З яких частин складаються літосферні плити. Походження материків та океанів

Основою теоретичної геології початку XX століття була контракційна гіпотеза. Земля остигає подібно до випеченого яблука, і на ній з'являються зморшки у вигляді гірських хребтів. Розвивала ці ідеї теорія геосинкліналей, створена виходячи з вивчення складчастих споруд. Ця теорія була сформульована Дж. Дена, який додав до контракційної гіпотези принцип ізостазії. Відповідно до цієї концепції Земля складається з гранітів (континенти) та базальтів (океани). При стиску Землі в океанах-впадинах виникають тангенціальні сили, які тиснуть на континенти. Останні здіймаються в гірські хребти, а потім руйнуються. Матеріал, що виходить внаслідок руйнування, відкладається у западинах.

Млява боротьба фіксістів, як назвали прихильників відсутності значних горизонтальних переміщень, і мобілістів, які стверджували, що вони 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 .

На початку 60-х років була складена карта рельєфу дна Світового океану, яка показала, що в центрі океанів розташовані серединно-океанічні хребти, які височіють на 1,5-2 км над абісальними рівнинами, вкритими опадами. Ці дані дозволили Р. Діцу та Г. Хессу в 1962–1963 роках висунути гіпотезу спредінгу. Згідно з цією гіпотезою, в мантії відбувається конвекція зі швидкістю близько 1 см/рік. Східні гілки конвекційних осередків виносять під серединно-океанічними хребтами мантійний матеріал, який оновлює океанічне дно в осьовій частині хребта кожні 300-400 років. Континенти не пливуть океанічною корою, а переміщаються мантією, будучи пасивно «впаяні» в літосферні плити. Відповідно до концепції спредингу, океанічні басейни структури непостійні, нестійкі, континенти ж – стійкі.

У 1963 році гіпотеза спредінгу отримує потужну підтримку у зв'язку з відкриттям смугових магнітних аномалій океанічного дна. Вони були інтерпретовані як запис інверсій магнітного поля Землі, зафіксований у намагніченості базальтів дна океану. Після цього тектоніка плит розпочала переможну ходу у науках про Землю. Все більше вчених розуміли, що, ніж витрачати час на захист концепції фіксізму, краще поглянути на планету з погляду нової теорії і, нарешті, почати давати реальні пояснення найскладнішим земним процесам.

Зараз тектоніка плит підтверджена прямими вимірами швидкості плит методом інтерферометрії випромінювання від далеких квазарів та вимірами за допомогою GPS. Результати багаторічних досліджень повністю підтвердили основні теорії теорії тектоніки плит.

Сучасний стан тектоніки плит

За минулі десятиліття тектоніка плит суттєво змінила свої основні положення. Нині їх можна сформулювати так:

• Верхня частина твердої Земліділиться на тендітну літосферу та пластичну астеносферу. Конвекція в астеносфері – головна причина руху плит.

• Літосфера ділиться на 8 великих плит, десятки середніх плит та безліч дрібних. Дрібні плити розташовані в поясах між великими плитами. Сейсмічна, тектонічна та магматична активність зосереджена на межах плит.

• Літосферні плитиу першому наближенні описуються як тверді тіла, та його рух підпорядковується теоремі обертання Эйлера.

• Існує три основні типи відносних переміщень плит

1. розбіжність (дивергенція), виражене рифтингом та спредінгом;
2. сходження (конвергенція) виражене субдукцією та колізією;
3. зсувні переміщення трансформними розломами.

• Спрединг в океанах компенсується субдукцією та колізією за їхньою периферією, причому радіус та обсяг Землі постійні (це твердження постійно обговорюється, але воно так достовірно і не спростовано)

• Переміщення літосферних плит спричинене їх захопленням конвективними течіями в астеносфері.

Існує два принципово різних видівземної кори - кора континентальна та кора океанічна. Деякі літосферні плити складені виключно океанічною корою (приклад - найбільша тихоокеанська плита), інші складаються з блоку континентальної кори, впаяного в океанську кору.

Понад 90% поверхні Землі покрито 8 найбільшими літосферними плитами:

Серед плит середнього розміру можна виділити Аравійський субконтинент, і плити Кокос і Хуан де Фука, залишки величезної плити Фаралон, що складала значну частину дна Тихого океану, але нині зникла в зоні субдукції під Північною та Південною Америками.

