| |||
|
Концерция Тектоники Плит Тектоника плит- революционная научная теория,которая описывает крупномасштабные подвижки земной литосферы, основываясь на понятиях континентального дрейфа, развитых в начале 20-го столетия Альфредом Вегенером и на основе данных об океаническом спрединге, открытом в 60-х годах. Согласно понятиям плито-тектоники вся литосфера разбита на тектонические плиты, которые перемещаются по астеносфере и движутся относительно друг друга (что действительно улавливается глобальной спутниковой системой) и определяют одну из трех типов границ: сходящуюся (конвергентную), расходящуюся (дивергентную) и трансформную границу, когда одна плита скользит по отношению к другой по горизонтальной плоскости. Землетрясения, вулканическая деятельность, горные сооружения и глубоководные впадины оконтуривают границу плит. Боковое движение плит изменяется от 0 до 100 мм в год в среднем, хотя здесь имеются и свои рекордсмены (скажем, скольжение плит вдоль разлома Сан Андреас). Тектонические плиты способны двигаться потому что литосфера Земли имеет более высокую крепость материала и более низкую плотность чем ниже лежащая астеносфера. Движение плит, как думают, вызвано движением горячего материала мантии. Площадные вариации плотности мантии вызывают в последней конвенционные потоки, которые и тянут плиты литосферы. Нисходящие потоки производят всасывание в зоне суцбдукции, а вариации в топографии и плотности коры производят разницу в гравитационном поле. Ключевые принципы Внешние слои Земли разделены на литосферу и астеносферу, что базируется на различиях в механических свойствах и способе передачи высокой температуры (heat transfer). Механически литосфера более прохладная и более твердая, в то время как астеносфера более горячая и течет более легко. В терминах передачи высокой температуры литосфера теряет высокую температуру через свою проводимость, в то время как астеносфера передает высокую температуру конвенции и имеет близкий к адиаватическому температурный градиент. Такое механическое разделение литосферы и астеносферы не нужно путать с их химическим разделением по составу мантии(которая включает и астеносфера и часть мантии литосферы) и коры: данная частью мантии может быть частью литосферы или астеносферы в разное время, в зависимости от ее температуры и давления. Ключевой принцип тектоники плит очень простой - литосфера существует как отдельные и отличные тектонические плиты, которые движутся на вязко-упругой жидкости астеносферы со скоростью в 10-40 мм /год в срединно-атлантическом хребте и примерно в 60 mm/год в плите Nazca. Тектонические плиты состоят из литосферной мантии, над которой лежит любой из двух типов коры: океанической (sima-ее состав кремний и магний) и континентальной (sial – кремний и алюминий). Средняя океанская литосфера тонка и ее толщина зависит от возраста – в возрастом она охлаждается и становится более толстой. Поскольку она сформирована в серединно-океанических хребтах и распространяется за их пределы, ее толщина становится функцией расстояния от серединно-океанского хребта. Если учитывать ее путь от хребта до зоны субдукции, то толщина меняется от ~6 км до 100 км в зоне субдукции. Континентальная литосфера доходит до 200 км толщины в зоне кратонов. Два типа коры отличаются по толщине: континентальная кора является более толстой чем океанская (35 км против 6 км в среднем). Границы плит - место, где две плиты встречаются. Это место обычно связано с такими геологическими событиями, как землетрясения и созданием топографических особенностей типа гор, вулканов, срединно-океанических хребтов и глубоководных впадин. Большинство действующих вулканов случается по границам плит. Тихоокеанское Кольцо Огня являющегося самым активным и наиболее широко известным. Тектонические плиты могут включать континентальную и океанскую кору, и много пластин содержат оба этих типа. Различие между океанской и континентальной корой базируется на способе их формирования. Океанская кора сформирована в рифтовых зонах и распространяется от их центра, а континентальная кора формируется через вулканические дуги и в ходе аккреции террейнов в ходе тектоникческих процессов, хотя некоторые из террейнов могут содержать офиолитовые ряды, которые являются частями океанской коры, но их уже считают частью континента когда они выходят из стандартного цикла формирования и появляются под континентом в центрах субдукции. Океанская кора также более плотна чем континентальная вследствие различного состава. Она более плотна потому, что имеет меньше кремния и больше тяжелых (мафических) элементов чем континентальная кора. В результате этой стратификации плотности океанская кора вообще находится ниже уровня моря, в то время как континентальная кора преодолевает этот уровень в силу изостазии. http://en.wikipedia.org/wiki/Plate_tectonics Типы границ плит Типы границ плит Существует три типа границ плит, охарактеризованных по тому, как они движутся относительно друг друга. Это движение связано с различными типами поверхностных явлений.Типы границ плит: 1. Трансформная граница появляется там, где плиты скользят друг относительно друга, или точнее размалывают друг друга по трансформному разлому. Левое движение плиты по отношению к наблюдателю считается как sinistral, правое- dextral. Разлом Сан Андреас в Калифорнии - пример трансформной границы, показывающей dextral движение. 2. Дивергентнные, или расходящиеся границы происходят там, где две пластины уходят друг от друга. Серединно-океанические хребты и активные зоны рифтинга (типа Восточно-Африканской зоны разломов) - примеры расходящихся границ. 