Рух літосферних плит. Великі плити літосфери. Назви літосферних плит
Літосферні плити Землі являють собою величезні брили. Їх фундамент утворений сильно зім'ятими в складки гранітними метаморфізованих магматическими породами. Назви літосферних плит
Зміст
рух літосферних плит
Поява гіпотези
Теорія руху літосферних плит з'явилася на початку двадцятого сторіччя. Згодом їй судилося зіграти основну роль у дослідженнях планети. Вчений Тейлор, а після нього і Вегенер, висунув гіпотезу про те, що з плином часу відбувається дрейф літосферних плит в горизонтальному напрямку. Однак у тридцяті роки 20-го століття утвердилось інша думка. Згідно з ним, переміщення літосферних плит здійснювалося вертикально. В основі цього явища лежав процес диференціації мантійного речовини планети. Воно стало називатися фіксизму. Таке найменування було обумовлено тим, що визнавалося постійно фіксоване положення ділянок кори щодо мантії. Але в 1960-му році після відкриття глобальної системи серединно-океанічних хребтів, які оперізують всю планету і виходять в деяких районах на сушу, відбулося повернення до гіпотези початку 20-го сторіччя. Проте теорія знайшла нову форму. Тектоніка брил стала провідною гіпотезою в науках, що вивчають структуру планети.
Основні положення
Було визначено, що існують великі літосферні плити. Їх кількість обмежено. Також існують плити літосфери Землі меншого розміру. Межі між ними проводять по згущення в осередках землетрусів.
Назви літосферних плит відповідають розташованим над ними материковим і океанічних областям. Брил, що мають величезну площу, всього сім. Найбільші літосферні плити - це Південно- і Північно-Американські, Євро-Азіатська, Африканська, Антарктична, Тихоокеанська і Індо-Австралійська.
Брили, що пливуть по астеносфері, відрізняються монолітністю і жорсткістю. Наведені вище ділянки - це основні літосферні плити. Відповідно з початковими уявленнями вважалося, що материки прокладають собі дорогу через океанічне дно. При цьому рух літосферних плит здійснювалося під впливом невидимої сили. В результаті проведених досліджень було виявлено, що брили пливуть пасивно за матеріалом мантії. Варто відзначити, що їхній напрямок спочатку вертикально. Мантійний матеріал піднімається під гребенем хребта вгору. Потім відбувається поширення в обидві сторони. Відповідно, спостерігається розбіжність літосферних плит. Дана модель являє океанічне дно в якості гігантської конвеєрної стрічки. Вона виходить на поверхню в рифтових областях серединно-океанічних хребтів. Потім ховається в глибоководних жолобах.
Розбіжність літосферних плит провокує розширення океанічних лож. Проте обсяг планети, незважаючи на це, залишається постійним. Справа в тому, що народження нової кори компенсується її поглинанням в ділянках субдукції (поддвига) в глибоководних жолобах.
Чому відбувається рух літосферних плит?
Причина полягає в тепловій конвекції мантійного матеріалу планети. Літосфера піддається розтягування і відчуває підйом, що відбувається над висхідними гілками від конвективних течій. Це провокує рух літосферних плит в сторони. У міру віддалення від серединно-океанічних Рифт відбувається ущільнення платформи. Вона важчає, її поверхня опускається вниз. Цим пояснюється збільшення океанічної глибини. У підсумку платформа занурюється в глибоководні жолоби. При загасання висхідних потоків від розігрітій мантії вона охолоджується і опускається з формуванням басейнів, які заповнюються опадами.
Зони зіткнення літосферних плит - це області, де кора і платформа відчувають стиснення. У зв'язку з цим потужність першої підвищується. У результаті починається висхідний рух літосферних плит. Воно призводить до формування гір.
Дослідження
Вивчення сьогодні здійснюється із застосуванням геодезичних методів. Вони дозволяють зробити висновок про безперервність і повсюдності процесів. Виявляються також зони зіткнення літосферних плит. Швидкість підйому може становити до десятка міліметрів.
Горизонтально великі плити літосфери пливуть трохи швидше. У цьому випадку швидкість може скласти до десятка сантиметрів протягом року. Так, наприклад, Санкт-Петербург піднявся вже на метр за весь період свого існування. Скандинавський півострів - на 250 м за 25 000 років. Мантійний матеріал рухається порівняно повільно. Проте в результаті відбуваються землетруси, виверження вулканів та інші явища. Це дозволяє зробити висновок про великої потужності переміщення матеріалу.
Використовуючи тектонічну позицію плит, дослідники пояснюють безліч геологічних явищ. Разом з цим в ході вивчення з'ясувалася набагато більша, ніж це уявлялося на самому початку появи гіпотези, складність процесів, що відбуваються з платформою.
