Надо Знать

добавить знаний



Новая глобальная тектоника



План:


Введение

НОВАЯ ГЛОБАЛЬНАЯ ТЕКТОНИКА.JPG
Тектонические плиты с векторами их современного движения
Тектонические плиты

Новая глобальная тектоника (Тектоника литосферных плит) ( рус. новая глобальная тектоника , англ. new global tectonics , нем. neue globale Tektonik f (Tektonik f der Lithosphrenplatten ) - Рабочая тектоническая гипотеза, согласно которой литосфера разбита на крупные плиты, которые двигаются по астеносфере в горизонтальном направлении. У срединно-океанических хребтов литосферные плиты наращиваются за счет вещества, поднимающегося из недр, и расходятся в стороны ( спрединг). В глубоководных желобах одна плита находит на другую и поглощается мантией ( субдукция). Там, где плиты сталкиваются между собой, возникает складчатое сооружение ( коллизия). Н.г.т. - Современный вариант гипотезы мобилизма. То же, что и тектоника плит.


1. Название

Впервые гипотезу названо "тектоникой плит" в работе Вайна и Хеса [1], в 1970 году, а "Новая глобальная тектоника" принадлежит Айзекс и Оливеру. [2]

2. Основные положения

  • Сейсмические пояса являются зонами, где происходят дифференциальные движения жестких (непластичным) плит.
  • Первичная реологическая стратификация верхней мантии и коры с их разделением на литосферу и астеносферу определяет механическое поведение верхних слоев Земли.
  • Большая часть механической энергии высвобождается в пределах нескольких узких сейсмических поясов, а остальные энергии - при епейрогеничних движениях.
  • Перемещение жестких (непластичным) тел на поверхности Земли ограничены строгими геометрическими условиями.

Из вышеприведенных основных положений вивливають следующие последствия:

  • а) Раздел на плиты не связан с разделом на океаны и материки, так сейсмические пояса вообще не совпадают с границами между материками и океанами, за исключением Тихоокеанской плиты.
  • б) Относительные движения охватывают мозаичную систему плит и нет никаких оснований считать, что какая-то одна граница плиты является неподвижной в существующей системе координат. Соответственно, для геологических задач можно точно измерять лишь относительные движения плит.
  • в) Большие перемещения плит всегда приурочены к одним и тем же ослабленных зон, поэтому не существует простого метода, который бы связывал тектонические напряжения внутри плит с их взаимными премищеннямы [3].

Хотя тектоника плит включает в себя понятие о движении материков, это не то же самое, что гипотеза дрейфа материков, предложенная в начале ХХ века. Эта гипотеза была отвергнута геологами из-за некоторых экспериментальных и теоретических неувязок. Теория принято сейчас коренным образом отличается от прежней.


3. Дивергентные границы (границы раздвижения плит)

Подробнее в статье Дивергентная предел

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


3.1. Океанические рифты

Океанические хребты
Подробнее в статье Океанические хребты

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


3.2. Континентальные рифты

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


4. Конвергентные границы (границы соприкосновения плит)

Подробнее в статье Конвергентная граница

Конвергентными называются границы, на которых происходит столкновение плит. Возможны три варианта:

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

В редких случаях происходит надвигающейся океанической коры на континентальную - обдукция. Благодаря этому процессу возникли офиолиты Кипра, Новой Каледонии, Оман и др..

В зонах субдукции поглощается океаническая кора, и этим компенсируется ее появление в срединно-океанических хребтах. В них происходят исключительно сложные процессы, взаимодействия коры и мантии. Так, океаническая кора может затягивать в мантию блоки континентальной коры, вследствие низкой плотности эксгумируют обратно в кору. Так возникают метаморфические комплексы сверхвысоких давлений, один из самых популярных объектов современных геологических исследований.

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


4.1. Активная континентальная окраина

Активная континентальная окраина

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

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


4.2. Островные дуги

Островные дуги

Островные дуги - это цепочки вулканических островов над зоной субдукции, возникающие там, где океаническая плита погружается под континентальную. В качестве типичных современных островных дуг можно назвать Алеутские, Курильские, Марианские острова, и многие другие архипелагов. Японские острова также часто называют островной дугой, но их фундамент очень древний и в действительности они образованы несколькими разновозрастными комплексами островных дуг, так что Японские острова являются микроконтинентом.

Островные дуги образуются при столкновении двух океанических плит. При этом одна из плит оказывается снизу и поглощается в мантию. На верхней же плите образуются вулканы островной дуги. Изогнутая сторона островной дуги направлена ​​в сторону плиты, поглощается. С этой стороны находятся глубоководный желоб и переддуговий прогиб.

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


4.3. Коллизия континентов

Коллизия континентов

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


5. Трансформного границы

Карта разлома Сан-Андреас, на которой показано относительное движение земной коры

Иногда две литосферные плиты расходятся и не движутся друг под друга, а лишь трутся краями. Самый известный пример - разлом Сан-Андреас в Калифорнии, где движутся Тихоокеанская и Северо-Американская плиты. Плиты сталкиваются на время, а потом расходятся, высвобождая много энергии и вызывая сильные землетрясения.


