Основні поняття глобальної тектоніки

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.


Нажми чтобы узнать.
скачати

Зміст
Введення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
1. Історія теорії ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 4
2. Сучасний стан тектоніки плит ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
3. Основні поняття глобальної тектоніки ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
3.1 Сила, що рухає плити ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 8
3.2 Дивергентное кордону або кордону розсування плит ... ... ... ... 10
3.3 Конвергентні кордону ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .11
3.4 Трансформаційний кордону ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 13
3.5 Внутріплітние процеси ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 14
4. Тектоніка плит як система наук ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .15
4.1 Карта тектонічних плит ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 15
4.2 Тектоніка плит на інших планетах ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 16
4.3 Минулі переміщення плит ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 17
4.4 Вплив переміщень плит на клімат ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .17
Висновок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .19
Список використаних джерел ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 20
Додаток 1
Додаток 2

Введення
Багато років тому батько-геолог підвів свого маленького сина до карти світу і запитав, що буде, якщо берегову лінію Америки присунути до узбережжя Європи і Африки? Хлопчик не полінувався і, вирізавши відповідні частини з фізико-географічного атласу, з подивом виявив, що західне узбережжя Атлантики збіглося зі східним в межах, так би мовити, помилки експерименту.
Ця історія не пройшла для хлопчика безслідно, він став геологом і шанувальником Альфреда Вегенера, відставного офіцера німецької армії, а також метеоролога, полярника, і геолога, який у 1915 році створив концепцію дрейфу континентів.
Свою лепту у відродження концепції дрейфу внесли і високі технології: саме комп'ютерне моделювання в середині 1960-х років показало добрий збіг кордонів континентальних мас не тільки для Циркум-Атлантики, а й для низки інших материків - Східної Африки та Індостану, Австралії та Антарктиди.
У результаті в кінці 60-х з'явилася концепція тектоніки плит, або нової глобальної тектоніки.

1. Історія теорії
Вперше ідея про рух блоків кори була висловлена ​​в теорії дрейфу континентів, запропонованої Альфредом Вегенером в 1920-х роках. Ця теорія була спочатку відкинута. Відродження ідеї про рухи у твердій оболонці Землі («мобілізма») відбулося в 1960-х роках, коли в результаті досліджень рельєфу і геології океанічного дна були отримані дані, що свідчать про процеси розширення (спредингу) океанічної кори і підсовування одних частин кори під інші ( субдукції). Об'єднання цих уявлень зі старою теорією дрейфу материків породило сучасну теорію тектоніки плит, яка незабаром стала загальноприйнятою концепцією в науках про Землю.
Тектоніка плит - сучасна геологічна теорія про рух літосфери. Вона стверджує, що земна кора складається з відносно цілісних блоків - плит, які знаходяться в постійному русі один щодо одного. При цьому в зонах розширення (серединно-океанічних хребтах і континентальних рифтах) в результаті спредингу (англ. seafloor sdivading - розтікання морського дна) утворюється нова океанічна кора, а стара поглинається в зонах субдукції. Теорія пояснює землетрусу, вулканічну діяльність і горотворення, велика частина яких присвячена до кордонів плит.
Відповідно до цієї концепції, земна кора розбита на кілька величезних літосферних плит, які постійно рухаються і продукують землетрусу. Спочатку було виділено кілька літосферних плит: Євразійська, Африканська, Північно - і Південноамериканська, Австралійська, Антарктична, Тихоокеанська. Всі вони, крім Тихоокеанської, чисто океанічної, включають в себе частини як з континентальної, так і океанічної корою. І дрейф континентів в рамках цієї концепції - не більш ніж їх пасивне переміщення разом з літосферними плитами.
В основі глобальної тектоніки лежить уявлення про літосферних плитах, фрагментах земної поверхні, що розглядаються, як абсолютно жорсткі тіла, що переміщаються немов по повітряній подушці по шару розущільненого мантії - астеносфері, зі швидкістю від 1-2 до 10 - 12 см на рік. У більшості своїй вони включають як континентальні маси з корою, умовно званої «гранітної», так і ділянки з корою океанічної, умовно званої «базальтової» і утвореної породами з низьким вмістом кремнезему.
Вченим абсолютно не ясно, куди рухаються і рухаються чи материки взагалі, а якщо рухаються, то за рахунок дії яких сил і джерел енергії. Широко поширене припущення про те, що причиною руху земної кори служить теплова конвекція, по суті, непереконливо, бо виявилося, що такого роду припущення йдуть врозріз з основними положеннями багатьох фізичних законів, експериментальних даних і численних спостережень, включаючи дані космічних досліджень про тектоніці і будову інших планет. Реальних схем теплової конвекції, що не суперечать законам фізики, і єдиного логічно обгрунтованого механізму руху речовини, однаково прийнятних для умов надр зірок, планет і їх супутників, до цих пір не знайдено.