Тектоніка плит не змогла пояснити зміни інтенсивності деформацій і руху, наявність глобальної стійкої мережі з глибоких розломів і деякі інші явища. Залишається також відкритим питання про історичне початку дії. Прямі ознаки, що вказують на плитно-тектонічні процеси, відомі з періоду пізнього протерозою. Однак ряд дослідників визнає їх прояв з архею або раннього протерозою.
розбіжність літосферних плит
Розширення можливостей для дослідження
Поява сейсмотомографии зумовило перехід цієї науки на якісно новий рівень. У середині вісімдесятих років минулого століття глибинна геодинаміка стала найперспективнішим і молодим напрямком із всіх існуючих наук про Землю. Однак рішення нових завдань здійснювалося з використанням не тільки сейсмотомографии. На допомогу прийшли і інші науки. До них, зокрема, відносять експериментальну мінералогію.
Завдяки наявності нового обладнання з'явилася можливість вивчати поведінку речовин при температурах і тиску, відповідних максимальним на глибинах мантії. Також у дослідженнях використовувалися методи ізотопної геохімії. Ця наука вивчає, зокрема, ізотопний баланс рідкісних елементів, а також благородних газів в різних земних оболонках. При цьому показники порівнюються з метеоритними даними. Застосовуються методи геомагнетизму, за допомогою яких учені намагаються розкрити причини і механізм інверсій в магнітному полі.
Сучасна картина
Гіпотеза тектоніки платформи продовжує задовільно пояснювати процес розвитку кори океанів і континентів протягом хоча б останніх трьох мільярдів років. При цьому маються супутникові вимірювання, відповідно до яких підтверджено факт того, що основні плити літосфери Землі не стоять на місці. В результаті вимальовується певна картина.
У поперечному перерізі планети присутній три найактивніших шару. Потужність кожного з них становить кілька сотень кілометрів. Передбачається, що виконання головної ролі в глобальній геодинаміці покладено саме на них. У 1972 році Морган обгрунтував висунуту в 1963-му Вілсоном гіпотезу про висхідних мантійних струменях. Ця теорія пояснила явище про внутріплітного магнетизм. Виникла в результаті плюм-тектоніка стає з часом все більш популярною.
Геодинаміка
З її допомогою розглядається взаємодія досить складних процесів, які відбуваються в мантії і корі. Відповідно до концепції, викладеної Артюшкова в його праці "Геодинаміка", в якості основного джерела енергії виступає гравітаційна диференціація речовини. Цей процес відзначається в нижній мантії.
Після того як від породи відокремлюються важкі компоненти (залізо та інше), залишається більш легка маса твердих речовин. Вона опускається в ядро. Розташування легшого шару під важким нестійка. У зв'язку з цим накопичується матеріал збирається періодично в досить великі блоки, які спливають у верхні шари. Розмір подібних утворень становить близько ста кілометрів. Цей матеріал з'явився основою для формування верхньої мантії Землі.
Нижній шар, ймовірно, являє собою недиференційоване первинне речовина. У ході еволюції планети за рахунок нижньої мантії відбувається зростання верхньої і збільшення ядра. Більш ймовірно, що блоки легкого матеріалу піднімаються в нижній мантії вздовж каналів. У них температура маси досить висока. В'язкість при цьому істотно знижена. Підвищенню температури сприяє виділення великого обсягу потенційної енергії в процесі підйому речовини в область сили тяжіння приблизно на відстань в 2000 км. По ходу руху по такому каналу відбувається сильне нагрівання легких мас. У зв'язку з цим в мантію речовина надходить, володіючи достатньо високою температурою і значно меншою вагою в порівнянні з оточуючими елементами.
За рахунок зниженої щільності легкий матеріал спливає у верхні шари до глибини в 100-200 і менш кілометрів. З пониженням тиску падає температура плавлення компонентів речовини. Після первинної диференціації на рівні "ядро-мантія" відбувається вторинна. На невеликих глибинах легке речовина частково піддається плавлення. При диференціації виділяються більш щільні речовини. Вони занурюються в нижні шари верхньої мантії. Виділяються більш легкі компоненти, відповідно, піднімаються вгору.
Комплекс рухів речовин в мантії, пов'язаних з перерозподілом мас, що володіють різною щільністю в результаті диференціації, називають хімічної конвекцією. Підйом легких мас відбувається з періодичністю приблизно в 200 млн років. При цьому впровадження у верхню мантію відзначається не повсюдно. У нижньому шарі канали розташовуються на досить великій відстані один від одного (до декількох тисяч кілометрів).
