Что такое теория литосферных плит и 12. История создания теории тектоники литосферных плит и современные представления о развитии литосферы

Основные положения тектоники литосферных плит

Основные положения тектоники плитДоказательства реальности механизма тектоники литосферных плит

Тектоника плит (plate tectonics) — современная геодинамическая концепция, основанная на положении о крупномасштабных горизонтальных перемещениях относительно целостных фрагментов литосферы (литосферных плит). Таким образом, тектоника плит рассматривает движения и взаимодействия литосферных плит.

Впервые предположение о горизонтальном движении блоков коры было высказано Альфредом Вегенером в 1920-х годах в рамках гипотезы «дрейфа континентов», но поддержки эта гипотеза в то время не получила. Лишь в 1960-х годах исследования дна океанов дали неоспоримые доказательства горизонтальных движении плит и процессов расширения океанов за счёт формирования (спрединга) океанической коры. Возрождение идей о преобладающей роли горизонтальных движений произошло в рамках «мобилистического» направления, развитие которого и повлекло разработку современной  теории тектоники плит. Основные положения тектоники плит  сформулированы в 1967-68 группой американских геофизиков — У. Дж. Морганом, К. Ле Пишоном, Дж. Оливером, Дж. Айзексом, Л. Сайксом в развитие более ранних (1961-62) идей американских учёных Г. Хесса и Р. Дигца о расширении (спрединге) ложа океанов

Основные положения тектоники плит

Основные положения тектоники плит можно свети к нескольким основополагающим

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

2. Литосфера разделена по плиты, постоянно движущиеся по поверхности пластичной астеносферы. Литосфера делится на 8 крупных плит, десятки средних плит и множество мелких. Между крупными и средними плитами располагаются пояса, сложенные мозаикой мелких коровых плит.

Землетрясения:  Будьте в курсе: последние новости о землетрясениях на Яве

Границы плит являются областями сейсмической, тектонической и магматической активности; внутренние области плит  слабо сейсмичны и характеризуются слабой проявленностью эндогенных процессов.

Более 90 % поверхности Земли приходится на 8 крупных литосферных плит:

Австралийская плита,
Антарктическая плита,
Африканская плита,
Евразийская плита,
Индостанская плита,
Тихоокеанская плита,
Северо-Американская плита,
Южно-Американская плита.

Средние плиты: Аравийская (субконтинент), Карибская, Филиппинская, Наска и Кокос и Хуан де Фука и др..

Некоторые литосферные плиты сложены исключительно океанической корой (например,  Тихоокеанская плита), другие включают фрагменты и океанической и континентальной коры.

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

Соответственно, выделяются и три типа основных границ плит.

Дивергентные границы – границы, вдоль которых происходит раздвижение плит.

Процессы горизонтального растяжения литосферы называют рифтогенезом. Эти границы приурочены к континентальным рифтам и срединно-океанических хребтам в океанических бассейнах.

Термин «рифт» (от англ. rift – разрыв, трещина, щель) применяется к крупным линейным структурам глубинного происхождения, образованным в ходе растяжения земной коры. В плане строения они представляют собой грабенообразные структуры.

Закладываться рифты могут и на континентальной, и на океанической коре, образуя единую глобальную систему, ориентированную относительно оси геоида. При этом эволюция континентальных рифтов может привести к разрыву сплошности континентальной коры и превращению этого рифта в рифт океанический (если расширение рифта прекращается до стадии разрыва континентальной коры, он заполняется осадками, превращаясь в авлакоген).

Строение континентального рифта

Процесс раздвижения плит в зонах океанских рифтов (срединно-океанических хребтов) сопровождается образованием новой океанической коры за счёт магматических базальтовых расплав поступающих из астеносферы. Такой процесс образования новой океанической коры за счёт поступления мантийного вещества называется спрединг (от англ. spread – расстилать, развёртывать).

Строение срединно-океанического хребта

В ходе спрединга каждый импульс растяжения сопровождается поступлением новой порции мантийных расплавов, которые, застывая, наращивают края расходящихся от оси СОХ плит.

Именно в этих зонах происходит формирование молодой океанической коры.

Конвергентные границы – границы, вдоль которых происходит столкновение плит. Главных вариантов взаимодействия при столкновении может быть три: «океаническая – океаническая», «океаническая – континентальная» и «континентальная — континентальная» литосфера. В зависимости от характера сталкивающихся плит, может протекать несколько различных процессов.

Субдукция – процесс поддвига океанской плиты под континентальную или другую океаническую. Зоны субдукции приурочены к осевым частям глубоководных желобов, сопряжённых с островными дугами (являющихся элементами активных окраин). На субдукционные границы приходится около 80% протяжённости всех конвергентных границ.

При столкновении континентальной и океанической плит естественным явлением является поддвиг океанической (более тяжёлой) под край континентальной; при столкновении двух океанических погружается более древняя (то есть более остывшая и плотная) из них.

Зоны субдукции имеют характерное строение: их типичными элементами служат глубоководный желоб – вулканическая островная дуга – задуговый бассейн. Глубоководный желоб образуется в зоне изгиба и поддвига субдуцирующей плиты. По мере погружения эта плита начинает терять воду (находящуюся в изобилии в составе осадков и минералов), последняя, как известно, значительно снижает температуру плавления пород, что приводит к образованию очагов плавления, питающих вулканы островных дуг. В тылу вулканической дуги обычно происходит некоторое растяжение, определяющее образование задугового бассейна. В зоне задугового бассейна растяжение может быть столь значительным, что приводит к разрыву коры плиты и раскрытию бассейна с океанической корой (так называемый процесс задугового спрединга).

Модель процесса субдукции

Погружение субдуцирующей плиты в мантию трассируется очагами землетрясений, возникающих на контакте плит и внутри субдуцирующей плиты (более холодной и вследствие этого более хрупкой, чем окружающие мантийные породы). Эта сейсмофокальная зона получила название зона Беньофа-Заварицкого.

В зонах субдукции начинается процесс формирования новой континентальной коры.

Значительно более редким процессом взаимодействия континентальной и океанской плит служит процесс обдукции – надвигания части океанической литосферы на край континентальной плиты. Следует подчеркнуть, что в ходе этого процесса происходит расслоение океанской плиты, и надвигается лишь её верхняя часть – кора и несколько километров верхней мантии.

При столкновении континентальных плит, кора которых более лёгкая, чем вещество мантии, и вследствие этого не способна в неё погрузиться, протекает процесс коллизии. В ходе коллизии края сталкивающихся континентальных плит дробятся, сминаются, формируются системы крупных надвигов, что приводит к росту горных сооружений со сложным складчато-надвиговым строением. Классическим примером такого процесса служит столкновение Индостанской плиты с Евразийской, сопровождающееся ростом грандиозных горных систем Гималаев и Тибета.

Модель процесса коллизии

Процесс коллизии сменяет процесс субдукции, завершая закрытие океанического бассейна. При этом в начале коллизионного процесса, когда края континентов уже сблизились, коллизия сочетается с процессом субдукции (продолжается погружение под край континента остатков океанической коры).

Для коллизионных процессов типичны масштабный региональный метаморфизм и интрузивный гранитоидный магматизм. Эти процессы приводят к созданию новой континентальной коры (с её типичным гранито-гнейсовым слоем).

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

Границы литосферных плит Земли

1 – дивергентные границы (а – срединно-океанские хребты, б – континентальные рифты); 2 – трансформные границы; 3 – конвергентные границы (а – островодужные, б – активные континентальные окраины, в – коллизионные); 4 – направления и скорости (см/год) движения плит.

4. Объём поглощённой в зонах субдукции океанской коры равен объёму коры, возникающей в зонах спрединга. Это положении подчёркивает мнение о постоянстве объёма Земли. Но такое мнение не является единственным и окончательно доказанным. Не исключено, что объём планы меняется пульсационно, или происходит уменьшение его уменьшение за счёт охлаждения.

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

Источником энергии для этих течений служит разность температуры центральных областей Земли и температуры близповерхностных её частей.  При этом основная часть эндогенного тепла выделяется на границе ядра и мантии в ходе процесса глубинной дифференциации, определяющего распад первичного хондритового вещества, в ходе которого металлическая часть устремляется к центру, наращивая ядро планеты, а силикатная часть концентрируются  в мантии, где далее подвергается дифференциации.

Нагретые в центральных зонах Земли породы расширяются, плотность их уменьшается, и они всплывают, уступая место опускающимся более холодными и потому более тяжёлым массам, уже отдавшим часть тепла в близповерхностных зонах. Этот процесс переноса тепла  идёт непрерывно, в результате чего возникают упорядоченные замкнутые конвективные ячейки. При этом в верхней части ячейки течение вещества происходит почти в горизонтальной плоскости, и именно эта часть течения определяет  горизонтальное перемещение вещества астеносферы и расположенных на ней плит. В целом, восходящие ветви конвективных ячей располагаются под зонами дивергентных границ (СОХ и континентальными рифтами), нисходящие – под зонами конвергентных границ.

Таким образом, основная причина движения литосферных плит – «волочение» конвективными течениями.

Кроме того, на плиты действуют ещё рад факторов. В частности, поверхность астеносферы оказывается несколько приподнятой над зонами восходящих ветвей и более опущенной в зонах погружения, что определяет гравитационное «соскальзывание» литосферной плиты, находящейся на наклонной пластичной поверхности. Дополнительно действуют процессы затягивания тяжёлой холодной океанской литосферы в зонах субдукции в горячую, и как следствие менее плотную, астеносферу, а также гидравлического расклинивания базальтами в зонах СОХ.

Рисунок — Силы, действующие на литосферные плиты.

К подошве внутриплитовых частей литосферы приложены главные движущие силы тектоники плит – силы мантийного “волочения” (англ. drag) FDO под океанами и FDC под континентами, величина которых зависит в первую очередь от скорости астеносферного течения, а последняя определяется вязкостью и мощностью астеносферного слоя. Так как под континентами мощность астеносферы значительно меньше, а вязкость значительно  больше, чем под океанами, величина силы FDC почти на порядок уступает величине FDO. Под континентами, особенно их древними частями (материковыми щитами), астеносфера почти выклинивается, поэтому континенты как бы оказываются “сидящими на мели”. Поскольку большинство литосферных плит современной Земли включают в себя как океанскую, так и континентальную части, следует ожидать, что присутствие в составе плиты континента в общем случае должно “тормозить” движение всей плиты. Так оно и происходит в действительности (быстрее всего движутся почти чисто океанские плиты Тихоокеанская, Кокос и Наска; медленнее всего – Евразийская, Северо-Американская, Южно-Американская, Антарктическая и Африканская, значительную часть площади которых занимают континенты). Наконец, на конвергентных границах плит, где тяжелые и холодные края литосферных плит (слэбы) погружаются в мантию, их отрицательная плавучесть создает силу FNB (индекс в обозначении силы – от английского negative buoyance). Действие последней приводит к тому, что субдуцирующая часть плиты тонет в астеносфере и тянет за собой всю плиту, увеличивая тем самым скорость ее движения. Очевидно, сила FNB действует эпизодически и только в определенных геодинамических обстановках, например в случаях описанного выше обрушения слэбов через раздел 670 км.

Таким образом, механизмы, приводящие в движение литосферные плиты, могут быть условно отнесены к следующим двум группам: 1) связанные с силами мантийного “волочения” (mantle drag mechanism), приложенными к любым точкам подошвы плит, на рис. 2.5.5 – силы FDO и FDC; 2) связанные с силами, приложенными к краям плит (edge-force mechanism), на рисунке  – силы FRP и FNB. Роль того или иного движущего механизма, а также тех или иных сил оценивается индивидуально для каждой литосферной плиты.

Совокупность этих процессов отражает общий геодинамический процесс, охватывающих области от поверхностных до глубинных зон Земли.

Принципиальная схема мантийной конвекции

Альтернативные схемы мантийной конвекции

Мантийная конвекция и геодинамические процессы

https://youtube.com/watch?v=9khkRFIQf5E%3Frel%3D0

В настоящее время в мантии Земли развивается двухъячейковая мантийная конвекция с закрытыми ячейками (согласно модели сквозьмантийной конвекции) или раздельная конвекция в верхней и нижней мантии с накоплением слэбов под зонами субдукции (согласно двухъярусной модели). Вероятные полюсы подъема мантийного вещества расположены в северо-восточной Африке (примерно под зоной сочленения Африканской, Сомалийской и Аравийской плит) и в районе острова Пасхи (под срединным хребтом Тихого океана – Восточно-Тихоокеанским поднятием).

Экватор опускания мантийного вещества проходит примерно по непрерывной цепи конвергентных границ плит по периферии Тихого и восточной части Индийского океанов.

Современный режим мантийной конвекции, начавшийся примерно 200 млн. лет назад распадом Пангеи и породивший современные океаны, в будущем сменится на одноячейковый режим (по модели сквозьмантийной конвекции) или (по альтернативной модели) конвекция станет сквозьмантийной за счет обрушения слэбов через раздел 670 км. Это, возможно, приведет к столкновению материков и формированию нового суперконтинента, пятого по счету в истории Земли.

6. Перемещения плит подчиняются законам сферической геометрии и могут быть описаны на основе теоремы Эйлера. Теорема вращения Эйлера утверждает, что любое вращение трёхмерного пространства имеет ось. Таким образом, вращение может быть описана тремя параметрами: координаты оси вращения (например, её широта и долгота) и угол поворота. На основании этого положения может быть реконструировано положение континентов в прошлые геологические эпохи. Анализ перемещений континентов привёл к выводу, что каждые 400-600 млн. лет они объединяются в единый суперконтинент, подвергающийся в дальнейшем распаду. В результате раскола такого суперконтинента Пангеи, произошедшего 200-150 млн. лет назад, и образовались современные континенты.

Некоторые доказательства реальности механизма тектоники литосферных плит

Удревнение возраста океанической коры по мере удаления от осей спрединга (см. рисунок). В этом же направлении отмечается нарастание мощности и стратиграфической полноты осадочного слоя.

Рисунок  — Карта возраста пород океанического дна Северной Атлантики (по У. Питмену и М. Тальвани, 1972). Разным цветом выделены участки океанского дна различных возрастных интервалов; цифрами указан возраст в миллионах лет.

Рисунок  – Томографический профиль через Эллинский желоб, остров Крит и Эгейское море. Серые кружки – гипоцентры землетрясений. Синим цветом показана пластина погружающейся холодной мантии, красным – горячая мантия (по данным В. Спэкмена, 1989)

Остатки огромной  плиты Фаралон, исчезнувшей в зоне субдукции под Северной и Южной Америками, фиксируемые в виде слейбов «холодной» мантии (разрез поперек Сев. Америки, по S-волнам). По Grand, Van der Hilst, Widiyantoro, 1997, GSA Today, v. 7, No. 4, 1-7

Полосовые магнитные аномалии

​Линейные магнитные аномалии в океанах были обнаружены в 50-х годах при геофизическом изучении Тихого океана. Это открытие позволило в 1968 году Хессу и Дицу сформулировать теорию спрединга океанического дна, которая выросла в теорию тектоники плит. Они стали одним из самых веских доказательств правильности теории.

Рисунок  — Образование полосовых магнитных аномалий при спрединге.

Причиной происхождения полосовых магнитных аномалий является процесс рождения океанической коры в зонах спрединга срединно-океанических хребтов, излившиеся базальты при остывании ниже точки Кюри в магнитном поле Земли, приобретают остаточную намагниченность. Направление намагниченности совпадает с направлением магнитного поля Земли, однако вследствие периодических инверсий магнитного поля Земли излившиеся базальты образуют полосы с различным направлением намагниченности: прямым (совпадает с современным направлением магнитного поля) и обратным.

Рисунок — Схема образования полосовой структуры магнитоактивного слоя и магнитных аномалий океана (модель Вайна – Мэтьюза).

В
1912
г.
немецкий
геофизик
А.
Вегенер
(1880—1930)
привел
геологические
и
географические доказательства о
существовании
единого материка в историческом
прошлом
Земли.
До
него,
еще
в
XIX
в.,
высказывалась
аналогичная
идея:
сравнение

очертаний

материков

говорило

в
пользу
того,
что
когда-то

они
составляли
один
материк.
А.
Вегенер

назвал
этот
материк
Пангеей.
Греческое
слово
пангея
означает

вся
Земля.
А.
Вегенер

утверждал,

что
135
млн
лет
тому назад

Пангея
распалась
на
два
материка:

Лавразию
(северная
часть)
и
Гондвану
(южная
часть).
Эта
гипотеза

получила

название

мобилизма

(лат.

mobilis

подвижный).

Во
второй
половине

прошлого

века
эта
гипотеза

стала
теорией.
Из

космоса
зафиксировано
движение

литосферных
плит.
Сегодня
доказано,
что
земная
кора
состоит
из
15
литосферных

плит,

из
которых
6
являются

самыми
крупными:
Антарктическая,
Австралийская,
Южноамериканская,
Тихоокеанская,
Североамериканская
и
Евразийская.

в
год.
Движение

плит
состоит
из:

спрединга

(англ.
spreading

расхождение)

и

субдукции
(лат.
sab —
под и
dicto

введение).

действующим

на
Земле
геофизическим

полям
(гравитационному,

магнитному,
электрическому и тепловому). Поэтому
расширяющаяся от срединно-океанической

системы
хребтов
океаническая

кора
не

может
расширяться

до
бесконечности.

Океаническая

плита,
сталкиваясь

с
материковой

литосферной
плитой,
погружается

под
материковую.

Плотность

материковых

плит
меньше
плотности океанических, поэтому
материковая плита
поднимается над океанической,
которая
погружается
под
материковую
в
мантию
на
глубину
до
670 км.
Согласно
некоторым
исследованиям
мощность
литосферных
плит
колеблется
от
150
до
350
км
под
материками

и
от
5
до
90
км
под
океанами.

Столкновение
материковых
плит
приводит
к
образованию
систем
горных
хребтов
типа
Гималаев
и
Кавказа.

Граница,

где
происходит

погружение

океанических

плит
под
материковые
плиты,
ярко
выражена
по
периферии
Тихого
океана.
Протяженность
всей границы субдукции
плит достигает
60 тыс.
км.

Российский
ученый

В.
Трубицин

разработал

гипотезу

о
механизме

плавания
литосферных

плит,
согласно

которой
эти
плиты
являются

как
бы
крышками,
накрывающими
идущие
из
Земли
горячие
потоки
вещества,
названные
плюмами.
Нагревая
плиты
снизу,
энергия
плюмов
преобразуется
в
механическое
движение
литосферных

плит
от
более
нагретой

плиты
к
менее
нагретой

области
земной
коры.

Гипотезы образования Земли

В
научной
литературе
речь
идет
в
основном
о
двух
конкурирующих
гипотезах:
гетерогенной
и
гомогенной.

Гетерогенной

гепотезой

утверждается,

что

в
протопланетном
диске
первоначально
происходило
слипание
тугоплавких
частиц,
содержащих

железо
и
никель,
из
которых
вначале
образовалось

ядро
нашей
планеты.
Образование
Земли
происходило
в
три
стадии
слипания,
или
аккрекции
(лат.

accretio

увеличение),
исходного
вещества

Земли.
Первая
длилась
приблизительно
100
млн
лет.
На
этой
стадии
радиус
Земли
составил
почти
95%
от настоящего.

Вторая
длилась
200
млн
лет.

Третья

400
млн
лет
и
закончилась
приблизительно3,9 млрд лет тому назад.
Эта гипотеза согласуется
с современными

радиологическими
оценками
возраста

древних
пород.
Возраст
Земли
оценивается
в
4,66
млрд
лет.
Возраст
самых
древних
на
Земле
минералов
— в 4,0—4,4 млрд лет.

Представители
гомогенной

гипотезы

утверждают,

что
первоначально

Земля была
однородной.
Ядро
нашей
планеты
возникло
позднее.
Не
все
в
этих
гипотезах
является
ясным:
какое
влияние
оказывало
Солнце
на
образование
Земли?
Откуда
на Земле взялся гелий?

Гелий
впервые
был
обнаружен

на
Солнце.
Он

является

инертным

газом.

В обычных

условиях

не
вступает

в
реакции
ни
с
одним

из
элементов

таблицы
Менделеева.
В
30-х
годах
было
установлено,
что у
него
есть
два
изотопа

гелий-

3 и гелий-4,
отличающиеся
друг
от
друга
одним
нейтроном.

Измерение
соотношения

содержания

гелия-3
и
гелия-4
в
земных
породах
и
в атмосфере

Земли
привело
ученых

к
предположению

о
том,
что
чем
глубже

к центру
Земли,
тем
больше
должно
быть
в
породах
гелия-4.
Гелий-4,
как
говорят
геологи,
контролирует

глубинные

разломы
Земли,
из
которых
он
выходит.
Однако
эксперименты

не
подтвердили

эту
гипотезу,

поскольку

процентное
соотношение этих изотопов сохраняется
по мере проникновения в глубь
Земли.

На

основании

этих
экспериментов

была
высказана

гипотеза

о
том,
что
при
образовании
Земли
ее
температура
была
невысокой,
поскольку,
если
она
была
бы высокой,

гелий
должен

был
бы
улетучиться

в
окружающую

среду.

Гелий-4
образуется
при
распаде
радиоактивных
минералов.
Согласно
этой
гипотезе
гелий-

3 в мантии
Земли
имеет
солнечную
природу,
т.
е.
им
было
«пропитано»
все
исходное
вещество,
из
которого

образовалась

Земля
на
первой
стадии
ее
возникновения.
Если
бы
гелий-3
был
вне
мантии,
в
более
высоких
слоях
Земли,
то
он
давно
бы улетучился,
поскольку

его
содержание

в
атмосфере

Земли
меньше,

чем
гелия-4.

Из

мантии
ему
выбраться

сложнее,
поэтому
он
там
сохраняется

в
процентном
отношении,
близком
к
содержанию
гелия-4,
образующегося
в
результате
распада
радиоактивных химических элементов
внутри
геологических слоев
Земли.

1889 г. Османд
Фишер, физик,
опубликовал научную работу «Физика
земной коры», в которой:

  • изложил представления
    о зонах растяжения – рифтовые зоны
    (Исландия, Восточная Африка), и сжатия
    – Тихоокеанский пояс;
  • признавал
    горизонтальное перемещение континентов
    и блоков земной коры;
  • определял механизм
    горизонтального движения в результате
    конвективного течения под корой.

1912 г. Альфред
Вегенер.
Выдвинул гипотезу дрейфа материков.
Считал, что в конце палеозоя существовал
единый суперматерик Пангея. Разработал
целую систему доказательств существования
Пангеи:

  • сходство береговых
    линий материков Атлантического океана
    (например, Африки и Южной Америки);
  • общность флоры и
    фауны палеозоя и мезозоя;
  • позднепалеозойское
    оледенение на территории материков
    Южного полушария (Южная Америка, Африка,
    Австралия, Индостан).

Однако Вегенером
не был разработан достоверный механизм
дрейфа материков. Причиной дрейфа он
считал ротационные (вращение Земли) и
приливные силы, которые, в действительности,
не могли привести к горизонтальному
перемещению земной коры.

1928 г. Артур Холмс,
геолог, повторно высказал предположение
о конвективных течениях за счет
радиоактивного распада.

На протяжении
30-50-х гг ХХ века гипотеза дрейфа материков
была отвергнута. Господствовала точка
зрения фиксистов.

Начало 60-х годов
ХХ в. – в результате палеомагнитных
исследований было установлено, что
магнитные материалы способны «запоминать»
древние магнитные поля. Данные исследования
подтвердили гипотезу Вегенера о единой
Пангее.

50-60-е гг. ХХ в. – на
океаническом дне открыты полосчатые
магнитные аномалии и крупные подводные
хребты (рифты), длиной свыше 60000 км;
установлено, что возраст пород дна
океана составляет не более 140-150 млн.
лет.

60-х гг. ХХ в. –
гипотеза
переросла в научную концепцию –
теорию тектоники литосферных плит.

1961-62 гг. Г. Хесс, Р.
Дитц (США), повторно сформулировали идею
Фишера об образовании океанической
коры в срединно-океанических хребтах
и ее погружении в зонах островных дуг
и желобов;

1965 г., Дж. Вильсон
(Канада), утверждение о том, что литосфера
разбита на плиты, оконтуренные тремя
типами границ: рифтовыми зонами; зонами
подвига плит; трансформными (сдвиговыми)
разломами;

1968 г., В. Морган
(США), К. ле Пишон (Франция), выделили
наиболее крупные литосферные плиты и
рассчитали параметры их движения;

1970 г., Дж. Дьюи, Дж.
Берд (Великобритания), впервые рассмотрели
с точки зрения новой теории развитие
геосинклиналей и образование горных
поясов.

Конец 80-х гг. ХХ в.
– теоретически доказано, что первый
суперматерик (Моногея, Пангея 0) возник
на рубеже архея и протерозоя в результате
выделения земного ядра (1988-1989, Хаин,
Сорохтин, Ушаков); доказано, что в истории
Земли могло существовать только четыре
суперконтинента: Моногея (2,6 млрд. лет),
Мегагея (1,8 млрд. лет), Мезогея (1,0 млрд.
лет), Пангея (0,2 млрд. лет); установлен
механизм дифференциации земного ядра
– непосредственной причины движения
литосферных плит (Монин, Сорохтин,
Ушаков).

В современном
понимании литосфера
включает в себя земную кору и часть
верхней мантии, в которой мантийное
вещество полностью раскристаллизовалось
и превратилось в горную породу. Тектоника
литосферных плит
– это
геологическая теория, которая рассматривает
образование, строение и взаимные
перемещения литосферных плит,
сопровождаемые их деформациями,
магматическими проявлениями и другими
процессами, приводящими к формированию
земной коры и связанных с ней полезных
ископаемых.

Согласно теории
тектоники плит
литосфера Земли в настоящее время
разделена на семь крупных плит
(Тихоокеанская, Северо-Американская,
Южно-Американская, Африканская,
Евразийская, Индийская и Антарктическая).
В несколько раз меньше по размерам плита
Наска, но она также, как правило,
причисляется к крупным плитам. Кроме
этих плит обычно выделяется несколько
средних плит, из которых самые крупные
– Филиппинская, Скотия и Карибская –
по площади соизмеримы с плитами Аравийской
и Кокос; несколько десятков более мелких
плит. Некоторые малые плиты входят в
состав Альпийско-Гималайского и
Циркум-Тихоокеанского планетарных
поясов сжатия литосферы. Суммарная
мощность океанической литосферы меняется
в пределах от 2-3 км в районе рифтовых
зон океанов до 80-90 км вблизи континентальных
окраин. Толщина континентальной литосферы
достигает 200-220 км.

В отличие от
литосферы подстилающая ее пластичная
астеносфера
не обладает пределом прочности и ее
вещество может деформироваться (течь)
под действием даже очень малых избыточных
давлений. Астеносфера
четко выражена под океанами и практически
отсутствует под континентами.

Отдельные литосферные
плиты могут расходиться,
сближаться или скользить друг относительно
друга. В
первом случае
между плитами возникают зоны растяжения
с рифтовыми трещинами
вдоль границ плит, во
втором –
зоны сжатия,
сопровождаемые надвиганием одной плиты
на другую (надвигание – обдукция;
поддвигание – субдукция),
в третьем
– сдвиговые зоны – трансформные
разломы,
вдоль которых происходит скольжение
соседних плит. В местах сближения
и столкновения плит
образуются геосинклинальные
пояса, в
пределах которых происходит горообразование.
В настоящее время выделяются два
геосинклинальных пояса: Альпийско-Гималайский
пояс (образовался на месте океана Тетис)
и Тихоокеанский (по периметру Тихого
океана).

Типичная
геосинклинальная область состоит из
трех частей: глубоководного
желоба,
по которому происходит поддвигание
Тихоокеанской плиты под другие плиты
(Марианский, Японский, Курильский);
островной
дуги
(Японские, Марианские, Курильские
острова); котловины
окраинного моря
(Японское, Восточно-Китайское, Филиппинское
море).

Плиты могут
удаляться
друг от друга. При этом образуются
рифтовые
зоны, в
пределах которых в образовавшийся
разлом поднимается мантийное вещество.
Рифтовые зоны приурочены к
срединно-океаническим хребтам, которые
образуют глобальную систему рифтов
длинной до 60 тыс. км. Реже рифты встречаются
и на суше (Восточно-Африканская рифтовая
зона, Байкальский рифт).

Таким образом,
выделяется три типа границ между
литосферными плитами 1) Дивергентные
– раздвижение, спрединг; 2) Конвергентные
– зоны субдукции; 3) Трансформные
разломы –
сдвиг (например, разлом Сан-Андреас в
Калифорнии). На севере Тихого океана
сохранились отмершие трансформные
разломы, в том числе Клиппертон.

Пояса сейсмической
активности. Землетрясения
в рифтовых зонах (осевой
части срединно-океанических хребтов)
имеют небольшую глубину очагов (2-3 км,
максимум 5-10 км). По характеру механизма
выделяются два типа: очаги первого типа
сосредоточены вдоль гребня хребта;
второго типа приурочены к трансформным
разломам.

Землетрясения
в районах островных дуг
обрамления Тихого океана. Глубины очагов
здесь достигают 600-650 км. Ширина уходящей
в глубь зоны сейсмической активности
не превышает 50-60 км.

Землетрясения
в пределах Альпийско-Гималайского
пояса. Зона
представлена в виде широкой области
рассеянных землетрясений, которые
концентрируются вдоль крупных разломов
и имеют глубину очага от 70 до 100 км, а
вдали от разломов – на глубинах до 20
км.

Параметры
перемещения литосферных плит. Плиты
перемещаются как жесткие фрагменты
литосферы по сферической поверхности.
Такое
перемещение описывается теоремой Эйлера
(1777 г.) и может быть представлено поворотом
плиты с определенной угловой скоростью
относительно оси, проходящей через
центр Земли и некоторую точку на ее
поверхности, называемую полюсом вращения
этой плиты.

Рифтовые разломы
практически всегда ориентированы на
полюса раздвижения плит, трансформные
разломы всегда перпендикулярны этим
направлениям.

При определении
скорости раздвижения литосферных плит
обычно используют данные по полосчатым
магнитным аномалиям. В настоящее время
максимальная скорость раздвижения
характерна для юго-восточной части
Тихого океана (район о. Пахи) и составляет
18 см/год, то есть 180 км за 1 млн. лет.

Австралия удаляется
от Антарктиды со скоростью 7 см/год,
Южная Америка от Африки – 4 см/год,
Северная Америка от Европы – 2-2,3 см/год,
Красное море расширяется со скоростью
1,5 см/год, Индостан сближается с Азией
со скоростью 5 см/год.

Океанические
плиты, сформировавшиеся раньше поздней
юры (свыше 150 млн. лет) уже не сохранились.
Поэтому расчеты перемещения плит могут
быть рассчитаны для более позднего
времени. Для более ранних эпох используются
палеомагнитные данные.

Последовательность
образования литосферных плит: раскол
в рифтовой зоне (срединно-океаническом
хребте) – растяжение литосферы – расплав
базальтов – кристаллизация базальтов.

Образование
горных поясов при движении литосферных
плит. Развитие
литосферы и образование горных поясов
при движении литосферных плит происходит
в течении так называемого «цикла
Вильсона», длительностью около 800 млн.
лет. Цикл Вильсона включает: раскол
континентов – образование и закрытие
океана Атлантического типа – деформацию
бывших окраин континентов – повторное
соединение континентов.

Последовательность
событий в цикле Вильсона:

  • Раскол суперконтинента
    и образование рифтовой системы
    Восточно-африканского типа;
  • Формирование
    узкого морского бассейна Красноморского
    типа;
  • Формирование
    океана Атлантического типа, время
    существования которого составляет
    около 200 млн. лет;
  • Развитие
    геосинклиналей на окраинах расколовшегося
    суперконтинента и накопление пород
    мощностью 15-18 км;
  • Смена центробежного
    растяжения центростремительным
    сближением, постепенное закрытие океана
    с возникновением на месте рифтовой
    зоны островной дуги;
  • Погружение
    континентальной окраины под давлением
    приближающейся островной дуги;
  • Полное закрытие
    океана в тылу островной дуги и смятие
    пород в складки;
  • Поднятие,
    горообразование, надвиговые и разрывные
    деформации.

геология я устал делать

  • (Первая
    гипотеза возникла во второй половине
    18 века и получила название гипотеза
    поднятий. Ее предложили М. В. Ломоносов,
    немецкие ученые А. фон Гумбольдт и Л.
    фон Бух, шотландец Дж. Хаттон. Суть
    гипотезы в следующем — поднятия гор
    вызваны подъемом из глубин Земли
    расплавленной магмы, которая на своем
    пути оказывала раздвигающее действие
    на окружающие слои, приводившее к
    образованию складок, пропастей разной
    величины. Ломоносов впервые выделил
    два типа тектонических движений —
    медленные и быстрые, вызывающие
    землетрясения.
  • 2)
    В середине 19 века на смену этой гипотезе
    пришла гипотеза контракции французского
    ученого Эли де Бомона. В ее основе была
    космогоническая гипотеза Канта и
    Лапласа о происхождении Земли как
    первоначально раскаленного тела с
    последующим постепенным охлаждением.
    Этот процесс приводил к уменьшению
    объема Земли, и в результате Земная
    кора сжималась, и возникали складчатые
    горные сооружения подобные гигантским
    «морщинам».
  • 3)
    В середине 19 века англичанин Д. Эйри и
    священник из Калькутты Д. Пратт открыли
    закономерность в положениях аномалий
    силы тяжести — высоко в горах аномалии
    оказывались отрицательными, т. е.
    обнаруживался дефицит массы, а в океанах
    аномалии были положительными. Чтобы
    объяснить это явление предложили
    гипотезу, согласно которой земная кора
    плавает на более тяжелом и вязком
    субстрате и находится в изостатическом
    равновесии, которое нарушается действием
    внешних радиальных сил.
  • 4)
    Космогоническую гипотезу Канта-Лапласа
    сменила гипотеза О. Ю. Шмидта о
    первоначальном твердом, холодном и
    однородном состоянии Земли. Возникла
    необходимость иного подхода в объяснении
    формирования земной коры. Такую гипотезу
    предложил В. В. Белоусов. Называется
    она радиомиграционная. Суть этой
    гипотезы:
  • 1.
    Основной энергетический фактор —
    радиоактивность. Разогрев Земли с
    последующим уплотнением вещества
    происходил благодаря теплу радиоактивного
    распада. Радиоактивные элементы на
    начальных этапах развития Земли
    распределялись равномерно, и поэтому
    разогрев был сильным и повсеместным.
  • 2.
    Нагревание первичного вещества и его
    уплотнение привело к разделению магмы
    или ее дифференциации на базальтовую
    и гранитную. В последней концентрировались
    радиоактивные элементы. Как более
    легкая, гранитная магма “всплывала”
    в верхнюю часть Земли, а базальтовая
    погружалась вниз. При этом происходила
    и температурная дифференциация.

Современные
геотектонические гипотезы разрабатываются,
используя идеи мобилизма. В основе этой
идеи лежат представления о преобладании
в тектонических движениях земной коры
горизонтальных движений.

  • 5)
    Впервые для объяснения механизма и
    последовательности геотектонических
    процессов немецким ученым А. Вегенером
    была предложена гипотеза горизонтального
    дрейфа континентов.
  • 1.
    Сходство очертаний берегов Атлантического
    океана, особенно в южном полушарии (у
    Ю. Америки и Африки).
  • 2.
    Сходство геологического строения
    континентов (совпадение некоторых
    региональных тектонических простираний,
    сходство в составе и возрасте пород и
    др. ).

гипотеза
тектоники литосферных плит или новую
глобальную тектонику. Главные положения
этой гипотезы:

  • 1.
    Земная кора с верхней частью мантии
    образует литосферу, которая подстилается
    пластичной астеносферой. Литосфера
    разделена на крупные блоки (плиты).
    Границами плит являются рифтовые зоны,
    глубоководные желоба, к которым примыкают
    разломы, глубоко проникающие в мантию
    — это зоны Беньофа-Заварицкого, а также
    зоны современной сейсмической активности.
  • 2.
    Литосферные плиты горизонтально
    перемещаются. Это движение определяют
    два основных процесса — раздвигание
    плит или спрединг, погружение одной
    плиты под другую — субдукция или
    надвигание одной плиты на другую —
    обдукция.
  • 3.
    В зону раздвига периодически поступают
    из мантии базальты. Доказательством
    раздвига служат полосовые магнитные
    аномалии в базальтах.
  • 4.
    В районах островных дуг выделяются
    зоны скопления очагов глубокофокусных
    землетрясений, которые отражают зоны
    погружения плиты с базальтовой
    океанической корой под континентальную
    земную кору, т. е. эти зоны отражают зоны
    субдукции. В этих зонах, вследствие
    дробления и плавления, часть материала
    погружается, а другая в виде вулканов
    и интрузий проникает в континент и тем
    самым происходит наращивание мощности
    континентальной коры.

Тектоника
литосферных плит (plate tectonics) — современная
геологическая теория о движении
литосферы. Согласно данной теории, в
основе глобальных тектонических
процессов лежит горизонтальное
перемещение относительно целостных
блоков литосферы — литосферных плит.
Таким образом, тектоника плит рассматривает
движения и взаимодействия литосферных
плит. Впервые предположение о горизонтальном
движении блоков коры было высказано
Альфредом Вегенером в 1920-х годах в рамках
гипотезы «дрейфа континентов», но
поддержки эта гипотеза в то время не
получила. Лишь в 1960-х годах исследования
дна океанов дали неоспоримые доказательства
горизонтальных движении плит и процессов
расширения океанов за счёт формирования
(спрединга) океанической коры. Возрождение
идей о преобладающей роли горизонтальных
движений произошло в рамках
«мобилистического» направления, развитие
которого и повлекло разработку современной
теории тектоники плит. Основные положения
тектоники плит сформулированы в 1967-68
группой американских геофизиков — У.
Дж. Морганом, К. Ле Пишоном, Дж. Оливером,
Дж. Айзексом, Л. Сайксом в развитие более
ранних (1961-62) идей американских учёных
Г. Хесса и Р. Дигца о расширении (спрединге)
ложа океанов.

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

2).
Литосфера разделена по плиты, постоянно
движущиеся по поверхности пластичной
астеносферы. Литосфера делится на 8
крупных плит, десятки средних плит и
множество мелких. Между крупными и
средними плитами располагаются пояса,
сложенные мозаикой мелких коровых плит.

.
Различают три типа относительных
перемещений плит: расхождение
(дивергенция), схождение (конвергенция)
и сдвиговые перемещения. Объём поглощённой
в зонах субдукции океанской коры равен
объёму коры, возникающей в зонах
спрединга. Это положении подчёркивает
мнение о постоянстве объёма Земли.
Основной причиной движения плит служит
мантийная
конвекция,
обусловленная мантийными теплогравитационными
течениями.

Источником
энергии для этих течений служит разность
температуры центральных областей Земли
и температуры близповерхностных её
частей. При этом основная часть эндогенного
тепла выделяется на границе ядра и
мантии в ходе процесса глубинной
дифференциации, определяющего распад
первичного хондритового вещества, в
ходе которого металлическая часть
устремляется к центру, наращивая ядро
планеты, а силикатная часть концентрируются
в мантии, где далее подвергается
дифференциации.

Оцените статью
Землетрясения