У серединно-океанічних хребтах утворюється нова розігріта океанічна кора, яка, остигаючи, знову занурюється в надра мантії і розсіює теплову енергію, що йде на переміщення плит земної кори.
Гігантські геологічні процеси, такі як піднімання гірських хребтів, потужні землетруси, освіта глибоководних западин, виверження вулканів, - всі вони, врешті-решт, породжуються рухом плит земної кори, при якому відбувається поступове охолодження мантії нашої планети.
У теорії тектоніки плит ключове положення займає поняття геодинамічної обстановки - характерною геологічної структури з певним співвідношенням плит. В одній і тій же геодинамічної обстановці відбуваються однотипні тектонічні, магматичні, сейсмічні й геохімічні процеси.
Основою теоретичної геології початку XX століття була контракціонное гіпотеза. Земля охолоджується подібно випеченому яблуку, і на ній з'являються зморшки у вигляді гірських хребтів. Розвивала ці ідеї теорія геосинкліналей, створена на підставі вивчення складчастих споруд.
Ця теорія була сформульована Дж. Дена, який додав до контракционной гіпотезі принцип ізостазії. Відповідно до цієї концепції Земля складається з гранітів (континенти) і базальтів (океани). При стисненні Землі в океанах - западинах виникають тангенціальні сили, які тиснуть на континенти.
Останні здіймаються в гірські хребти, а потім руйнуються. Матеріал, який виходить в результаті руйнування, відкладається в западинах.
Проти цієї схеми виступив німецький учений - метеоролог Альфред Вегенер 6 січня 1912 він виступив на зборах Німецького геологічного товариства з доповіддю про дрейф материків.
Вихідною посилкою до створення теорії стало збіг обрисів західного узбережжя Африки і східного Південної Америки. Якщо ці континенти зрушити, то вони співпадають, як якщо б утворилися в результаті розколу одного праматерика.
Вегенер не задовольнився збігом обрисів узбереж (які неодноразово помічалося до нього), а став інтенсивно шукати докази теорії.
Для цього він вивчив геологію узбереж обох континентів і знайшов безліч схожих геологічних комплексів, які збігалися при поєднанні, так само, як і берегова лінія.
Іншим напрямком докази теорії стали палеокліматичні реконструкції, палеонтологічні та біогеографічні аргументи. Багато тварин і рослини мають обмежені ареали, по обидва боки Атлантичного океану.
Вони дуже схожі, але розділені багатокілометрових водним простором, і важко припустити, що вони перетнули океан.
Крім того, Вегенер став шукати геофізичні та геодезичні докази. Однак, у той час рівень цих наук був явно не достатній, щоб зафіксувати сучасний рух континентів. У 1930 році Вегенер загинув під час експедиції в Гренландії, але перед смертю вже знав, що наукове співтовариство не прийняло його теорію.
Спочатку теорія дрейфу материків була прийнята науковим співтовариством прихильно, але в 1922 році вона піддалася жорсткій критиці з боку відразу декількох відомих фахівців. Головним аргументом проти теорії стало питання про силу, яка рухає плити. Вегенер вважав, що континенти рухаються по базальтам океанічного дна, але для цього було потрібно величезне зусилля, і джерела цієї сили ніхто назвати не міг.
В якості джерела руху плит пропонувалися сила Коріоліса, приливні явища і деякі інші, проте найпростіші розрахунки показували, що всіх їх абсолютно недостатньо для переміщення величезних континентальних блоків.
Критики теорії Вегенера поставили на чільне місце питання про силу, що рухає континенти, і проігнорували всі безліч фактів, безумовно підтверджували теорію. По суті, вони знайшли єдине питання, в якому нова концепція була безсила, і без конструктивної критики відкинули основні докази.
Після смерті Альфреда Вегенера теорія дрейфу материків була відкинута, і переважна більшість досліджень продовжували проводитися в рамках теорії геосинкліналей. Щоправда, і їй довелося шукати пояснення історії розселення тварин на континентах. Для цього були придумані сухопутні мости, що з'єднували континенти, але занурилися в морську безодню. Це було ще одне народження легенди про Атлантиду. Варто відзначити, що деякі вчені не визнали вердикт світових авторитетів і продовжили пошук доказів руху материків.
Так дю Туа (Alexander du Toit) пояснював освіта гімалайських гір зіткненням Індостану і Євразійської плити.
Уповільнена боротьба фіксістов, як назвали прихильників відсутності значних горизонтальних переміщень, і мобілістов, які стверджували, що вони все таки рухаються, з новою силою розгорілася в 1960-х роках, коли в результаті вивчення дна океанів були знайдені ключі до розуміння «машини» під назвою Земля .