Сила, що рухає плити

Зараз вже немає сумнівів, що рух плит відбувається за рахунок мантійних теплогравітаційних течій – конвекції. Джерелом енергії для цих течій є перенесення тепла з центральних частин Землі, які мають дуже високу температуру (за оцінками, температура ядра становить близько 5000 ° С). Нагріті породи розширюються (див. термічне розширення), щільність їх зменшується, і вони спливають, поступаючись місцем холоднішим породам. Ці течії можуть замикатися та утворювати стійкі конвективні осередки. При цьому у верхній частині осередку перебіг речовини відбувається у горизонтальній площині і саме ця її частина переносить плити.

Таким чином, рух плит - наслідок остигання Землі, при якому частина теплової енергії перетворюється на механічну роботу, і наша планета в певному сенсі є тепловим двигуном.

Щодо причини високої температури надр Землі існує кілька гіпотез. На початку XX століття була популярною гіпотеза радіоактивної природи цієї енергії. Здавалося, вона підтверджувалася оцінками складу верхньої кори, які показали дуже значні концентрації урану, калію та інших радіоактивних елементів, але згодом з'ясувалося, що з глибиною вміст радіоактивних елементів різко падає. Інша модель пояснює нагрівання хімічною диференціацією Землі. Спочатку планета була сумішшю силікатної та металевої речовин. Але водночас із заснуванням планети почалася її диференціація деякі оболонки. Більш щільна металева частина прямувала до центру планети, а силікати концентрувалися у верхніх оболонках. При цьому потенційна енергія системи зменшувалась і перетворювалася на теплову енергію. Інші дослідники вважають, що розігрів планети стався в результаті акреції при ударах метеоритів об поверхню небесного тіла, що зароджується.

Другі сили

Теплова конвекція відіграє визначальну роль у рухах плит, але крім неї на плити діють менші за величиною, але не менш важливі сили.

При зануренні океанічної кори в мантію, базальти, з яких вона складається, перетворюються на еклогіти, породи щільніші, ніж звичайні мантійні породи – перидотити. Тому ця частина океанічної плити занурюється в мантію і тягне за собою ще не еклогітизовану частину.

Дивергентні межі чи межі розсування плит

Це межі між плитами, що рухаються у протилежні сторони. У рельєфі Землі ці межі виражені рифтами, у яких переважають деформації розтягування, потужність кори знижена, тепловий потік максимальний, і відбувається активний вулканізм. Якщо така межа утворюється на континенті, то формується континентальний рифт, який може перетворитися на океанічний басейн з океанічним рифтом у центрі. В океанічних рифтах у результаті спредингу формується нова океанічна кора.

Океанічні рифти

На океанічній корі рифти присвячені центральним частинам серединно-океанічних хребтів. Вони відбувається утворення нової океанічної кори. Загальна їхня довжина понад 60 тисяч кілометрів. До них приурочено безліч, які виносять в океан значну частину глибинного тепла та 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 витончується 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 рифту припиняється і він заповнюється осадовими породами, перетворюючись на авлакоген, або континенти продовжують розсуватися і між ними, вже в типово океанічних рифтах, починає формуватися океанічна кора.

Конвергентні кордони

Конвергентними називаються межі, на яких відбувається зіткнення плит. Можливо три варіанти:

1. Континентальна плита з океану. Океанічна кора щільніша, ніж континентальна і занурюється під континент у зоні субдукції.
2. Океанічні плити з океанічної. У такому разі одна з плит заповзає під іншу і також формується зона субдукції, над якою утворюється острівна дуга.
3. Континентальна плита з континентальної. Відбувається колізія, з'являється сильна складчаста область. Класичний приклад - Гімалаї.

У поодиноких випадках відбувається насув океанічної кори на континентальну обдукцію. Завдяки цьому процесу виникли офіоліти Кіпру, Нової Каледонії, Оману та інші.

У зонах субдукції поглинається океанічна кора, і цим компенсується її поява в СОХах. Вони відбуваються виключно складні процеси, взаємодії кори і мантії. Так океанічна кора може затягувати в мантію блоки континентальної кори, які через низьку щільність ексгумуються назад у кору. Так виникають метаморфічні комплекси надвисоких тисків, один із найпопулярніших об'єктів сучасних геологічних досліджень.

Більшість сучасних зон субдукції розташовані по периферії Тихого океану, утворюючи тихоокеанське вогняне кільце. Процеси, що йдуть у зоні конвегенції плит, по праву вважаються одними з найскладніших у геології. У ній поєднуються блоки різного походження, утворюючи нову континентальну кору.

