Что влияет на движение тектонических плит
Почему и как движутся тектонические плиты?
тектонические плиты движутся потому что они плавают на жидкой мантии земли. Эта мантия, в свою очередь, также движется из-за конвекционных течений, которые заставляют горячую породу подниматься, выделять немного тепла и затем падать. Это явление жидкой мантии порождает завихрения жидких пород под земной корой, которые переносятся на плиты (BBC, 2011).
Глубина жидкой мантии затрудняет изучение, так что характер ее поведения еще не полностью определен. Тем не менее, считается, что движения тектонических плит вызваны в ответ на внезапные напряжения, а не из-за основных изменений температуры.
Процесс формирования тектонических плит или тектоники плит может занять сотни миллиардов лет. Этот процесс не происходит равномерно, так как маленькие кусочки зубного налета могут соединяться друг с другом, вызывая сотрясения на поверхности земли, которые различаются по интенсивности и продолжительности (Briney, 2016).
Помимо процесса конвекции есть еще одна переменная, которая заставляет пластины двигаться, и это гравитация. Эта сила заставляет тектонические плиты перемещаться на несколько сантиметров каждый год, что приводит к огромному удалению плит друг от друга с течением миллионов лет (EOS, 2017).
Конвекционные токи
Мантия представляет собой жидкий материал, но достаточно плотный, чтобы по нему могли плавать тектонические плиты. Многие геологи думают, что причина, по которой командование течет, заключается в том, что существует явление, известное как конвекционные потоки, которые способны перемещать тектонические слои (Engel, 2012)..
Конвекционные токи генерируются, когда самая горячая часть мантии поднимается, охлаждается и снова погружается. Повторяя этот процесс несколько раз, создается необходимое движение для смещения тектонических плит, которые имеют свободу движения в зависимости от силы, с которой конвекционные потоки сотрясают мантию..
Линейное движение пластин может быть объяснено тем, как процесс конвекции образует единицы массы жидкости или ячейки, которые, в свою очередь, движутся в разных направлениях, как показано на следующем рисунке:
Конвекционные ячейки постоянно меняются и ведут себя в пределах параметров хаотической системы, что позволяет генерировать различные непредсказуемые географические явления.
Некоторые ученые сравнивают это явление с движением ребенка, играющего в ванной, полной игрушек. Таким образом, земная поверхность может соединяться и отделяться несколько раз в течение неопределенного периода времени (Jaeger, 2003).
Процесс субдукции
Если пластина, расположенная под океанской литосферой, встречает другую пластину, плотная океаническая литосфера погружается под другую пластину, погружаясь в мантию: это явление известно как процесс субдукции (USGS, 2014).
Как будто это была скатерть, тонущая океаническая литосфера тянет остальную часть тектонической плиты, вызывая ее движение и сильное сотрясение в земной коре..
Этот процесс вызывает разделение океанической литосферы в нескольких направлениях, в результате чего образуются океанические корзины, в которых может быть создана новая, теплая и легкая океаническая кора..
Во время этого процесса есть плита, которая опускается, и другая, которая накладывается на плиту при спуске. Этот процесс вызывает наклон одной из пластин на угол от 25 до 40 градусов относительно поверхности Земли..
Континентальный дрейф
Теория континентального дрейфа объясняет, как континенты изменили свое положение на поверхности Земли.
Эта теория была поднята в 1912 году Альфредом Вегенером, геофизиком и метеорологом, который объяснил феномен континентального дрейфа, основываясь на сходстве окаменелостей животных, растений и различных горных пород, обнаруженных на разных континентах (Yount, 2009).
Считается, что континенты когда-то были объединены в духе Пангеи (суперконтинента с возрастом более 300 миллионов лет) и что позже они разделили и сместили позиции, которые мы в настоящее время знаем.
Эти смещения были вызваны движениями тектонических плит, которые имели место в течение миллионов лет.
Любопытная вещь о теории дрейфа континентов состоит в том, что она была первоначально отброшена и гарантирована спустя десятилетия с помощью новых открытий и технологических достижений в области геологии..
Скорость движения
В настоящее время можно отслеживать скорость движения тектонических плит благодаря магнитным полосам, расположенным на дне океанского дна..