До початку 1960-х років була складена карта рельєфу дна Світового океану, яка показала, що в центрі океанів розташовані серединно-океанічні хребти, що височіють на 1,5-2 км над абісальними рівнинами, покритими опадами. Ці дані дозволили Р. Діцу і Г. Хесс в 1962 - 1963 роках висунути гіпотезу спредінга. Відповідно до цієї гіпотези, в мантії відбувається конвекція зі швидкістю близько 1 см / рік. Висхідні гілки конвекційних осередків виносять під серединно-океанічними хребтами мантійних матеріал, який оновлює океанічне дно в осьовій частині хребта кожні 300-400 років. Континенти не пливуть за океанічної корі, а переміщуються по мантії, будучи пасивно «упаяні» в літосферні плити. Згідно з концепцією спредінга, океанічні басейни структури непостійні, нестійкі, континенти ж - стійкі.
Вік дна океанів. У 1963 році гіпотеза спредінга отримує потужну підтримку у зв'язку з відкриттям смугових магнітних аномалій океанічного дна. Вони були інтерпретовані, як запис інверсій магнітного поля Землі, зафіксована в намагніченості базальтів дна океану.
Після цього тектоніка плит початку переможну ходу в науках про Землю. Все більше вчених розуміли, що, ніж витрачати час на захист концепції фіксизму, краще поглянути на планету з точки зору нової теорії і, нарешті, почати давати реальні пояснення складним земних процесів. Зараз тектоніка плит підтверджена прямими вимірами швидкості плит методом інтерферометрії випромінювання від далеких квазарів і вимірами за допомогою супутникових навігаційних систем GPS. Результати багаторічних досліджень повністю підтвердили основні положення теорії тектоніки плит.

2. Сучасний стан тектоніки плит.
За минулі десятиліття тектоніка плит значно змінила свої основні положення. Нині їх можна сформулювати наступним чином:
Верхня частина твердої Землі ділиться на тендітну літосферу і пластичну астеносферу. Конвекція в астеносфері - головна причина руху плит.
Літосфера ділиться на 8 великих плит, десятки середніх плит і безліч дрібних. Дрібні плити розташовані в поясах між великими плитами. Сейсмічна, тектонічна і магматична активність зосереджена на кордонах плит.
Літосферні плити в першому наближенні описуються як тверді тіла, і їх рух підкоряється теоремі обертання Ейлера.
Існує три основних типи відносних переміщень плит розбіжність (дивергенція), виражене рифтингу і спредингом; сходження (конвергенція) виражене субдукцією і колізією; зсувні переміщення по Трансформаційний розлому.
Спрединг в океанах компенсується субдукцією і колізією по їх периферії, причому радіус і обсяг Землі постійні з точністю до термічного стиску планети (в будь-якому випадку середня температура надр Землі повільно, протягом мільярдів років, зменшується). Сталість розмірів Землі безупинно спростовується, але спроби докази істотних змін розмірів планети недостатньо обгрунтовані.
Переміщення літосферних плит викликано їх захопленням конвективними течіями в астеносфері.
Існує два принципово різних види земної кори - кора континентальна (більш давня) і кора океанічна (не старше 200 мільйонів років). Деякі літосферні плити складені виключно океанічної корою (приклад - найбільша тихоокеанська плита), інші складаються з блоку континентальної кори, упаяний в кору океанічну.
Більше 90% поверхні Землі покрито 8 найбільшими літосферними плитами:
· Австралійська плита
· Антарктична плита
· Африканська плита
· Євразійська плита
· Індостанська плита
· Тихоокеанська плита
· Північно-Американська плита
· Південно-Американська плита
Серед плит середнього розміру можна виділити Аравійський субконтинент, і плити Кокос і Хуан де Фука, залишки величезної плити Фаралон, що складають значну частину дна Тихого океану, але нині зниклу в зоні субдукції під Північною і Південною Америками.

3. Основні поняття глобальної тектоніки
3.1 Сила, що рухає плити
Зараз вже немає сумнівів, що горизонтальне рух плит відбувається за рахунок мантійних теплогравітаціонних течій - конвекції. Джерелом енергії для цих течій служить різниця температури центральних областей Землі, які мають дуже високу температуру (за оцінками, температура ядра становить близько 5000 ° С) і температури на її поверхні. Нагріті в центральних зонах Землі породи розширюються (див. термічне розширення), щільність їх зменшується, і вони спливають, поступаючись місцем опускається більш холодними і тому більш важким масам, вже віддали частину тепла земній корі. Цей процес переносу тепла (наслідок спливання легких - гарячих мас і занурення важких - більш холодних мас) йде безперервно, в результаті чого виникають конвективні потоки. Ці потоки - течії замикаються самі на себе і утворюють стійкі конвективні осередки, узгоджуються з напрямками потоків з сусідніми комірками. При цьому у верхній частині клітинки протягом речовини відбувається майже в горизонтальній площині, і саме ця частина течії захоплює плити в горизонтальному ж напрямку з величезною силою за рахунок величезної в'язкості мантійного речовини. Якби мантія була зовсім рідкої - в'язкість пластичної мантії під корою була б малої (скажімо, як у води або близько того), то через шар такої речовини з малою в'язкістю не могли б проходити поперечні сейсмічні хвилі.
