Există două tipuri de litosferă. Litosfera oceanică are o crustă oceanică de aproximativ 6 km grosime. Este acoperit în mare parte de mare. Litosfera continentală este acoperită de o crustă continentală cu o grosime de 35 până la 70 km. În cea mai mare parte, această scoarță iese deasupra, formând pământ.

Farfurii

Roci și minerale

plăci în mișcare

Plăcile scoarței terestre se mișcă constant în direcții diferite, deși foarte lent. Viteza medie de deplasare a acestora este de 5 cm pe an. Unghiile tale cresc cam la aceeași viteză. Deoarece toate plăcile sunt strâns adiacente una cu cealaltă, mișcarea oricăreia dintre ele acționează asupra plăcilor din jur, determinându-le să se miște treptat. Plăcile se pot mișca în moduri diferite, care pot fi văzute la granițele lor, dar motivele care provoacă mișcarea plăcilor sunt încă necunoscute oamenilor de știință. Aparent, acest proces poate să nu aibă nici început, nici sfârșit. Cu toate acestea, unele teorii susțin că un tip de mișcare a plăcilor poate fi, ca să spunem așa, „primar”, iar din el toate celelalte plăci sunt deja puse în mișcare.

Un tip de mișcare a plăcilor este „scufundarea” unei plăci sub alta. Unii savanți cred că acest tip de mișcare este cel care provoacă toate celelalte mișcări ale plăcilor. La unele granițe, roca topită, care pătrunde la suprafață între două plăci, se întărește de-a lungul marginilor lor, împingând aceste plăci în afară. Acest proces poate provoca, de asemenea, mișcarea tuturor celorlalte plăci. Se mai crede că, pe lângă împingerea primară, mișcarea plăcilor este stimulată de fluxurile de căldură gigantice care circulă în manta (vezi articolul „”).

continente în derivă

Oamenii de știință cred că de la formarea scoarței terestre primare, mișcarea plăcilor a schimbat poziția, forma și dimensiunea continentelor și oceanelor. Acest proces a fost numit tectonica plăci. Sunt date diverse dovezi ale acestei teorii. De exemplu, contururile continentelor precum America de Sud și Africa arată ca și cum ar fi format cândva un singur întreg. Asemănări neîndoielnice au fost găsite și în structura și vârsta rocilor care alcătuiesc lanțurile muntoase antice de pe ambele continente.

1. Potrivit oamenilor de știință, masele de uscat care formează acum America de Sud și Africa au fost conectate între ele acum mai bine de 200 de milioane de ani.

2. Aparent, fundul Oceanului Atlantic s-a extins treptat când s-a format rocă nouă la limitele plăcilor.

3. Acum, America de Sud și Africa se îndepărtează una de cealaltă cu o rată de aproximativ 3,5 cm pe an din cauza mișcării plăcilor.

falie tectonica geomagnetica litosferica

Începând cu Proterozoicul timpuriu, rata de mișcare a plăcilor litosferice a scăzut constant de la 50 cm/an la valoarea sa actuală de aproximativ 5 cm/an.

Scăderea vitezei medii de mișcare a plăcilor va continua, până în momentul în care, din cauza creșterii puterii plăcilor oceanice și a frecării acestora între ele, aceasta nu se va opri deloc. Dar asta se va întâmpla, se pare, abia după 1-1,5 miliarde de ani.

Pentru a determina vitezele de mișcare a plăcilor litosferice, se folosesc de obicei date despre localizarea anomaliilor magnetice cu benzi pe fundul oceanului. Aceste anomalii, așa cum s-a stabilit acum, apar în zonele de rift ale oceanelor datorită magnetizării bazaltului erupt pe ele de câmpul magnetic care exista pe Pământ în momentul revărsării bazaltului.

Dar, după cum știți, câmpul geomagnetic din când în când își schimba direcția exact invers. Acest lucru a condus la faptul că bazalții care au erupt în diferite perioade de inversări ale câmpului geomagnetic s-au dovedit a fi magnetizați în direcții opuse.

Dar, din cauza extinderii fundului oceanului în zonele de rift ale crestelor mijlocii oceanului, bazalții mai vechi se dovedesc întotdeauna mutați la distanțe mai mari de aceste zone și, împreună cu fundul oceanului, câmpul magnetic antic al Pământului. „înghețat” în bazalt se îndepărtează și de ele.

Orez.

Expansiunea scoarței oceanice împreună cu bazalții magnetizați diferit se dezvoltă de obicei strict simetric pe ambele părți ale faliei de rift. Prin urmare, anomaliile magnetice asociate sunt, de asemenea, situate simetric de-a lungul ambilor versanți ai crestelor mijlocii oceanice și a bazinelor abisale din jur. Astfel de anomalii pot fi acum utilizate pentru a determina vârsta fundului oceanului și rata de expansiune a acestuia în zonele de rift. Cu toate acestea, pentru aceasta este necesar să se cunoască vârsta inversărilor individuale ale câmpului magnetic al Pământului și să se compare aceste inversări cu anomaliile magnetice observate pe fundul oceanului.

Vârsta inversărilor magnetice a fost determinată din studii paleomagnetice detaliate ale secvențelor bine datate ale foilor bazaltice și rocilor sedimentare ale continentelor și bazalților de pe fundul oceanului. Ca urmare a comparării scalei de timp geomagnetice obținute în acest fel cu anomaliile magnetice de pe fundul oceanului, a fost posibilă determinarea vârstei scoarței oceanice în majoritatea apelor Oceanului Mondial. Toate plăcile oceanice care s-au format mai devreme decât Jurasicul târziu s-au redus deja în manta sub zonele moderne sau antice de subîmpingere a plăcilor și, în consecință, nu s-au păstrat anomalii magnetice mai vechi de 150 de milioane de ani pe fundul oceanului.

Concluziile de mai sus ale teoriei fac posibilă calcularea cantitativă a parametrilor de mișcare la începutul a două plăci adiacente și apoi pentru a treia, luate în tandem cu una dintre cele anterioare. În acest fel, se pot implica treptat principalele plăci litosferice identificate în calcul și se pot determina deplasările reciproce ale tuturor plăcilor de pe suprafața Pământului. În străinătate, astfel de calcule au fost efectuate de J. Minster și colegii săi, iar în Rusia de S.A. Ushakov și Yu.I. Galuşkin. S-a dovedit că fundul oceanului se depărtează cu viteză maximă în partea de sud-est a Oceanului Pacific (lângă Insula Paștelui). În acest loc, până la 18 cm de crustă oceanică nouă crește anual. În ceea ce privește scara geologică, aceasta este mult, deoarece numai în 1 milion de ani se formează în acest fel o fâșie de fund tânăr de până la 180 km lățime, în timp ce aproximativ 360 km3 de lave de bazalt sunt turnați la fiecare kilometru de ruptură. zonă în același timp! Conform acelorași calcule, Australia se îndepărtează de Antarctica cu o rată de aproximativ 7 cm/an, iar America de Sud se îndepărtează de Africa cu o rată de aproximativ 4 cm/an. Îndepărtarea Americii de Nord de Europa este mai lentă - 2-2,3 cm/an. Marea Roșie se extinde și mai lent - cu 1,5 cm/an (în consecință, aici este mai puțin debit de bazalt - doar 30 km3 pe kilometru liniar al Riftului Mării Roșii în 1 milion de ani). Pe de altă parte, rata de „coliziune” dintre India și Asia ajunge la 5 cm/an, ceea ce explică intensele deformații neotectonice care se dezvoltă în fața ochilor noștri și creșterea sistemelor montane din Hindu Kush, Pamir și Himalaya. . Aceste deformații creează un nivel ridicat de activitate seismică în întreaga regiune (impactul tectonic al coliziunii Indiei cu Asia afectează mult dincolo de zona de coliziune a plăcilor în sine, extinzându-se până la Lacul Baikal și regiunile liniei principale Baikal-Amur) . Deformările Caucazului Mare și Mic sunt cauzate de presiunea plăcii arabe asupra acestei regiuni a Eurasiei, cu toate acestea, rata de convergență a plăcilor de aici este mult mai mică - doar 1,5-2 cm / an. Prin urmare, activitatea seismică a regiunii este, de asemenea, mai mică aici.

Metodele geodezice moderne, inclusiv geodezia spațială, măsurătorile cu laser de înaltă precizie și alte metode, au stabilit viteza de mișcare a plăcilor litosferice și s-a dovedit că plăcile oceanice se mișcă mai repede decât cele în structura cărora este inclus continentul, iar mai groasă este litosfera continentală, cu atât viteza de mișcare a plăcilor este mai mică.

Săptămâna trecută, publicul a fost agitat de vestea că peninsula Crimeea se îndreaptă spre Rusia, nu doar datorită voinței politice a populației, ci și conform legilor naturii. Ce sunt plăcile litosferice și pe care dintre ele este situată teritorial Rusia? Ce îi face să se miște și unde? Ce teritorii mai vor să „alăture” Rusiei și care amenință că „evadă” în SUA?

„Și mergem undeva”

Da, toți mergem undeva. În timp ce citiți aceste rânduri, vă deplasați încet: dacă vă aflați în Eurasia, atunci spre est cu o viteză de aproximativ 2-3 centimetri pe an, dacă în America de Nord, atunci cu aceeași viteză spre vest și dacă undeva pe fundul Oceanului Pacific (cum ai ajuns acolo?), apoi te duce spre nord-vest cu 10 centimetri pe an.

Dacă stai pe spate pe scaun și aștepți aproximativ 250 de milioane de ani, te vei găsi pe un nou supercontinent care va uni toate pământurile pământului - pe continentul Pangea Ultima, numit astfel în memoria străvechiului supercontinent Pangea, care a existat doar la 250 de ani. acum milioane de ani.

Prin urmare, vestea că „Crimeea se mișcă” cu greu poate fi numită știre. În primul rând, pentru că Crimeea, împreună cu Rusia, Ucraina, Siberia și Uniunea Europeană, fac parte din placa litosferică eurasiatică și toate s-au mișcat împreună într-o singură direcție în ultimele sute de milioane de ani. Cu toate acestea, Crimeea face, de asemenea, parte din așa-numitul Centura mobilă mediteraneană, este situată pe placa scitică și cea mai mare parte a părții europene a Rusiei (inclusiv orașul Sankt Petersburg) - pe platforma est-europeană.

Și aici apare adesea confuzia. Cert este că, pe lângă secțiuni uriașe ale litosferei, precum plăcile eurasiatice sau nord-americane, există complet diferite „plăci” mai mici. Dacă este foarte condiționat, atunci scoarța terestră este compusă din plăci litosferice continentale. Ele însele constau din platforme antice și foarte stabile.și zone de construcție montane (vechi și modern). Și deja platformele în sine sunt împărțite în plăci - secțiuni mai mici ale crustei, constând din două "straturi" - fundația și capacul, și scuturi - aflorimente "cu un singur strat".

Învelișul acestor plăci non-litosferice este format din roci sedimentare (de exemplu, calcar, compus din multe scoici de animale marine care au trăit în oceanul preistoric deasupra suprafeței Crimeei) sau roci magmatice (aruncate din vulcani și mase de lavă solidificate). A fFundațiile și scuturile de plăci constau cel mai adesea din roci foarte vechi, în principal de origine metamorfică. Acesta este denumirea dată rocilor magmatice și sedimentare care s-au scufundat în adâncurile scoarței terestre, unde, sub influența temperaturilor ridicate și a presiunii enorme, se produc diverse modificări cu acestea.

Cu alte cuvinte, cea mai mare parte a Rusiei (cu excepția Chukotka și Transbaikalia) este situată pe placa litosferică eurasiatică. Cu toate acestea, teritoriul său este „împărțit” între placa siberiană de vest, scutul Aldan, platformele siberiei și est-europene și placa scitică.

Probabil, directorul Institutului de Astronomie Aplicată (IPA RAS), doctor în științe fizice și matematice Alexander Ipatov, a spus despre mișcarea ultimelor două plăci. Iar ulterior, într-un interviu acordat lui Indicator, el a clarificat: „Suntem angajați în observații care ne permit să stabilim direcția de mișcare a plăcilor scoarței terestre. Placa pe care se află stația Simeiz se mișcă cu o viteză de 29. milimetri pe an spre nord-est, adică spre locul în care Rusia Iar placa în care se află Petru se deplasează, s-ar putea spune, spre Iran, spre sud-sud-vest”.Cu toate acestea, aceasta nu este o astfel de descoperire, deoarece această mișcare există de câteva decenii și ea însăși a început în epoca cenozoică.

Teoria lui Wegener a fost primită cu scepticism – în principal pentru că nu putea oferi un mecanism satisfăcător pentru a explica mișcarea continentelor. El credea că continentele se mișcă, spargând scoarța terestră, ca spărgătoarea de gheață prin gheață, datorită forței centrifuge din rotația Pământului și a forțelor mareelor. Oponenții săi au spus că continentele-„spărgătoare de gheață” în procesul de mișcare își vor schimba aspectul dincolo de recunoaștere, iar forțele centrifuge și de maree sunt prea slabe pentru a servi drept „motor” pentru ele. Un critic a calculat că, dacă forța mareelor ​​ar fi suficient de puternică pentru a mișca continentele atât de repede (Wegener a estimat viteza lor la 250 de centimetri pe an), aceasta ar opri rotația Pământului în mai puțin de un an.

Până la sfârșitul anilor 1930, teoria derivei continentale a fost respinsă ca neștiințifică, dar până la mijlocul secolului al XX-lea a trebuit să fie revenită la: au fost descoperite crestele oceanice de mijloc și s-a dovedit că în mod continuu se formează o crustă nouă în zona acestor creste, din cauza căreia continentele se „depărtau” . Geofizicienii au studiat magnetizarea rocilor de-a lungul crestelor oceanice și au găsit „benzi” cu magnetizare multidirecțională.

S-a dovedit că noua crustă oceanică „înregistrează” starea câmpului magnetic al Pământului în momentul formării, iar oamenii de știință au primit o „riglă” excelentă pentru a măsura viteza acestui transportor. Așadar, în anii 1960, teoria derivei continentale a revenit pentru a doua oară, definitiv. Și de data aceasta, oamenii de știință au reușit să înțeleagă ce mișcă continentele.

Banci de gheață în oceanul în clocot

„Imaginați-vă un ocean în care plutesc bancuri de gheață, adică există apă în el, există gheață și, să spunem, plutele de lemn sunt, de asemenea, înghețate în niște bancuri de gheață. Gheața sunt plăci litosferice, plutele sunt continente și plutesc în interior. substanța mantalei”, explică membru corespondent al Academiei Ruse de Științe Valery Trubitsyn, cercetător șef la Institutul de Fizică al Pământului, numit după O.Yu. Schmidt.

În anii 1960, el a prezentat teoria structurii planetelor gigantice, iar la sfârșitul secolului al XX-lea a început să creeze o teorie bazată pe matematică a tectonicii continentale.

Stratul intermediar dintre litosferă și miezul fierbinte de fier din centrul Pământului - mantaua - este format din roci silicate. Temperatura din acesta variază de la 500 de grade Celsius în partea superioară până la 4000 de grade Celsius la marginea nucleului. Prin urmare, de la o adâncime de 100 de kilometri, unde temperatura este deja de peste 1300 de grade, substanța mantalei se comportă ca o rășină foarte groasă și curge cu o viteză de 5-10 centimetri pe an, spune Trubitsyn.

Drept urmare, în manta, ca într-o oală cu apă clocotită, apar celule convective - zone în care materia fierbinte se ridică de pe o margine și se răcește de la cealaltă.

„Există aproximativ opt dintre aceste celule mari în manta și multe altele mici”, spune omul de știință. Crestele medii oceanice (de exemplu, în centrul Atlanticului) sunt locul în care materialul mantalei se ridică la suprafață și unde se naște o crustă nouă. În plus, există zone de subducție, locuri în care o placă începe să „se strecoare” sub cea vecină și se scufundă în manta. Zonele de subducție sunt, de exemplu, coasta de vest a Americii de Sud. Aici au loc cele mai puternice cutremure.

"În acest fel, plăcile participă la circulația convectivă a substanței mantalei, care devine temporar solidă în timp ce se află la suprafață. Pingându-se în manta, substanța plăcii se încălzește și se înmoaie din nou", explică geofizicianul.

În plus, jeturi individuale de materie se ridică la suprafață de pe manta - penaj, iar aceste jeturi au toate șansele să distrugă umanitatea. La urma urmei, penele de manta sunt cauza apariției supervulcanilor (vezi).Asemenea puncte nu sunt în niciun fel legate de plăcile litosferice și pot rămâne pe loc chiar și atunci când plăcile se mișcă. Când penarul iese, ia naștere un vulcan uriaș. Sunt mulți astfel de vulcani, sunt în Hawaii, în Islanda, un exemplu similar este caldera Yellowstone. Supervulcanii pot genera erupții de mii de ori mai puternice decât majoritatea vulcanilor obișnuiți precum Vezuviul sau Etna.

„Acum 250 de milioane de ani, un astfel de vulcan de pe teritoriul Siberiei moderne a ucis aproape toată viața, doar strămoșii dinozaurilor au supraviețuit”, spune Trubitsyn.

De acord - dispersat

Plăcile litosferice constau din crustă oceanică bazaltică relativ grea și subțire și continente mai ușoare, dar mult mai groase. O placă cu un continent și o crustă oceanică „înghețată” în jurul său se poate mișca înainte, în timp ce crusta oceanică grea se scufundă sub vecinul său. Dar când continentele se ciocnesc, ele nu se mai pot scufunda unele sub altele.

De exemplu, în urmă cu aproximativ 60 de milioane de ani, placa indiană s-a desprins de ceea ce a devenit mai târziu Africa și a mers spre nord, iar în urmă cu aproximativ 45 de milioane de ani s-a întâlnit cu placa eurasiatică, Himalaya, cei mai înalți munți de pe Pământ, au crescut în punctul de coliziune.

Mișcarea plăcilor va aduce mai devreme sau mai târziu toate continentele într-unul singur, deoarece frunzele converg într-o singură insulă într-un vârtej. În istoria Pământului, continentele s-au unit și s-au rupt de aproximativ patru până la șase ori. Ultimul supercontinent Pangea a existat acum 250 de milioane de ani, înainte de a fi supercontinentul Rodinia, acum 900 de milioane de ani, înainte de acesta - încă doi. „Și deja, se pare, unificarea noului continent va începe în curând”, clarifică omul de știință.

El explică că continentele acționează ca un izolator termic, mantaua de sub ele începe să se încălzească, apar curenți ascendente și, prin urmare, supercontinentele se despart din nou după un timp.

America o va „lua” pe Chukotka

Plăcile litosferice mari sunt desenate în manuale, oricine le poate numi: placă antarctică, eurasiatică, nord-americană, sud-americană, indiană, australiană, Pacific. Dar la granițele dintre plăci există un adevărat haos al multor microplăci.

De exemplu, granița dintre Placa Nord-Americană și Placa Eurasiatică nu se desfășoară deloc de-a lungul strâmtorii Bering, ci mult spre vest, de-a lungul crestei Chersky. Chukotka se dovedește astfel a fi parte a plăcii nord-americane. În același timp, Kamchatka este parțial situată în zona microplăcii Okhotsk și parțial în zona microplăcii Mării Bering. Și Primorye este situat pe ipotetica placă Amur, a cărei margine de vest se sprijină pe Baikal.

Acum marginea de est a plăcii eurasiatice și marginea de vest a plăcii nord-americane se „învârtesc” ca niște roți dințate: America se rotește în sens invers acelor de ceasornic, iar Eurasia se rotește în sensul acelor de ceasornic. Ca urmare, Chukotka se poate desprinde în sfârșit „de-a lungul cusăturii”, iar în acest caz, pe Pământ poate apărea o cusătură circulară gigantică, care va trece prin Oceanele Atlantic, Indian, Pacific și Arctic (unde este încă închisă) . Și Chukotka însăși va continua să se miște „pe orbita” Americii de Nord.

Vitezometru pentru litosferă

Teoria lui Wegener a fost reînviată, nu în ultimul rând pentru că oamenii de știință au capacitatea de a măsura cu precizie deplasarea continentelor. Acum sunt folosite sisteme de navigație prin satelit pentru aceasta, dar există și alte metode. Toate acestea sunt necesare pentru a construi un singur sistem internațional de coordonate - Cadrul Internațional de Referință Terestră (ITRF).

Una dintre aceste metode este interferometria radio de bază foarte lungă (VLBI). Esența sa constă în observațiile simultane cu ajutorul mai multor radiotelescoape în diferite părți ale Pământului. Diferența de timp de achiziție a semnalului face posibilă determinarea decalajelor cu o precizie ridicată. Alte două moduri de măsurare a vitezei sunt observațiile cu laser folosind sateliți și măsurătorile Doppler. Toate aceste observații, inclusiv cu ajutorul GPS-ului, sunt efectuate la sute de stații, toate aceste date sunt reunite și, ca urmare, obținem o imagine a derivei continentale.

De exemplu, Simeizul Crimeei, unde se află o stație de sondare cu laser, precum și o stație prin satelit pentru determinarea coordonatelor, „călătorește” spre nord-est (în azimut aproximativ 65 de grade) cu o viteză de aproximativ 26,8 milimetri pe an. Zvenigorod, lângă Moscova, se mișcă cu aproximativ un milimetru pe an mai repede (27,8 milimetri pe an) și își păstrează cursul spre est - aproximativ 77 de grade. Și, să zicem, vulcanul hawaian Mauna Loa se deplasează spre nord-vest de două ori mai repede - 72,3 milimetri pe an.

Plăcile litosferice pot fi, de asemenea, deformate, iar părțile lor își pot „trăi propria viață”, mai ales la limite. Deși amploarea independenței lor este mult mai modestă. De exemplu, Crimeea se deplasează în continuare independent spre nord-est cu o viteză de 0,9 milimetri pe an (și în același timp crește cu 1,8 milimetri), iar Zvenigorod se deplasează undeva spre sud-est cu aceeași viteză (și în jos - cu 0 ). 2 milimetri pe an).

Trubitsyn spune că această independență se explică parțial prin „istoria personală” a diferitelor părți ale continentelor: părțile principale ale continentelor, platformele, pot fi fragmente de plăci litosferice antice care s-au „contopit” cu vecinii lor. De exemplu, Ural Range este una dintre cusături. Platformele sunt relativ rigide, dar părțile din jurul lor se pot deforma și se pot deplasa după bunul plac.

Planetele solide în dezvoltarea lor trec printr-o perioadă de încălzire, a cărei energie principală este furnizată de fragmente de corpuri cosmice care cad pe suprafața planetei ( cm. Ipoteza unui nor de gaz și praf). Când aceste obiecte se ciocnesc cu planeta, aproape toată energia cinetică a obiectului care cade este convertită instantaneu în energie termică, deoarece viteza sa de mișcare, care este de câteva zeci de kilometri pe secundă, scade brusc la zero în momentul impactului. Pentru toate planetele interioare ale sistemului solar - Mercur, Venus, Pământ, Marte - această căldură a fost suficientă, dacă nu pentru a se topi complet sau parțial, atunci măcar să se înmoaie și să devină plastică și fluidă. În această perioadă, substanțele cu cea mai mare densitate s-au mutat în centrul planetelor, formându-se miez, iar cel mai puțin dens, dimpotrivă, s-a ridicat la suprafață, formându-se scoarta terestra. Cam la fel, dressingul pentru salată este stratificat dacă este lăsat mult timp pe masă. Acest proces, numit diferențierea magmei explică structura internă a pământului.

Pentru cele mai mici planete interioare, Mercur și Marte (precum și Luna), această căldură a scăpat în cele din urmă la suprafață și a fost disipată în spațiu. Planetele s-au solidificat apoi și (ca și în cazul lui Mercur) au prezentat o activitate geologică scăzută în următoarele câteva miliarde de ani. Istoria Pământului a fost foarte diferită. Deoarece Pământul este cea mai mare dintre planetele interioare, are și cel mai mare depozit de căldură. Și cu cât planeta este mai mare, cu atât este mai mic raportul dintre suprafață și volum și cu atât pierde mai puțină căldură. În consecință, Pământul s-a răcit mai lent decât celelalte planete interioare. (Același lucru se poate spune despre Venus, care este puțin mai mică decât Pământul.)

În plus, încă de la începutul formării Pământului, în el a avut loc dezintegrarea elementelor radioactive, ceea ce a crescut furnizarea de căldură în adâncurile sale. Prin urmare, Pământul poate fi considerat un cuptor sferic. În interiorul acestuia, căldura este generată continuu, transferată la suprafață și radiată în spațiu. Transferul de căldură determină o mișcare reciprocă halate -învelișul Pământului, situat între miez și scoarța terestră la o adâncime de câteva zeci până la 2900 km ( cm. Schimb de caldura). Materia fierbinte se ridică din adâncurile mantalei, se răcește, apoi se scufundă din nou, fiind înlocuită cu o nouă materie fierbinte. Acesta este un exemplu clasic de celulă convectivă.

Putem spune că roca mantalei fierbe în același mod ca apa într-un ibric: în ambele cazuri, căldura este transferată în procesul de convecție. Unii geologi cred că este nevoie de sute de milioane de ani pentru ca rocile din manta să finalizeze un ciclu convectiv complet, un timp foarte lung după standardele umane. Se știe că multe substanțe se deformează încet în timp, deși pe parcursul vieții umane par absolut solide și nemișcate. De exemplu, în catedralele medievale, geamurile antice ale ferestrelor sunt mai groase în partea de jos decât în ​​partea de sus, deoarece sticla a trecut de-a lungul veacurilor sub forța gravitației. Dacă în câteva secole acest lucru se întâmplă cu sticla solidă, atunci nu este greu de imaginat că același lucru se poate întâmpla și cu rocile solide din sute milion ani.

Pe deasupra celulelor convective ale mantalei pământului plutesc rocile care alcătuiesc suprafața solidă a Pământului - așa-numitele plăci tectonice. Aceste plăci sunt compuse din bazalt, cea mai comună rocă magmatică eruptă. Grosimea acestor plăci este de aproximativ 10-120 km și se deplasează de-a lungul suprafeței mantalei parțial topite. Continentele, compuse din roci relativ ușoare, cum ar fi granitul, formează stratul superior al plăcilor. În cele mai multe cazuri, grosimea plăcilor de sub continente este mai mare decât de sub oceane. În timp, procesele care au loc în interiorul Pământului mișcă plăcile, provocându-le să se ciocnească și să crape, până la formarea de plăci noi sau la dispariția celor vechi. Datorită acestei mișcări lente, dar continue a plăcilor, suprafața planetei noastre se află într-o dinamică constantă, în continuă schimbare.

Este important să înțelegeți că conceptele de „slab” și „mainland” nu sunt același lucru. De exemplu, placa tectonica nord-americană se extinde de la mijlocul Oceanului Atlantic până la coasta de vest a continentului nord-american. O parte din farfurie este acoperită cu apă, o parte cu pământ. Placa Anatoliei, pe care se află Turcia și Orientul Mijlociu, este complet acoperită de uscat, în timp ce Placa Pacificului este situată complet sub Oceanul Pacific. Adică, limitele plăcilor și liniile de coastă ale continentelor nu coincid neapărat. Apropo, cuvântul „tectonic” provine din cuvântul grecesc tekton(„constructor”) – aceeași rădăcină este în cuvântul „arhitect” – și se referă la procesul de construire sau asamblare.

Tectonica plăcilor este cel mai vizibilă acolo unde plăcile se ating. Se obișnuiește să se distingă trei tipuri de limite între plăci.

Granițe divergente

În mijlocul Oceanului Atlantic, magma fierbinte se ridică la suprafață, formată în adâncurile mantalei. Se sparge suprafața și se răspândește, umplând treptat fisura dintre plăcile de alunecare. Din această cauză, fundul mării se extinde, iar Europa și America de Nord se depărtează cu o rată de câțiva centimetri pe an. (Această mișcare ar putea fi măsurată folosind radiotelescoape situate pe două continente, comparând ora de sosire a semnalului radio de la quasari îndepărtați.)

Dacă granița divergentă este situată sub ocean, ca urmare a divergenței plăcilor ia naștere o creastă mijlocie a oceanului, un lanț muntos format prin acumularea de materie în punctul în care aceasta iese la suprafață. Creasta Mid-Atlantic, care se întinde de la Islanda până la Falkland, este cel mai lung lanț muntos de pe pământ. Dacă granița divergentă este situată sub continent, o sfâșie literalmente. Un exemplu de astfel de proces care are loc astăzi este Valea Marelui Rift, care se extinde de la Iordania la sud până în Africa de Est.

frontiere convergente

Dacă se formează o nouă crustă la granițele divergente, atunci în altă parte crusta trebuie distrusă, altfel Pământul ar crește în dimensiune. Când două plăci se ciocnesc, una dintre ele se mișcă sub cealaltă (acest fenomen se numește subducție, sau împingere). În acest caz, placa, care se află dedesubt, este scufundată în manta. Ceea ce se întâmplă la suprafața de deasupra zonei de subducție depinde de locația limitelor plăcii: sub continent, la marginea continentului sau sub ocean.

Dacă zona de subducție este situată sub scoarța oceanică, atunci, ca urmare a subducției, se formează un șanț (jgheab) adânc în mijlocul oceanului. Un exemplu în acest sens este cel mai adânc loc din oceane - șanțul Marianelor de lângă Filipine. Materialul plăcii inferioare pătrunde adânc în magmă și se topește acolo, iar apoi se poate ridica din nou la suprafață, formând o creastă de vulcani - cum ar fi, de exemplu, un lanț de vulcani în estul Mării Caraibelor și pe coasta de vest. al Statelor Unite.

Dacă ambele plăci de la limita convergentă sunt sub continente, rezultatul va fi foarte diferit. Crusta continentală este compusă din materiale ușoare, iar ambele plăci plutesc de fapt deasupra zonei de subducție. Pe măsură ce o placă alunecă sub cealaltă, cele două continente se ciocnesc, iar granițele lor se mototolesc, formând un lanț muntos continental. Așa s-au format Himalaya când placa indiană s-a ciocnit cu cea eurasiatică în urmă cu aproximativ 50 de milioane de ani. Ca urmare a aceluiași proces, Alpii s-au format când Italia s-a alăturat Europei. Iar Munții Urali, un vechi lanț de munți, pot fi numiți o „sutură” formată atunci când masivele europene și asiatice s-au unit.

Dacă continentul se sprijină doar pe una dintre plăci, va dezvolta pliuri și pliuri pe măsură ce se strecoară în zona de subducție. Un exemplu în acest sens este Anzii de pe coasta de vest a Americii de Sud. S-au format după ce placa sud-americană a plutit pe placa Nazca scufundată sub ea în Oceanul Pacific.

Transformați granițele

Uneori se întâmplă ca două plăci să nu se diverge și să nu se miște una sub cealaltă, ci pur și simplu frecați de-a lungul marginilor. Cel mai faimos exemplu de astfel de graniță este falia San Andreas din California, unde plăcile Pacificului și America de Nord se mișcă una lângă alta. În cazul unei granițe de transformare, plăcile se ciocnesc pentru un timp și apoi se depărtează, eliberând multă energie și provocând cutremure mari.

În concluzie, aș dori să subliniez că, deși tectonica plăcilor include conceptul de mișcare continentală, acesta nu este același cu ipoteza derivei continentale propusă la începutul secolului al XX-lea. Această ipoteză a fost respinsă (pe bună dreptate, potrivit autorului) de către geologi din cauza unor neconcordanțe experimentale și teoretice. Iar faptul că teoria noastră modernă include un aspect al ipotezei derivei continentale - mișcarea continentelor - nu înseamnă că oamenii de știință au respins tectonica plăcilor la începutul secolului trecut pentru a o accepta mai târziu. Teoria care este acum acceptată este fundamental diferită de cea anterioară.

În procesul de formare și apoi de dezvoltare a geologiei ca știință s-au propus multe ipoteze, fiecare dintre acestea, dintr-o poziție sau alta, a luat în considerare și a explicat fie probleme individuale, fie un complex de probleme legate de dezvoltarea scoarței terestre sau de Pământul ca întreg. Aceste ipoteze se numesc geotectonice. Unele dintre ele, din cauza persuasivității insuficiente, și-au pierdut rapid semnificația în știință, în timp ce altele s-au dovedit a fi mai durabile, din nou până s-au acumulat fapte și idei noi, care au stat la baza unor noi ipoteze care sunt mai potrivite pentru o anumită etapă a dezvoltarea științei. În ciuda marilor succese obținute în studiul structurii și dezvoltării scoarței terestre, niciuna dintre ipotezele și teoriile moderne (chiar recunoscute) nu este capabilă să explice în mod adecvat și complet toate condițiile de formare a scoarței terestre.

Prima ipoteză științifică, ipoteza ridicării, a fost formulată în prima jumătate a secolului al XIX-lea. bazat pe ideile plutoniştilor despre rolul forţelor interne ale Pământului, care au jucat un rol pozitiv în lupta împotriva ideilor eronate ale neptuniştilor. În anii 50. secolul al 19-lea a fost înlocuită cu ipoteza contracției (comprimată) mai fundamentată la acea vreme, prezentată de omul de știință francez Elie de Beaumont. Ipoteza contracției s-a bazat pe ipoteza cosmogonică a lui Laplace, care a recunoscut, după cum se știe, starea primară de fierbinte a Pământului și răcirea sa treptată ulterioară.

Esența ipotezei contracției este că răcirea Pământului determină comprimarea acestuia, urmată de o scădere a volumului său. Ca urmare, scoarța terestră, care se întărise înainte de zonele interioare ale planetei, este forțată să se încrețească, motiv pentru care se formează munți îndoiți.

În a doua jumătate a secolului al XIX-lea. Oamenii de știință americani J. Hall și J. Dan au formulat doctrina geosinclinalelor - zone mobile speciale ale scoarței terestre, transformându-se în timp în structuri montane pliate. Această învățătură a întărit semnificativ poziția ipotezei contracției. Cu toate acestea, până la începutul secolului al XX-lea. în legătură cu primirea de noi date pe Pământ, această ipoteză a început să-și piardă semnificația, deoarece s-a dovedit a fi incapabilă de a explica periodicitatea mișcărilor de construcție a munților și a proceselor de magmatism, a ignorat procesele de întindere etc. În plus, în știință au apărut idei despre formarea unei planete din particule reci, ceea ce a privat ipoteza de suportul său principal.

În același timp, doctrina geosinclinală a continuat să fie completată și dezvoltată. În acest sens, o mare contribuție a avut și oamenii de știință sovietici A. D. Arkhangelsky, N. S. Shatsky, M. V. Muratov și alții. şi mai ales de la începutul secolului al XX-lea. doctrina zonelor continentale relativ stabile - au început să se dezvolte platforme; dintre oamenii de știință domestici care au dezvoltat această doctrină, trebuie în primul rând să-i numim pe A. P. Karpinsky, A. D. Arkhangelsky, N. S. Shatsky, A. A. Bogdanov, A. L. Yanshin.

Doctrina geosinclinalelor și platformelor a devenit ferm stabilită în știința geologică și își păstrează semnificația până în prezent. Cu toate acestea, îi lipsește încă o bază teoretică solidă.

Dorința de a completa și elimina deficiențe în ipoteza contracției sau, dimpotrivă, de a o înlocui complet, a dus la apariția în prima jumătate a secolului XX. o serie de noi ipoteze geotectonice. Să notăm câteva dintre ele.

ipoteza pulsatiei. Se bazează pe ideea alternanței proceselor de compresie și expansiune a Pământului - procese care sunt foarte caracteristice Universului în ansamblu. M. A. Usov și V. A. Obruchev, care au dezvoltat această ipoteză, au asociat plierea, răsturnările și pătrunderea intruziunilor acide cu fazele de compresie și apariția fisurilor în scoarța terestră și revărsarea de lave în principal bazice alături de fazele de expansiune.

Ipoteza de diferențiere a substanței subcrustale și migrare a radioelementelor. Sub influența diferențierii gravitaționale și a încălzirii radiogene, are loc topirea periodică a componentelor lichide din atmosferă, care atrage după sine rupturi ale scoarței terestre, vulcanism, construirea munților și alte fenomene. Unul dintre autorii acestei ipoteze este celebrul om de știință sovietic VV Belousov.

Ipoteza derivei continentale. A fost prezentată în 1912 de omul de știință german A. Wegener și este fundamental diferită de toate celelalte ipoteze. Pe baza principiilor mobilismului - recunoaşterea unor mişcări orizontale semnificative ale unor mase continentale vaste. Cele mai multe dintre ipoteze au pornit de la principiile fixismului - recunoașterea unei poziții stabile și fixe a părților individuale ale scoarței terestre în raport cu mantaua subiacentă (cum ar fi ipotezele de contracție, diferențierea materiei subcrustale și migrarea elementelor radio etc. ).

După ideile lui A. Wegener, stratul granitic al scoarței terestre „plutește” pe stratul de bazalt. Sub influența rotației Pământului, s-a dovedit a fi colectat pe un singur continent al Pangeei. La sfârșitul erei paleozoice (acum aproximativ 200-300 de milioane de ani), Pangea a fost împărțită în blocuri separate și deriva lor a început până când și-au ocupat poziția actuală. Sub influența derivei blocurilor din America de Nord și de Sud spre vest, a apărut Oceanul Atlantic, iar rezistența experimentată de aceste continente pe măsură ce se deplasau de-a lungul stratului de bazalt a contribuit la apariția unor munți precum Anzi și Cordillera. . Din aceleași motive, Australia și Antarctica s-au îndepărtat și s-au mutat spre sud etc.

A. Wegener a văzut confirmarea ipotezei sale în similitudinea contururilor și structurii geologice a coastelor de pe ambele maluri ale Oceanului Atlantic, în asemănarea organismelor fosile ale continentelor aflate la distanță unul de celălalt, în structura diferită a scoarței terestre. în interiorul oceanelor și continentelor.

Apariția ipotezei lui A. Wegener a stârnit un mare interes, dar s-a stins relativ repede, deoarece nu a putut explica multe fenomene și, cel mai important, posibilitatea deplasării continentelor de-a lungul stratului de bazalt. Cu toate acestea, după cum vom vedea mai jos, opiniile mobiliziste, dar pe o bază complet nouă, au fost reînviate și au primit o largă recunoaștere în a doua jumătate a secolului al XX-lea.

ipoteza rotationala. Ocupă un loc aparte în rândul ipotezelor geotectonice, întrucât vede manifestarea proceselor tectonice pe Pământ sub influența unor cauze extraterestre, și anume atracția Lunii și a Soarelui, determinând maree solide în scoarța și mantaua pământului, încetinind rotația Pământului și schimbarea formei acestuia. Consecința acestui lucru nu este doar deplasările verticale, ci și orizontale ale blocurilor individuale ale scoarței terestre. Ipoteza nu este acceptată pe scară largă, deoarece marea majoritate a oamenilor de știință consideră că tectogeneza este rezultatul manifestării forțelor interne ale Pământului. În același timp, trebuie luată în considerare, evident, și influența cauzelor extraterestre asupra formării scoarței terestre.

Teoria noii tectonici globale sau tectonicii plăcilor litosferice. De la începutul celei de-a doua jumătate a secolului XX. au fost lansate studii geologice și geofizice ample ale fundului oceanelor. Acestea au dus la apariția unor idei complet noi despre dezvoltarea oceanelor, cum ar fi, de exemplu, separarea plăcilor litosferice și formarea unei cruste oceanice tinere în văile rift, formarea crustei continentale în zonele de subducție a litosferiei. plăci, etc. Aceste idei au condus la renașterea în știința geologică a ideilor mobiliste și la apariția teoriei unei noi tectonici globale, sau tectonicii plăcilor litosferice.

Noua teorie se bazează pe ideea că întreaga litosferă (adică scoarța terestră împreună cu stratul superior al mantalei) este împărțită de zone înguste active tectonic în plăci rigide separate care se deplasează de-a lungul astenosferei (stratul de plastic din mantaua superioară). Zonele tectonice active caracterizate prin seismicitate ridicată și vulcanism sunt zonele de rift ale crestelor mijlocii oceanice, sistemele de arce insulare și tranșee oceanice adânci și văile rift de pe continente. În zonele de rift ale crestelor mijlocii oceanice, plăcile se depărtează și se formează o nouă crustă oceanică, iar în șanțurile de adâncime, unele plăci sunt împinse sub altele și se formează crusta continentală. Este posibilă, de asemenea, o coliziune a plăcilor - formarea zonei de pliere Himalaya este considerată rezultatul unui astfel de fenomen.

Există șapte plăci litosferice mari și un număr puțin mai mare de plăci mici. Aceste plăci au primit următoarele denumiri: 1) Pacific, 2) America de Nord, 3) America de Sud, 4) Eurasia, 5) Africană, 6) Indo-australiană și 7) Antarctica. Fiecare dintre ele include unul sau mai multe continente sau părți ale acestora și crusta oceanică, cu excepția plăcii Pacificului, care constă aproape în întregime din crustă oceanică. Concomitent cu deplasările orizontale ale plăcilor au avut loc și rotațiile acestora.

Mișcarea plăcilor litosferice, conform acestei teorii, este cauzată de curenții convectivi ai materiei din manta, generați de căldura degajată în timpul dezintegrarii radioactive a elementelor și diferențierea gravitațională a materiei din intestinele Pământului. Cu toate acestea, argumentarea convecției termice în manta, conform multor oameni de știință, este insuficientă. Acest lucru se aplică și posibilității de scufundare a plăcilor oceanice în manta la o adâncime mare și o serie de alte prevederi. Expresia de suprafață a mișcării convective este zonele de rift ale crestelor mijlocii oceanice, unde mantaua relativ mai caldă se ridică la suprafață și se topește. Se revarsă sub formă de lave bazaltice și îngheață. Mai mult, magma bazaltică intră din nou în aceste roci înghețate și împinge bazalții mai vechi în ambele direcții. Acest lucru se întâmplă de multe ori. În același timp, fundul oceanului crește, crește. Un astfel de proces se numește răspândirea. Rata de creștere a fundului oceanului variază de la câțiva mm până la 18 cm pe an.

Alte limite dintre plăcile litosferice sunt convergente, adică scoarța terestră din aceste zone este absorbită. Astfel de zone au fost numite zone de subducție. Ele sunt situate de-a lungul marginilor Oceanului Pacific și în estul Indiei. Litosfera oceanică grea și rece, apropiindu-se de cea continentală mai groasă și mai ușoară, trece pe sub ea, parcă se scufunda. Dacă două plăci oceanice intră în contact, atunci cea mai veche se scufundă, deoarece este mai grea și mai rece decât placa tânără.

Zonele în care are loc subducția sunt exprimate morfologic prin tranșee de apă adâncă, iar litosfera rece și elastică oceanică care se scufundă este bine stabilită din datele tomografiei seismice. Unghiul de tasare al plăcilor oceanice este diferit, până la verticală, iar plăcile pot fi urmărite până la limita mantalelor superioare și inferioare la o adâncime de aproximativ 670 km.

Când placa oceanică începe să se îndoaie brusc când se apropie de cea continentală, în ea apar tensiuni care, atunci când sunt descărcate, provoacă cutremure. Hipocentrii sau focarele de cutremur marchează în mod clar granița de frecare dintre două plăci și formează o zonă focală seismică înclinată care se afundă sub litosfera continentală la adâncimi de 700 km. Aceste zone sunt numite zone Benioff, în onoarea seismologului american care le-a studiat.

Scăderea litosferei oceanice duce la o consecință încă importantă. Când litosfera atinge o adâncime de 100 - 200 km în zona temperaturilor și presiunilor ridicate, din ea sunt eliberate fluide - soluții minerale speciale supraîncălzite care provoacă topirea rocilor din litosfera continentală și formarea de camere de magmă care se hrănesc. lanțurile de vulcani s-au dezvoltat paralel cu șanțurile de adâncime pe marginile continentale active.

Astfel, datorită subducției, pe marginea continentală activă se observă o topografie puternic disecată, seismicitate ridicată și activitate vulcanică viguroasă.

Pe lângă fenomenul de subducție, există așa-numitul obductie, adică împingerea litosferei oceanice pe cea continentală, un exemplu al căruia este acoperirea tectonică uriașă de pe marginea de est a Peninsulei Arabice, compusă din crustă oceanică tipică.

Ar trebui să menționeze și coliziunea, sau ciocniri, două plăci continentale, care, datorită relativei legeri a materialului care le compune, nu se pot scufunda una sub cealaltă, ci se ciocnesc, formând o centură de pliuri montane cu o structură internă foarte complexă.

Principalele prevederi ale tectonicii plăcilor litosferice sunt următoarele:

1.Prima premisă Tectonica plăcilor este împărțirea părții superioare a Pământului solid în două învelișuri care diferă semnificativ în proprietăți reologice (vâscozitate) - o litosferă rigidă și fragilă și o astenosferă mai plastică și mai mobilă. După cum sa menționat deja, aceste două cochilii se disting de datele seismologice sau magnetotelurice.

2.Poziția a doua Tectonica plăcilor, căreia îi datorează numele, constă în faptul că litosfera este subdivizată în mod natural într-un număr limitat de plăci - în prezent șapte mari și același număr de plăci mici.Baza pentru selecția lor și trasarea granițelor între ele este localizarea surselor de cutremur.

3.Poziția a treia Tectonica plăcilor se referă la natura mișcării lor reciproce. Există trei tipuri de astfel de deplasări și, în consecință, limitele dintre plăci: 1) granițe divergente, de-a lungul căruia plăcile se depărtează - se răspândesc; 2) frontiere convergente, pe care există o convergență a plăcilor, exprimată de obicei prin subducția unei plăci sub alta; atunci când o placă oceanică se mișcă sub una continentală, acest proces se numește subducție, dacă placa oceanică se deplasează spre continentală - obducere; dacă două plăci continentale se ciocnesc, de asemenea, de obicei cu subducția uneia sub cealaltă, - coliziune; 3)transforma granițele, de-a lungul căreia are loc o alunecare orizontală a unei plăci față de cealaltă de-a lungul planului faliei de transformare verticală.

În natură predomină granițele primelor două tipuri.

La granițele divergente, în zonele de răspândire, are loc o naștere continuă de noi cruste oceanice; Prin urmare, aceste limite sunt numite și constructiv. Această crustă este deplasată de curentul astenosferic spre zonele de subducție, unde este absorbită la adâncime; acest lucru dă motive pentru a numi astfel de granițe distructiv.

Poziția a patra tectonica plăcilor constă în faptul că, în timpul mișcărilor lor, plăcile respectă legile geometriei sferice, sau mai bine zis teorema lui Euler, conform căreia orice mișcare a două puncte conjugate pe o sferă se realizează de-a lungul unui cerc desenat față de o axă care trece prin centrul Pământului.

5.Dispoziție a cincea Tectonica plăcilor afirmă că volumul crustei oceanice absorbit în zonele de subducție este egal cu volumul crustei originare din zonele de răspândire.

6.pozitia a sasea tectonica plăcilor vede principala cauză a mișcării plăcilor în manta convecție. Această convecție în modelul clasic din 1968 este pur și simplu mantaua termică și generală, iar felul în care afectează plăcile litosferice este că aceste plăci, care sunt în aderență vâscoasă la astenosferă, sunt purtate de-a lungul acesteia din urmă și se deplasează în felul unei benzi transportoare de la axele de răspândire la zonele de subducție. În general, schema de convecție a mantalei, care duce la un model tectonic al plăcilor de mișcări ale litosferei, constă în faptul că ramurile ascendente ale celulelor convective sunt situate sub crestele oceanice, ramurile descendente sunt situate sub zonele de subducție, iar segmentele orizontale ale aceste celule.

Teoria noii tectonici globale, sau tectonicii plăcilor litosferice, este deosebit de populară în străinătate: este recunoscută și de mulți oameni de știință sovietici, care nu se limitează la recunoașterea generală, ci lucrează din greu pentru a-și clarifica principalele prevederi, completându-le, aprofundându-le și dezvoltându-le. . Omul de știință mobilizator sovietic A. V. Peivs, dezvoltând această teorie, a ajuns însă la concluzia că plăcile litosferice rigide gigantice nu există deloc, iar litosfera, datorită faptului că este pătrunsă de zone mobile orizontale, înclinate și verticale, constă a plăcilor separate („litoplaste”) care se deplasează diferențial. Aceasta este o privire esențial nouă asupra uneia dintre prevederile principale, dar controversate ale acestei teorii.

Trebuie remarcat faptul că o anumită parte a oamenilor de știință mobiliști (atât din străinătate, cât și din țară) arată în opiniile lor o atitudine extrem de negativă față de doctrina clasică a geosinclinalelor. de fapt, ei o resping complet, ignorând faptul că multe dintre prevederile acestei doctrine se bazează pe fapte și observații de încredere stabilite și efectuate în timpul studiilor geologice ale continentelor.

Este evident că cel mai corect mod de a crea o teorie cu adevărat globală a Pământului nu este de a contrasta, ci de a dezvălui unitatea și relația dintre tot ceea ce este pozitiv, reflectat în doctrina clasică a geosinclinalelor, și tot ceea ce este nou dezvăluit în teorie. a noii tectonici globale.