Конспект тектоника литосферных плит

Обновлено: 16.05.2024

Билет 30Становление тектоники литосферных плит.

Тектоника плит (plate tectonics) - современная геологическая теория о движении литосферы. Согласно данной теории, в основе глобальных тектонических процессов лежит горизонтальное перемещение относительно целостных блоков литосферы – литосферных плит. Таким образом, тектоника плит рассматривает движения и взаимодействия литосферных плит.

Сейчас уже нет сомнений, что горизонтальное движение плит происходит за счёт мантийных теплогравитационных течений — конвекции. Источником энергии для этих течений служит разность температуры центральных областей Земли, которые имеют очень высокую температуру (по оценкам, температура ядра составляет порядка 5000 °С) и температуры на её поверхности. Нагретые в центральных зонах Земли породы расширяются (см. термическое расширение), плотность их уменьшается, и они всплывают, уступая место опускающимся более холодными и потому более тяжёлым массам, уже отдавшим часть тепла земной коре

движение плит — следствие переноса тепла из центральных зон Земли очень вязкой магмой. При этом часть тепловой энергии превращается в механическую работу по преодолению сил трения, а часть, пройдя через земную кору, излучается в окружающее пространство. Так что наша планета в некотором смысле представляет собой тепловой двигатель.

Второстепенные силы - Сила вязкого трения, возникающая вследствие тепловой конвекции, играет определяющую роль в движениях плит, но кроме неё на плиты действуют и другие, меньшие по величине, но также важные силы. Это — силы Архимеда, обеспечивающие плавание более лёгкой коры на поверхности более тяжёлой мантии. Приливные силы, обусловленные гравитационным воздействием Луны и Солнца

31.Основные положения тектоники литосферных плит.

1. Верхняя каменная часть планеты разделена на две оболочки, существенно различающиеся по реологическим свойствам: жесткую и хрупкую литосферу и подстилающую её пластичную и подвижную астеносферу.

2. Литосфера разделена по плиты, постоянно движущиеся по поверхности пластичной астеносферы.

3. Различают три типа относительных перемещений плит: расхождение (дивергенция), схождение (конвергенция) и сдвиговые перемещения.
Соответственно, выделяются и три типа основных границ плит:

Дивергентные границы – границы, вдоль которых происходит раздвижение плит.

Конвергентные границы – границы, вдоль которых происходит столкновение плит.

Трансформные границы – границы, вдоль которых происходят сдвиговые смещения плит.

4. Объём поглощённой в зонах субдукции океанской коры равен объёму коры, возникающей в зонах спрединга.

5. Основной причиной движения плит служит мантийная конвекция, обусловленная мантийными теплогравитационными течениями.

6. Перемещения плит подчиняются законам сферической геометрии и могут быть описаны на основе теоремы Эйлера.

Стратиграфия и геохронология смотри билет выше.

Билет 29

Билет 30Становление тектоники литосферных плит.

31.Основные положения тектоники литосферных плит.

2. Литосфера разделена по плиты, постоянно движущиеся по поверхности пластичной астеносферы.

Дивергентные границы – границы, вдоль которых происходит раздвижение плит.

Конвергентные границы – границы, вдоль которых происходит столкновение плит.

Трансформные границы – границы, вдоль которых происходят сдвиговые смещения плит.

4. Объём поглощённой в зонах субдукции океанской коры равен объёму коры, возникающей в зонах спрединга.

Непосредственные геологические наблюдения позволяют изучить строение земной коры максимум на 2—3 км по вертикали, что возможно в глубоко врезанных речных долинах высочайших горных хребтов мира (Гималаи, Памир, Анды). Глубочайшая на Земле шахта в южной Индии имеет глубину в 2290 м (3187 м от поверхности), а самые глубокие нефтяные скважины достигли глубины порядка 7 км в северном Прикаспии, на Апшеронском п-ове, в Калифорнии и Техасе. Проектная глубина Кольской сверхглубокой скважины 12 км. Длительные вертикальные поднятия обнажили на поверхности глубокометаморфизованные породы, в свое время залегавшие в коре на глубинах до 15—20 км. Однако даже эти глубины относительно невелики по сравнению с мощностью континентальной коры и ничтожны по сравнению с радиусом земного шара. Поэтому основными методами познания строения земной коры в целом и более глубоких частей земного шара являются геофизические методы и в первую очередь сейсмический. В итоге сейсмических исследований установлено, что в недрах Земли существуют две основные поверхности раздела, позволяющие выделить земную кору, мантию (промежуточную оболочку) и ядро Земли. (рис. 1)