А земна кора захоплювалася б потоком такої речовини з порівняно малою силою. Але, завдяки високому тиску, при відносно низьких температурах, що панують на поверхні Мохо і нижче, в'язкість мантійного речовини тут дуже велика (так що в масштабі років речовина Мането Землі рідке (текуче), а в масштабі секунд - тверде). Рушійною силою течії в'язкого мантійного речовини безпосередньо під корою є перепад висот вільної поверхні мантії між областю підйому і областю опускання конвекційного потоку. Цей перепад висот, можна сказати, величина відхилення від ізостазії, утворюється з-за різної щільності трохи більше гарячого (у висхідній частині) і трохи більше холодної речовини, оскільки вага більш і менш гарячого стовпів в рівновазі однаковий (при різній щільності!). Насправді ж, положення вільної поверхні не може бути виміряна, воно може бути тільки обчислено (висота поверхні Мохо + висота стовпа мантійної речовини, по вазі еквівалентного шару більш легкої кори над поверхнею Мохо).
Ця ж рушійна сила (перепаду висот) визначає ступінь пружного горизонтального стиснення кори силою в'язкого тертя потоку про земну кору. Величина цього стиснення мала в області сходження мантійних потоку і збільшується в міру наближення до місця опускання потоку (за рахунок передачі напруги стиску через нерухому тверду кору у напрямку від місця підйому до місця спуску потоку). Над опускається потоком сила стиснення в корі така велика, що час від часу перевищується міцність кори (в області найменшої міцності і найбільшої напруги), відбувається непружних (пластична, тендітна) деформація кори - землетрус. При цьому з місця деформації кори видавлюються цілі гірські ланцюги, наприклад, Гімалаї (за багато кроків).
При пластічекой (тендітної) деформації дуже швидко (в темпі зміщення кори при землетрусі) зменшується і напруга в ній - сила стиснення у вогнищі землетрусу і його околицях. Але відразу ж після закінчення непружної деформації триває перерване землетрусом дуже повільне наростання напруги (пружної деформації) за рахунок дуже повільного ж рухи в'язкого мантійних потоку, починаючи цикл підготовки наступного землетрусу.
Таким чином, рух плит - наслідок перенесення тепла з центральних зон Землі дуже в'язкою магмою. При цьому частина теплової енергії перетворюється в механічну роботу з подолання сил тертя, а частина, пройшовши через земну кору, випромінюється в навколишній простір. Так що наша планета в певному сенсі є тепловий двигун.
Щодо причини високої температури надр Землі існує кілька гіпотез. На початку XX століття була популярна гіпотеза радіоактивної природи цієї енергії.
Здавалося, вона підтверджувалась оцінками складу верхньої кори, які показали досить значні концентрації урану, калію і інших радіоактивних елементів, але згодом з'ясувалося, що вмісту радіоактивних елементів у породах земної кори зовсім недостатньо для забезпечення спостережуваного потоку глибинного тепла.
А вміст радіоактивних елементів у підкірковому речовині (за складом близький до базальтам океанічного дна), можна сказати, мізерно. Однак це не виключає досить високого вмісту важких радіоактивних елементів, що генерують тепло, в центральних зонах планети.
Інша модель пояснює нагрів хімічної диференціацією Землі. Спочатку планета була сумішшю силікатного і металевого речовин. Але одночасно з утворенням планети почалася її диференціація на окремі оболонки. Більше щільна металева частина кинулася до центру планети, а силікати концентрувалися у верхніх оболонках. При цьому потенційна енергія системи зменшувалася і перетворювалася на теплову енергію.
Інші дослідники вважають, що розігрів планети стався в результаті акреції при ударах метеоритів об поверхню зароджується небесного тіла.
Це навряд чи - при акреції тепло виділялося практично на поверхні, звідки воно легко йшло в космос, а не в центральні області Землі.

Другорядні сили
Сила в'язкого тертя, що виникає внаслідок теплової конвекції, відіграє визначальну роль у рухах плит, але крім неї на плити діють і інші, менші за величиною, але також важливі сили. Це - сили Архімеда, що забезпечують плавання більш легкої кори на поверхні більш важкої мантії. Приливні сили, зумовлені гравітаційним впливом Місяця і Сонця (відмінністю їх гравітаційного впливу на разноудаленние від них точки Землі).
А також сили, що виникають внаслідок зміни атмосферного тиску на різні ділянки земної поверхні - сили атмосферного тиску досить часто змінюються на 3%, що еквівалентно суцільному шару води завтовшки 0.3 м (Або граніту товщиною не менше 10 см ). Причому ця зміна може відбуватися в зоні шириною в сотні кілометрів, тоді як зміна приливних сил відбувається більш плавно - на відстанях в тисячі кілометрів.
3.2 Дивергентное кордону або кордону розсування плит.