Активні континентальні околиці

Активна континентальна околиця виникає там, де під континент поринає океанічна кора. Еталоном цієї геодинамічної обстановки вважається Західне побережжяПівденної Америки, її часто називають індійськимтипом континентальної околиці. Для активної континентальної околиці характерні численні вулкани і потужний магматизм. Розплави мають три компоненти: океанічну кору, мантію над нею та низи континентальної кори.

Під активною континентальною околицею відбувається активна механічна взаємодія океанічної та континентальної плит. Залежно від швидкості, віку та потужності океанічної кори можливі кілька сценаріїв рівноваги. Якщо плита рухається повільно і має відносно малу потужність, то континент зіскоблює з неї чохол. Осадові породи змінюються в інтенсивні складки, метаморфізуються та стають частиною континентальної кори. Утворююча при цьому структура називається акреційним клином. Якщо швидкість плити, що занурюється, висока, а осадовий чохол тонкий, то океанічна кора стирає низ континенту і залучає його в мантію.

Острівні дуги

Острівна дуга

Острівні дуги це ланцюжки вулканічних острів над зоною субдукції, що виникають там, де океанічна плита занурюється під океанічну. Як типові сучасні острівні дуги можна назвати Алеутські, Курильські, Маріанські острови, і багато інших архіпелаги. Японські острови також часто називають острівною дугою, але їхній фундамент дуже древній і насправді вони утворені кількома різночасними комплексами острівних дуг, так що Японські острови є мікроконтинентом.

Острівні дуги утворюються при зіткненні двох океанічних плит. При цьому одна з плит виявляється знизу та поглинається в мантію. На верхній плиті утворюються вулкани острівної дуги. Вигнута сторона острівної дуги спрямована в бік плити, що поглинається. З цього боку знаходяться глибоководний жолоб і передгинальний прогин.

За острівною дугою розташований задуковий басейн (типові приклади: Охотське море, Південно-Китайське море і т.д.) в якому також може відбуватися спредінг.

Колізія континентів

Зіткнення континентів

Зіткнення континентальних плит призводить до зминання кори та утворення гірських ланцюгів. Прикладом колізії є Альпійсько-Гімалайський гірський пояс, що утворився внаслідок закриття океану Тетіс і зіткнення з Євразійською плитою Індостану та Африки. Внаслідок цього потужність кори значно збільшується, під Гімалаями вона становить 70 км. Це нестійка структура, вона інтенсивно руйнується поверхневою та тектонічною ерозією. У корі з різко збільшеною потужністю йде виплавка гранітів із метаморфізованих осадових та магматичних порід. Так утворилися найбільші батоліти, напр., Ангаро-Вітімський і Зерендінський.

Трансформні кордони

Там, де плити рухаються паралельним курсом, але з різною швидкістю, виникають трансформні розломи - грандіозні порушення зрушень, широко поширені в океанах і рідкісні на континентах.

Трансформні розломи

В океанах трансформні розломи йдуть перпендикулярно серединно-океанічним хребтам (СОХ) і розбивають їх на сегменти завширшки в середньому 400 км. Між сегментами хребта є активна частина трансформного розлому. На цій ділянці постійно відбуваються землетруси і гороутворення, навколо розлому формуються численні структури, що операють, - надвиги, складки і грабени. В результаті, в зоні розлому нерідко оголюються мантійні породи.

По обидва боки від сегментів СОХ є неактивні частини трансформних розломів. Активних рухів у них немає, але вони чітко виражені в рельєфі дна океанів лінійними підняттями з центральною депресією. .

Трансформні розломи формують закономірну сітку і, очевидно, виникають не випадково, а через об'єктивні фізичні причини. Сукупність даних чисельного моделювання, теплофізичних експериментів та геофізичних спостережень дозволила з'ясувати, що мантійна конвекція має тривимірну структуру. Крім основної течії від СОХ, у конвективному осередку за рахунок остигання верхньої частини потоку, виникають поздовжні течії. Ця остигла речовина спрямовується вниз уздовж основного напряму течії мантії. У зонах цього другорядного потоку, що опускається, і знаходяться трансформні розлами. Така модель добре узгоджується з даними про тепловий потік: над трансформними розломами спостерігається його зниження.

