Что вызывает движение тектонических плит и все это время у нас было неправильное представление о движении тектонических плит

Содержание
  1. «Таосский гул»Править
  2. История теорииПравить
  3. ТакжеПравить
  4. Возможные объясненияПравить
  5. Звон в ушах
  6. Спонтанные отоакустические эмиссии
  7. Сила, двигающая плитыПравить
  8. Плитнотектонические процессы в прошлые геологические эпохиПравить
  9. Внутриплитная тектоникаПравить
  10. «Гул Бристоля»Править
  11. Развитие представлений о глобальной тектоникеПравить
  12. СсылкиПравить
  13. Плита на плите
  14. Внутриплитные процессыПравить
  15. Траппы и океанические плато
  16. СсылкиПравить
  17. Современные литосферные плиты и их расположениеПравить
  18. Как работает тектоника плит?
  19. «Звуки апокалипсиса»Править
  20. ПримечанияПравить
  21. Землетрясение продолжается
  22. Сколько существует плит?
  23. Конвергентные границыПравить
  24. Активные континентальные окраины
  25. Как двигаются тектонические плиты
  26. ТакжеПравить
  27. Современное состояние тектоники плитПравить
  28. Дивергентные границы или границы раздвижения плитПравить
  29. Трансформные границыПравить
  30. Сдвиги на континентах
  31. ПримечанияПравить

«Таосский гул»Править

История теорииПравить

Основой теоретической геологии начала XX века была контракционная гипотеза. Земля остывает подобно испечённому яблоку, и на ней появляются морщины в виде горных хребтов. Развивала эти идеи теория геосинклиналей, созданная на основании изучения складчатых образований. Эта теория была сформулирована Джеймсом Даной, который добавил к контракционной гипотезе принцип изостазии. Согласно этой концепции, Земля состоит из гранитов (континенты) и базальтов (океаны). При сжатии Земли в океанахвпадинах возникают тангенциальные силы, которые давят на континенты. Последние вздымаются в горные хребты, а затем разрушаются. Материал, который получается в результате разрушения, откладывается во впадинах.

Против этой схемы выступил немецкий учёный-метеоролог Альфред Вегенер. 6 января 1912 года он выступил на собрании Немецкого геологического общества с докладом о дрейфе материков. Исходной посылкой к созданию теории стало совпадение очертаний западного побережья Африки и восточного Южной Америки. Если эти континенты сдвинуть, то они совпадают, как если бы образовались в результате раскола одного праматерика.

Вегенер не удовлетворился совпадением очертаний побережий (которые неоднократно замечались и до него), а стал интенсивно искать доказательства теории. Для этого он изучил геологию побережий обоих континентов и нашёл множество схожих геологических комплексов, которые совпадали при совмещении, так же, как и береговая линия. Другим направлением доказательства теории стали палеоклиматические реконструкции, палеонтологические и биогеографические аргументы. Многие животные и растения имеют ограниченные ареалы, по обе стороны Атлантического океана. Они очень схожи, но разделены многокилометровым водным пространством, и трудно предположить, что они пересекли океан.

Землетрясения:  Открытие Стромболи: нанесены на карту культовый вулкан Италии

Кроме того, Вегенер стал искать геофизические и геодезические доказательства. Однако в то время уровень этих наук был явно не достаточен, чтобы зафиксировать современное движение континентов. В 1930 году Вегенер погиб во время экспедиции в Гренландии, но перед смертью уже знал, что научное сообщество не приняло его теорию.

Изначально теория дрейфа материков была принята научным сообществом благосклонно, но в 1922 году она подверглась жёсткой критике со стороны сразу нескольких известных специалистов. Главным аргументом против теории стал вопрос о силе, которая двигает плиты. Вегенер полагал, что континенты двигаются по базальтам океанического дна, но для этого требовалось огромное усилие, и источника этой силы никто назвать не мог. В качестве источника движения плит предлагались сила Кориолиса, приливные явления и некоторые другие, однако простейшие расчёты показывали, что всех их абсолютно недостаточно для перемещения огромных континентальных блоков.

Вялотекущая борьба фиксистов, как назвали сторонников отсутствия значительных горизонтальных перемещений, и мобилистов, утверждавших, что континенты всё-таки двигаются, с новой силой разгорелась в 1960-х годах, когда в результате изучения дна океанов были найдены ключи к пониманию «машины» под названием Земля.

Возраст дна океанов (красный цвет соответствует молодой коре)

В 1963 году гипотеза спрединга получает мощную поддержку в связи с открытием полосовых магнитных аномалий океанического дна. Они были интерпретированы как запись инверсий магнитного поля Земли, зафиксированная в намагниченности базальтов дна океана. После этого тектоника плит начала победное шествие в науках о Земле. Всё больше учёных понимали, что, чем тратить время на защиту концепции фиксизма, лучше взглянуть на планету с точки зрения новой теории и, наконец-то, начать давать реальные объяснения сложнейшим земным процессам.

ТакжеПравить

Возможные объясненияПравить

Были выдвинуты некоторые возможные объяснения для странных шумов:

Землетрясения:  Опасность подводных вулканов

Звон в ушах

Звон, порождённый нервной системой без внешних источников. Данная теория не в состоянии объяснить, почему аномалии можно услышать только в определённых местах на Земле, а также то, что они хорошо записываются аудиоаппаратурой. Также у жителей той местности, где фиксируется гул, могут существовать индивидуальный порог распознавания низких частот или другие индивидуальные особенности, благодаря которым только они могут его услышать.