Це межі між плитами, що рухаються в протилежні сторони. У рельєфі Землі ці межі виражені рифтам, в них переважають деформації розтягування, потужність кори знижена, тепловий потік максимальний, і відбувається активний вулканізм. Якщо така межа утворюється на континенті, то формується континентальний рифт, який надалі може перетворитися в океанічний басейн з океанічним рифтом в центрі. У океанічних рифтах в результаті спредінга формується нова океанічна кора.
Океанічні рифти.
Схема будови серединно-океанічного хребта
На океанічної корі ріфти приурочені до центральних частин серединно-океанічних хребтів. У них відбувається утворення нової океанічної кори. Загальна їхня довжина складає більш 60 тисяч кілометрів. До них приурочено безліч гідротермальних джерел, які виносять в океан значну частину глибинного тепла, і розчинених елементів. Високотемпературні джерела називаються чорними курцями, з ними пов'язані значні запаси кольорових металів.
Континентальні рифти.
Розкол континенту на частини починається з утворення рифту. Кора тоншає і розсувається, починається магматизм. Формується протяжна лінійна западина глибиною близько сотень метрів, яка обмежена серією скидів. Після цього можливо два варіанти розвитку подій: або розширення рифта припиняється і він заповнюється осадовими породами, перетворюючись на авлакоген, або континенти продовжують розсуваються і між ними, вже в типово океанічних рифтах, починає формуватися океанічна кора.
3.3 Конвергентні кордону
Конвергентними називаються кордону на яких відбувається зіткнення плит. Можливі три варіанти:
Континентальна плита з океанічною. Океанічна кора щільніше, ніж континентальна і занурюється під континент в зоні субдукції.
Океанічна плита з океанічною. У такому випадку одна з плит заповзає під іншу, і також формується зона субдукції, над якою утворюється острівна дуга.
Континентальна плита з континентальною. Відбувається колізія, виникає потужна складчаста область. Класичний приклад - Гімалаї.
У рідкісних випадках відбувається насування океанічної кори на континентальну - обдукція. Завдяки цьому процесу виникли офіоліти Кіпру, Нової Каледонії, Оману та інші.
У зонах субдукції поглинається океанічна кора, і тим самим компенсується її поява в СОХах. У них відбуваються винятково складні процеси, взаємодії кори і мантії. Так океанічна кора може затягувати у мантію блоки континентальної кори, яка завдяки низької щільності ексгумують назад в кору. Так виникають метаморфічні комплекси надвисоких тисків, один з найпопулярніших об'єктів сучасних геологічних досліджень.
Більшість сучасних зон субдукції розташовані по периферії Тихого океану, утворюючи тихоокеанське вогняне кільце. Процеси, що йдуть в зоні конвегенціі плит, по праву вважаються одними з найскладніших в геології. У ній змішуються блоки різного проісходенія, утворюючи нову континентальну кору.
Зони субдукції
Активна континентальна околиця (Мал. 1 «Додаток 1»)
Активна континентальна околиця виникає там, де під континент занурюється океанічна кора. Еталоном цієї геодинамічної обстановки вважається західне узбережжя Південної Америки, її часто називають андійських типом континентальної окраїни. Для активної континентальної окраїни характерні численні вулкани і взагалі потужний магматизм. Розплави мають три компоненти: океанічну кору, мантію над нею і низи континентальної кори.
Під активною континентальної околицею відбувається активне механічну взаємодію океанічної і континентальної плит. У залежності від швидкості, віку та потужності океанічної кори можливі кілька сценаріїв рівноваги. Якщо плита рухається повільно і має відносно малу потужність, то континент зскрібає з неї осадовий чохол. Осадові породи мнуть в інтенсивні складки, метаморфізуются і стають частиною континентальної кори. Утворює при цьому структура називається аккреційним клином. Якщо швидкість занурюється плити висока, а осадовий чохол тонкий, то океанічна кора стирає вниз континенту і втягує його в мантію.
Острівні дуги
Острівна дуга (Мал. 2 «Додаток 1»)
Острівні дуги - це ланцюжки вулканічних острів над зоною субдукції, що виникають там, де океанічна плита занурюється під океанічну. В якості типових сучасних острівних дуг можна назвати Алеутські, Курильські, Маріанські острови, і багато інших архіпелаги. Японські острови також часто називають острівної дугою, але їх фундамент дуже древній і насправді вони утворені декількома різновіковими комплексами острівних дуг, так що Японські острови є мікроконтиненту.
Острівні дуги утворяться при зіткненні двох океанічних плит. При цьому одна з плит виявляється знизу і поглинається в мантію. На верхній же плиті утворюються вулкани острівної дуги. Вигнута сторона острівної дуги спрямована в бік поглинається плити. З цього боку знаходяться глибоководний жолоб і преддуговий прогин.
За острівної дугою розташований задугових басейн (типові приклади: Охотське море, Південно-Китайське море і т.д.) в якому також може відбуватися спрединг.