Зрушення на континентах

Зсувні межі плит на континентах трапляються відносно рідко. Мабуть, єдиним нині активним прикладом кордону такого типу є розлом Сан-Андреас, що відокремлює Північноамериканську плиту від Тихоокеанської. 800-мильний розлом Сан-Андреас - один із найсейсмоактивніших районів планети: на рік плити зміщуються відносно одна одної на 0,6 см, землетруси з магнітудою понад 6 одиниць відбуваються в середньому раз на 22 роки. Місто Сан-Франциско та більша частина району бухти Сан-Франциско побудовані в безпосередньої близькостівід цього розлому.

Внутрішньоплитні процеси

Перші формулювання тектоніки плит стверджували, що вулканізм і сейсмічні явища зосереджені за межами плит, але незабаром стало ясно, що і всередині плит йдуть специфічні тектонічні та магматичні процеси, які також були інтерпретовані в рамках цієї теорії. Серед внутрішньоплитних процесів особливе місце зайняли явища довготривалого базальтового магматизму деяких районах, звані гарячі точки.

Гарячі точки

На дні океанів розташовані численні вулканічні острови. Деякі з них розташовані в ланцюжках з віком, що послідовно змінюється. Класичним прикладом такої підводної гряди став Гавайський підводний хребет. Він піднімається над поверхнею океану у вигляді Гавайських островів, від яких на північний захід йде ланцюжок підводних гір з безперервно зростаючим віком, деякі з яких, напр., атол Мідвей, виходять на поверхню. На відстані близько 3000 км від Гаваїв ланцюг трохи повертає на північ і називається вже Імператорським хребтом. Він переривається у глибоководному жолобі перед Алеутською острівною дугою.

Для пояснення цієї дивовижної структури було зроблено припущення, що під Гавайськими островамизнаходиться гаряча точка - місце, де до поверхні піднімається гарячий мантійний потік, який проплавляє океанічну кору, що рухається над ним. Таких точок на Землі встановлено безліч. Мантійний потік, що їх викликає, був названий плюмом. У деяких випадках передбачається виключно глибоке походження речовини плюмів, аж до межі ядро ​​– мантія.

Трапи та океанічні плато

Окрім довготривалих гарячих точок, усередині плит іноді відбуваються грандіозні виливи розплавів, які на континентах формують трапи, а в океанах – океанічні плато. Особливість цього магматизму в тому, що він відбувається за короткий в геологічному сенсі час близько декількох мільйонів років, але захоплює величезні площі (десятки тисяч км²) і виливається колосальний обсяг базальтів, порівнянний з їх кількістю, що кристалізується в серединно-океанічних хребтах.

Відомі сибірські траппи на Східно-Сибірській платформі, траппи плоскогір'я Декан на Індостанському континенті та багато інших. Причиною утворення трапп також вважаються гарячі мантійні потоки, але на відміну від гарячих точок вони діють короткочасно, і різниця між ними не зовсім зрозуміла.

Гарячі точки та трапи дали підстави для створення так званої плюмовий геотектоніки, Що стверджує, що значну роль геодинамічних процесах грає як регулярна конвекція, а й плюми. Плюмова тектоніка не суперечить тектоніці плит, а доповнює її.

Тектоніка плит як система наук

Карта тектонічних плит

Нині тектоніку вже не можна розглядати як чисто геологічну концепцію. Вона відіграє ключову роль у всіх науках про Землю, у ній виділилося кілька методичних підходів із різними базовими поняттями та принципами.

З точки зору кінематичного підходу, рух плит можна описати геометричними законами переміщення фігур на сфері . Земля сприймається як мозаїка плит різного розміру, що переміщаються щодо одне одного і самої планети. Палеомагнітні дані дозволяють відновити положення магнітного полюса щодо кожної плити різні моменти часу. Узагальнення даних різних плит привело до реконструкції всієї послідовності відносних переміщень плит. Об'єднання цих даних з інформацією, отриманою з нерухомих гарячих точок, уможливило визначити абсолютні переміщення плит та історію руху магнітних полюсів Землі.

Теплофізичний підхідрозглядає Землю як теплову машину, в якій теплова енергія частково перетворюється на механічну. В 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 та хімічними реакціями, які відіграють визначальну роль у структурі мантійних течій. Ґрунтуючись на даних геофізичного зондування, результатах теплофізичних експериментів та 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 та 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 ситуації характерні специфічні асоціації гірських порід. У свою чергу, за цими характерними рисами можна визначити геодинамічну обстановку, в якій утворилася порода.