3. Конвергентные или сходящиеся границы происходят там, где одна из плит подныривает под другую в зоне субдукции или в случае коллизии континентов (когда эти две пластины содержат континентальную кору). Глубоководные впадины связаны с зонами субдукции. Субдукцирующаяся плита содержит много гидроидов, которые выпускают воду при нагревании; эта вода заставляет мантию плавиться, производя вулканы. Примеры этого – Анды в Южной Америке и Японская островная дуга. Типы взаимодействия тектонических плит Взаимодействия имеет три различных основных типа: 1. Расходящиеся (дивергентные) границы, где плиты разъезжаются друг от друга, формируясь либо в срединно-океанических хребтах, либо в рифтовых долинах. 2. Сходящиеся (конвергентные)границы – области, где плиты сталкиваются друг с другом. Эти границы известны также как компрессионные или разрушительные. Здесь проявляется -субдукция, всасывание океанической коры, если океаническая плита сталкивается с континентальной. Зоны субдукции отмечаются глубоководными океаническими впадинами. Спускающийся конец океанической плиты плавится и создает давление в мантии, позволяя формироваться вулканам. Расстояние от желоба до вулканической дуги может характеризовать угол погружения океанической плиты, так как плавление обычно происходит на глубине в 70 км. -обдукция происходит, когда континентальная плита вдавлена под океаническую, но это явление необычное, поскольку относительный удельный вес тектонических плит определяет субдукцию тяжелой, океанской плиты. Обдукция заставляет океанскую плиту буклироваться и это обычно кончается формированием нового серединно-океанического хребта и превращения обдукции в субдукцию -орогенные (горообразовательные) пояса происходят в зоне столкновения двух континентальных плит, формации горных пород подталкиваются вверх и образуют горные цепи. 3. Трансформные границы появляются там, где две плиты, двигаясь в горизонтальной плоскости, трутся друг о друга и размалывают друг друга с только ограниченной сходящейся или расходящейся деятельностью http://plate-tectonic.narod.ru/platebondarylinks.html Движущие силы плит - oтносительное значение каждого механизма Движущие силы плит Тектонические плиты способны двигаться из-за относительной плотности океанской литосферы и относительной мягкости астеносферы. Диссипация мантийной высокой считается первоначальным источником энергии для тектоники плит. В настоящее время ведутся дебаты, является ли та дополнительная плотностью океанской литосферы, питающая зоны субдукции, самый мощным источником движения плит или нет. Когда океанская литосфера формируется в серединно-океанических хребтах, она первоначально менее плотна чем основная астеносфера, но становится более плотной с возрастом, по мере охлаждения и утолщения. Большая плотность стареющей океанической коры относительно астеносферы позволяет ей погружаться в глубокую мантию в зонах субдукции, обеспечивая движущую силу для движения плиты. Мягкость астеносферы позволяет тектоническим плитам легко двигаться к зоне субдукции. Хотя субдукция, как полагают, является самой сильной силой, приводящей в движение плиты, она не может быть единственной силой, потому что есть плиты типа Североамериканской, которые движется и нигде не подвергаются субдукции. То же самое верно для огромной евразийской плиты. Источники движения плит - вопрос интенсивного исследования и обсуждения среди ученых. Двух - и трехмерное отображение внутреннего строения Земли показывает, что существуют вариации плотности в мантии. Такие изменения плотности могут быть материальные (из-за химического состава пород), минералогические (от изменений в структуре минералов), или тепловые (через термальную экспансию тепловой энергии). Проявление этой изменяющейся плотности вызывает в мантии силы конвекции. Как конвекция в мантии влияет на двидение плит – этот вопрос продолжает изучаться в геодинамике. Так или иначе, эта энергия должна быть передана литосфере для тектонических плит для их движения. По существу есть два типа сил, которые, как думают, влияют на движение плит: силы трения и силы гравитации. -------------------------------------------------------------------------------- Трение - Конвекция Согласно теории, движение плит образовано благодаря конвекции крупного масштаба – потокам в верхней мантии, которые передаются через астеносферу. Эта теория была сформирована Артуром Холмсом (Arthur Holmes) в тридцатых годах двадцатого столетия и сразу же была признана как решение к принятию теории дрейфа континентов Альфреда Вагнера. Это тем не менее это все долго обсуждалось, потому что лидирующая фиксистская теория все еще предусматривало статическую Землю, в которой континенты не перемещаютя и это длилось до начала шестидесятых. Гипотеза потока конвекции предусматривает два главных механизма и силы, действующие на плиты, создающие их движение: Основная сила, тянущая плиты - Движение плит обусловлено силами трения в конвективных потоках в астеносфере и расплавленной более твердой литосфере. Всасывание плит - Местные потоки конвекции проявляют нисходящее фрикционное напряжение на плитах в зонах субдукции в океанских желдобах. Всасывание кусков может произойти в геодинамический участках, когда непрерывный акт продолжает действовать на плиту и она ныряет в мантию (хотя возможно, что эта сила действует и на верхнюю сторону куска плиты). В последнее время эта теория все еще обсуждается, поскольку современные методы познания все еще не в состоянии распознать эти предсказанные ячейки конвекции крупного масштаба. -------------------------------------------------------------------------------- Тяготение Гравитационное скольжение от зон спрединга в срединно-океанических хребтах Согласно многим авторам движение плит привозит возвышение плит в океанических хребтах. Поскольку океаническая литосфера сформирована в раздвигающихся горных хребтах за счет горячего материала мантии, этот материал постепенно охлаждается и утолщается с возрастом (и расстоянием от горного хребта). Охлаждающаяся океаническая литосфера значительно более плотная чем горячий материал мантии, из которого она получена и с увеличением ее толщин она постепенно спадает в мантию,компенсируя этот вес. Результат возрастает с удалением от оси срединно-океанического хребта. В геофизическом сообществе или что более типично в геологической литературе популярного уровня этот процесс упоминается часто как «ridge-push». Это неправильно, поскольку ничто "не подталкивает", а напряженные доминирует под срединно-океаническим хребтом. Более точно именовать этот механизм как гравитационное скольжение, поскольку топография поперек всего спрединга может измениться значительно и топография раздвижения горных хребтов является только самой видной особенностью. Например: 1. Построение флексур литосферы прежде чем она ныряет под смежную пластину, например, производит ясную топографическую особенность, которая может затронуть влияние топографии срединно-океанических хребтов. 2. Мантийные плюмы также посягают на архотектуру тектонических плит и могут решительно изменить топографию океанского дна. Гравитационное скольжение далеко от мантийных вздутий Согласно наиболее ранним теориям, которые все еще существуют, хотя дебатируются в литературе, один из механизмов движения пластин - существование куполов астеносферы/мантии крупного масштаба, которые вызывают гравитационное скольжение пластин литосферы по направлению от них. Эта теория, которая находит ее корни в начале тридцатых годов двадцатого столетия с так и называемыми "фиксистскими" идеями европейской и российской Школ Наук о Земле находит свой резонанс в современных теориях, которые предусматривают «горячие точки» в мантии, которые остаются фиксированными и находятся под океаническим дном и континентальными плитами литосферы в течение геологически длинного времени, и оставляют свой след в геологических записях (хотя эти явления не объясняют реальные механизмы движения). -------------------------------------------------------------------------------- Напряжение плиты (slab-pull) Плиты также частично движется за счет остывания более ранних частей, погружаясь в мантию в глубоководных желобах. Есть значительные свидетельства земных конвекционных потоков. Резкий подъем материала в серединно-океанических хребтах почти наверняка часть этой конвекции. Некоторые ранние модели тектоники плит предполагали плиты, едущие на вершине ячеек конвекции подобно льдинам. Однако, большинство ученых, работающих сегодня, полагает, что астеносфера не достаточно сильна, чтобы непосредственно создать движение, но это является ведущей силой все же. Произведенное недавно моделирование показывают, что всасывание океанического дна и глубоководных желобах играет все же важную роль. Однако следует отметить, что Североамериканская плита нигде не субдуцировалась и все же находится в движении. Аналогично африканская, евразийская и антарктическая плиты. Полная движущая сила для движения плит и его источники энергии остается предметами продолжающегося исследования -------------------------------------------------------------------------------- Приливно-отливные силы и земное вращение Альфред Вегенер предложил приливно-отливные силы как механизм для континентального дрейфа. Но эти силы слишком малы для такого глобального масштаба. Однако к 1962 Гарри Г. Гесс показал, что океаническая кора движется в унисон к континентам. Чтобы эти механизмы действовали, систематические отношения должен существовать во всем мире между ориентацией и кинематической деформацией в координатах географических широт и долгот. Как ни странно, эти систематические отношения были особенно подчеркнуты научными изысканиями во второй половине девятнадцатого столетия и первой половине двадцатого столетия для доказательства полной противоположности, для доказательства что плиты неподвижны, что сеть деформаций фиксирована относительно земного экватора и осей, и что гравитационные движущие силы вообще-то действуют вертикально и причиняют только локальное перемещение (так называемая пред-плитовая фиксистская теория, подкрепившая тотальное распространение в Европе и России учения о геосонклиналях). Более поздние изучения поэтому заимствовали многие отношения из этой фиксистской предплитовой теории. В 1973 George W. Moore представил свидетельство того, что приливно-отливные силы или приливно-отливной лаг были движущей силой для тектоники плит. В 2006 ученые повторно обсуждало ранее предложенную идею, что движущийся на запад компонента движения каждой пластины происходит из-за вращения Земли и приливно-отливного трения Луны. Поскольку Земля движется в восточном направлении относительно Луны, Лунная гравитация немного тянет поверхностный слой Земли на запад. Этат тезис также был предложен другими авторами, которые хотели объяснить, почему Венера и Марс вообще не имеют никакой тектоники плит (так как у Венеры нет луны, а луны Марса являются слишком маленькими, чтобы оказывать существенные приливно-отливные эффекты на Марсе). Многие плиты перемещаются в северном и восточном направлении, и доминирующее западное движение бассейнов Тихого океана происходит просто от движущегося в восточном направлении центра спрединга Tихого океана, которое не подвластно приливной силе Луны и вызвано более низкой мантией, но и здесь есть западная компонента движения Движение плит уловлено Глобальной Системой Расположения (GPS) , данными системы спутников системы NASA (США), вполне заменившими все существующие геодезические системы и системы вычисления координат. Эта система позволяет установить направление и скорость движения плит. Фактическим вектором движения плит является равнодействующая всех сил, действующих на плиту. Однако остается проблема относительно того, какую долю вносит каждый процесс в движение каждой тектонической плиты. Разнообразие геодинамический условий и свойств каждой плиты должно явно кончиться различиями в степени геодинамики. Один из методов оценки этого воздействия состоит в том, чтобы рассмотреть относительную норму движения каждой плиты и рассмотреть доступные свидетельства каждой движущей силы пластины в максимально возможной степени. Одна из самых существенных найденных корреляций - то, что литосферные плиты в зоне субдукции движутся намного быстрее чем плиты вне субдукции. Тихоокеанская плита, например, по существу окружена зонами субдукции (так называемое Кольцо Огня) и движется намного быстрее чем плиты атлантического бассейна, которые ''сварены'' со смежными континентами и не имеют зон субдукции. Таким образом, думается, что силы связаны с ныряющей плитой (всасывание) – и это и есть та движущая сила, которая определяет движение плит в планетарном масштабе, а не плиты, которые не субдукцируются. Движущие силы движения плит продолжают быть полем дебатов среди физиков Земли. http://plate-tectonic.narod.ru/platemexaniklinks.html Исторический контекст Исторический контекст В последних годах19-го столетия и в начале 20-ых геологи предполагали, что главные особенности Земли уже установлены, и что наиболее важные геологические особенности типа горных цепей можно было бы объяснить просто вертикальным движением коры через теорию геосинклиналей. Уже в 1596 году в условиях примитивной картографии было замечено, что противоположные берега Атлантического океана имеют подобные формы и кажется, что совмещаются вместе. С этого времени мыслители предложили много теорий чтобы объяснить эту взаимозависимость. Открытие радиоактивности и оценка ее воздействия на нагревание вызвали повторную проверку очевидного возраста Земли в 1895 году и была переоценена ее норма охлаждения как черного тела ( эти вычисления подразумевали, что если бы это охлаждение началось с красного спектра нагревания, Земля снизила бы ее существующую температуру за несколько десятков миллионов лет). Умудренные знанием нового источника высокой температуры ученые поняли, что Земля будет намного старше, и что ее ядро все еще достаточно горячо, чтобы стать жидким. Теория тектонических плит проистекала из гипотезы континентального дрейфа, предложенной Алфредом Вагенером в 1912 году и расширенной в 1915 в его книге «Происхождение Континентов и Океанов». Он впервые предсказал, что существующие континенты когда-то формировали единую массу земли, которая разошлась так, что образовала континенты, которые подобны "айсбергам" из гранита низкой плотности. Но без детального свидетельства сил, достаточных для этого движения теория не была принята: Земля могла бы иметь твердую кору и жидкое ядро, но там, как казалось, не была никакого пути, которым части коры могли бы двигаться. Более поздняя наука поддержала теории, предложенные английским геологом Артуром Холмсом в 1920-28 годах о том, что соединяющие плиты могли бы лежать ниже уровня моря, а потоки конвенции в мантии могли бы быть движущей силой. Первое свидетельство о том, что литосферные плиты действительно движутся, пришло с открытием реверсного магнитного поля в породах разных возрастов., впервые продемонстрированного на симпозиуме в Тасмании в марте 1956. Первоначально этот факт теоретизировал как распространение глобальной коры, но позднее это вылилось в теорию тектоники плит с ее ключевыми моментами, такими как спрединг морского дна и различаемые зоны субдукции. Дополнительные работы над спредингом морского дна и реверсными магнитными аномалиями Гарри Гесса и Рона Масона определили механизм, который объяснялся через подъем (upwelling) нового материала к поверхности Земли. После признания магнитных аномалий, распространяющихся симметричными, параллельными полосами намагничивания океанического дна по обе стороны срединно-океанического хребта, тектоника плит стала широко принятой. Одновременные прогрессивные открытия в ранних исследованиях сейсмичности Земли и вокруг зон Вадати-Бениоффа (Wadati-Benioff) вместе со многими другими геологическими наблюдениями скоро сделали тектонику плит теорией с экстраординарной объяснительной и прогнозирующей мощью. Изучение этажей глубокого океана и его коры стало критическим в развитии теории; полевые исследования в области морской геологии возросли в 1960-х и привнесли новые познания в теорию плит. Соответственно сама теория плит была окончательно развита в конце 1960-х и была принята почти всеми учеными в области дисциплин Науки о Земле. Теория революционизировала Науки о Земле, объясняя разнообразный диапазон геологических явлений и их значение в других дисциплин типа палеогеографии и палеобиологии. http://plate-tectonic.narod.ru/historyofptlinks.html Рождение теории тектонических плит Континентальный дрейф Континентальный дрейф был одной из многих идей о тектонике, предложенных в конце 19-го и в начале 20-го столетия. Понятия этой концепции и ее данные были включены в теорию тектоники плит. К 1915 Альфред Вегенер сделал серьезные аргументы в пользу идеи в первом издании книги «Происхождение Континентов и Океанов». В этой книге он отметил как восточное побережье Южной Америки и западное побережье в Африке хорошо совмещаются друг с другом. Вагенер не был первым кто обратил внимание на это. Об этом еще говорили Abraham Ortelius, Francis Bacon, Snider-Pellegrini, Roberto Mantovani, Frank Bursley Taylor и др., но он был первый кто использовал окаменелости, палеотопографические и климатологическое свидетельства для подкрепления этого простого наблюдения и был поддержан в этом такими исследователями как Alex du Toit. Однако геологи не отнеслись серьезно к его идеям, которые не нашли очевидного механизма для континентального дрейфа. Определенно они не видели, как континентальная порода могла переехать через намного более плотную породу, из которой была составлена океаническая кора. Вагенер так и не мог объяснить силы, которые произвели континентальный дрейф до конца своей смерти в 1930м.. Только в 1947г. группа ученых во главе с Maurice Ewing, использующим исследовательское судно «Атлантида» института Woods Hole Oceanographic Institutions и множество новых океаногроафических приборов подтвердили существование повышения в зоне центрального Атлантического океана и нашли слой базальта под донными отложениями, а не слой гранита, который является главным слоем континентов. Они также открыли, что океаническая кора намного тоньше, чем континентальная. Все эти новые результаты подняли важные и интригующие вопросы и исследование океана становится сродни исследованию космоса. Начиная с 1950-х, ученые, включая Гарри Гесса и Victor Vacquier, используя судовые магнитометры, сконструированные во время Второй МИровой Войны для обнаружения подводных лодок, начали наблюдать странные магнитные поля вдоль океана, хотя было известно, что богатый железом базальт содержит магнитный минерал магнетит и зачастую в локальном масштабе искажает показания компаса. Эти искажения были признаны исландскими моряками уже конец 18-го столетия. Но здесь было и другое открытие, связанное с тем, что присутствие магнетита дает базальту измеримые магнитные свойства и это позволяет изучать глубоководное морское дно. Кроме того, когда только что сформированная изверженная порода охлаждается, такие магнитные материалы записывают магнитное поле Земли того периода когда они затвердевают. В течение 1950-х все большая часть морского дна была занесена на карту и магнитные измерения оказались как нельзя к стати. К тому же были взяты магнитные образцы. Когда эти магнитные образцы были нанесены на карту по широкой области, океанское дно выглядело подобно зебре с чередованием полос прямой и обратной намагниченности пород симметрично по обе стороны серединно-океанических хребтов: одна полоса с нормальной полярностью и смежная полоса с полностью противоположной полярностью. Эта «зебра» получила название magnetic striping. Когда страты горных пород отдельных континентов очень подобны, это предлагает, что данные породы были сформированы тем же самым способом и были первоначально соединены вместе. Например некоторые части Шотландии и Ирландии содержат породы точь- в-точь такие же, как в Ньюфаунленде и полуострове Лабродор. Кроме того, каледонские годы в Европе и часть Аппалачей Северной Америки очень сходны по структуре и литологии. Плaвающие континенты Преобладающее понятие было основано на сушествовании статических слоев под континентами. Очень рано было подмечено, что хотя гранит существовал на континентах, океаническое дно было составлено из более плотного базальта. Было очевидно, что слой базальта лежит и под базовыми континентальными породами. Однако, основываясь на отклонениях отвеса в перуанских Андах, Пьер Буге сделал вывод, что менее плотные горы должны иметь нисходящее проектирование вниз, так называемые корни гор. Концепция "корней гор" была подтверждена Джорджем Эйри (George Airy) сто лет спустя в течение изучения гималайского тяготения и сейсмических изучений и были обнаружены соответствующие изменения плотности. К середине 1950-х годов оставался нерешенным вопрос относительно того, были ли корни горы сжаты в окружении базальта или плыли подобно айсбергу. В 1958 австралийский геолог Samuel Warren Carey издал эссе “Тектонический подход к континентальному дрейфу” (“The tectonic approach to continental drift”) в поддержку модели расширяющейся Земли (Expanding Earth). -------------------------------------------------------------------------------- Теория тектонических плит Существенный прогресс произошел в 1960-х, и было сделано множество открытий, особенно в области хребта Центральной Атлантики. Две существенных статьи были опубликованы в 1961-62 году американскими геологами Гарри Гессом и Робертом Дитзом (Harry Hess и Robert Dietz) с идеей что вместо континентов, двигающихся через океаническую кору (как предлагала гипотеза континентального дрейфа), океанский бассейн и его смежный континент перемещаются вместе на единой коровой пластине, или плите. В те же самые годы Robert Coats (U.S. Geological Survey) описал главные особенности субдукции островной дуги в Алеутских островах. Его статью, сильно раскритикованную и высмеянную в то время, с тех пор назвали "оригинальной". В 1967 W.Jason Morgan предложил, чтобы поверхность Земли состояла из 12 твердых пластин, которые двигаются друг относительно друга. Два месяца спустя, в 1968 Xavier Le Pichon опубликовал модель, основанную на 6 главных плитах с их относительными движениями. Объяснение магнитного спрединга Палеомагнетизм. Обнаруженное в 50х явление дрейфа полюсов в течение последних 300 Му означало, что либо магнитные полюса блуждают во времени, либо Европа дрейфовали относительно полюса. Магнитные полюса корреспондируются с географическими полюсами. Если считать, что магнитный полюс остается стационарным, то очевидное движение произведено континентальным дрейфом. Палеоклиматические изучения подтвердили это. Так, в течение пенсильванского периода (300 Ма) болота, производящие уголь, охватывали большую часть Европы. Для этого же периода палеомагнитные данные по Европе показали ее положение около экватора в условиях тропической окружающей среды, как раз и отмеченной этими угольными депозитами. Подобная дорожка блуждания полюса была построена для Северной Америки. Оказалось, что дорожки Северной Америки и Европы имеют подобную форму, но раздвинуты примерно до 30 градусов в долготе. Наличие двух географических полюсов в одном и том же полушарии противоречит здравому смыслу, так что несовпадение является очевидым свидетельством дрейфа континентов при раскрытии Атлантического океана. Обращение магнитных полюсав - Magnetic reversals Объяснение магнитного спрединга Открытие магнитного стрипинга (полос прямой и обратной намагниченности), являющихся симметрическими вокруг гребней серединно-океанических хребтов имело далеко идущие последствия. В 1961 году ученые начали теоретизировать то, что серединно-океанические хребты отмечают структурно слабые зоны, где океанское дно разрывается на две части вдоль к гребню хребта. Новая магма из глубин Земли поднимается через эти слабые зоны и в конечном счете прорывается по гребню срединно-океанических хребтов и создает новую молодую океаническую кору. Этот процесс позже назвали спредингом океанического дна, действие которого за многие миллионы лет формирует молодое океаническое дно, распространяемое от срединно-океанических хребтов, длина которых вдоль всей Земли составляет 50 000 км. Эта гипотеза поддерживалась несколькими линиями свидетельств: 1. около гребня срединно-океанического хребта породы очень молодые и они становятся прогрессивно старше дальше от него; 2. самые молодые породы в гребне хребта всегда имеют современную Земле (на сегодняшний день нормальную) полярность; 3. полосы пород, идущие параллельно срединно-океаническому хребту, чередуют свою магнитную полярность, показывая, что планета Земля много раз меняла свою полярность. Доступно привязать каждую магнитную аномалию к конкретному возрасту, пронумеровать аномалии и использовать для определения возраста океанической коры. Объясняя подобную зебру магнитных полос и их связь со серединно-океаническими хребтами, гипотеза спрединга океанического дна быстро получила новых сторонников тектоники плит. Обнаружение субдукции Обнаружение субдукции Последствия факта распространения океанического дна (спрединга) были следующие. Идея нашла покровительство некоторых ученых, наиболее особенным был S. Warren Carey, который утверждал, что перемещение континентов можно просто объяснить увеличением размера Земли начиная с ее формирования. Однако, эта так называемая гипотеза «Расширяющейся Земли» оказалась неудовлетворительной, потому что ее сторонники не могли предложить никакого убедительного механизма в пользу этого расширения. К тому же нет никакого свидетельства в пользу того, что и Луна расширилась за прошлые 3 миллиарда лет. Однако вопрос оставался: как новая кора может непрерывно добавляться через срединно-океанические хребты не увеличивая размер Земли? Этот вопрос особенно заинтриговал Гарри Гесса из Пристонского Университета, геолога и военно-морского адмирала запаса и Роберта Дитза, ученого американской береговой и геодезической службы, который ввел термин «спрединг». Dietz и Hess были среди маленькой группы, кто действительно понимал глубоко идущие последствия спрединга. Действительно, если кора Земли расширялась под воздействием срединно-океанических хребтов, то, как рассуждал Гесс, эта кора должна сжиматься где-то в другом месте. Он предложил, что новая океаническая кора непрерывно распространяет прочь от срединно-океанических хребтов словно при движении конвейера. Много миллионов лет спустя океанская кора в конечном счете спускается в глубоководные желоба - очень глубоко, узкие каньоны по обрамлению бассейна Тихого океана. Согласно Гессу Атлантический океан расширяется, в то время как Тихий океан сжимается. Поскольку старая океаническая кора утилизируется в глубоководных впадинах, новая магма поднимается и прорывается по срединно-океаническим хребтам и формирует новую кору. В действительности океанские бассейны бесконечно "перерабатываются" с созданием новой коркы и разрушением старой океанской литосферы и этот процесс идет одновременно. Таким образом, идеи Гесса аккуратно объяснили, почему Земля не становится больше с океаническим спредингом, почему такое незначительное накопление осадков океанском дне, и почему океанские породы намного моложе чем континентальные. Карты землетрясений Карты землетрясений В течение 20-го столетия усовершенствования и широкое использование сейсмографов позволили ученым узнать, что землетрясения имеют тенденцию быть сконцентрированными в определенных областях, особенно по глубоководным впадинам и срединно-океаническим хребтам. К концу 1920-х сейсмологи начинали выделять крупные землетрясения в параллельной глубоководным впадинам зоне, типично наклоненной к континенту под углом 40-60° от горизонтали и простирающейся под поверхностью Земли на несколько сотен км. Эти зоны позже стали известными как зоны Вадати-Бениофф, или просто зоны Бениоффа. Изучение глобальной сейсмичности сильно продвинулось вперед в 1960-х с учреждением Всемирной Стандартизированной Сети Сейсмографической Службы (WWSSN) для контроля Международного Соглашения 1963 года, запрещающего наземные испытания ядерного оружия. Очень почные данные WWSSN позволяют сейсмологам нанести на карту точные зоны концентрации землетрясений в глобальном масштабе, что сегодня позволяет распознать и очертить границы тектонических плит. http://en.wikipedia.org/wiki/Earthquake Значения для палеогеографии Значения для биогеографии Теория континентального дрейфа было встречена на «ура» биогеографами, так как помогла объяснять разобщение и распределение существующей жизни на различных континентах и наличие общих предков. В частности через существование Гондваны объясняется распределение антарктической флоры. Реконструкция плит Реконструкция используется для прошлого и будущего времени, чтобы установить конфигурации плит, помочь определить форму и местоположение древних суперконтинентов и обеспечить базу для палеогеографии. Определение границ плит Определение границ плит Текущие границы плиты определены их сейсмичностью. Прошлые границы плит в пределах существующих плит идентифицированы свидетельствами существования исчезших океанов, такими как пояса офиолитов и зоны субдукции. Прошлые движения плит Различные типы количественной и полуколичественной информации доступны для описания прошлых движений плит. Геометрическое подобие между континентами, типа границ Западной Африки и Южной Америки - все еще важная часть реконструкции плит. Магнитные полосы обеспечивают надежную основу для определения относительных движений плит, возвращающих нас в юрский период. Следы горячих точек дают базу для абсолютных реконструкций, но они экстраполируются только в прошлое. Реконструкции более ранних периодов полагаются главным образом на палеомагнитные данные положения полюса, хотя они определяют только широту, а не долготу. Сравнения точек положения полюсов в разное время обеспечивает метод для сравнения движения различных плит в течение времени. Дополнительное сведения дает распределение некоторых осадочных пород, области фауны, показанные специфическими группами окаменелостей и позиции горообразовательных поясов. Движение Движение плит приводит к формированию и распаду континентов через какое-то время, включая случайные формирования суперконтинента, который объединяет много или все континенты. Суперконтинент Rodinia, как думают, сформировался примерно 1 миллиард лет назад и воплощает больше всего или все континенты, и разбился на восемь континентов примерно 600 миллионов лет назад. Эти восемь континентов позже повторно соединились в другой суперконтинент по имени Пангея, которая разбилась на Лавразию (которая стала Северной Америкой и Евразией) и Гондвану (которая стала остальными континентами). Тектоника плит на других планетах Твердые планеты в своем развитии проходят период нагревания, основную энергию для которого дают падающие на поверхность планеты обломки космических тел ( Гипотеза газопылевого облака). При столкновении этих объектов с планетой кинетическая энергия падающего объекта преобразуется в тепловую. Меркурию, Венере, Земле, Марсу этого тепла хватало, чтобы размягчиться и сделаться пластичными, вещества с наибольшей плотностью передвигались к центру планет, образуя ядро, а наименее плотные поднимались на поверхность, образуя кору. У маленьких Меркурия , Марса, Луны это тепло выходило на поверхность и рассеивалось в космосе - планеты затвердевали и в последующие несколько миллиардов лет проявляли низкую геологическую активность. Земля и Венерa сохранили больший запас тепла. Земля остывала медленнее, чем другие внутренние планеты. Кроме того, с начала формирования Земли в ней происходил распад радиоактивных элементов, внутри нее непрерывно образуется тепло, переносится к поверхности и излучается в космос. Перенос тепла вызывает ответное перемещение мантии . Горячее вещество из глубины мантии поднимается, охлаждается, а затем вновь погружается, замещаясь новым горячим веществом. Это классический пример конвективной ячейки. Наверху конвективных ячеек плавают тектонические плиты. Толщина этих плит примерно 10-120 км, состоят из базальта и перемещаются по поверхности частично расплавленной мантии. Материки, состоящие из легких пород , образуют самый верхний слой плит. Появление тектоники плит на планетах типа Земли связано с планетарной массой. Ожидается, что более массивные планеты также покажут тектонику плит. Земля может также быть промежуточным случаем, обладающим тектонической деятельностью из-за присутствия воды (кварц и вода формируют глубокую эвтектику). Венара не показывает никакого свидетельства активной тектоники плит. Есть спорное свидетельство активной тектоники в отдаленном прошлом планеты; однако согласно общепринятой гипотезы литосфера Венеры утолстилась в течение нескольких сотен миллионов лет. Многочисленные хорошо сохранившиеся ударные кратеры, использованные для метода датировки, позволили получить возраст литосферы в диапазоне ~500- 750 Ма, хотя расчетный возраст был до ~1.2 Ga. Это исследование вело к справедливости хорошо распространенной гипотезе, что Венера подверглась чрезвычайно полной вулканической перестройке по крайней мере однажды в ее отдаленном прошлом с последним случаем, имеющим место примерно в диапазоне оцениваемых по поверхности возрастов. Одно объяснение недостатка тектоники плит на Венере то, что температура Венеры является слишком высокой для существования воды. В противоположность Венере, кора Земли просто пропитана водой и вода играет важную роль в развитии зоны Shear. Тектоника плит требует слабых поверхностей в коре, на которых плиты коры могут перемещаться и может оказаться, что такого ослабления никогда не было на Венере из-за отсутствия воды. Однако некоторые исследователи остаются убежденными, что тектоника плит однажды была активный на этой планете. Марс значительно меньше чем Земля и Венера, и есть свидетельство присутствия льда на его поверхности и в его коре. В 1990-х было предположено, что Марсианская дихотомия коры создана процессами тектоники плит. Сегодня ученые не соглашаются с этим положением и считают, что это дихотомия создана как апвеллингом (восходящие потоки) в мантии, который утолстил кору в районе Южной Гористой Местности (Southern Highlands) и сформировал Tharsis так и гигантским вторжением небесного тела, которое образовало низменность Vastitas Borealis. Наблюдения за магнитным полем Маркса в 1999 с космического корабля Mars Global Surveyor выявили зоны чередующихся магнитных полос. Некоторые ученые интерпретировали это как проявление тектоники плит типа спрединга. Однако еще следует доказать, есть ли изменение магнитных полюсов на Марсе. Изучение геологических процессов планетарного масштаба позволяет понять работу внешних и внутренних сил на твердой поверхности планет. Эти процессы ответственны за вулканизм, изменения, связанные с водой, оледенением и др. Поэтому изучение планет весьма информативно. Некоторые из спутников Юпитера имеют особенности, которые могут быть связаны с тектоникой плит, хотя материал и механизмы могут отличаться от тектоники плит Земле. Титан, наибольшая луна Сатурна показал тектоническую деятельность в образцах с Huygens Probe, который приземлился на Титане 14 января 2005. Полагают, что многие планеты других звезд будут иметь тектонику плит. На планетах земных размеров тектоника плит более вероятна, если есть океаны воды, но на больших суперземлях тектоника плит вероятна, даже если планета суха. Геосинклинали Геосинклинали Геосинклинальная гипотеза – предшествующая тектонике плит устаревшая фиксистская концепция, на протяжении более 100 лет объяснявшая геологические особенности и вертикальное движение коры. Многие позитивные положения учения о геосинклиналях легко переводятся на язык тектоники плит. Термин геосинклиналь все еще используется в структурной геологии для углубленного линейного корыта, которое заполнено осадочными породами, отложенными в бассейне и в последствии было деформировано, смято в складки и поднято в ходе горообразования, прорванное многочисленными интрузиями и вулканическими породами. Геосинклинали наполнены тоннами осадков. Региональный подъем по оси корыта заканчивает историю геосинклинали и она превращается в пояс складчатых, разбитых разломами гор. Толстые вулканические отложения вместе с граувакками (песчаниками, богатые фрагментами пород и матрицей мутьевых частиц), кремень и различные отложения, отражающие происхождение осадков в абиссальной зоне глубокого океана, как полагали, образовались в евгеосинклинали (eugeosyncline), внешней глубоководной части геосинклинали. Таким образом геосинклинали разделялись на миогеосинклинали, которые развиваются в зоне мелководий по континентальному краю и евгеосинклинали – океанические составляющие. Типичными отложениями миогеосинклиналей были известняки с хорошо сортированными квартцозовыми песчаниками и сланцы. Евгеосинклинали были наполнены толстыми слоями граувакковых отложений с кремнием, сланцами, туфами и подводными лавами. Отложения евгеосинклиналей как правило метаморфизированы с обильным внедрением интрузий и часто содержат экзотические flysch и меланжевые комплексы. Ортогеосинклинали (orthogeosyncline) – линейные геосинклинальные пояса, лежащие между континентальными и океанскими группами пластов и имеющие внутренние вулканические пояса (eugeosynclinal) и внешние невулканические пояса (miogeosynclinal). Миогеосинклиналь, невулканическая часть ортогеосинклинали, определяется местонахождением смежного кратона. Зейгогеосинклиналь (zeugogeosyncline) – геосинклиналь в кратоне или устойчивой области, в пределах которого также могут быть поднятые участки, получая обломочный (кластический) материал, известна как yoked basin. Парагеосинклиналь (parageosyncline) – епейрогенетический (epeirogenic) геосинклинальный бассейн, расположенный в пределах кратона. Экзогеосинклиналь (exogeosyncline) – парагеосинклиналь, которая находится вдоль границ кратона и получает обломочный материал от эрозии смежного ортогеосинклинального пояса вне кратона. Это образование также известно как дельтовая геосинклиналь, foredeep, или transverse basin (поперечный бассейн). Несколько типов "мобильных" геосинклинальных зон были также выделены и названы. Среди более обычных из них – тафрогеосинклиналь (taphrogeosyncline) – опущенный блок земной коры, который ограничен одним или несколькими разломами крутого падения и эта область служит участком для накопления осадков; и paraliageosyncline – глубокая геосинклиналь, который проходит в прибрежной равнине по континентальным краям. Как видим, все эти описанные образования неплохо коррелируются со структурами зонами перехода от океана к континенту района конвергентных границ. Главное новшество и отличие структурной террестриальной геологии в концепции тектоники плит в том, что теперь допускается не только вертикальное движение земной коры, но и ее горизонтальное смещение. ПРОИСХОЖДЕНИЕ ГИДРОСФЕРЫ И ОКЕАНОВ http://plate-tectonic.narod.ru/tectonic25photoalbum.html source:O.Sorohtin КЛИМАТИЧЕСКИЕ ЭПОХИ ПРОШЛОГО, ЭВОЛЮЦИЯ АТМОСФЕРЫ НА ЗЕМЛЕ http://plate-tectonic.narod.ru/tectonic33photoalbum.html |