Колізія континентів
Зіткнення континентів (Мал. 3 «Додаток 1»)
Зіткнення континентальних плит призводить до зминання кори і утворення гірських ланцюгів. Прикладом колізії є Альпійсько-Гімалайський гірський пояс, що утворився в результаті закриття океану Тетіс і зіткнення з Євразійською плитою Індостану та Африки. У результаті потужність кори значно збільшується, під Гімалаями вона становить 70 км . Це нестійка структура, вона інтенсивно руйнується поверхневої і тектонічної ерозією. У корі з різко збільшеною потужністю йде виплавка гранітів з метаморфізованних осадових і магматичних порід. Так утворилися найбільші батоліти, напр., Ангаро-Вітімське і Зерендінскій.
3.3 Трансформаційний кордону
Там, де плити рухаються паралельним курсом, але з різною швидкістю, виникають трансформаційний розломи - грандіозні зсувні порушення, широко поширені в океанах і рідкісні на континентах.
Трансформаційний розломи
В океанах Трансформаційний розлому йдуть перпендикулярно серединно-океанічним хребтам (ЦОГ) і розбивають їх на сегменти шириною в середньому 400 км . Між сегментами хребта знаходиться активна частина Трансформаційний розлому.
На цій ділянці постійно відбуваються землетруси і горотворення, навколо розлому формуються численні Оперяють структури - Недовго, складки і грабени. У результаті, в зоні розлому нерідко оголюються мантійні породи.
По обидві сторони від сегментів СОХНУВ знаходяться неактивні частини Трансформаційний розлому. Активних рухів у них не відбувається, але вони чітко виражені в рельєфі дна океанів лінійними підняттями з центральною депресією.
Трансформаційний розломи формують закономірну сітку і, очевидно, виникають не випадково, а в силу об'єктивних фізичних причин. Сукупність даних чисельного моделювання, теплофізичних експериментів і геофізичних спостережень дозволила з'ясувати, що мантійна конвекція має тривимірну структуру. Крім основної течії від СОХНУВ, в конвективної осередку за рахунок остигання верхній частині потоку, виникають поздовжні течії. Це остигле речовина потрапляє вниз вздовж основного напрямку течії мантії. У зонах цього другорядного опускається потоку і знаходяться Трансформаційний розлому. Така модель добре узгоджується з даними про тепловому потоці: над Трансформаційний розлому спостерігається його зниження.
Зрушення на континентах
Зсувні кордону плит на континентах зустрічаються відносно рідко. Мабуть, єдиним нині активним прикладом межі такого типу є розлом Сан-Андреас, що відокремлює Північно-Американську плиту від Тихоокеанської. 800-мильний розлом Сан-Андреас - один з найбільш сейсмоактивних районів планети: в рік плити зміщуються відносно один одного на 0,6 см , Землетрусу з магнітудою понад 6 одиниць відбуваються в середньому раз на 22 роки. Місто Сан-Франциско і велика частина району бухти Сан-Франциско побудовані в безпосередній близькості від цього розламу.
3.4 Внутріплітние процеси
Перші формулювання тектоніки плит стверджували, що вулканізм і сейсмічні явища зосереджені на межі плит, але незабаром стало ясно, що і всередині плит йдуть специфічні тектонічні і магматичні процеси, які також були інтерпретовані в рамках цієї теорії.
Серед внутріплітних процесів особливе місце зайняли явища довготривалого базальтового магматизму в деяких районах, так звані гарячі точки.
Гарячі точки
На дні океанів розташовані численні вулканічні острови. Деякі з них розташовані в ланцюжках з послідовно змінюваних віком. Класичним прикладом такого підводного гряди став Гавайський підводний хребет. Він піднімається над поверхнею океану у вигляді Гавайських островів, від яких на північно-захід йде ланцюжок підводних гір з безперервно збільшується, віком, деякі з яких, напр., Атол Мідуей, виходять на поверхню. На відстані близько 3000 км від Гаваїв ланцюг трохи повертає на північ, і називається вже Імператорським хребтом. Він переривається в глибоководному жолобі перед Алеутській острівної дугою.
Для пояснення цієї дивної структури було зроблено припущення, що під Гавайськими островами знаходиться гаряча точка - місце, де до поверхні піднімається гарячий мантійних потік, який проплавляються рухалася над ним океанічну кору. Таких точок зараз на Землі встановлено безліч. Мантійних потік, який їх викликає, був названий плюмом. У деяких випадках передбачається виключно глибоке походження речовини плюмом, аж до кордону ядро ​​- мантія.
Траппи і океанічні плато
Крім довготривалих гарячих точок, всередині плит іноді відбуваються грандіозні виливи розплавів, які на континентах формують траппи, а в океанах океанічні плато. Особливість цього типу магматизму в тому, що він відбувається за короткий в геологічному сенсі час порядку декількох мільйонів років, але захоплює величезні площі (десятки тисяч км?) І виливається колосальний обсяг базальтів, порівнянний з їх кількістю, що кристалізуються в серединно-океанічних хребтах.