Історичний підхід. У сенсі історії планети Земля, тектоніка плит - це історія континентів, що з'єднуються і розколюються, народження і згасання вулканічних ланцюгів, появи і закриття океанів і морів. Зараз для великих блоків кори історія перемішень встановлена ​​з великою детальністю і за значний проміжок часу, але для невеликих плит методичні труднощі значно більші. Найскладніші геодинамічні процеси відбуваються в зонах зіткнення плит, де утворюються гірські ланцюги, складені безліччю дрібних різнорідних блоків - террейнів, проведені в 1999 році космічною станцією протерозої. До цього мантія, можливо, мала іншу структуру масопереносу, в якій велику роль грали конвективні потоки, що не встановилися, а турбулентна конвекція і плюми.

Попередні переміщення плит

Відновлення минулих переміщень плит – один із основних предметів геологічних досліджень. З різною мірою детальності становище континентів і блоків, у тому числі вони сформувалися, реконструйовано до архею.

Рухає на північ і зминає Євразійську плитуАле, мабуть, ресурс цього руху вже майже вичерпаний, і незабаром в Індійському океані виникне нова зона субдукції, в якій океанічна кора Індійського океанупоглинатиметься під Індійський континент.

Вплив переміщень плит на клімат

Розташування великих континентальних масивів у приполярних областях сприяє загальному зниженню температури планети, оскільки на континентах можуть утворюватися покривні заледеніння. Чим ширше розвинене заледеніння, тим більше альбедо планети і тим нижча середньорічна температура.

Крім того, взаємне розташування континентів визначає океанічну та атмосферну циркуляцію.

Однак проста і логічна схема: континенти в приполярних областях - заледеніння, континенти в екваторіальних областях - підвищення температури, виявляється невірною у порівнянні з геологічними даними про минуле Землі. Четвертичне заледеніння справді сталося, коли в районі Південного полюса опинилася Антарктида, і в північній півкулі Євразія та Північна Американаблизилися до Північного полюса. З іншого боку, сильне протерозойське заледеніння, під час якого Земля виявилася майже повністю вкрита льодом, сталося тоді, коли більшість континентальних масивів перебувала в екваторіальній області.

Крім того, суттєві зміни положення континентів відбуваються за час близько десятків мільйонів років, у той час як сумарна тривалість льодовикових епох становить близько декількох мільйонів років, і під час однієї льодовикової епохи відбуваються циклічні зміни заледенінь і міжльодовикових періодів. Всі ці кліматичні зміни відбуваються швидко, порівняно зі швидкостями переміщення континентів, і тому рух плит не може бути їх причиною.

З вищесказаного випливає, що переміщення плит не відіграють визначальної ролі в кліматичних змінах, але можуть бути важливим додатковим фактором, що «підштовхує» їх.

Значення тектоніки плит

Тектоніка плит зіграла у науках про Землю роль, порівнянну з геліоцентричною концепцією в астрономії, або відкриттям ДНК у генетиці. До прийняття теорії тектоніки плит, науки про Землю мали описовий характер. Вони досягли високого рівня досконалості в описі природних об'єктів, але рідко могли пояснити причини процесів. У різних розділах геології могли переважати протилежні концепції. Тектоніка плит пов'язала різні науки про Землю, надала їм передбачувальну силу.

В. Є. Хаїн. over smaller regions and smaller time scales.

Можливо, деякі читачі чули міркування на тему ототожнення планети Земля з живим надорганізмом. Зокрема, зазвичай стверджується, що Земля здатна сама по собі контролювати процеси, що відбуваються на ній та з нею, крім цього відповідаючи за існування життя. Мова йде про теорії Геї. Гея у свою чергу була давньогрецькою богинею Землі. За великим рахунком, зовсім не важливо, чи буде життя на планеті наслідком «усвідомленої» діяльності самої планети як організму, збігом низки «випадкових» обставин або наслідком існування вселенського закону про сприятливі для життя зони.

Так чи інакше, життя на планеті існує, і цілком ймовірно, що для того, щоб воно виникло, потрібна була безліч різних за своєю природою збігів або припущень. Одним із яких, безумовно, є геологія планети.

За геологічну активність Землі відповідають тектонічні чи літосферні плити.

Літосферні плити нашої планети

Для більш наочної вистави можна подивитися 3D-модель:

Вважається, що рух плит може впливати на життя на планеті. Так, геологічна активність властива як Землі, а й небесним тіламСонячна система. Втім, Земля унікальна не наявністю землетрусів, які є навіть на Марсі (які називаються місяцетруси і марсотруси, відповідно), а скоріше наявністю розвиненої та сильної тектонічної активності.