Спонтанные отоакустические эмиссии

Человеческие уши создают свой собственный шум, называемый спонтанной отоакустической эмиссией, который могут различить около 30 % людей. Эмиссия ощущается как тихий звон или жужжание, наиболее хорошо она различима в полной тишине, однако большинство людей её не замечают.

Исследователи из Earthscope USArray обнаружили серию инфразвуковых шумов, возникающих от столкновения двух океанских волн. В принципе, возникающий звук может распространяться по всему земному шару.

Сила, двигающая плитыПравить

Модель тектоники плит на поверхности вулканического лавового озера

Горизонтальное движение плит происходит за счёт мантийных теплогравитационных течений — конвекции. Источником энергии для этих течений служит разность температуры центральных областей Земли, которые имеют очень высокую температуру (по оценкам, температура ядра составляет порядка 5000 °С) и температуры на её поверхности. Нагретые в центральных зонах Земли породы расширяются (см. термическое расширение), плотность их уменьшается, и они всплывают, уступая место опускающимся более холодным и потому более плотным массам, уже отдавшим часть тепла земной коре. Этот процесс переноса тепла (следствие всплывания лёгких горячих масс и погружения тяжёлых холодных масс) идёт непрерывно, в результате чего возникают конвективные потоки. Эти потоки замыкаются сами на себя и образуют устойчивые конвективные ячейки, согласующиеся по направлениям потоков с соседними ячейками. При этом в верхней части ячейки течение вещества происходит почти в горизонтальной плоскости, и именно эта часть течения увлекает плиты в горизонтальном же направлении с огромной силой за счёт огромной вязкости мантийного вещества. Если бы мантия была совершенно жидкой — вязкость пластичной мантии под корой была бы малой (например, как у воды), то через слой такого вещества с малой вязкостью не могли бы проходить поперечные сейсмические волны. А земная кора увлекалась бы потоком такого вещества со сравнительно малой силой. Но, благодаря высокому давлению, при относительно низких температурах, господствующих на поверхности Мохоровичича и ниже, вязкость мантийного вещества здесь очень велика (так, что в масштабе лет вещество мантии Земли — жидкое (текучее), а в масштабе секунд — твёрдое).

При пластической (хрупкой) деформации очень быстро (в темпе смещения коры при землетрясении) уменьшается и напряжение в ней — сила сжатия в очаге землетрясения и его окрестностях. Но сразу же по окончании неупругой деформации продолжается прерванное землетрясением очень медленное нарастание напряжения (упругой деформации) за счёт очень медленного же движения вязкого мантийного потока, начиная цикл подготовки следующего землетрясения.

Таким образом, движение плит — следствие переноса тепла из центральных зон Земли очень вязкой магмой. При этом часть тепловой энергии превращается в механическую работу по преодолению сил трения, а часть, пройдя через земную кору, излучается в окружающее пространство. Так что наша планета в некотором смысле представляет собой тепловой двигатель.

Другая модель объясняет нагрев химической дифференциацией Земли. Первоначально планета была смесью силикатного и металлического веществ. Но одновременно с образованием планеты началась её дифференциация на отдельные оболочки. Более плотная металлическая часть устремилась к центру планеты, а силикаты концентрировались в верхних оболочках. При этом потенциальная энергия системы уменьшалась и превращалась в тепловую энергию.

Другие исследователи полагают, что разогрев планеты произошёл в результате аккреции при ударах метеоритов о поверхность зарождающегося небесного тела. Это объяснение сомнительно — при аккреции тепло выделялось практически на поверхности, откуда оно легко уходило в космос, а не в центральные области Земли.

Сила вязкого трения, возникающая вследствие тепловой конвекции, играет определяющую роль в движениях плит, но, кроме неё, на плиты действуют и другие, меньшие по величине, но также важные силы. Это — силы Архимеда, обеспечивающие плавание более лёгкой коры на поверхности более тяжёлой мантии. Приливные силы, обусловленные гравитационным воздействием Луны и Солнца (различием их гравитационного воздействия на разноудалённые от них точки Земли). Сейчас приливной «горб» на Земле, вызванный притяжением Луны, в среднем около 36 см. Раньше Луна была ближе, и это имело б́ольшие масштабы, деформация мантии приводит к её нагреву. Например, вулканизм, наблюдаемый на Ио (спутник Юпитера), вызван именно этими силами — прилив на Ио около 120 м. А также силы, возникающие вследствие изменения атмосферного давления на различные участки земной поверхности — силы атмосферного давления достаточно часто изменяются на 3 %, что эквивалентно сплошному слою воды толщиной 0,3 м (или гранита толщиной не менее 10 см). Причём это изменение может происходить в зоне шириной в сотни километров, тогда как изменение приливных сил происходит более плавно — на расстояниях в тысячи километров.

Плитнотектонические процессы в прошлые геологические эпохиПравить

Тектоника плит происходила на Земле со среднеархейской эпохи, когда в основном завершился процесс дифференциации земной коры на лёгкую — континентальную и тяжёлую — океанскую.

Точная картина перемещения плит за последние 160 — 180 млн. лет восстановлена с помощью изучения линейных магнитных аномалий океанского ложа. Более древние аномалии обычно не сохраняются и палеотектоническая реконструкция с помощью палеомагнитного метода является затруднительной. Он осуществляется совместно с палеобиогеографическими и палеокиматологическими исследованиями. Главными признаками развития плитнотектонических механизмов далёкого прошлого являются геологические проявления субдукции и спрединга — вулканические дуги, вулкано-плутонические комплексы и офиолиты.