Відомі сибірські траппи на Східно-Сибірській платформі, траппи плоскогір'я Декан на Індостанському континенті і багато інших. Причиною утворення траппов також вважаються гарячі мантійні потоки, але на відміну від гарячих точок вони діють короткочасно, і різниця між ними не зовсім ясна.
Гарячі точки і траппи дали підстави для створення так званої плюмовой геотектоніки, яка стверджує, що значну роль у геодинамічних процесах грає не лише регулярна конвекція, але і плюму. Плюмовая тектоніка не суперечить тектоніці плит, а доповнює її.

4 Тектоніка плит як система наук
4.1 Карта тектонічних плит
Зараз тектоніку вже не можна розглядати як чисто геологічну концепцію. Вона відіграє ключову роль у всіх науках про Землю, в ній виділилося кілька методичних підходів з різними базовими поняттями і принципами.
З точки зору кінематичного підходу, руху плит можна описати геометричними законами переміщення фігур на сфері.
Земля розглядається як мозаїка плит різного розміру, що переміщаються щодо один одного і самої планети.
Палеомагнітние дані дозволяють відновити становище магнітного полюса щодо кожної плити на різні моменти часу.
Узагальнення даних за різними плитам призвело до реконструкції всієї послідовності відносних переміщень плит. Об'єднання цих даних з інформацією, отриманою з нерухомих гарячих точок, зробило можливим визначити абсолютні переміщення плит та історію руху магнітних полюсів Землі.
Теплофізичний підхід розглядає Землю як теплову машину, в якій теплова енергія частково перетворюється в механічну. У рамках цього підходу рух речовини у внутрішніх шарах Землі моделюється як потік в'язкої рідини, що описується рівняннями Нав'є - Стокса. Мантійна конвекція супроводжується фазовими переходами і хімічними реакціями, які відіграють визначальну роль у структурі мантійних течій. Грунтуючись на даних геофізичного зондування, результати теплофізичних експериментів і аналітичних та чисельних розрахунках, вчені намагаються деталізувати структуру мантійної конвекції, знайти швидкості потоків та інші важливі характеристики глибинних процесів. Особливо важливі ці дані для розуміння будови найглибших частин Землі - нижньої мантії і ядра, які недоступні для безпосереднього вивчення, але, безсумнівно, мають величезний вплив на процеси, що йдуть на поверхні планети.
Геохімічний підхід. Для геохімії тектоніка плит важлива як механізм безперервного обміну речовиною та енергією між різними оболонками Землі. Для кожної геодинамічної обстановки характерні специфічні асоціації гірських порід. У свою чергу, за цим характерним особливостям можна визначити геодинамічних обстановку, в якій утворилася порода.
Історичний підхід. У сенсі історії планети Земля, тектоніка плит - це історія з'єднуються і розколюються континентів, народження та згасання вулканічних ланцюгів, появи і закриття океанів і морів. Зараз для великих блоків кори історія переміщень встановлена ​​з великою детальністю і за значний проміжок часу, але для невеликих плит методичні труднощі багато великі. Найскладніші геодинамічні процеси відбуваються в зонах зіткнення плит, де утворюються гірські ланцюги, складені безліччю дрібних різнорідних блоків - террейнов. При вивченні Скелястих гір зародилося особливий напрямок геологічних досліджень - террейновий аналіз, який увібрав в себе комплекс методів, з виділення террейнов і реконструкції їх історії.
4.2 Тектоніка плит на інших планетах
В даний час немає підтверджень сучасної тектоніки плит на інших планетах Сонячної системи. Дослідження магнітного поля Марса, проведені в 1999 космічною станцією Mars Global Surveyor вказують на можливість тектоніки плит на Марсі в минулому.
Деякі процеси крижаної тектоніки на Європі аналогічні процесам, що відбуваються на Землі. Перші блоки континентальної кори, кратон, виникли на Землі в археї, тоді ж почалися їх горизонтальні переміщення, але повний комплекс ознак дії механізму тектоніки плит сучасного типу зустрічається тільки в пізньому протерозої.
До цього мантія, можливо, мала іншу структуру масопереносу, в якій велику роль грали не встановилися конвективні потоки, а турбулентна конвекція і плюму.
У минулому потік тепла з надр планети був більше, тому кора була тонше, тиск під більш тонкої (у рази) корою було нижче (також в рази). А при більш низькому тиску і трохи більшій температурі в'язкість мантійних конвекційних потоків безпосередньо під корою була набагато нижчою за нинішню. Тому в корі, що пливе на поверхні манійного потоку, менш в'язкого, ніж сьогодні, виникали лише порівняно невеликі пружні деформації. І механічні напруги, що породжуються в корі менш в'язкими, ніж сьогодні, конвекційними потоками, були недостатні для перевищення межі міцності порід кори. Тому і не було такої тектонічної активності, як в даний час.
4.3 Минулі переміщення плит
Пангея (Мал. 4 «Додаток 2»)
Відновлення минулих переміщень плит - один з основних предметів геологічних досліджень. З різним ступенем детальності положення континентів і блоків, з яких вони сформувалися, реконструйовано аж до архею.
З аналізу переміщень континентів було зроблено емпіричне спостереження, що континенти кожні 400-600 млн. років збираються у величезний материк, що містить в собі майже всю континентальну кору - суперконтинент. Сучасні континенти утворилися 200-150 млн. років тому, в результаті розколу суперконтиненту Пангеї. Зараз континенти знаходяться на етапі майже максимального роз'єднання. Атлантичний океан розширюється, а Тихий океан закривається. Індостан рухається на північ і мне Євразійську плиту, але, мабуть, ресурс цього руху вже майже вичерпано, і в недалекому геологічному часу в Індійському океані виникне нова зона субдукції, в якій океанічна кора Індійського океану буде поглинатися під Індійський континент.
4.4 Вплив переміщень плит на клімат
Розташування великих континентальних масивів у приполярних областях сприяє загальному зниженню температури планети, так як на континентах можуть утворюватися покривні заледеніння. Чим ширше розвинене обледеніння, тим більше альбедо планети й тим нижча середньорічна температура.
Крім того, взаємне розташування континентів визначає океанічну та атмосферну циркуляцію.
Проте проста і логічна схема: континенти в приполярних областях - обледеніння, континенти в екваторіальних областях - підвищення температури, виявляється невірною при зіставленні з геологічними даними про минуле Землі.
Четвертичное заледеніння дійсно відбулося, коли в районі Південного полюса виявилася Антарктида, і в північній півкулі Євразія і Північна Америка наблизилися до Північного полюса. З іншого боку, сильне протерозойських заледеніння, під час якого Земля виявилася майже повністю вкрита льодом, відбулося тоді, коли більша частина континентальних масивів перебувала в екваторіальній області.
Крім того, суттєві зміни положення континентів відбуваються за час порядку десятків мільйонів років, в той час як, сумарна тривалість льодовикових епох становить близько декількох мільйонів років, і під час однієї льодовикової епохи відбуваються циклічні зміни зледенінь і міжльодовикових періодів. Всі ці кліматичні зміни відбуваються швидко в порівнянні зі швидкостями переміщення континентів, і тому рух плит не може бути їх причиною.
З вищесказаного випливає, що переміщення плит не грають визначальної ролі в кліматичних змінах, але можуть бути важливим додатковим чинником, «підштовхуючим» їх.

Висновок
Значення тектоніки плит. Тектоніка плит зіграла в науках про Землю роль, порівнянну з геліоцентричної концепцією в астрономії, або відкриттям ДНК у генетиці. До прийняття теорії тектоніки плит, науки про Землю носили описовий характер. Вони досягли високого рівня досконалості в описі природних об'єктів, але рідко могли пояснити причини процесів. У різних розділах геології могли домінувати протилежні концепції. Тектоніка плит зв'язала різні науки про Землю, дала їм предсказательную силу.

Список використаних джерел
1. Мейерхофф А., Мейерхофф Г. Нова глобальна тектоніка - основні протиріччя. - В кн.: Нова глобальна тектоніка. - М.: Світ, 1974 (1972),
2. Максимов М. Криголами земної геології.
3. Трубіцин В, Риков В. мантійної конвекції і глобальна тектоніка Землі.
4. Орлятко В. Основи геофізики.
5. Зоненшайн Л. П., Проблеми глобальної тектоніки. / / Природа - 1972, - № 11.
6. Хаїн В.Є. Тектоніка літосферних плит - досягнення і невирішені проблеми. - Изв. АН СРСР, сер. геол., 1984, № 12,
7. Драновський Я.А. Спрединг і субдукції: міф чи реальність? -Бюлл.Моск.о-ва випробувачів природи. Від. геол. 1987.

ДОДАТКИ
Додаток 1
Малюнок 1 «Активна континентальна окраїна»
Активна континентальна околиця
Малюнок 2 «Острівна дуга»
Острівна дуга
Малюнок 3 «Зіткнення континентів»
Зіткнення континентів

Додаток 2
Малюнок 4 «Пангея»
Пангея
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Геологія, гідрологія та геодезія | Реферат
80.9кб. | скачати


Схожі роботи:
Проблеми походження і розвитку Землі. Основні положення глобальної тектоніки
Проблеми походження і розвитку Землі Основні положення глобальної тектоніки
Поняття тектоніки Види тектонічних систем
Поняття глобальної екологічної кризи ХХІ століття
Основні теорії праворозуміння Основні причини і закономірності появи права Поняття соціального
Генетичний алгоритм глобальної трасування
Розвиток глобальної мережі Internet
Передумови формування глобальної екологічної кризи
Передумови формування глобальної екологічної кризи 2
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru