sjevernoamerička, južnoamerička, indijska, australska, pacifička. Ali na granicama između ploča nastaje pravi kaos iz mnogih mikroploča.

Na primjer, granica između Sjevernoameričke ploče i Euroazijske ploče uopće ne prolazi duž Beringovog prolaza, već mnogo zapadnije, duž grebena Chersky. Čukotka se, tako, ispostavlja kao dio sjevernoameričke ploče. Štoviše, Kamčatka se dijelom nalazi u zoni Ohotske mikroploče, a dijelom u zoni mikroploče Beringovog mora. A Primorje se nalazi na hipotetskoj Amurskoj ploči čiji se zapadni rub naslanja na Bajkal.

Sada se istočni rub euroazijske ploče i zapadni rub sjevernoameričke ploče "vrte" poput zupčanika: Amerika se okreće suprotno od kazaljke na satu, a Euroazija u smjeru kazaljke na satu. Kao rezultat toga, Chukotka bi se konačno mogla odvojiti "po šavu", u kojem slučaju bi se na Zemlji mogao pojaviti divovski kružni šav koji će prolaziti kroz Atlantski, Indijski, Tihi i Arktički ocean (gdje je još uvijek zatvoren). I sama Chukotka nastavit će se kretati "u orbiti" Sjeverne Amerike.

Brzinomjer za litosferu

Wegenerova teorija oživljena je ne samo zato što su znanstvenici imali priliku visoka točnost mjeriti pomicanje kontinenata. Danas se za to koriste satelitski navigacijski sustavi, ali postoje i druge metode. Svi oni potrebni su za izgradnju jedinstvenog međunarodnog koordinatnog sustava - International Terrestrial Reference Frame (ITRF).

Jedna od tih metoda je radiointerferometrija s vrlo dugom bazom (VLBI). Njegova bit leži u istodobnim promatranjima pomoću nekoliko radioteleskopa na različitim točkama na Zemlji. Razlika u vremenu primanja signala omogućuje određivanje pomaka s velikom točnošću. Druga dva načina za mjerenje brzine su promatranja laserskog dometa sa satelita i Doppler mjerenja. Sva ta promatranja, uključujući korištenje GPS-a, provode se na stotinama postaja, svi se ti podaci objedinjuju i kao rezultat dobivamo sliku pomicanja kontinenata.

Na primjer, krimski Simeiz, gdje se nalazi stanica za lasersko sondiranje, kao i satelitska stanica za određivanje koordinata, “putuje” prema sjeveroistoku (po azimutu od oko 65 stupnjeva) brzinom od približno 26,8 milimetara godišnje. Zvenigorod, koji se nalazi blizu Moskve, kreće se oko milimetar godišnje brže (27,8 milimetara godišnje) i ide istočnije - oko 77 stupnjeva. A, recimo, havajski vulkan Mauna Loa kreće se prema sjeverozapadu dvostruko brže - 72,3 milimetra godišnje.

Litosferne ploče se također mogu deformirati, a njihovi dijelovi mogu "živjeti vlastiti život", posebno na granicama. Iako su razmjeri njihove neovisnosti znatno skromniji. Na primjer, Krim se još uvijek neovisno kreće prema sjeveroistoku brzinom od 0,9 milimetara godišnje (i istovremeno raste za 1,8 milimetara), a Zvenigorod se kreće negdje prema jugoistoku istom brzinom (i dolje - za 0 . 2 milimetra godišnje).

Trubitsyn kaže da je ova neovisnost djelomično objašnjena "osobnom poviješću" različite dijelove kontinenti: glavni dijelovi kontinenata, platforme, mogu biti fragmenti drevnih litosfernih ploča koje su se "stopile" sa svojim susjedima. Na primjer, Uralski greben je jedan od šavova. Platforme su relativno krute, ali se dijelovi oko njih mogu iskriviti i pomaknuti sami od sebe.