Сейсмометр на Місяці

Також Земля єдина планета в Сонячної системи, зовнішня кора якої розбивається на плити Тектонічні плити сягають десятків кілометрів товщини.

Потужність (товщина) шарів Землі

Причину руху тектонічних плит та материків намагалися описати розширенням радіусу Землі. Це дуже гарна гіпотеза, яка навряд чи має щось спільне із дійсністю.

Моделі Крістофа Хільгенберга, що демонструють Землю, що розширюється.

Насправді основною причиною активного руху літосферних плит є теплова конвекція. Нижні шари при нагріванні стають легшими і спливають, а верхні далеко від джерела тепла остигають і, тяжчаючи, опускаються вниз. Конвекцію можна спостерігати під час руху вітру, як у одних частинах Землі повітря нагрівається, а інших охолоджується у місці зіткнення і створюється рух. І якщо спостерігати вітер і повітряні потоки ми, по суті, не можемо (їх можливо тільки відчути), то явище конвекції в лавовій лампі можна подивитися.

Звичайно олія у лавовій лампі - це не магматичні гірські породи в мантії, але не варто забувати і про такий фактор як час. Зокрема, той факт, що в масштабі секунд (у якому по суті живе і мислить окрема людина) речовина мантії Землі тверда, але в масштабі років і десятиліть ця речовина набуває рідких властивостей. Можливо, також це залежить від розмірів об'єкта, що розглядається.

Порівняння конвекції в мантії Землі та в лавових лампах

Почасти це говорить і про те, що життя і швидкість сприйняття навколишнього простору найкраще саме в масштабі секунд (або максимум хвилин). Тоді як глобальні та космічні процеси мають існувати у більш повільному масштабі часу. Виходить, що крім необхідності існування сприятливих зон для життя існує необхідність і деякого тимчасового вікна певного масштабу. Але про це ми поговоримо згодом.

Цікаво буде подивитися на явище конвекції у мантії за результатами сучасних досліджень Шмелінга, які відображають холодні (сині) і гарячі (червоні) області в мантії Землі.

Конвективний рух у мантії Землі, колір відображає температуру. Координата z відображає глибину до межі мантії з ядром (розрив Гутенберга), а координата x відображає частину довжини кола ядра (або розриву Гутенберга).

На цьому зображенні добре видно конвективний рух усередині мантії. Рух, що викликається конвекцією, призводить до ряду процесів, а саме руху тектонічних плит та його наслідків.

Рух між двома плитами очевидно може бути або схожим і зіткненим, або розходяться з утворенням розлому. Сходження або конвергенція призводить до субдукції (одна плита залазить під іншу) або колізії (зминання двох плит з утворенням гірських ланцюгів). Розбіжність або дивергенція призводить до спредінгу (розсування плит з утворенням хребтів в океанах) та рифтингу (з утворенням розлому континентальної кори). Також існує третій тип руху плит – трансформний, коли плити рухаються вздовж розлому. Так чи інакше про характер руху плит варто поговорити окремо, особливо з огляду на велику кількість термінології.

Швидкість руху тектонічних плит Землі, і типи руху цих плит біля їх меж.

Також варто згадати про товщину плит, або їх потужність. Земна кора буває материковою та океанічною; океанічна земна корадосягає 5-15 км, тоді як материкова земна кора досягає 15-80 км. Це говорить про те, що в порівнянні з мантією земна кора вкрай тонка. Тому рух плит та їх стабільний стан навіть у масштабі секунд дуже складно собі уявити (якщо це взагалі можливо). І тому рух тектонічних плит сам собою може викликати крайнє здивування своєю неможливістю структури, складністю реалізації і здається ненадійністю. Так чи інакше, нічого кращого нам не дано.

Результатом руху плит, окрім існуючого життя (хоча це й не доведено), можна назвати землетруси та вулканізм. Якщо вулкани поширені не лише на межах плит, то карта землетрусів за останні десятки років чітко вимальовує межі тектонічних плит, і залежність тут, очевидно, пряма. Кільце вулканів навколо Тихоокеанської плити називають "Тихоокеанське вогняне кільце".

Карта недавніх землетрусів та активних вулканів

До чого ж призведе рух тектонічних плит на Землі в майбутньому, і що з цього вийде ми розповімо в наступних матеріалах.

