Какие бывают тектонические плиты?

Скорость движения литосферных плит

• Н. В. Короновский, В. Е. Хаин, Ясаманов Н. А. Историческая геология : Учебник. М.: изд-во Академия, 2006.
• Хаин, Виктор Ефимович. Основные проблемы современной геологии. М.: Научный Мир, 2003.

Типы литосферных плит

Более 90 % поверхности Земли покрыто четырнадцатью крупнейшими литосферными плитами.

На английском языке

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

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.

Tectonics plates (preserved surfaces)

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.

Крупнейшие плиты планеты

Самой крупной плитой является Тихоокеанская, она проходит вдоль западного берега Северной Америки, далее через океан и до восточного побережья Индонезии и Японии. Данная плита не только самая большая, но и сейсмически значимая. Она образует большую часть так называемого Тихоокеанского вулканического огненного кольца, в зоне которого нередко происходят сильные землетрясения и извержения вулканов. В центре плиты находится другой горячий очаг, обусловливающий вулканическую активность на Гавайских островах.

Другой крупной плитой является Евразийская. С южной стороны она граничит с Аравийской, Зондской и Индийской плитами. Именно на этой границе и произошло недавнее землетрясение в Турции и Сирии.

Также довольно крупными являются Североамериканская, Африканская плиты, Антарктическая, Индо-Австралийская плита, Южноамериканская плита. Последняя имеет наименьшую площадь среди данной семерки.

Страны с наибольшим сейсмическим риском

Наиболее сейсмоопасны районы, находящиеся в зоне разломов, стыков и по краям литосферных плит. Выше всего риск землетрясений в Японии, расположенной на Тихоокеанском огненном кольце. Однако благодаря многолетним исследованиям и применению современных технологий строительства и оповещения последствия сейсмических ударов обычно удается минимизировать, а потому уровень риска для жителей сравнительно невелик.

Другим сейсмоопасным местом является Индонезия, где почти каждый год отмечаются толчки силой выше 6 баллов. В 2018 году от сильных землетрясений там погибли тысячи людей. Однако с учетом огромного населения Индонезии это капли в море, а потому риск для жизни также невелик. Вместе с тем в Индонезии случаются и катастрофические извержения, но места их возникновения хорошо известны.

В зоне риска оказывается и Китай, где из-за высокой плотности населения сильные землетрясения приводят к большому числу человеческих жертв. Усугубляет ситуацию гористая местность, из-за чего вслед за подземными толчками могут возникать и оползни, которые и сами нередко становятся причинами местных землетрясений. Но фактический риск в Китае, особенно на равнинах, относительно невелик.

Дивергентные границы или границы раздвижения плит

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.

Кто еще находится в зоне повышенного риска

Как и Япония, в зоне риска сейсмической активности находятся Филиппины. Здесь подземные толчки также приводят к оползням в горах. Мексика тоже относится к Тихоокеанскому огненному кольцу, однако жесткие строительные нормы и правила поведения сводят риск пострадать к минимуму. Турция, недавно пострадавшая от сильного землетрясения, находится в зоне нескольких линий разломов, а потому там довольно часто возникают подземные толчки, что необходимо учитывать тем, кто решил переселиться туда на ПМЖ. Нередко испытывает на себе силу подземной стихии и Иран, где, как и в Турции, не предпринимается жестких мер противодействия землетрясениям. К прочим странам с сейсмориском относятся Италия, Перу и США, хотя в последних риск довольно невелик.

Нашли нарушение? Пожаловаться на содержание

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 океанах-впадинах 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.

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.

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.

Современное состояние тектоники плит

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

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.

Действительно ли Земля – единственная из известных нам планет с тектоникой плит?

Время на прочтение

Если две плиты на Земле расходятся в разные стороны, то на их границе образуется новая кора. Если же они сходятся вместе, то кора в этом месте разрушается, когда одна плита заезжает под другую. Бывает ещё, что кора трансформируется, когда плиты скользят горизонтально друг мимо друга

Без тектоники плит наша планета была бы совсем другой. Постоянные перемены в земной коре обеспечивают нам стабильный климат, дают месторождения минералов и нефти, а также океаны с поддерживающим жизнь балансом химических веществ. Они даже дают толчок эволюции каждые несколько сотен миллионов лет.

Откуда же взялась тектоника земных плит? Модели показывают, что для того, чтобы тектоника плит начала работать, планета должна быть подходящего размера. Если она получится слишком маленькой, то её литосфера — твёрдая часть коры и верхней мантии — будет слишком толстой. Слишком большой — и её мощное гравитационное поле сожмёт все плиты вместе, крепко удерживая и не давая двигаться. Условия также должны быть оптимальными: породы, из которых состоит планета, должны быть не слишком горячими, не слишком холодными, не слишком влажными и не слишком сухими.

Но даже если эти условия соблюдены, есть ещё один решающий фактор, который необходимо учитывать. Каким-то образом литосфера должна расколоться так, чтобы один кусок погрузился под другой. Сегодня мы наблюдаем этот процесс, известный как «субдукция», на границе многих океанических бассейнов, когда холодное, плотное океаническое дно скользит, заходя под более плавучую континентальную кору, и погружается в мантию.

Озеро Байкал. Площадь водной поверхности Байкала — 31 722 км2 (без учёта островов), что примерно равно площади таких стран, как Бельгия или Нидерланды. По площади водного зеркала Байкал занимает седьмое место среди крупнейших озёр мира. Озеро находится в своеобразной котловине, со всех сторон окружённой горными хребтами и сопками. Байкал — самое глубокое озеро на Земле, 1642 м. Оно находится в самой глубокой из известных на Земле континентальных рифтовых долин, образовавшихся в результате раздвижения тектонических плит

Однако ранняя Земля была намного теплее, чем сегодня, и вместо хрупкой внешней коры её покрывала липкая масса, в которой должны были появиться первые трещины. Многочисленные компьютерные модели пытались смоделировать условия, в которых спонтанно произошёл бы разлом коры, но пока все они потерпели неудачу.

Первую дыру мог проделать мантийный плюм (горячий мантийный поток, двигающийся от основания мантии у ядра Земли независимо от конвективных течений в мантии), прорвавшийся снизу. Или, возможно, толчком послужил астероид или комета, которая при ударе пробила липкий поверхностный слой и запустила цепь событий, приведших к появлению первых движущихся плит.

Ещё одна неясность заключается в том, когда именно это могло произойти. В океанической коре можно нарыть очень мало исторической информации, потому что большая её часть недостаточно древняя — океаническая кора обычно разрушается в зонах субдукции всего через 200 миллионов лет после образования океанического хребта. Тем не менее, свидетельства океанической коры, которая избежала субдукции, дают подсказки. Офиолиты — это обломки древней океанической коры, которые наползли на континентальную кору в зоне субдукции, а не оказались под ней. Недавнее исследование датировало образец кандидата в офиолиты в Гренландии возрастом в 3,8 миллиарда лет — это самая древняя датировка, связанная с тектоникой плит.

Распад суперконтинента Гондвана, который в своё время был большой частью Пангеи, на более мелкие континенты — Южную Америку, Антарктиду, Африку, Австралию, а также компоненты других узнаваемых континентов, таких как Аравия и Индия

Какой бы ни была точная дата начала тектонических процессов, с тех пор они формируют и изменяют форму поверхности нашей планеты. В ходе этого процесса происходит круговорот воды, углерода и азота, что создаёт среду, идеально подходящую для жизни. Он также привёл к образованию многих месторождений нефти, газа и минералов, которые мы находим на Земле: всё благодаря давлению и запеканию горных пород до нужной степени. Вулканы, извергающие в атмосферу углекислый газ, и ползающие тектонические плиты вместе поддерживают климат, пригодный для жизни.

Движение плит также заставляет контуры океанов меняться, горы подниматься и опускаться, а континенты собираться вместе и расходиться. Каждые 500-700 миллионов лет тектоника плит объединяет континенты, образуя суперконтинент. Последний из них, Пангея, существовал 250 миллионов лет назад, и примерно через 250 миллионов лет континенты снова столкнутся друг с другом.

Когда эти суперконтиненты медленно распадаются, разделяя суши и образуя мелкие моря, эволюция идёт полным ходом, образуя бесчисленное множество новых видов, которые заселяют новые места обитания.

В конце концов, литосфера застынет, поскольку Земля остынет и конвекционные потоки в мантии станут слишком слабыми, чтобы толкать плиты. Никто точно не знает, сколько ещё осталось тектонике плит, и остановится ли она до того, как наша планета будет поглощена Солнцем. Но давайте не будем слишком беспокоиться об этом: к тому времени, когда это произойдёт, люди, скорее всего, станут далёким воспоминанием в жизни планеты.

На Земле тектоника плит создаёт горы, вызывает цунами и формирует вулканы. Перефразируя слова покойного эволюционного биолога Теодосия Добжанского, можно сказать, что ничто на поверхности Земли не имеет смысла, если не рассматривать этот процесс. И в этом отношении наш дом, похоже, уникален. Конечно, другие планеты геологически активны, но нам ещё предстоит найти подобную Земле систему тектоники плит в других местах Вселенной.

Томас Уоттерс, старший научный сотрудник Национального музея авиации и космонавтики в Вашингтоне, занимается тектоникой планет. Он говорит, что в то время как на Земле есть, по меньшей мере, 15 движущихся плит, все свидетельства указывают на то, что Меркурий является одноплитной планетой.

Это означает, что на поверхности Меркурия не могут происходить тектонические процессы в том виде, в котором они нам знакомы. На Земле отдельные плиты расходятся, сталкиваются лоб в лоб или трутся друг о друга. На Меркурии мы не видим таких явлений, потому что у планеты только одна плита. Тем не менее, кора планеты не совсем инертна. Глубоко под поверхностью внутренние слои Меркурия остывают. Падение температуры под поверхностью заставляет ядро планеты сжиматься, и кора делает то же самое. Получается, что Меркурий сжимается.

Коре приходится приспосабливаться к этому уменьшению объёма. Поскольку планета становится меньше, одинокая плита Меркурия сминается. Если бы вы отправились в поход по поверхности планеты, то встретили бы на своём пути высокие скалы и вытянутые долины. Эти особенности рельефа образованы надвиговыми разломами, где материалы коры сталкиваются, разрываются, и одна часть коры надвигается на другую. Подобные разломы можно найти и на Земле — особенно в местах, где сходятся две плиты.

Уоттерс был ведущим автором статьи 2016 года о некоторых откосах Меркурия — ступенчатых хребтах, образованных разломами в коре. Возраст тех из них, которые рассматривала его команда, составляет менее 50 миллионов лет, что делает их довольно молодыми по геологическим стандартам. Их возраст указывает на то, что Меркурий всё ещё испытывает движение коры.

Марсианские пейзажи должны быть просто завораживающими. На красной планете находится самый большой вулкан в Солнечной системе и самый большой каньон. Учёные назвали последний «Валлес Маринерис». Его длина составляет 3 000 километров, а ширина — 600 километров, и по сравнению с ним крупнейшие каньоны Земли выглядят как мелкие трещины.

Сгенерированный компьютером вид марсианской горы Олимп демонстрирует размеры вулкана, его кальдеру и длинные наклонные стороны, которые делают его крупнейшим из известных в настоящее время планетарных вулканов. Поскольку на Марсе отсутствует тектоника плит, магматическая камера под Олимпом при извержении постоянно растёт. Он был крупнейшим в Солнечной системе на протяжении миллиардов лет и продолжает расти

Марс также примечателен своей дихотомией планетарной коры: толщина коры южного полушария в среднем составляет 58 километров, в то время как толщина коры северного полушария в среднем всего 32 километра. Уоттерс говорит, что этот «топографический контраст» напоминает различия «между континентами Земли и океаническими бассейнами».

Может ли это несоответствие быть следствием тектоники плит? Ан Инь, профессор геологии Калифорнийского университета, написал множество работ о поверхности Марса. В 2012 году он предположил, что марсианское плато, называемое поднятием Тарис, могло быть образовано зоной субдукции — местом, где одна плита погружается под другую. В том же году он назвал Валлес Маринерис возможной пограничной зоной между двумя плитами.

«Это гипотезы, подкреплённые знаниями, — говорит Инь, — но с получением новых данных в ближайшие пару десятилетий всё может измениться». На данный момент он придерживается мнения, что на Марсе существует примитивная форма тектоники плит. Однако, даже если это правда, Марс не обладает большим количеством плит. Кроме того, активность, связанная с плитами, на красной планете развивается гораздо медленнее, чем на Земле.

Перейдём к другим нашим небесным соседям. Газообразная атмосфера Венеры делает её сложной планетой для исследования. Тем не менее, нам удалось кое-что узнать о её поверхности. « Нынешняя кора Венеры относительно молода, — говорит Уоттерс. Судя по некоторым кратерам, оставленным метеоритами, возраст её современной поверхности составляет менее 1 миллиарда лет».

Однако возраст — это ещё не всё. Как и на Земле, на Венере есть свои хребты, разломы и (возможно, действующие) вулканы. В исследовании 2017 года утверждается, что Венера во многом обязана своим рельефом доисторическим мантийным плюмам. Эти столбы расплавленной породы иногда достигают коры планеты. Когда это происходит, они часто порождают «горячую точку» вулканической активности. Здесь, на Земле, лава, выброшенная мантийными плюмами, создала Гавайские острова, а также Исландию.

Теоретически, вулканический материал, высвобождаемый горячими точками, может объяснить наличие короны: больших структур овальной формы, обнаруженных на поверхности Венеры. Вулканические выбросы могли даже привести к образованию необычных зон субдукции вокруг хребтов. Не совсем тектоника плит, но тоже довольно интересный процесс.

Тектонические плиты

Хотелось бы понять, что же собой представляет земная кора? Существует современная теория, которая говорит о том, что в основе нашей Земли лежат некие блоки –тектонические плиты, которые постоянно двигаются относительно друг друга. Эта научная версия вполне объясняет многие природные явления, такие как извержение вулканов, землетрясения, цунами и т.д. В общем-то, горные образования тоже являются последствием движения, а точнее замещения одной плиты на другую. На протяжении тысяч лет тектонические плиты находятся в постоянном движении. Они то и дело растягиваются или сжимаются и, как следствие, просто раскалываются, а линию раскола ученые называют разломами. Эти разломы могут простираться на сотни километров вдоль земли, а могут уходить далеко в толщу земной коры. Плиты состоят из горных пород, которые при движении  трутся друг о друга, это приводит к «содроганию» земли, иначе говоря – землетрясениям. Если обратить внимание на Японию, то можно заметить большое количество постоянных землетрясений, которые проходят в этой стране. Объясняется это тем, что на территории этого государства проходит стык нескольких плит: Североамериканской, Тихоокеанской, Евразийской и Филиппинской. Движение тектонических плит и приводит к тому, что здесь наблюдается геологическая активность и частые землетрясения. К слову сказать,  последнее землетрясение в Японии произошло за счет того, что сдвинулась на 20 см Евразийская плита. При этом в западную сторону продолжают двигаться остальные плиты, а это значит, что новые землетрясения неизбежны. Но самыми впечатляющими границами тектонических плит являются океанские впадины, которые проходят под водой. Мы можем наблюдать только отголоски этих толчков, которые доходят до нас в виде цунами. Сила и мощь природы просто поражает и заставляет почувствовать себя бессильными против мощнейших стихий. Все же в некоторых местах человечество может взглянуть на тектонические плиты земли, границы которых не скрыты под толщей воды, а образуют на суше глубочайшие каньоны. Так, например, на территории Исландии много вулканов, это вполне объясняется тем, что эта страна находится на стыке двух мощнейших плит: Евразийской и Северо-американской. В исландском национальном парке Тингветлир можно увидеть гигантский каньон, который носит название Алманнагья и простирается на 8 км в длину, а его ширина составляет 64 метра. Через продолжение  в виде каньона Алфагья  проходит специальный «мост между континентами». Порой мы можем наблюдать совершенно необычный рельеф – ландшафтный дизайн, который создала сама природа: скалистые берега и крутые обрывы. Также тектонические плиты, сталкиваясь друг с другом, могут приводить к еще одному, не менее опасному стихийному бедствию – извержению вулканов. Поэтому одним из самых опасных для жизни человека явлений, считается выброс лавины на поверхность земли. Эта огненная смесь пара, газов, наполовину расплавленных пород  мчится через отверстие в земной коре с невероятной скоростью, уничтожая все на своем пути и представляя опасность для жизни всех живых существ.

Однако не стоит считать, что тектонические плиты, движение которых может вызывать мощнейшие стихийные бедствия, всегда приводят к таким последствиям. В основном, движение плит проходит настолько медленно и постепенно, что мы просто не замечаем этого. Только спустя время мы можем отметить, что уровень воды в колодце около дома раньше был значительно выше или ниже, а старый дом в конце улицы заметно осел. Именно благодаря этому движению мы с вами и имеем такой разнообразный рельеф, а значит, и разную флору и фауну, которая бывает характерной  для определенного  материка.

Как устроена земная тектоника

Литосфера Земли насчитывает в общей сложности семь основных тектонических плит и еще 10 второстепенных. Несмотря на крайне низкую скорость их движения друг относительно друга, с годами в отдельных участках накапливаются сильные напряжения.

Стоит отметить, что границы плит есть не только на континентах, но и на дне Мирового океана. Независимо от того, суша это или океан, в таких местах образуются молодые горные хребты или глубокие котловины, нередки подземные толчки и извержения вулканов.

Тектоника плит как система наук

Карта тектонических плит

Сейчас тектонику уже нельзя рассматривать как чисто геологическую концепцию. Она играет ключевую роль во всех науках о Земле, в ней выделилось несколько методических подходов с разными базовыми понятиями и принципами.

С точки зрения кинематического подхода, движения плит можно описать геометрическими законами перемещения фигур на сфере. Земля рассматривается как мозаика плит разного размера, перемещающихся относительно друг друга и самой планеты. Палеомагнитные данные позволяют восстановить положение магнитного полюса относительно каждой плиты на разные моменты времени. Обобщение данных по разным плитам привело к реконструкции всей последовательности относительных перемещений плит. Объединения этих данных с информацией, полученной из неподвижных горячих точек, сделало возможным определить абсолютные перемещения плит и историю движения магнитных полюсов Земли.

Теплофизический подход рассматривает Землю как тепловую машину, в которой тепловая энергия частично превращается в механическую. В рамках этого подхода движение вещества во внутренних слоях Земли моделируется как поток вязкой жидкости, описываемый уравнениями Навье — Стокса. Мантийная конвекция сопровождается фазовыми переходами и химическими реакциями, которые играют определяющую роль в структуре мантийных течений. Основываясь на данных геофизического зондирования, результатах теплофизических экспериментов и аналитических и численных расчётах, учёные пытаются детализировать структуру мантийной конвекции, найти скорости потоков и другие важные характеристики глубинных процессов. Особенно важны эти данные для понимания строения самых глубоких частей Земли — нижней мантии и ядра, которые недоступны для непосредственного изучения, но, несомненно, оказывают огромное влияние на процессы, идущие на поверхности планеты.

Геохимический подход. Для геохимии тектоника плит важна как механизм непрерывного обмена веществом и энергией между различными оболочками Земли. Для каждой геодинамической обстановки характерны специфические ассоциации горных пород. В свою очередь, по этим характерным особенностям можно определить геодинамическую обстановку, в которой образовалась порода.

Исторический подход. В смысле истории планеты Земля, тектоника плит — это история соединяющихся и раскалывающихся континентов, рождения и угасания вулканических цепей, появления и закрытия океанов и морей. Сейчас для крупных блоков коры история перемещений установлена с большой детальностью и за значительный промежуток времени, но для небольших плит методические трудности много большие. Самые сложные геодинамические процессы происходят в зонах столкновения плит, где образуются горные цепи, сложенные множеством мелких разнородных блоков — террейнов. При изучении Скалистых гор зародилось особое направление геологических исследований — террейновый анализ, который вобрал в себя комплекс методов, по выделению террейнов и реконструкции их истории.

Тектоника плит на других планетах

В настоящее время нет подтверждений современной тектоники плит на других планетах Солнечной системы. Исследования магнитного поля Марса, проведённые в 1999 космической станцией Mars Global Surveyor, указывают на возможность тектоники плит на Марсе в прошлом.

Некоторые процессы ледяной тектоники на Европе аналогичны процессам, происходящим на Земле.

Когда началась тектоника плит на Земле

Анимация модели тектоники плит за 1 млрд лет

Восстановление прошлых перемещений плит — один из основных предметов геологических исследований. С различной степенью детальности положение континентов и блоков, из которых они сформировались, реконструировано вплоть до архея.

Из анализа перемещений континентов было сделано эмпирическое наблюдение, что континенты каждые 400—600 млн лет собираются в огромный материк, содержащий в себе почти всю континентальную кору — суперконтинент. Современные континенты образовались 200—150 млн лет назад, в результате раскола суперконтинента Пангеи. Сейчас континенты находятся на этапе почти максимального разъединения. Атлантический океан расширяется, а Тихий океан закрывается. Индостан движется на север и сминает Евразийскую плиту, но, видимо, ресурс этого движения уже почти исчерпан, и в скором геологическом времени в Индийском океане возникнет новая зона субдукции, в которой океаническая кора Индийского океана будет поглощаться под Индийский континент.

Влияние перемещений плит на климат

Расположение больших континентальных массивов в приполярных областях способствует общему понижению температуры планеты, так как на континентах могут образовываться покровные оледенения. Чем шире развито оледенение, тем больше альбедо планеты и тем ниже среднегодовая температура.

Кроме того, взаимное расположение континентов определяет океаническую и атмосферную циркуляцию.

Однако простая и логичная схема: континенты в приполярных областях — оледенение, континенты в экваториальных областях — повышение температуры, оказывается неверной при сопоставлении с геологическими данными о прошлом Земли. Четвертичное оледенение действительно произошло, когда в районе Южного полюса оказалась Антарктида, и в северном полушарии Евразия и Северная Америка приблизились к Северному полюсу. С другой стороны, сильнейшее протерозойское оледенение, во время которого Земля оказалась почти полностью покрыта льдом, произошло тогда, когда большая часть континентальных массивов находилась в экваториальной области.

Кроме того, существенные изменения положения континентов происходят за время порядка десятков миллионов лет, в то время как суммарная продолжительность ледниковых эпох составляет порядка нескольких миллионов лет, и во время одной ледниковой эпохи происходят циклические смены оледенений и межледниковых периодов. Все эти климатические изменения происходят быстро по сравнению со скоростями перемещения континентов, и поэтому движение плит не может быть их причиной.

Из вышесказанного следует, что перемещения плит не играют определяющей роли в климатических изменениях, но могут быть важным дополнительным фактором, «подталкивающим» их.

Значение тектоники плит

Тектоника плит сыграла в науках о Земле роль, сравнимую с гелиоцентрической концепцией в астрономии, или открытием ДНК в генетике. До принятия теории тектоники плит науки о Земле носили описательный характер. Они достигли высокого уровня совершенства в описании природных объектов, но редко могли объяснить причины процессов. В разных разделах геологии могли доминировать противоположные концепции. Тектоника плит связала различные науки о Земле, дала им предсказательную силу.

Типы столкновений литосферных плит

Граница столкновения проходит между океанической и континентальной плитой. Плита с океанической корой подвигается под континентальную плиту. Примеры: столкновения: плита Наска с Южноамериканской плитой и плита Кокос с Североамериканской плитой.

Одна из плит подвигается под другую — ту, на которой находится группа островов. Примеры столкновения: Североамериканская плита с Охотской плитой, с Амурской плитой, с Филиппинской плитой, с Индо-Австралийской плитой; Южноамериканская плита с Карибской плитой.

Тип столкновения, когда ни одна из плит не уступает другой и они обе образуют горы. Примеры: Индостанская плита с Евразийской плитой.