Рис. 1. Схема внутреннего строения Земли

Основные положения тектоники литосферных плит

Согласно этой теории, жесткая оболочка Земли – литосфера – разбита на ряд плит (рис. 2). Разные исследователи выделяют различное число плит, поскольку наряду с основными крупными плитами существует еще много мелких "микроплит". Литосферные плиты перемещаются в горизонтальном направлении по поверхности астеносферы. Континенты входят в состав плит и перемещаются вместе с ними. Основные тектонические и магматические процессы происходят на границах плит.

Рис. 2. Расположение основных литосферных плит

Границы плит

Границы плит – это зоны сейсмической и тектонической активности, в которых две литосферные плиты примыкают друг к другу. Границы подразделяются на три типа: дивергентные; конвергентные; трансформные.

Вдоль дивергентной границы происходит наращивание океанической литосферы, которая распро страняется в стороны от границы. На конвергентной границе одна из двух сходящихся плит погружается в астеносферу и ею поглощается. Вдоль трансформной границы две литосферные плиты, перемещаясь горизонтально, скользят относительно друг друга, так что литосфера здесь не создается и не исчезает.

На поверхности Земли границы плит отмечены крупными разломами или системами разломов, а также линейными цепочками эпицентров землетрясений. К характерным системам разрывных нарушений относятся: рифты вдоль дивергентных границ; надвиги вдоль большинства конвергентных границ, причем следы этих надвигов, как правило, трудно различимы; сдвиги вдоль трансформных границ, которые довольно легко прослеживаются почти повсюду в океанической коре и с трудом – в континентальной коре.

Положение границ плит изменяется во времени и в пространстве. Как и плиты, они находятся в постоянном движении. Положения современных границ разных типов показаны на рис. 3.

Рис. 3. Границы плит: 1 – дивергентные; 2 – конвергентные; 3 – трансформные; 4 – направления движения плит

Конвергентные границы плит . На этих границах плиты имеют встречное движение, т.е. сходятся. При этом одна плита погружается под другую. Этот механизм называется субдукцией. Погружающийся в процессе субдукции литосферный блок в конечном счете поглощается астеносферой (рис. 4а). По этой причине конвергентные границы плит называют также деструктивными.

Обычно конвергентные границы плит выражены сильными понижениями в рельефе и прослеживаются в виде глубоководных желобов (рис. 4б). Некоторые желоба заполнены молодыми осадками, которые маскируют депрессию.

Рис. 4. Конвергентная граница плит: а - субдукция океанической плиты под континентальную; б - океанический желоб (вертикальный масштаб увличен в 5 раз)

Когда погружающийся блок входит в астеносферу, непосредственно над ним образуются резервуары магмы, как правило андезитового состава, которая внедряется в толщу пород и изливается на поверхность. Эта магматическая активность приводит к образованию либо вулканических островных дуг (рис. 5), если вышележащая кора является океанической, либо горных хребтов с характерным андезитовым вулканизмом – в случае континентальной коры. Вулканические дуги и горные хребты простираются параллельно смежным глубоководным желобам.

Рис. 5. Система островной дуги. Вертикальный масштаб увличен в 5 раз

Конвергентные границы плит сейсмически активны. Гипоцентры сосредоточены не только в неглубокой зоне вблизи границы, но также и в погружающемся блоке, и некоторые из них достигают глубины 700 км. Зоны локализации гипоцентров в погружающемся блоке называются зонами Беньоффа – Вадати.