Кора Землі розділена розломами на літосферні плити, що являють собою величезні цілісні блоки, що досягають верхніх шарівмантії. Вони є великими стабільними частинами земної кори і перебувають у безперервному русі, ковзаючи поверхні Землі. Літосферні плити складаються або з материкової, або з океанічної кори, а деяких континентальний масив поєднується з океанічним. Виділяють 7 найбільших літосферних плит, які займають 90% поверхні нашої планети: Антарктична, Євразійська, Африканська, Тихоокеанська, Індо-Австралійська, Південноамериканська, Північноамериканська. Крім них існують десятки плит середніх розмірів та багато дрібних. Між середніми та великими плитами знаходяться пояси у вигляді мозаїк із дрібних плит кори.

Теорія тектоніки літосферних плит

Теорія літосферних плит вивчає їх рух та процеси, пов'язані з цим рухом. Ця теорія свідчить, що причиною глобальних тектонічних змін є горизонтальне переміщення блоків літосфери - плит. Тектоніка літосферних плит розглядає взаємодію та рух блоків земної кори.

Теорія Вагнера

Про те, що літосферні плити горизонтально переміщуються, вперше висловив припущення у 1920-х Альфред Вагнер. Він висунув гіпотезу про «дрейф континентів», але вона на той час не була визнана достовірною. Пізніше, в 1960-х роках, проводилися дослідження океанічного дна, в результаті яких підтвердилися припущення Вагнера про горизонтальний рух плит, а також виявлено наявність процесів розширення океанів, причиною яких є формування океанічної кори (спредінг). Основні положення теорії у 1967-68 роках сформулювали американські геофізики Дж. Айзекс, К. Ле Пішон, Л. Сайкс, Дж. Олівер, У. Дж. Морган. Відповідно до цієї теорії межі плит знаходяться в зонах тектонічної, сейсмічної та вулканічної активності. Кордони бувають дивергентними, трансформними та конвергентними.

Рух літосферних плит

Літосферні плити починають рухатися внаслідок переміщення речовини, що знаходиться у верхній мантії. У зонах рифтів ця речовина прориває кору, розштовхуючи плити. Більша частинарифтів розташовується на океанічному дні, тому що там земна кора набагато тонша. Найбільші рифти, що існують на суші, знаходяться біля озера Байкал та Великих Африканських озер. Рух літосферних плит відбувається зі швидкістю 1-6 см на рік. Коли вони між собою стикаються, на їх межах виникають гірські системи за наявності материкової кори, а у випадку, коли одна з плит має кору океанічного походження, утворюються глибоководні жолоби.

Основні положення тектоніки плит зводяться до кількох пунктів

1. У верхній кам'яній частині Землі є дві оболонки, які значно відрізняються за геологічними характеристиками. Цими оболонками є жорстка і тендітна літосфера і рухлива астеносфера, що знаходиться під нею. Підошва літосфери є розпеченою ізотермою температурою 1300°С.
2. Літосфера складається з плит земної кори, що безперервно рухаються по поверхні астеносфери.

Більшість людей мають хоча б невиразне і найбільш загальне уявлення про те, що земна поверхня зовсім не монолітна, не «твердь земна», якщо використовувати старовинний вираз, а система плит, що взаємодіють один з одним. Найчастіше в розмовах на побутовому рівні використовується словосполучення «тектонічні плити», що має відображати характер цієї системи, що рухається (тектоніка – це, в тому числі, і історія руху плит, з яких складається земна поверхня). Поверхня Землі справді складається з плит, тільки ніяких тектонічних плит немає.

Літосферні плити – є, тектонічних плит – ні

300 мільйонів років тому рух плит створив єдиний земний континент Панагея, оточений єдиним океаном Панталасса. Близько 100 мільйонів років тому Панагея почала розколюватись, щоб сформувати сучасні континенти

Насправді виникла плутанина з поняттями. Існує поняття літосфери, тобто твердої оболонки ґрунту. Існує поняття літосферних плит - найбільших і стабільних ділянок літосфери, земної поверхні. І існує поняття «тектоніка плит», під якою мається на увазі сучасна наукова дисципліна, Що вивчає рух літосферних плит щодо один одного.

Відповідно до заснованої на даних тектоніки плит теорії в зонах розширення на океанському дні з'являється нова кора, тверда оболонка Землі, а в зонах субдукції поглинається стара кора. Обивательська свідомість змішала уявлення про літосферні плити і наукову теорію про їх постійний рух (тектоніка плит): в результаті з'явилися «тектонічні плити», які правильніше називати «літосферні плити, що рухаються».