Підйом брил
Як було вище сказано, в тих зонах, де відбувається впровадження великих мас легкого нагрітого матеріалу в астеносферу, відбувається часткове його плавлення і диференціація. В останньому випадку відзначається виділення компонентів і подальше їх спливання. Вони досить швидко проходять крізь астеносферу. При досягненні літосфери їх швидкість знижується. У деяких областях речовина формує скупчення аномальної мантії. Вони залягають, як правило, у верхніх шарах планети.
Аномальна мантія
Її склад приблизно відповідає нормальному мантійних речовини. Відмінністю аномального скупчення є більш висока температура (до 1300-1500 градусів) і знижена швидкість пружних поздовжніх хвиль.
Надходження речовини під літосферу провокує ізостатичне підняття. У зв'язку з підвищеною температурою аномальне скупчення має більш низькою щільністю, ніж нормальна мантія. Крім того, наголошується невелика в'язкість складу.
У процесі надходження до літосфері аномальна мантія досить швидко розподіляється уздовж підошви. При цьому вона витісняє більш щільне і менш нагріте речовина астеносфери. По ходу руху аномальне скупчення заповнює ті ділянки, де підошва платформи перебуває у піднесеному стані (пастки), а глибоко занурені області вона оточує. У підсумку в першому випадку наголошується ізостатичне підняття. Над зануреними ж областями кора залишається стабільною.
Пастки
Процес охолодження мантійного верхнього шару і кори до глибини приблизно ста кілометрів відбувається повільно. В цілому він займає кілька сотень мільйонів років. У зв'язку з цим неоднорідності в потужності літосфери, що пояснюється горизонтальними температурними відмінностями, мають досить великою інерційністю. У тому випадку, якщо пастка розташовується неподалік від висхідного потоку аномального скупчення з глибини, велика кількість речовини захоплюється сильно нагрітим. У результаті формується досить великий гірський елемент. Відповідно до даної схеми відбуваються високі підняття на ділянці епіплатформенного орогенезу в складчастих поясах.
Опис процесів
У пастці аномальний шар в ході охолодження піддається стиску на 1-2 кілометри. Кора, розташована зверху, занурюється. У сформованому прогині починають накопичуватися опади. Їх тяжкість сприяє ще більшому зануренню літосфери. У підсумку глибина басейну може скласти від 5 до 8 км. Разом з цим при ущільненні мантії в нижній ділянці базальтового шару в корі може відзначатися фазове перетворення породи в Еклогіт і гранатовий гранулит. За рахунок виходить з аномального речовини теплового потоку відбувається прогрівання вищерозміщеної мантії і зниження її в'язкості. У зв'язку з цим спостерігається поступове витіснення нормального скупчення.
дрейф літосферних плит
Горизонтальні зміщення
При утворенні підняттів в процесі надходження аномальної мантії до кори на континентах і океанах відбувається збільшення потенційної енергії, запасеної у верхніх шарах планети. Для скидання надлишків речовини прагнуть розійтися в сторони. У підсумку формуються додаткові напруги. З ними пов'язані різні типи руху плит і кори.
Розростання океанічного дна і плавання материків є наслідком одночасного розширення хребтів і занурення платформи в мантію. Під першими розташовуються великі маси з сильно нагрітого аномального речовини. У осьової частини цих хребтів останнім знаходиться безпосередньо під корою. Літосфера тут має значно меншою потужністю. Аномальна мантія при цьому розтікається в ділянці підвищеного тиску - в обидві сторони з-під хребта. Разом з цим вона досить легко розриває кору океану. Ущелина наповнюється базальтової магмою. Вона, у свою чергу, виплавляється з аномальною мантії. У процесі застигання магми формується нова океанічна кора. Так відбувається розростання дна.
Особливості процесу
Під серединними хребтами аномальна мантія володіє зниженою в'язкістю внаслідок підвищеної температури. Речовина здатна досить швидко розтікатися. У зв'язку з цим розростання дна відбувається з підвищеною швидкістю. Відносно низькою в'язкістю також володіє океанічна астеносфера.
Основні плити літосфери Землі пливуть від хребтів до місць занурення. Якщо ці ділянки знаходяться в одному океані, то процес відбувається з порівняно високою швидкістю. Така ситуація характерна сьогодні для Тихого океану. Якщо розростання дна і занурення відбувається в різних областях, то розташований між ними континент дрейфує в ту сторону, де відбувається поглиблення. Під материками в'язкість астеносфери вище, ніж під океанами. У зв'язку з виникаючим тертям з'являється значна опір руху. В результаті знижується швидкість, з якою відбувається розширення дна, якщо відсутня компенсація занурення мантії в тій же області. Таким чином, розростання в Тихому океані відбувається швидше, ніж в Атлантичному.