Имеются свидетельства, что конвергентные границы плит впервые формируются в океанической литосфере поблизости от континентальных окраин. Об этом, в частности, говорит близость большинства современных конвергентных границ к континентальным окраинам. Там, где границы отделены от континентов небольшими океаническими бассейнами, дно таких окраинных, или тыловодужных, бассейнов гораздо моложе, чем примыкающее к желобу дно открытого океана. Отсюда следует, что раскрытие таких бассейнов, отделяющих границу плиты от континента, происходило сравнительно недавно. Эта точка зрения подтверждается данными морской геофизики. Наблюдаемый режим спрединга океанического дна в тыловодужных бассейнах дает основания предполагать, что они образуются в результате миграции систем дуга-желоб в сторону океана.

Вулканические дуги, ассоциирующиеся с конвергентными границами плит, известны своими рудными месторождениями. Зона, расположенная между внешней (ближе к желобу) вулканической цепью дуги и желобом, представляет собой разрыв дуга-желоб; она включает осадочные бассейны, называемые преддуговыми, условия в которых благоприятствуют аккумуляции углеводородов.

Если же надвигающаяся плита является континентальной или к континенту примыкает сравнительно узкая полоса океанической коры, приближение другого континента со стороны зоны субдукции приводит к столкновению континентов, иногда после предварительного закрытия разделявшего их окраинного бассейна. В результате столкновения конвергенция плит в конечном счете должна прекратиться, потому что континент, будучи более легким, не может погружаться в астеносферу. Теперь вектор относительного перемещения плит на границе становится равным нулю. Однако, поскольку сумма векторов движения всех плит на поверхности Земли должна оставаться равной нулю, подобная ситуация влечет за собой глобальное перераспределение движения плит. Тем не менее в течение ограниченного времени после столкновения плиты могут продолжать сходиться.

Индийская и Евразийская плиты после своего столкновения сблизились на несколько сотен километров. Этому можно дать два объяснения. Субдукционная плита может затягивать край континента вдоль границы литосферы с астеносферой, поддвигая его тем самым под континентальную плиту. Если же континентальная литосфера, прилегающая к границе плит, достаточно мягка, схождение плит компенсируется путем деформаций как в горизонтальной плоскости (сдвиги, частично со смещением по простиранию), так и в вертикальном направлении (утолщение). Наблюдения в районе Гималаев, на границе Индийской и Евразийской плит, говорят о том, что граница плит деформируется главным образом за счет сдвиговых деформаций в Евразийской плите.

В заключение можно сказать, что в зонах конвергентных границ плит сосредоточены некоторые из наиболее важных геологических процессов: интенсивные деформации и сейсмическая активность, магматизм, метаморфизм и формирование рудных залежей и относительно быстрое поднятие с последующими интенсивной эрозией и обильным осадконакоплением, часто сопровождающимся аккумуляцией углеводородов.

Дивергентные границы плит . Вещество океанической литосферы постоянно образуется в океанических рифтах, общая протяженность которых по всей Земле составляет около 70 000 км. Литосферные плиты расходятся по обе стороны от этих рифтов, получивших название дивергентных границ плит (известных также как конструктивные или аккреционные окраины плит). Рифты обычно расположены на гребнях крупных хребтов, возвышающихся на дне океана; некоторые из них находятся примерно посредине между континентами, например, известный Срединно-Атлантический хребет. Превышение хребта над дном океана обычно варьирует от 100 до 3000 м, характерная ширина-около 1000 км. Ассоциирующийся с ним центральный рифт приурочен к долине, дно которой может располагаться на 2000 м ниже вершины хребта. Ширина ее более 10 км, в Центральной Атлантике-до 30-32 км.

У Восточно-Тихоокеанского поднятия с быстрым разрастанием океанического дна морфологический срединный рифт отсутствует. Океанические рифты, образующие дивергентные границы плит, отличаются сейсмической и тектонической активностью. Расположенные вдоль них эпицентры мелкофокусных землетрясений дают первые вступления по типу смещений по падению.

Большая часть тепла отводится циркулирующими гидротермальными растворами, выщелачивающими и переотлагающими сульфиды металлов. Обследование дна океанов с обитаемых подводных аппаратов обнаружило свидетельства активного вулканизма и показало, что скорости спрединга локально варьируют во времени и пространстве, но в среднем дают картину длительного равномерного симметричного спрединга с полускоростями в интервале от 1 до 5 см/год.