Они могут регистрировать изменения в магнитном поле Земли, что позволяет ученым рассчитывать среднюю скорость, с которой пластины разделяются. Указанная скорость может сильно варьироваться в зависимости от пластины.
Плита, расположенная в Кордильера-дель-Артико, имеет самую медленную скорость (менее 2,5 см / год), в то время как в восточной части Тихого океана, около острова Пасхи, в южной части Тихого океана, в 3400 км к западу Чили, имеет самую быструю скорость движения (более 15 см / год).
Скорость движения также может быть получена из геологических картографических исследований, которые позволяют узнать возраст горных пород, их состав и структуру..
Эти данные позволяют определить, совпадает ли один предел плиты с другим, и скальные образования одинаковы. Измеряя расстояние между пластами, можно дать оценку скорости, с которой пластины перемещались в данный период времени..
Теория тектоники плит: выяснилось, как на самом деле устроена поверхность Земли
Ранее считалось, что поверхность Земли статичная и жесткая. Однако появившаяся теория тектоники плит изменила все понимание почвенного образования. Она указывает на постоянное движение поверхности планеты. И доказательством тому служат землетрясения, извержения вулканов, образование гор и вулканических бассейнов. Что об этом известно?
Читайте «Хайтек» в
Из чего состоит поверхность Земли?
Недра Земли можно делить на слои по их механическим (в частности реологическим) или химическим свойствам. По механическим свойствам выделяют литосферу, астеносферу, мезосферу, внешнее ядро и внутреннее ядро. По химическим свойствам Землю можно разделить на земную кору, верхнюю мантию, нижнюю мантию, внешнее ядро и внутреннее ядро.
Центральная, наиболее глубокая часть планеты Земля, геосфера, находящаяся под мантией Земли и, предположительно, состоящая из железо-никелевого сплава с примесью других сидерофильных элементов. Глубина залегания — 2 900 км.
Мантия Земли простирается до глубины 2 890 км, что делает ее самым толстым слоем Земли. Давление в нижней мантии составляет около 140 ГПа (1,4·10 6 атм).
Мантия состоит из силикатных пород, богатых железом и магнием по отношению к вышележащей коре. Высокие температуры в мантии делают силикатный материал достаточно пластичным, чтобы могла существовать конвекция вещества в мантии, выходящего на поверхность через разломы в тектонических плитах.
Толщина земной коры может быть от 5 до 70 км в глубину от поверхности. Самые тонкие части океанической коры, которые лежат в основе океанических бассейнов (5–10 км), состоят из плотной железо-магниевой силикатной породы, такой как базальт.
В нашем материале речь пойдет в верхней части строения Земли: о литосферных плитах.
Как устроены литосферные плиты?
Существует два принципиально разных вида земной коры — кора континентальная и кора океаническая. Некоторые литосферные плиты сложены исключительно океанической корой, другие состоят из блока континентальной коры, впаянного в кору океаническую.
Суммарная мощность (толщина литосферы) 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.
Литосферные плиты постоянно меняют свои очертания, они могут раскалываться в результате рифтинга и спаиваться, образуя единую плиту в результате коллизии. Литосферные плиты также могут тонуть в мантии планеты, достигая глубины внешнего ядра.
С другой стороны, разделение земной коры на плиты неоднозначно, и по мере накопления геологических знаний выделяются новые плиты, а некоторые границы плит признаются несуществующими. Поэтому очертания меняются со временем и в этом смысле. Особенно это касается малых плит, в отношении которых геологами предложено множество кинематических реконструкций, зачастую взаимно исключающих друг друга.
Скорость горизонтального движения литосферных плит в наше время варьируется от 1 до 6 см в год (скорость раздвигания плит — от 2 до 12 см в год). Скорость раздвигания плит от Срединно-Атлантического хребта в северной части его составляет 2,3 см в год, а в южной части — 4 см в год.
Наиболее быстро раздвигаются плиты вблизи Восточно-Тихоокеанского хребта у острова Пасхи — их скорость 18 см в год. Медленнее всего раздвигаются плиты в Аденском заливе и Красном море — со скоростью 1–1,5 см в год.
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.
Как двигаются литосферные плиты?
Согласно современному научному подходу к движению плит, земная кора состоит из относительно целостных блоков — литосферных плит, которые находятся в постоянном движении относительно друг друга.
При этом в зонах расширения (срединно-океанических хребтах и континентальных рифтах) в результате спрединга (англ. seafloor spreading — растекание морского дна) образуется новая океаническая кора, а старая поглощается в зонах субдукции.
Тепловая конвекция в веществе мантии возникает как эффективный механизм передачи тепловой энергии из ядра Земли и представляет собой конвективные ячейки размером до нескольких тысяч километров. Над восходящими потоками мантийного вещества, то есть горячими и менее плотными, располагаются зоны спрединга океанского дна.
Нисходящие струи остывшего и более плотного мантийного вещества увлекают за собой литосферные плиты в зонах субдукции. Движение плит осуществляется за счет вязкого сцепления вещества верхней мантии, находящегося в конвективном движении, с неровной подошвой литосферы.
Современные движения литосферных плит фиксируются несколькими методами, самыми распространенными из которых являются методы космической геодезии. Современные GPS-приемники способны фиксировать перемещения плит с точностью до долей миллиметра в год.
Последствия движения литосферных плит также можно наблюдать в сейсмодислокациях — нарушениях сплошности горных пород, возникающих в результате землетрясений, которые, в свою очередь, являются следствием мгновенного снятия напряжений в земной коре.
Известный пример сейсмодислокации — забор на ферме в Калифорнии, неподалеку от Сан-Франциско, разделенный на две части, сдвинутые вдоль разлома Сан-Андреас относительно друг друга на несколько метров.
Модель тектоники плит на поверхности вулканического лавового озера
Более 90% поверхности Земли в современную эпоху покрыто восьмью крупнейшими литосферными плитами:
Что ученые узнали о теории тектоники плит?
Ученый Брэдфорд Фоули из Пенсильванского университета США уверен, что поверхность Земли нельзя считать статичной, ведь она постоянно взволнована. Более того, по мнению специалиста, тектоника действует правильно, расставляя все на свои места. Разломы земной коры также являются результатом взаимодействия подземных плит.
На протяжении веков наука считала, что поверхность Земли, ее крайний слой статичен и жесток. Он не движется и не изменяется. Однако появившаяся теория тектоники плит изменила все понимание почвенного образования. Она явно указывает на постоянное движение поверхности планеты. И доказательством тому служат землетрясения, извержения вулканов, образование гор и вулканических бассейнов.
Все эти события так или иначе связаны с горячими недрами Земли. Все знакомые нам пейзажи, которые есть на планете, являются продуктами эонного цикла, в которого планета занята постоянным усовершенствованием себя.
Тектоника плит сегодня описывает весь внешний слой Земли. Он занимает толщину около 100 км и разбивается на своеобразные паззлы из плит породы, несущей континенты и морское дно. При этом пластины, образующиеся в процессе этого движения, опускаются вглубь планеты. Этот цикл, как заявляют ученые, создает многие геологические чудеса, но он же является и причиной многих стихийных бедствий на нашей планете.
Он связывает между собой многие несовместимые вещи: спрединг морского дна и магнитные полосы в местах формирования землетрясений и горных хребтов. Геодинамик Брэдфорд Фоули из Пенсильванского университета считает, что тектоника плит действует правильным образом, поскольку она все расставляет на свои места.
А потому теория кажется не просто убедительной, а реальной. Поверхность Земли нельзя считать неподвижной. Она постоянно взволнованная и беспокойная. Образуемые разломы — это тоже результат взаимодействия тектонических плит. Они подтверждают идею дрейфующих континентов, которая считается необычной.
Какое будущее у науки тектоники?
Несмотря на кажущуюся простоту и изящность, по мере накопления новых данных концепция тектоники литосферных плит непрерывно развивается.
Одним из актуальных вопросов современной тектоники и геодинамики остается объяснение причин внутриплитного магматизма и магматизма горячих точек, в результате которого возникают цепочки океанических островов, например, Гавайи или супервулканы вроде Йеллоустонского, а также крупные магматические провинции, скажем, Сибирские траппы и траппы плато Декан в Индии.
Одной из наиболее распространенных гипотез, объясняющих причины внутриплитного магматизма, является концепция мантийных плюмов — струй горячего мантийного вещества, поднимающихся с границы ядро — мантия и являющихся источником избыточного (по сравнению со средним для мантии значением) тепла, которое инициирует выплавление огромных объемов магмы.
В случае излияния на поверхность континента или океанского дна эти расплавы, по составу соответствующие базальтам, формируют крупные изверженные провинции.
Если при подъеме к поверхности земли плюм упирается в океанскую кору, то он прожигает ее, в результате чего формируются вулканические острова — подводные вулканы, вершины которых возвышаются над поверхностью океана, или крупные океанские базальтовые плато вроде плато Онтонг-Джава в Тихом океане.
Все это время мы имели неправильное представление о движении тектонических плит
Как бы тверда не была земля под нашими ногами, на глубине циркулирует целое «море», формирующее жидкую часть земного ядра. Если не вдаваться в более точное описание строения земной коры, то можно сказать, что поверх этого «моря» находятся тектонические плиты, которые, как мы знаем еще с курса школьной географии, постоянно находятся в движении. Но, как недавно удалось выяснить объединенной группе ученых из США и Франции, все это время мы могли иметь неверное представление о том, почему тектонические плиты сдвигаются друг относительно друга.
Даже, казалось бы, широко известные факты могут быть совсем не точными
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.
Новости, статьи и анонсы публикаций
Свободное общение и обсуждение материалов
Что можно найти под грунтом на глубине почти 6 000 метров ниже уровня моря? Казалось бы, ничего живого. Так думали и исследователи из Океанографического инст…
В 2022 году в австралийском острове Тасмания появится земной «черный ящик». 🌏 На протяжении десятилетий он будет собирать данные об изменениях климата и заголовки новостей. В случае конца света, следующие жители Земли смогут узнать о причинах гибели нынешнего человечества.
Обезлесение является одной из наиболее серьезных угроз, которые стоят перед человечеством. Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Ecolo…
Тектонические плиты в науке
В настоящее время существует специальная область знаний, отвечающая за изучение развития сейсмической активности земной коры. Она получила название тектоники плит. Сама тектоническая (литосферная) плита представляет собой определенный структурный элемент в литосфере, который непрерывно движется в верхней мантии (астеносфере) планеты Земля.
В свою очередь, тектоника как самостоятельная наука в географии занимается изучением строения земной коры, а также динамики её движения на протяжении длительного периода времени. Она также устанавливает процесс взаимодействия литосферных блоков между собой.
Литосфера включает в себя как большие, так и маленькие плиты. На тех участках планеты, в которых отмечаются зоны с наиболее высокой сейсмической и вулканической активностью, образуются горные массивы, бассейны, каньоны, извержения вулканов, а также землетрясения катастрофического характера, приводящие к весьма печальным последствиям. В основном это происходит на границе огромных тектонических плит, которые приводят к разломам в земной поверхности.
Несомненно, изменению структуры рельефа способствует движение тектонических плит Земли. Схема развития этого явления может быть представлена в двух вариантах:
Изучая карту мира, можно обнаружить, что очертания материков похожи друг на друга. Так, исследования ученых показали, что много миллионов лет назад тектонические плиты были единым целым. Такой материковый комплекс называется Пангея. Однако по мере эволюции сейсмическая активность Земли лишь возрастала, что привело к образованию отдельных литосферных блоков, отдаленных друг от друга на весьма значительное расстояние.
В настоящее время ученые различных стран мира сходятся во мнении, что через несколько веков процесс формирования материков будет иметь обратный характер, то есть литосферные блоки начнут вновь двигаться навстречу друг к другу.
Причина движения
Главной движущей силой материков является конвекция. Это явление представляет собой определенные процессы непрерывного движения веществ в земной коре. Так, особо высокая температура, выходящая за отметку 5 тыс. градусов по Цельсию, наблюдается в центральной части планеты. В процессе нагревания слои, находящиеся в недрах Земли, поднимаются. Со слоями более низкой температуры наблюдается прямо противоположная тенденция, поскольку они двигаются обратно к центру.
В результате конвекции образуется непрерывное движение веществ различной температуры, что и приводит к движению тектонических (литосферных) плит. Необходимо отметить тот факт, что скорость их передвижения составляет в среднем от двух до двух с половиной сантиметров в год. Такая характерная динамика сопоставима со скоростью роста человеческих ногтей.
Результатом деформации земной поверхности является возникновение целых горных комплексов, таких как Урал, Алтай и Кавказ, находящихся на территории России. Кроме того, сюда можно отнести Гималаи, Альпы, Анды, а также систему разломов Сан-Андреас.
При изучении сути тектоники необходимо определить, какие существуют виды тектонических структур. Так, среди них можно выделить следующие:
К наиболее крупным литосферным блокам можно отнести Антарктическую, Африканскую, Евразийскую, Австралийскую, а также Тихоокеанскую плиту. Кроме того, сюда можно отнести Северо- и Южно-американскую, Индостанскую плиту. На их площадь приходится около 90 процентов всей земной поверхности.
Необходимо отметить тот факт, что скользящая тектоническая структура характерна для такого материка, как Африка. На её поверхности сейчас наблюдается много разломов, особенно на территории Кении. Ученые прогнозируют, что спустя десять миллионов лет африканский континент в качестве единого целого полностью прекратит свое существование. Помимо дивергентной, конвергентной, а также скользящей тектонической структуры, выделяют континентальные, океанические и смешанные литосферные блоки.
Характеристика теорий
Существует несколько теорий тектонических плит. Наиболее популярной из них является гипотеза, выдвинутая А. Вегенером. Она основывалась на предположении, что много миллионов лет назад западная Африка и восточная часть Южной Америки были единым целым.
Вегенер внёс значительный вклад в развитие тектоники. Прежде всего, он утверждал, что литосферные блоки разной весовой категории с довольно жёсткой структурой расположены на астеносфере Земли. Внешняя мантия была весьма пластичной, вследствие чего тектонические плиты постоянно находились в хаотичном движении.
Беспорядочное перемещение платформ приводило к их неизбежному столкновению. Плиты также могли заходить на поверхности друг друга. Все эти события способствовали появлению таких природных явлений, как извержения вулканов и катастрофических землетрясений. Участки земной коры, имеющие высокую степень сейсмической активности, смещались в пространстве приблизительно на восемнадцать сантиметров в год. На земной поверхности также можно было наблюдать извержение магмы из недр.
В настоящее время некоторые учёные считают, что именно магма принимала активное участие в формировании океанического дна. Лава, выходящая из недр Земли, постепенно остывала, в результате чего формировался новый рельеф. При этом те участки земной коры, которые не принимали участия в формировании структуры дна, с помощью дрейфа литосферных блоков снова проникали в земные недра, превращаясь в магму.
Кроме того, в своих научных исследованиях А. Вегенер уделял время изучению темы вулканов. Он рассматривал вопросы, касающиеся растяжения океанического дна и состава жидких веществ в недрах Земли.
Кроме А. Вегенера существенный вклад в развитие тектонической науки внёс Шмеллинг. В своих научных трудах он впервые открыл силу движения литосферных плит. Учёный установил, что главным движущим фактором является конвекция, при которой нижние земные слои с более высокой температурой поднимаются, а верхние постепенно остывают и проходят вниз к недрам Земли.
В настоящее время современная тектоническая наука включает в себя следующие основные положения:
Таким образом, именно движение тектонических платформ, происходящее на протяжении многих миллионов лет, способствовало формированию отдельных материков, островов, континентальных рифов и каньонов, которые существуют в настоящее время. Учёные выявили устойчивую тенденцию в динамике плит. Так, скорость горизонтальных сдвигов блоков возросла примерно в два раза в течение ста миллионов лет. Однако, согласно прогнозам учёных, она должна была, наоборот, уменьшиться. Исходя из этого можно сделать вывод, что характер поведения плит не является слишком предсказуемым.
Исследователи утверждают, что основным фактором, влияющим на темп движения, является вода. Именно огромное скопление жидкости внутри земной поверхности способствует смягчению мантии, в результате чего скорость перемещения плит значительно повышается. Необходимо отметить тот факт, что процесс перемещения литосферных блоков все ещё не завершён. Образ земной поверхности до сих пор продолжает формироваться.