Характер и интенсивность тектоники плит в фанерозое и протерозое обусловили последовательное образование и распад нескольких суперконтинентов и в свою очередь зависели от них: в эпохи существования суперконтинентов выражения глобальной тектоники были менее яркими вследствие меньшей протяжённости зон спрединга и субдукции.

В раннепротерозойскую и архейскую эпохи характер тектонических процессов отличился от современного более значительным количеством более мелких плит и большей протяжённостью оси спрединга. Существование плитнотектонического механизма в архее было обосновано в результате изучения зеленокаменных поясов среднего и позднего архея, обнаружившего большое сходство с более строения последних с более молодыми офиолитами.

Внутриплитная тектоникаПравить

Размещение главных горячих точек (Вилсон,1973)

Новая глобальная тектоника, согласно которой плиты являются абсолютно монолитными, не могла объяснить явления внутриплитного и окраинно-плитного магматизма. В 1963 г. Дж. Вилсоном была выдвинута гипотеза существования мантийных струй плюмов — выходящих на поверхность в «горячих точках», получившая обоснование и развитие в 1972 г. в работе В.Моргана на примере вулканизма Гавайского и Императорского хребтов в Тихом океане. Гавайский хребет, включающий островные вулканы Килауэа, Моуна-Лоа, Моуна-Кеа и др, простирается в северо-западном направлении, где сочленяется с подводным Императорским хребтом. Возраст вулканов, как было установлено, увеличивается в Гавайском хребте вдоль северо-западного направления до среднепалеогенового и продолжает возрастать в Императорском хребте до позднемелового. Теория мантийных струй объясняет это явление движением Тихоокеанской плиты в северо-западном направлении над стационарной мантийной струёй, проходящей сквозь литосферу и инициирующей деятельность новых вулканов.

Согласно теории мантийных струй, с большинством горячих точек связано проявление вулканической деятельности. Очаги мантийных струй находятся в мантии на большой глубине, вплоть от границы ядра, что доказывается практически одинаковым щёлочно-базальтовым составом магмы, не зависящей, таким образом, от строения литосферы и состава земной коры.

Существование мантийных струй, как и существование мантийной конвекции, ныне подтверждено сейсмотомографическими исследованиями и является общепризнанным. Расхождения во взглядах на мантийные струи связаны с оценкой масштаба их влияния на тектонику плит. Эта оценка колеблется от признания теории мантийных струй дополнительной к теории тектоники плит и хорошо согласующейся с ней до точки зрения на деятельность мантийных струй как на главную причину глобальной тектоники в целом.

«Гул Бристоля»Править

Развитие представлений о глобальной тектоникеПравить

См. также статью Гипотеза дрейфа материков А.Вегенера

Появлению концепции тектоники литосферных плит предшествовал ряд гипотез, стремившихся объяснить причины движения земной коры, её структурных изменений и явлений магматизма: гипотезы поднятия,контракции, пульсационная, ротационная, глубинной дифференциации, расширения Земли, дрейфа материков. Каждая из этих гипотез, давая удовлетворительное объяснение отдельным геологическим явлениям, не могла дать непротиворечивое объяснение всему многообразию процессов, происходящих в земной коре — складчатости, горообразования, магматизма. Контракционная гипотеза объсняла процесс складкообразования, но не раскрывала причины магматизма и поднятий, не связанных со складчатостью. Пульсационная гипотеза, заключавшаяся в предположении существования в геологической истории Земли эпох сжатия и расширения, объясняла механизм заложения геосинклиналей, образования грабенов и магматизма, но оставляла нераскрытой причину одновременного формирования структур растяжения и сжатия, а также причину пульсаций. «Мобилистская» гипотеза дрейфа материков А.Вегенера не давала объяснений механизма этого дрейфа. Между тем, в начале века такой механизм был предложен австрийским геологом О.Ампферером и немецким геофизиком Р Швиннером, которые назвали его «подкоровыми течениями». Голландский геофизик Ф.Вейнинг-Мейнес связал эти течения с конвекцией в мантии. Дальнейшее развитие эта гипотеза получила на рубеже 20-х — 30-х гг. в работах британского учёного А.Холмса и американского ученого Д.Григгса. Однако в те годы убедительных доказательств этих взглядов не существовало — единственным их подтверждением могла служить только схожесть береговой линии материков и сходные по составу комплексы пород, слагающих её по разные стороны океанов. Большинством геологов и геофизиков в 30-х −50-х гг. была принята гипотеза глубинной дифференциации, «фиксистская» по существу — то есть отрицавшая существенные горизонтальные перемещения земной коры. Согласно данной гипотезе подъёмы и соответствующие им опускания земной коры связаны с глубинной дифференциацией мантийного вещества и подъёму к поверхности лёгких продуктов дифференциации — астенолитов.

Начавшееся с конца 50-х гг. интенсивное геолого-геофизическое исследование океанов повлекло новые открытия, стоящие в противоречии с теорией глубинной дифференциации и объяснявшие положения мобилистской гипотезы Вегенера: было установлено существование относительно вязкой астеносферы, по поверхности которой было возможно гипотетическое перемещение литосферы; была открыта глобальная система срединно-океанических хребтов и рифтов; установлено различие мощности и состава континентальной и океанской коры; обнаружено существование магнитных аномалий, тянущихся параллельно срединно-океаническим хребтам и др.

Основой новой глобальной тектоники стала теория спрединга, выдвинутая в 1963 году английскими геофизиками Ф.Вайном и Д.Мэтьюзом и канадскими геологом Л.Морли. Теория спрединга предполагала немонолитную литосферу и, в сочетании с допущением гипотезы об периодической инверсии магнитного поля Земли, объясняла явление полосовых магнитных аномалий в океане. На основе теории спрединга была разработана первая возрастная шкала океанских магнитных аномалий, включавшая кайнозойскую эру и вторую половину верхнего мела. В Тихом океане были открыты разломы, пересекавшие срединно-океанический хребет, которые были выделены в класс трансфертных разломов, маркировавших трансформные границы литосферных плит. На основе изучения распределения трансфертных разломов и сейсмических очагов по Земному шару американский геофизик Дж. Морган, английские учёные Д.Маккензи и Ф.Паркером и французский учёный К.Ле Пишон определили литосферные плиты. Основные положения концепции тектоники литосферных плит были опубликованы в 1968 г.

СсылкиПравить

  • Стон Земли // Naked Science, 2015
  • «В центре событий, репортаж о странных звуках» // ТВ Центр (видео)
  • д/ф «Шум земли» (РТР, дек 2014)
  • «Таосский гул»: как стонет планета // «Русская семёрка», январь 2019

Плита на плите

Было предложено несколько гипотез, объясняющих такую скорость тектонического движения. Самая обоснованная сегодня — это модель двойной субдукции. Когда индостанская плита начала движение на север, она уперлась в лавразийскую плиту и стала под нее погружаться (это первая субдукция). Но из-за того, что под океаном индостанская плита была довольно тонкой, она не выдержала и треснула. И тяжелая южная часть плиты стала погружаться под легкую северную половину (это вторая субдукция). Движение южной части сильно ускорилось, потому что упало сопротивление. Это и объясняет такую высокую скорость дрейфа.

Постепенно обе плиты — и южная, и северная — уперлись в евразийскую плиту. Северная часть погрузилась в верхнюю мантию. Южная продолжала двигаться под евразийскую плиту. Образовались огромная зона сейсмической активности. Поскольку скорость индостанской плиты была очень высокой, на евразийской плите поднялась высочайшая на Земле горная система — Гималаи и Тибетское нагорье.

Внутриплитные процессыПравить

Первые формулировки тектоники плит утверждали, что вулканизм и сейсмические явления сосредоточены по границам плит, но вскоре стало ясно, что и внутри плит идут специфические тектонические и магматические процессы, которые также были интерпретированы в рамках этой теории. Среди внутриплитных процессов особое место заняли явления долговременного базальтового магматизма в некоторых районах, так называемые горячие точки.

На дне океанов расположены многочисленные вулканические острова. Некоторые из них расположены в цепочках с последовательно изменяющимся возрастом. Классическим примером такой подводной гряды стал Гавайский подводный хребет. Он поднимается над поверхностью океана в виде Гавайских островов, от которых на северо-запад идёт цепочка подводных гор с непрерывно увеличивающимся возрастом, некоторые из которых, например, атолл Мидуэй, выходят на поверхность. На расстоянии порядка 3000 км от Гавайев цепь немного поворачивает на север и называется уже Императорским хребтом. Он прерывается в глубоководном жёлобе перед Алеутской островной дугой.

Для объяснения этой удивительной структуры было сделано предположение, что под Гавайскими островами находится горячая точка — место, где к поверхности поднимается горячий мантийный поток, который проплавляет двигающуюся над ним океаническую кору. Таких точек сейчас на Земле установлено множество. Мантийный поток, который их вызывает, был назван плюмом. В некоторых случаях предполагается исключительно глубокое происхождение вещества плюмов, вплоть до границы ядра — мантии.

Гипотеза горячих точек вызывает и возражения. Так, в своей монографии Сорохтин и Ушаков считают её несовместимой с моделью общей конвекции в мантии, и также указывают, что выделяющиеся магмы в гавайских вулканах как раз относятся к относительно холодным, и не свидетельствуют о повышенной температуре в астеносфере под разломом. «В этом отношении плодотворной является гипотеза Д. Таркота и Е. Оксбурга (1978), согласно которой литосферные плиты, перемещаясь по поверхности горячей мантии, вынуждены приспосабливаться к переменной кривизне эллипсоида вращения Земли. И хотя радиусы кривизны литосферных плит при этом меняются несущественно (всего на доли процента), их деформация вызывает в теле крупных плит появление избыточных напряжений растяжения или сдвига порядка сотен бар.»

Траппы и океанические плато

Кроме долговременных горячих точек, внутри плит иногда происходят грандиозные излияния расплавов, которые на континентах формируют траппы, а в океанах океанические плато. Особенность этого типа магматизма в том, что он происходит за короткое в геологическом смысле время — порядка нескольких миллионов лет, но захватывает огромные площади (десятки тысяч км²); при этом изливается колоссальный объём базальтов, сравнимый с их количеством, кристаллизующимся в срединно-океанических хребтах.

Известны сибирские траппы на Восточно-Сибирской платформе, траппы плоскогорья Декан на Индостанском континенте и многие другие. Причиной образования траппов также считаются горячие мантийные потоки, но, в отличие от горячих точек, они действуют кратковременно, и разница между ними не совсем ясна.

Горячие точки и траппы дали основания для создания так называемой плюмовой геотектоники, которая утверждает, что значительную роль в геодинамических процессах играет не только регулярная конвекция, но и плюмы. Плюмовая тектоника не противоречит тектонике плит, а дополняет её.

СсылкиПравить

  • Хаин, Виктор Ефимович Современная геология: проблемы и перспективы // «Соросовский образовательный журнал» N 1, 1996, стр. 26-32; pdf
  • В. П. Трубицын, В. В. Рыков. Мантийная конвекция и глобальная тектоника земли Объединённый институт физики Земли РАН, Москва (Проект РФФИ № 96-05-66069, Проект МНТЦ (ISTC) № 415-96)
  • Хаин, Виктор Ефимович Тектоника плит, их структуры, движения и деформации
  • «Движение континентов» — Гордон № 133, Эфир от 05.09.2002 (Н. Богданов, Н. Короновский)

На английском языке

  • Interactive movie showing 750 myr (million years) of global tectonic activity.
  • movies over smaller regions and smaller time scales.
  • «Ring of Fire», Plate Tectonics, Sea-Floor Spreading, Subduction Zones, «Hot Spots»
  • Plate Tectonics and Climate Архивная копия от 7 января 2006 на Wayback Machine

Современные литосферные плиты и их расположениеПравить

Более 90% литосферы образуют 7 крупнейших плит: Евразийская, Африканская, Северо-Американская, Южно-Американская, Антарктическая, Индо-Австралийская, Тихоокеанская. Из них Тихоокеанская является наибольшей по площади и единственной полностью океанской плитой.

К крупным плитам относятся: Кокос, Наска, Карибская, Скотия, Аравийская, Филиппинская, Каролинская, Иберийская, Анатолийская, Охотоморская, Амурская. В стадии обсуждения находится выделение плит Сомалийской и Берингии.

К микроплитам (имеющим как правило несколько сотен км. в поперечнике) относятся: Горда, Хуан де Фука, Эксплорер и др. Предположительно микроплит находятся в районе Каспия и моря Бисмарка. Кроме того, предположительно микроплиты располагаются в зоне тройных сочленений (в районах о.Пасхи, о.Родригес, Галапагосских и Азорских о-вов. и др.)

Как работает тектоника плит?

Движущей силой тектоники плит является конвекция в мантии. Горячий материал вблизи ядра Земли поднимается, а более холодная мантийная порода опускается. «Это похоже на кастрюлю, кипящую на плите», — отметил Ван дер Эльст.

Между тем, геологи представляют себе плиты над этой бурлящей мантией как бамперные автомобили; они неоднократно сталкиваются, склеиваются, а затем разрываются. Геологи называют места, где сегменты встречаются и делятся, границами плит. Считается, что они оборачиваются вокруг Земли, как швы на бейсболе. Существует три способа пересечения границ плит и каждый из них вызывает уникальную геологическую особенность.

Конвергентные границы возникают там, где плиты сталкиваются друг с другом. Там, где эти плиты встречаются, земная кора крошится и сгибается в горные хребты. Например, Индия и Азия объединились около 55 миллионов лет назад, чтобы создать Гималайские горы. Геологи обнаружили, что Швейцарские Альпы поднимаются быстрее, чем опускаются из-за эрозии, и, таким образом, растут с каждым годом, согласно исследованию 2020 года в журнале Earth-Science Reviews. Однако, когда масса горы становится слишком большой, чтобы противостоять гравитации, она перестает расти. По данным Гавайского университета в Маноа, эрозия также препятствует росту, изнашивая горы, но поскольку горы могут расти относительно быстро, эрозия обычно не побеждает.

Когда сходятся две океанические плиты, образуется глубокая впадина, такая как Марианская в северной части Тихого океана, которая считается самой глубокой точкой на Земле. Пример тектоники плит: фото Срединно-Атлантического хребта в долине Тингвеллир в Исландии.

Как следует из названия, расходящиеся границы — это тектонические границы, где плиты «расходятся» или раздвигаются. Это движение создает гигантские впадины на суше, такие как Восточноафриканский разлом. В океане этот же процесс создает срединно-океанические хребты. Горячая магма из мантии Земли поднимается на эти хребты, образуя новую океаническую кору и раздвигая плиты. Подводные горы и вулканы могут подниматься вдоль этого шва, в некоторых случаях образуя острова. Последний тип границы плит, границы преобразования, существует там, где плиты движутся боком по отношению друг к другу. Такое скользящее движение между границами плит вызывает землетрясение. По данным National Geographic, тектонические плиты движутся со скоростью от 3 до 5 сантиметров в год. Это примерно так же быстро, как растут ногти у человека!

«Звуки апокалипсиса»Править

ПримечанияПравить

  1. Wagner, Stephen (2008). Дата обращения: 21 сентября 2008. Архивировано 8 октября 2012 года.
  2. Bondi’s mystery noise maker. Дата обращения: 9 июля 2012. Архивировано 11 августа 2011 года.
  3. «Таосский шум» Архивная копия от 21 сентября 2013 на Wayback Machine, так называемый «Таосский шум» или «Таосский гул» (Taos hum)
  4. «Таосский гул»: как стонет планета Архивная копия от 13 января 2019 на Wayback Machine // «Русская семёрка», янв 2019
  5. Taos hum, Unexplained events, Unsolved Mysteries Архивная копия от 29 июня 2011 на Wayback Machine.
  6. Top Ten Unexplained Phenomena, Strange news, Live Science Архивная копия от 1 января 2011 на Wayback Machine.
  7. Alexander, James. Have you heard ‘the Hum’?, BBC News (19 мая 2009). Архивировано 19 января 2019 года. Дата обращения: 13 июня 2011.
  8. Звуки апокалипсиса будоражат человечество. Дата обращения: 4 июля 2012. Архивировано 7 июля 2012 года.
  9. Звуки апокалипсиса слышат во всех концах Земли Архивировано 8 мая 2012 года.
  10. Взгляд за грань. Дата обращения: 4 июля 2012. Архивировано 17 ноября 2015 года.
  11. Ученые объяснили происхождение «звуков Апокалипсиса». Дата обращения: 4 июля 2012. Архивировано 6 марта 2012 года.
  12. См. передачу из цикла «Джо Роган: вопросы обо всем: климатическое оружие» (Discovery Science, 2014)
  13. Moir, Tom Auckland North Shore Hum. T.J.Moir Personal pages. University of Massey (15 ноября 2006). Дата обращения: 24 ноября 2006. Архивировано 8 октября 2012 года.
  14. Hutcheon, Stephen. Mystery humming sound captured, Sydney Morning Herald, Fairfax (17 ноября 2006). Архивировано 28 апреля 2007 года. Дата обращения: 24 ноября 2006.
  15. Hutcheon, Stephen. Mystery noise is a real humdinger, Sydney Morning Herald, Fairfax (26 октября 2006). Архивировано 7 ноября 2006 года. Дата обращения: 24 ноября 2006.

Землетрясение продолжается

Но это все-таки гипотеза. Ее и решили подтвердить геологи Китайской академии наук. Они попытались найти северную плиту, отломившуюся от Индостана. Искать стали в Мьянме — восточной оконечности индостанской плиты, поскольку здесь степень изломанности плит гораздо ниже, чем в Гималаях, и следы северной плиты могли сохраниться с большей вероятностью. Методами сейсмической разведки обломки обеих плит удалось обнаружить. Гипотеза двойной субдукции получила сильное обоснование.

Сегодня движение индостанской плиты на север продолжается. Если евразийская плита сдвигается на север со скоростью 2 см в год, то индостанская двигается под нее со скоростью 4 см. Гималаи и Тибет остаются местом высокой сейсмической активности. Это подтверждает и недавнее землетрясение в Афганистане.

Понимание динамики тектонических плит помогает понять, как сегодня распределяются сейсмические напряжения. В конечно счете, это помогает предсказывать будущие землетрясения.

Сколько существует плит?

Поскольку Земля сферическая, ее тектонические или литосферные плиты разбиты на десятки изогнутых секций (как треснутая яичная скорлупа). По данным Геологической службы США (USGS), размер каждой плиты колеблется от нескольких сотен до тысяч километров, и в зависимости от ее размера она классифицируется как «большая» и «маленькая».

Однако, согласно статье 2012 года в Nature, землетрясения за последние несколько десятилетий свидетельствуют о том, что индо-австралийская плита треснула 10 миллионов лет назад, создав отдельную индийскую и австралийскую плиты, которые могут увеличить количество основных плит до восьми. Тихоокеанская плита по‑прежнему является самой большой из всех тектонических плит. Она находится под океаном и имеет размер 103 000 000 квадратных километров.

Список маленьких плит Земли включает Арабскую, Карибскую, Кокосовую, Филиппинскую, а также плиту Шотландии и Наска. Существуют и другие плиты, расположенные по всему миру.

Конвергентные границыПравить

Конвергентными называются границы, на которых происходит столкновение плит. Возможно три варианта (Convergent plate boundary):

  1. Континентальная плита с океанической. Океаническая кора плотнее, чем континентальная, и погружается под континент в зоне субдукции.
  2. Океаническая плита с океанической. В таком случае одна из плит заползает под другую и также формируется зона субдукции, над которой образуется островная дуга.
  3. Континентальная плита с континентальной. Происходит коллизия, возникает мощная складчатая область. Классический пример — Гималаи.

В редких случаях происходит надвигание океанической коры на континентальную — обдукция. Благодаря этому процессу возникли офиолиты Кипра, Новой Каледонии, Омана и другие.

В зонах субдукции поглощается океаническая кора, и тем самым компенсируется её появление в срединно-океанических хребтах. В них происходят исключительно сложные процессы взаимодействия коры и мантии. Так океаническая кора может затягивать в мантию блоки континентальной коры, которые по причине низкой плотности эксгумируются обратно в кору. Так возникают метаморфические комплексы сверхвысоких давлений, один из популярнейших объектов современных геологических исследований.

Большинство современных зон субдукции расположены по периферии Тихого океана, образуя тихоокеанское огненное кольцо. Процессы, идущие в зоне конвергенции плит, по праву считаются одними из самых сложных в геологии. В ней смешиваются блоки разного происхождения, образуя новую континентальную кору.

Активные континентальные окраины

Активная континентальная окраина

Активная континентальная окраина возникает там, где под континент погружается океаническая кора. Эталоном этой геодинамической обстановки считается западное побережье Южной Америки, её часто называют андийским типом континентальной окраины. Для активной континентальной окраины характерны многочисленные вулканы и вообще мощный магматизм. Расплавы имеют три компонента: океаническую кору, мантию над ней и низы континентальной коры.

Под активной континентальной окраиной происходит активное механическое взаимодействие океанической и континентальной плит. В зависимости от скорости, возраста и мощности океанической коры возможны несколько сценариев равновесия. Если плита двигается медленно и имеет относительно малую мощность, то континент соскабливает с неё осадочный чехол. Осадочные породы сминаются в интенсивные складки, метаморфизуются и становятся частью континентальной коры. Образующаяся при этом структура называется аккреционным клином. Если скорость погружающейся плиты высока, а осадочный чехол тонок, то океаническая кора стирает низ континента и вовлекает его в мантию.

Островные дуги — это цепочки вулканических островов над зоной субдукции, возникающие там, где океаническая плита погружается под другую океаническую плиту. В качестве типичных современных островных дуг можно назвать Алеутские, Курильские, Марианские острова, и многие другие архипелаги. Японские острова также часто называют островной дугой, но их фундамент очень древний и на самом деле они образованы несколькими разновременными комплексами островных дуг, так что Японские острова являются микроконтинентом.

Островные дуги образуются при столкновении двух океанических плит. При этом одна из плит оказывается снизу и поглощается в мантию. На верхней же плите образуются вулканы островной дуги. Выгнутая сторона островной дуги направлена в сторону поглощаемой плиты. С этой стороны находятся глубоководный жёлоб и преддуговый прогиб.

За островной дугой расположен задуговый бассейн (типичные примеры: Охотское море, Южно-Китайское море и т. д.), в котором также может происходить спрединг.

Столкновение континентальных плит приводит к смятию коры и образованию горных цепей. Примером коллизии является Альпийско-Гималайский горный пояс, образовавшийся в результате закрытия океана Тетис и столкновения с Евразийской плитой Индостана и Африки. В результате мощность коры значительно увеличивается, под Гималаями она составляет 70 км. Это неустойчивая структура, она интенсивно разрушается поверхностной и тектонической эрозией. В коре с резко увеличенной мощностью идёт выплавка гранитов из метаморфизованных осадочных и магматических пород. Так образовались крупнейшие батолиты, напр., Ангаро-Витимский и Зерендинский.

Как двигаются тектонические плиты

Как передает редакция издания Science Advances, для того, чтобы лучше разобраться в процессах перемещения тектонических плит, международная команда из Гренобльского университета во Франции, а также Техасского университета в Остине (США) разработала новые, основанные на всей имеющейся информации о строении Земли, высокоточные 3D-модели земного шара.

За развитием этих моделей было предложено наблюдать специальному компьютерному алгоритму в течение виртуальных 1,5 миллиарда лет. При этом в реальном времени на это ушло порядка 9 месяцев. Результаты моделирования показывают, что человечество имело ошибочное представление о процессах, происходящих под поверхностью нашей планеты.

На протяжении очень долгого времени мы думали, что внешний покров Земли «скользит», над поверхностью мантии. А тектонические плиты — это, своего рода, пластины, которые наслаиваются друг о друга в одних частях и раздвигаются в других. — говорят ученые.

Ранние попытки описать теорию движения плит предполагали, что это движение может быть в значительной степени результатом конвекционных течений в жидкой части ядра планеты, находящейся под давлением (называется эта часть манития). Благодаря перепадам температур, мантия поднимается и опускается, что вызывает завихрение потоков и смещает тектонические плиты.

При этом модели, пытающиеся описать этот процесс, неизбежно сталкивались с проблемами, пытаясь сопоставить силы сопротивления и трения тектонических плит с динамикой текучей мантии. Наши же результаты указывают на преобладание силы притяжения плит над сопротивлением у их основания, что говорит о том, что не мантия управляет перемещением плит, а, напротив, тектонические плиты управляют мантийным потоком, — объясняют исследователи в своем докладе. Новые полученные модели предполагают, что движение тектонических плит создает токи в мантии. От 20 до 40% поверхности плит оказались связаны с глубинными потоками мантии. Движения оставшихся 80-60% объясняется в основном поверхностным сопротивлением мантии.

Из-за смещения тектонических плит через много тысячелетий расположение континентов может быть примерно таким

Новые данные помогут пролить свет на ряд процессов, которые мы регулярно наблюдаем на нашей планете — от землетрясений и извержений вулканов, до формирования магнитосферы, которая защищает нас от воздействия космической радиации. А что вы думаете по поводу нового предположения? расскажите об этом в нашем чате в Телеграм.

Кроме того, если новая модель действительно окажется точной (сейчас ученые перепроверяют полученные данные), может оказаться, что смещение тектонических плит (а вместе с ними и континентов), рассчитанное ранее, может быть ошибочным. И, основываясь на новой информации, можно будет лучше понять, как будет выглядеть наша планета в будущем.

ТакжеПравить

Современное состояние тектоники плитПравить

За прошедшие десятилетия тектоника плит значительно изменила свои основные положения. Ныне их можно сформулировать следующим образом:

  • Верхняя часть твёрдой Земли делится на хрупкую литосферу и пластичную астеносферу. Конвекция в астеносфере — главная причина движения плит.
  • Современная литосфера делится на 8 крупных плит, десятки средних плит и множество мелких. Мелкие плиты расположены в поясах между крупными плитами. Сейсмическая, тектоническая и магматическая активность сосредоточена на границах плит.
  • Литосферные плиты в первом приближении описываются как твёрдые тела, и их движение подчиняется теореме вращения Эйлера[источник не указан 712 дней].
  • Существует три основных типа относительных перемещений плит
  1. расхождение (дивергенция), выражено рифтингом и спредингом;
  2. схождение (конвергенция), выраженное субдукцией и коллизией;
  3. сдвиговые перемещения по трансформным геологическим разломам.
  • Спрединг в океанах компенсируется субдукцией и коллизией по их периферии, причём радиус и объём Земли постоянны с точностью до термического сжатия планеты (в любом случае средняя температура недр Земли медленно, в течение миллиардов лет, уменьшается).
  • Перемещение литосферных плит вызвано их увлечением конвективными течениями в астеносфере.

Существует два принципиально разных вида земной коры — кора континентальная (более древняя) и кора океаническая (не старше 200 миллионов лет). Некоторые литосферные плиты сложены исключительно океанической корой (пример — крупнейшая тихоокеанская плита), другие состоят из блока континентальной коры, впаянного в кору океаническую.

Более 90 % поверхности Земли в современную эпоху покрыто 8 крупнейшими литосферными плитами:

Среди плит среднего размера можно выделить Аравийскую плиту, а также плиты Кокос и плиту Хуан де Фука, остатки огромной плиты Фаралон, слагавшей значительную часть дна Тихого океана, но ныне исчезнувшую в зоне субдукции под Северной и Южной Америками.

Дивергентные границы или границы раздвижения плитПравить

Это границы между плитами, двигающимися в противоположные стороны. В рельефе Земли эти границы выражены рифтами, в них преобладают деформации растяжения, мощность коры пониженная, тепловой поток максимален, и происходит активный вулканизм. Если такая граница образуется на континенте, то формируется континентальный рифт, который в дальнейшем может превратиться в океанический бассейн с океаническим рифтом в центре. В океанических рифтах в результате спрединга формируется новая океаническая кора.

Схема строения срединно-океанического хребта

На океанической коре рифты приурочены к центральным частям срединно-океанических хребтов. В них происходит образование новой океанической коры. Общая их протяжённость более 60 тысяч километров. К ним приурочено множество гидротермальных источников, которые выносят в океан значительную часть глубинного тепла, и растворённых элементов. Высокотемпературные источники называются чёрными курильщиками, с ними связаны значительные запасы цветных металлов.

Раскол континента на части начинается с образования рифта. Кора утончается и раздвигается, начинается магматизм. Формируется протяжённая линейная впадина глубиной порядка сотен метров, которая ограничена серией сбросов. После этого возможно два варианта развития событий: либо расширение рифта прекращается и он заполняется осадочными породами, превращаясь в авлакоген, либо континенты продолжают раздвигаться и между ними, уже в типично океанических рифтах, начинает формироваться океаническая кора.

Трансформные границыПравить

Там, где плиты двигаются параллельным курсом, но с разной скоростью, возникают трансформные разломы — грандиозные сдвиговые нарушения, широко распространённые в океанах и редкие на континентах.

В океанах трансформные разломы идут перпендикулярно срединно-океаническим хребтам (СОХ) и разбивают их на сегменты шириной в среднем 400 км. Между сегментами хребта находится активная часть трансформного разлома. На этом участке постоянно происходят землетрясения и горообразование, вокруг разлома формируются многочисленные оперяющие структуры — надвиги, складки и грабены. В результате в зоне разлома нередко обнажаются мантийные породы.

По обе стороны от сегментов СОХ находятся неактивные части трансформных разломов. Активных движений в них не происходит, но они чётко выражены в рельефе дна океанов линейными поднятиями с центральной депрессией.

Трансформные разломы формируют закономерную сетку и, очевидно, возникают не случайно, а в силу объективных физических причин. Совокупность данных численного моделирования, теплофизических экспериментов и геофизических наблюдений позволила выяснить, что мантийная конвекция имеет трёхмерную структуру. Кроме основного течения от СОХ, в конвективной ячейке за счёт остывания верхней части потока возникают продольные течения. Это остывшее вещество устремляется вниз вдоль основного направления течения мантии. В зонах этого второстепенного опускающегося потока и находятся трансформные разломы. Такая модель хорошо согласуется с данными о тепловом потоке: над трансформными разломами наблюдается его понижение.

Сдвиги на континентах

Сдвиговые границы плит на континентах встречаются относительно редко. Пожалуй, единственным ныне активным примером границы такого типа является разлом Сан-Андреас, отделяющий Северо-Американскую плиту от Тихоокеанской. 800-мильный разлом Сан-Андреас — один из самых сейсмоактивных районов планеты: в год плиты смещаются относительно друг друга на 0,6 см, землетрясения с магнитудой более 6 единиц происходят в среднем раз в 22 года. Город Сан-Франциско и большая часть района бухты Сан-Франциско построены в непосредственной близости от этого разлома.

ПримечанияПравить

  1. Астронет > Сферическая астрономия. Дата обращения: 27 февраля 2006. Архивировано 5 января 2007 года.
  2. Шумилов В. Н. Главные движущие силы землетрясений, дрейфа континентов и горообразования. Прогнозирование землетрясений и спусковые силы Архивная копия от 1 октября 2007 на Wayback Machine
  3. Любовь Соковикова. Обнаружены “призрачные частицы”, которые исходят из недр Земли. hi-news.ru. Дата обращения: 31 декабря 2022.
Оцените статью
Землетрясения