В даний час тектоніка плит є наступною картиною. Сучасна літосфера ділиться на безліч літосферних плит, проте 90% земної поверхні посідає вісім основних плит. Земна поверхня буває двох типів: океанічна кора (молодша, тому що вона постійно оновлюється) і континентальна кора (старіша).

Плити, на яких стоять континенти, продовжують рух досі - по кілька сантиметрів на рік

Літосферні плити можуть здійснювати різні типирухи щодо один одного, виділяють три основні типи переміщення: по-перше, дивергенція, тобто розбіжність між плитами; по-друге, конвергенція, тобто сходження, зближення між плитами; по-третє, зсувні переміщення трансформованими геологічними розломами. В даний час вчені вважають, що тектоніка плит не відіграє вирішальної ролі у глобальних змінах клімату. , однак може надавати допоміжний вплив на ці процеси.

Плити, на яких живе людство

Основними, найбільшими і стабільними ділянками земної поверхні є вісім літосферних плит:

• Індо-Австралійська плита - на ній знаходиться Австралія і її частина океану, що доходить до півострова Індостан. В даний час відзначено рух цієї літосферної плити на схід з півночі зі швидкістю 67 мм на рік;
• Антарктична плита - займає південну частинупланети, на ній знаходиться Антарктида і ділянки океанічної кори, що примикають до неї. Ця плита є відносно стабільною, оскільки оточена серединно-океанічними хребтами, інші літосферні плити віддаляються від неї;
• Африканська плита - на ній знаходиться Африканський континент, а також ділянка океанічної кори, що займає частину дна Індійського та Атлантичного океанів. При цьому в північно-східній частині ця плита фактично розколюється - майже окрему плиту вже складає територія Аравійського півострова. Сусідні з Африканською плитою літосферні плити віддаляються від неї, сама ж вона у північній частині занурюється в мантію зі швидкістю 27 міліметрів на рік (процес занурення плит у мантію – субдукція);
• Євразійська плита - на ній знаходиться основна територія Євразійського континенту, до цієї плити не належать острів Індостан, Аравійський острів і північно-східний «кут» континенту. Найбільша за змістом континентальної кори літосферна плита Землі;
• Індійська плита - на ній знаходиться острів Індостан, дана плита середніх розмірів приблизно 90 мільйонів років тому почала рухатися від Мадагаскару на північ зі швидкістю 200 міліметрів на рік (така висока швидкість обумовлена ​​меншою товщиною плити), а близько 50 мільйонів років тому почався процес її зіткнення з Євразійської плити. В результаті зіткнення з'явилися нагір'я Тибету і Гімалаї. Індійська плита продовжує рух на північний схід зі швидкістю 50 мм на рік, тоді як Євразійська плита «втікає» від неї на північ лише зі швидкістю 20 мм на рік. До того ж Індійська плита має три зони субдукції: в одній вона занурюється в мантію зі швидкістю 55 міліметрів на рік, в іншій - зі швидкістю 67 міліметрів на рік, у третій - зі швидкістю 87 міліметрів на рік;
• Тихоокеанська плита - на ній знаходиться ділянка океанічної кори, що становить дно Тихого океану. У районі Каліфорнії плита рухається північ зі швидкістю 55 міліметрів на рік. При цьому розміри Тихоокеанської плити постійно скорочуються за рахунок того, що вона має відразу кілька зон субдукції: під Євразійську плиту вона занурюється в мантію зі швидкістю 75 міліметрів на рік; під Індійську - зі швидкістю 82 міліметри на рік; під Північно-Американську – зі швидкістю 35 міліметрів на рік; під середніх розмірів Філіппінську літосферну плиту – зі швидкістю 12 міліметрів на рік;
• Північноамериканська плита - на ній знаходиться Північноамериканський континент, північно-західна частина Атлантичного океану, приблизно половина Північного Льодовитого океану та північно-східний «кут» Євразії;
• Південноамериканська плита - на ній знаходяться Південна Америкаі частина дна Атлантичного океану утворилася близько 70 мільйонів років тому в результаті розколу стародавнього суперконтиненту Гондвани. Має зону субдукції, в яких кора занурюється в мантію зі швидкістю 19 мм на рік і 5 мм на рік.

Олександр Бабицький