Террасы на склонах внутри рифтовой долины наводят на мысль о сбросовых уступах. По мере разрастания дна образующиеся при сбросах блоки земной коры поднимаются на максимальную высоту более 2000 м над дном рифтовой долины рядом с гребнем хребта; по мере удаления от гребня вследствие сжатия при остывании и увеличения плотности высоты постепенно понижаются. Толщина плит минимальна близ дивергентной границы, но чем дальше от нее, тем больше плита остывает и утолщается.

Из всех планет, находящихся в Солнечной системе, именно Земля уникальна. Её неповторимость заключается в том, что в настоящее время только она имеет целую систему активно движущихся тектонических плит. Однако исследования ученых позволяют выделять гипотезу о том, что много миллионов лет назад такие спутники, как Марс или Венера, также характеризовались сейсмической активностью.

Тектонические плиты в науке

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

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

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

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

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

Изучая карту мира, можно обнаружить, что очертания материков похожи друг на друга. Так, исследования ученых показали, что много миллионов лет назад тектонические плиты были единым целым. Такой материковый комплекс называется Пангея. Однако по мере эволюции сейсмическая активность Земли лишь возрастала, что привело к образованию отдельных литосферных блоков, отдаленных друг от друга на весьма значительное расстояние.

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

Причина движения

Главной движущей силой материков является конвекция. Это явление представляет собой определенные процессы непрерывного движения веществ в земной коре. Так, особо высокая температура, выходящая за отметку 5 тыс. градусов по Цельсию, наблюдается в центральной части планеты. В процессе нагревания слои, находящиеся в недрах Земли, поднимаются. Со слоями более низкой температуры наблюдается прямо противоположная тенденция, поскольку они двигаются обратно к центру.

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

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

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

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

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

Необходимо отметить тот факт, что скользящая тектоническая структура характерна для такого материка, как Африка. На её поверхности сейчас наблюдается много разломов, особенно на территории Кении. Ученые прогнозируют, что спустя десять миллионов лет африканский континент в качестве единого целого полностью прекратит свое существование. Помимо дивергентной, конвергентной, а также скользящей тектонической структуры, выделяют континентальные, океанические и смешанные литосферные блоки.

Характеристика теорий

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

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

Беспорядочное перемещение платформ приводило к их неизбежному столкновению. Плиты также могли заходить на поверхности друг друга. Все эти события способствовали появлению таких природных явлений, как извержения вулканов и катастрофических землетрясений. Участки земной коры, имеющие высокую степень сейсмической активности, смещались в пространстве приблизительно на восемнадцать сантиметров в год. На земной поверхности также можно было наблюдать извержение магмы из недр.

В настоящее время некоторые учёные считают, что именно магма принимала активное участие в формировании океанического дна. Лава, выходящая из недр Земли, постепенно остывала, в результате чего формировался новый рельеф. При этом те участки земной коры, которые не принимали участия в формировании структуры дна, с помощью дрейфа литосферных блоков снова проникали в земные недра, превращаясь в магму.

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

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

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

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

Таким образом, именно движение тектонических платформ, происходящее на протяжении многих миллионов лет, способствовало формированию отдельных материков, островов, континентальных рифов и каньонов, которые существуют в настоящее время. Учёные выявили устойчивую тенденцию в динамике плит. Так, скорость горизонтальных сдвигов блоков возросла примерно в два раза в течение ста миллионов лет. Однако, согласно прогнозам учёных, она должна была, наоборот, уменьшиться. Исходя из этого можно сделать вывод, что характер поведения плит не является слишком предсказуемым.

Исследователи утверждают, что основным фактором, влияющим на темп движения, является вода. Именно огромное скопление жидкости внутри земной поверхности способствует смягчению мантии, в результате чего скорость перемещения плит значительно повышается. Необходимо отметить тот факт, что процесс перемещения литосферных блоков все ещё не завершён. Образ земной поверхности до сих пор продолжает формироваться.

Читайте также: