Prema suvremenoj teoriji litosfernih ploča, čitava litosfera po uskim i aktivnim zonama - duboko uvijene rasjede - podijeljena je u zasebne blokove koji se kreću u plastičnom sloju gornjeg plašta jedan prema drugom brzinom 2-3 cm godišnje. Ti se blokovi nazivaju litosferne ploče.
Po prvi put hipotezu o horizontalnom pomicanju kutnih blokova Alfred Wegener iznio je 1920-ih u okviru hipoteze o "kontinentalnom odljevu", ali ta hipoteza tada nije dobila potporu.
Tek u šezdesetim godinama prošlog stoljeća studije dna oceana pružile su uvjerljive dokaze kretanja horizontalnih ploča i procesa širenja oceana uslijed stvaranja (širenja) oceanske kore. Oživljavanje ideja o prevladavajućoj ulozi horizontalnih pokreta odvijalo se u okviru „mobilističkog“smjera, čiji je razvoj doveo do razvoja suvremene teorije tektonike ploča. Glavna načela tektonike ploča formulirala je 1967-68 skupina američkih geofizičara - W. J. Morgan, K. Le Pichon, J. Oliver, J. Isaacs, L. Sykes u razvoju ranijih (1961-62) ideja američkih znanstvenika G. Hess i R. Digz o proširenju (širenju) oceanskog dna.
Tvrdi se da znanstvenici nisu sasvim sigurni što uzrokuje ove vrlo velike pomake i kako su označene granice tektonskih ploča. Postoji bezbroj različitih teorija, ali nijedna od njih u potpunosti ne objašnjava sve aspekte tektonske aktivnosti.
Doznajmo barem kako to sada zamišljaju.
Wegener je napisao: "1910. godine ideja o premještanju kontinenata prvo mi se pojavila … kad me pogodila sličnost obalnih linija s obje strane Atlantskog oceana." Predložio je da su u ranom paleozoiku na Zemlji postojala dva velika kontinenta - Laurasia i Gondwana.
Laurazija je bila sjeverni kontinent, koji je obuhvaćao područja moderne Europe, Azije bez Indije i Sjeverne Amerike. Južno kopno - Gondwana je objedinila moderna područja Južne Amerike, Afrike, Antarktika, Australije i Hindustana.
Promotivni video:
Između Gondvane i Laurasije bila je prva morska hrana - Tethys, poput ogromne uvale. Ostatak Zemlje zauzimao je ocean Panthalassa.
Prije otprilike 200 milijuna godina, Gondwana i Laurasia bili su ujedinjeni u jedan kontinent - Pangea (Pan - univerzalni, Ge - zemlja).
Prije otprilike 180 milijuna godina, kontinent Pangea ponovo se počeo odvajati na svoje sastavne dijelove, koji su bili pomiješani na površini našeg planeta. Podjela se odvijala na sljedeći način: najprije su se ponovno pojavile Laurasia i Gondwana, zatim se Laurasia podijelila, a zatim se podijelila Gondwana. Zbog rascjepa i divergencije dijelova Pangee nastali su oceani. Atlantski i Indijski ocean se mogu smatrati mladima; stari - Tiho. Arktički ocean postao je izoliran porastom kopnene mase u sjevernoj hemisferi.
A. Wegener je našao mnogo potvrda postojanja jednog kontinenta Zemlje. Postojanje ostataka drevnih životinja u Africi i Južnoj Americi činilo mu se posebno uvjerljivim. Bili su to gmazovi, slični malim hipopovima, koji su živjeli samo u slatkovodnim tijelima. To znači da nisu mogli plivati ogromne udaljenosti u slanoj morskoj vodi. Našao je slične dokaze u biljnom kraljevstvu.
Interes za hipotezu o kretanju kontinenata u 30-ima XX. Stoljeća. malo se smanjio, ali u 60-ima je ponovno oživio, kada su, kao rezultat istraživanja reljefa i geologije oceanskog dna, dobiveni podaci koji ukazuju na procese širenja (širenja) oceanske kore i "ronjenja" nekih dijelova kore pod drugim (subdukcija).
Struktura kontinentalnog pukotina.
Gornji stjenoviti dio planeta podijeljen je u dvije školjke, znatno različite u reološkim svojstvima: kruta i krhka litosfera i temeljna plastična i pokretna astenosfera.
Dno litosfere je izoterma od oko 1300 ° C, što odgovara temperaturi tališta (solidus) materijala plašta na litostatskom tlaku koji postoji na dubinama prvih stotina kilometara. Stijene koje leže iznad ove izoterme u Zemlji dovoljno su hladne i ponašaju se poput tvrdog materijala, dok su podnožje stijena istog sastava dovoljno zagrijano i relativno lako se deformira.
Litosfera je podijeljena na ploče koje se stalno kreću po površini plastične astenosfere. Litosfera je podijeljena na 8 velikih ploča, desetak srednjih ploča i mnogo malih. Između velikih i srednjih ploča nalaze se pojasevi sastavljeni od mozaika sitnih krovnih ploča.
Granice ploča su područja seizmičke, tektonske i magmatske aktivnosti; unutarnja područja ploča slabo su seizmička i karakterizira ih slaba manifestacija endogenih procesa.
Više od 90% Zemljine površine pada na 8 velikih litosfernih ploča:
Neke su litosferne ploče sastavljene isključivo od oceanske kore (na primjer, Pacifička ploča), druge uključuju fragmente i oceanske i kontinentalne kore.
Dijagram nastajanja rasjeda.
Postoje tri vrste relativnih pokreta ploče: divergencija (divergencija), konvergencija (konvergencija) i smicanje.
Divergentne granice su granice duž kojih se ploče odvajaju. Geodinamička postavka u kojoj se odvija proces vodoravnog istezanja zemljine kore, praćena pojavom produženih linearno izduženih utora ili udubina u obliku jarka, naziva se rascjepkanjem. Te su granice ograničene na kontinentalne pukotine i grebene srednjeg okeana u oceanskim bazenima. Izraz "pukotina" (od engleskog rift - ruptura, pukotina, jaz) primjenjuje se na velike linearne strukture dubokog podrijetla, nastale tijekom istezanja zemljine kore. U smislu strukture to su građevine poput grabena. Plodovi se mogu položiti i na kontinentalnu i na oceansku koru, tvoreći jedinstveni globalni sustav orijentiran u odnosu na geoidnu os. U ovom slučaju evolucija kontinentalnih pukotina može dovesti do puknuća kontinuiteta kontinentalne kore i pretvaranja te pukotine u oceansku pukotinu (ako se širenje pukotine zaustavi prije faze puknuća kontinentalne kore, ispuni se sedimentima, pretvarajući se u aulakogen).
Proces klizanja ploča u zonama okeanskih pukotina (sredozemni grebeni) popraćen je stvaranjem nove oceanske kore uslijed magmatske bazaltske taline koja dolazi iz astenosfere. Taj se proces stvaranja nove oceanske kore uslijed priliva plaštaca naziva širenjem (od engleskog širiti - širiti se, proširiti).
Struktura grebena srednjeg oceana. 1 - astenosfera, 2 - ultrazvučne stijene, 3 - osnovne stijene (gabbroidi), 4 - kompleks paralelnih nasipa, 5 - bazalti oceanskog dna, 6 - segmenti okeanske kore koji su se formirali u različito vrijeme (IV sa starenjem), 7 - magmatici blizu površine komore (s ultrabasičnom magmom u donjem dijelu i glavnom u gornjem), 8 - sedimenti oceanskog dna (1-3 dok se akumuliraju).
Tijekom širenja, svaki ekspanzijski impuls prati dotok novog dijela tališta plašta, koji, stvrdnjavajući, stvaraju rubove ploča koje se odmiču od osi MOR. Upravo se u tim zonama formira mlada oceanska kora
Sudar kontinentalnih i oceanskih litosfernih ploča.
Subdukcija je proces pomicanja oceanske ploče pod kontinentalnu ili drugu oceansku ploču. Zona subdukcije ograničena je na aksijalne dijelove dubokih morskih rovova, spojenih s otočnim lukovima (koji su elementi aktivnih rubova). Granice subdukcije predstavljaju oko 80% duljine svih konvergentnih granica.
Kada se kontinentalna i oceanska ploča sudaraju, prirodni je fenomen podvlačenje oceanske (teže) ploče ispod ruba kontinentala; kada se dva oceanska sudara, stariji (to je hladniji i gušći) jedan tone.
Zona subdukcije ima karakterističnu strukturu: njihovi tipični elementi su dubokomorni rov - vulkanski otočni luk - bazeni stražnjeg luka. U zavojnoj i submotornoj subdukcijskoj ploči formira se duboko korito. Kako tone, ova ploča počinje gubiti vodu (koja obiluje sedimentima i mineralima), potonja, kao što je poznato, značajno smanjuje talište stijena, što dovodi do stvaranja tališta koje se hrane vulkanima otočnih lukova. U stražnjem dijelu vulkanskog luka obično se događa neko rastezanje, što određuje formiranje bazena stražnjeg luka. U zoni bazena stražnjeg luka, napetost može biti toliko značajna da dovodi do pucanja pločaste kore i otvaranja bazena s oceanskom kore (tzv. Postupak širenja stražnjeg luka).
Volumen oceanske kore apsorbiran u zonama subdukcije jednak je volumenu kore koja nastaje u zonama širenja. Ovaj položaj naglašava mišljenje o postojanosti volumena Zemlje. Ali ovo mišljenje nije jedino i konačno dokazano. Moguće je da se volumen planova pulsirajuće mijenja ili da se smanji hlađenje zbog hlađenja.
Uranjanje subduktivne ploče u plašt slijedi u potresnim žarištima koja nastaju pri dodiru ploča i unutar subduktivne ploče (hladnija i, stoga, krhka od okolnih stijena plašta). Ta seizmička žarišna zona zvala se zona Benioff-Zavaritsky. U subdukcijskim zonama započinje proces formiranja nove kontinentalne kore. Mnogo rjeđi postupak interakcije između kontinentalne i oceanske ploče je proces obdukcije - potiskivanje dijela oceanske litosfere na rub kontinentalne ploče. Treba naglasiti da se tijekom ovog procesa dolazi do odvajanja oceanske ploče, a napreduje samo njezin gornji dio - kora i nekoliko kilometara gornjeg plašta.
Sudar kontinentalnih litosfernih ploča.
Kad se kontinentalne ploče sudaraju, čija je kora lakša od materijala plašta i, kao rezultat, ne može se potopiti u nju, odvija se postupak sudara. Tijekom sudara rubovi kontinentalnih ploča sudaraju se, zgužvaju i stvaraju se sustavi velikih potiska što dovodi do rasta planinskih građevina sa složenom strukturom pregiba i potiska. Klasičan primjer takvog postupka je sudar Hindustanske ploče s Euroazijom, praćen rastom veličanstvenih planinskih sustava Himalaje i Tibeta. Proces sudara zamjenjuje proces subdukcije, završavajući zatvaranjem oceanskog bazena. Istodobno, na početku sudara, kada su se rubovi kontinenata već približili, sudar se kombinira s procesom subdukcije (taloženje oceanske kore nastavlja se ispod ruba kontinenta). Regionalni metamorfizam i nametljivi granitoidni magmatizam su tipični za kolizione procese. Ovi procesi dovode do stvaranja nove kontinentalne kore (s tipičnim granitno-gneisovim slojem).
Glavni razlog kretanja ploče je konvekcija plašta uzrokovana toplotnom-gravitacijskom strujom plašta.
Izvor energije za ove struje je temperaturna razlika između središnjih područja Zemlje i temperature njezinih dijelova u blizini površine. U ovom se slučaju glavni dio endogene topline oslobađa na granici jezgre i plašta tijekom procesa duboke diferencijacije, što određuje raspad primarnog kondritnog materijala, tijekom kojeg metalni dio žuri u središte, povećavajući jezgru planeta, a silikatni dio koncentrira se u plaštu, gdje prolazi diferencijaciju.
Stijene koje se zagrijavaju u središnjim zonama Zemlje proširuju se, gustoća im se smanjuje, a oni se podižu, ustupajući tako hladnijim, a samim tim i težim masama, koje su već odavale dio topline u obližnjim površinama. Taj proces prijenosa topline traje kontinuirano, što rezultira stvaranjem uređenih zatvorenih konvektivnih stanica. U tom se slučaju u gornjem dijelu stanice protok materije odvija gotovo u vodoravnoj ravnini, a upravo taj dio protoka određuje horizontalno kretanje materije astenosfere i ploča koje se nalaze na njoj. Općenito, uzlazne grane konvektivnih ćelija smještene su pod zonama divergentnih granica (MOR i kontinentalni jaz), a silazne grane - ispod zona konvergentnih granica. Dakle, glavni razlog kretanja litosfernih ploča je "vučenje" konvekcijskim strujama. Osim,na ploče djeluje niz drugih faktora. Konkretno, čini se da je površina astenosfere nešto podignuta iznad zona uzlaznih grana i više spuštena u zonama utapanja, što određuje gravitacijsko "klizanje" litosferne ploče smještene na nagnutoj plastičnoj površini. Uz to, postoje procesi povlačenja teške hladne oceanske litosfere u subdukcijskim zonama u vruću, a kao posljedica toga, manje gusta astenosfera, kao i hidraulično klinanje bazaltima u MOR zonama. Uz to, postoje procesi povlačenja teške hladne oceanske litosfere u subdukcijskim zonama u vruću, i kao posljedica toga, manje gusta astenosfera, kao i hidraulično klinanje bazaltima u MOR zonama. Povrh toga, djeluju procesi povlačenja teške hladne oceanske litosfere u zonama subdukcije u vruću, i, kao posljedica toga, manje gusta astenosfera, kao i hidraulično klinanje bazaltima u MOR zonama.
Glavne pokretačke sile tektonike ploča primjenjuju se na dno unutarpločanih dijelova litosfere - sile plašta FDO ispod oceana i FDC pod kontinentima, čija veličina prvenstveno ovisi o brzini astenosferne struje, a potonja se određuje viskoznošću i debljinom astenosfernog sloja. Budući da je debljina astenosfere pod kontinentima mnogo manja, a viskoznost je mnogo veća nego pod oceanima, jačina sile FDC gotovo je za red manja od veličine FDO. Pod kontinentima, posebno u njihovim drevnim dijelovima (kontinentalni štitnici), astenosfera se gotovo uvuče, pa su kontinenti izgleda "nasukani". Budući da većina litosfernih ploča moderne Zemlje uključuje i oceanske i kontinentalne dijelove, treba očekivatida prisutnost kontinenta u ploči općenito treba "usporiti" kretanje cijele ploče. Tako se zapravo događa (najbrže se kreću gotovo čisto oceanske ploče Tihog oceana, Kokosa i Nazke; najsporije - Euroazijska, Sjeverna Amerika, Južna Amerika, Antarktika i Afrika, čiji značajan dio zauzimaju kontinenti). Konačno, na granicama konvergentnih ploča, gdje teški i hladni rubovi litosfernih ploča (ploča) tone u plašt, njihova negativna uzgona stvaraju silu FNB (indeks u označivanju sile - od engleskog negativnog uzgona). Djelovanje ove posljednje dovodi do činjenice da oduzimajući dio ploče tone u astenosferu i povlači cijelu ploču zajedno s njom, povećavajući na taj način brzinu svog kretanja. Očito, sila FNB djeluje sporadično i samo u određenim geodinamičkim postavkama,na primjer, u slučajevima kolapsa ploče opisanog gore kroz dionicu od 670 km.
Stoga se mehanizmi koji pokreću litosferne ploče mogu uvjetno svrstati u sljedeće dvije skupine: 1) povezane s silama povlačenja plašta, primijenjene na bilo koje točke baze ploče, na slici - sile FDO i FDC; 2) povezane s silama koje se primjenjuju na rubove ploča (mehanizam za rubnu silu), na slici - silama FRP i FNB. Uloga ovog ili onog pokretačkog mehanizma, kao i onih ili drugih sila, procjenjuje se pojedinačno za svaku litosfernu ploču.
Kombinacija ovih procesa odražava opći geodinamički proces koji pokriva područja od površine do dubokih zona Zemlje. Trenutno se u Zemljinom plaštu razvija konvekcija dvoćelijskog plašta sa zatvorenim ćelijama (prema modelu konvekcije kroz plašt) ili odvojena konvekcija u gornjem i donjem plaštu s nakupljanjem ploča u subdukcijskim zonama (prema dvoslojnom modelu). Vjerojatni stubovi podizanja plašta tvari nalaze se u sjeveroistočnoj Africi (otprilike ispod zone spajanja afričke, somalijske i arapske ploče) i na području otoka Uskrsa (ispod srednjeg grebena Tihog oceana - Istočno Tihog oceana). Ekvador sakupljanja plašta prati približno kontinuirani lanac konvergentnih granica ploča duž periferije Tihog i Istočnog Indijskog oceana. Raspad Pangee, koji je započeo prije oko 200 milijuna godina i pokrenuo je moderne oceane, ubuduće će biti zamijenjen jednoćelijskim režimom (prema modelu kroz konvekciju plašta) ili će (prema alternativnom modelu) konvekcija postati kroz plašt zbog propadanja ploča na 670 km dijelu. To će, vjerojatno, dovesti do sudara kontinenata i stvaranja novog superkontinenta, petog u povijesti Zemlje.
Pomjeranja ploča pridržavaju se zakona sferne geometrije i mogu se opisati na temelju Eulerove teoreme. Eulerova rotacijska teorema kaže da svaka rotacija u trodimenzionalnom prostoru ima os. Dakle, rotacija se može opisati pomoću tri parametra: koordinate osi rotacije (na primjer, njezine širine i dužine) i kuta rotacije. Na temelju tog položaja može se rekonstruirati položaj kontinenata u prošlim geološkim epohama. Analiza kretanja kontinenata dovela je do zaključka da se svakih 400-600 milijuna godina ujedine u jedan superkontinent koji je podvrgnut daljnjem raspadu. Kao rezultat rascjepa jednog takvog superkontinenta Pangea, koji se dogodio prije 200-150 milijuna godina, nastali su moderni kontinenti.
Tektonika ploča prvi je opći geološki koncept koji bi se mogao testirati. Ta je provjera izvršena. U 70-ima. organiziran je program bušenja duboke vode. U okviru ovog programa bušaći brod "Glomar Challenger" izbušio je nekoliko stotina bušotina, što je pokazalo dobru konvergenciju dobi procijenjenih magnetskim anomalijama s dobi određenim iz bazalta ili sedimentnih horizonata. Shema raspodjele različitih starosnih područja okeanske kore prikazana je na slici:
Starost oceanske kore na temelju magnetskih anomalija (Kenneth, 1987): 1 - područja nedostatka podataka i zemljišta; 2-8 - dob: 2 - Holocen, pleistocen, pliocen (0-5 Ma); 3 - miocen (5–23 Ma); 4 - Oligocen (23–38 Ma); 5 & mdash; Eocen (38-53 Ma); 6 - Paleocen (53-65 Ma) 7 - kreda (65-135 Ma) 8 - Jurja (135-190 Ma).
Krajem 80-ih. završen je još jedan eksperiment za ispitivanje kretanja litosfernih ploča. Temeljen je na mjerenju polaznih crta u odnosu na udaljene kvazare. Na dvije ploče odabrane su točke na kojima je pomoću modernih radio-teleskopa utvrđena udaljenost do kvazara i kut njihove deklinacije, te sukladno tome izračunane udaljenosti između točaka na dvije ploče, tj. Određena je osnovna linija. Točnost određivanja bila je prvih centimetara. Nekoliko godina kasnije mjerenja su ponovljena. Između rezultata izračunatih magnetskim anomalijama i podataka utvrđenih na polaznim vrijednostima postignut je vrlo dobar dogovor.
Dijagram koji prikazuje rezultate mjerenja međusobnog pomaka litosfernih ploča dobivenih metodom interferometrije s ultradugom osnovnom linijom - ISDB (Carter i Robertson, 1987). Kretanje ploča mijenja duljinu osnovne linije između radio teleskopa smještenih na različitim pločama. Karta sjeverne polutke prikazuje polazne crte koje su mjerene ISDB metodom s dovoljno podataka za pouzdanu procjenu brzine promjene njihove duljine (u centimetrima godišnje). Brojevi u zagradama označavaju količinu pomaka ploče izračunatu iz teorijskog modela. Gotovo u svim slučajevima, izračunate i izmjerene vrijednosti vrlo su blizu.
Tako se tektonika ploča tijekom godina testirala nizom neovisnih metoda. Svjetska znanstvena zajednica prepoznata je kao geološka paradigma u današnje vrijeme.
Znajući položaj polova i brzinu modernog kretanja litosfernih ploča, brzinu širenja i apsorpcije oceanskog dna, moguće je zacrtati put kretanja kontinenata u budućnosti i zamisliti njihov položaj u određenom vremenskom razdoblju.
Ovu su prognozu učinili američki geolozi R. Dietz i J. Holden. Za 50 milijuna godina, prema njihovim pretpostavkama, Atlanski i Indijski ocean će se proširiti na štetu Tihog oceana, Afrika će se pomaknuti na sjever, a zahvaljujući tome će Mediteran postupno biti eliminiran. Gibraltarski tjesnac nestat će, a "okrenuta" Španjolska zatvorit će Biskajski zaljev. Afriku će podijeliti veliki afrički rasjedi, a njezin će istočni dio biti pomaknut na sjeveroistok. Crveno se more toliko proširiti da će odvojiti Sinajski poluotok od Afrike, Arabija će se pomaknuti na sjeveroistok i zatvoriti Perzijski zaljev. Indija će se sve više kretati prema Aziji, što znači da će rasti himalajske planine. Kalifornija duž rasjeda San Andreas odvojit će se od Sjeverne Amerike i na ovom mjestu počet će se formirati novi okeanski bazen. Na južnoj hemisferi dogodit će se značajne promjene. Australija će prijeći ekvator i doći u kontakt s Euroazijom. Ova prognoza zahtijeva značajno usavršavanje. Mnogo je toga još uvijek diskutabilno i nejasno.