5.1. Трансформного разломы

Подробнее в статье Трансформного разлом

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

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

Трансформного разломы формируют закономерную сетку и, очевидно, возникают не случайно, а в силу объективных физических причин. Совокупность данных численного моделирования, теплофизических экспериментов и геофизических наблюдений позволила выяснить, что мантийная конвекция имеет трехмерную структуру. Кроме основного течения от СОХ, в конвективном организации за счет охлаждения верхних частей потока, возникают продольные течения. Эта остыла вещество устремляется вниз вдоль основного направления течения мантии. В зонах этого второстепенного потока опускается, и находятся трансформного разломы. Такая модель хорошо согласуется с данными о тепловой поток: над трансформного разломами наблюдается его снижение.


5.2. Оползни на континентах

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


6. Процессы внутри плит

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

6.1. Горячие точки

На дне океанов расположены многочисленные вулканические острова. Некоторые из них расположены в цепочках с последовательно изменяющимся возрастом. Класичним прикладом такої підводної гряди став Гавайський підводний хребет. Він піднімається над поверхнею океану у вигляді Гавайських островів, від яких на північний захід йде ланцюжок підводних гір з безперервно збільшуваним віком, деякі з яких, наприклад, атол Мідвей, виходять на поверхню. На відстані близько 3000 км від Гаваїв ланцюг трохи повертає на північ і називається вже Імператорським хребтом. Він переривається в глибоководному жолобі перед Алеутською острівною дугою.

Для пояснення цієї дивної структури було зроблено припущення, що під Гавайськими островами знаходиться гаряча точка - місце, де до поверхні піднімається гарячий мантійних потік, який проплавляє океанічну кору, що рухається над ним. Таких точок зараз на Землі встановлено безліч. Мантійних потік, який їх викликає, був названий плюмом. В деяких випадках передбачається виключно глибоке походження речовини плюму, аж до межі ядра-мантії.


6.2. Траппи і океанічні плато

Крім довготривалих гарячих точок, всередині плит іноді відбуваються грандіозні виливи розплавів, які на континентах формують траппи, а в океанах океанічні плато. Особливість цього типу магматизму в тому, що він відбувається за короткий у геологічному сенсі час - близько декількох мільйонів років, але захоплює величезні площі (десятки тисяч км); при цьому виливається колосальний обсяг базальтів, порівнюваний з їх кількістю, що кристалізується в серединно-океанічних хребтах.

Відомі сибірські траппи на Сибірській платформі, трапп плоскогір'я Декан на Індостанському континенті та багато інших. Причиною утворення траппів також вважаються гарячі мантійні потоки, але на відміну від гарячих точок вони діють короткочасно, і різниця між ними не зовсім зрозуміла.

Гарячі точки і траппи дали підстави для створення так званої плюмової геотектоніки, яка стверджує, що значну роль в геодинамічних процесах відіграє не тільки регулярна конвекція, а й плюм. Плюмова тектоніка не суперечить тектоніці плит, а доповнює її.


7. Вплив переміщення плит на клімат

Розташування великих континентальних масивів в приполярних областях сприяє загальному зниженню температури планети, так як на континентах можуть утворюватися покривні заледеніння. Чим ширше розвинене заледеніння, тим більше альбедо планети і тим нижча середньорічна температура.

Крім того, взаємне розташування континентів визначає океанічну і атмосферну циркуляцію.

Однак така проста схема континенти в приполярних областях - заледеніння, континенти в екваторіальних областях - підвищення температури, виявляється невірною при зіставленні з геологічними даними про минуле Землі. Четвертинне заледеніння дійсно відбулося, коли в районі Південного полюса опинилася Антарктида, і в північній півкулі Євразія і Північна Америка наблизилися до Північного полюса. З іншого боку, найсильніше протерозойське заледеніння, під час якого Земля виявилася майже повністю вкрита льодом, відбулося тоді, коли більша частина континентальних масивів знаходилася в екваторіальній області.

Крім того, істотні зміни положення континентів відбуваються за час порядку десятків мільйонів років, в той час як сумарна тривалість льодовикових епох складає порядку декількох мільйонів років, і під час однієї льодовикової епохи відбуваються циклічні зміни заледенінь і Інтергляціал періодів. Всі ці кліматичні зміни відбуваються швидко в порівнянні зі швидкостями переміщення континентів, і тому рух плит не може бути їх причиною.

З вищесказаного випливає, що переміщення плит не грають визначальної ролі в кліматичних змінах, але можуть бути важливим додатковим чинником, що їх "підштовхує".


8. Історія переміщень плит

Вік дна океанів (червоний колір відповідає молодій корі).

8.1. Початок тектоніки плит

Перші блоки континентальної кори, кратони, виникли на Землі в археї, тоді ж почалися їх горизонтальні переміщення, але повний комплекс ознак дії механізму тектоніки плит сучасного типу зустрічається тільки в пізньому протерозое. До цього мантія, можливо, мала іншу структуру масопереносу, в якій велику роль грали не усталені конвективні потоки, а турбулентна конвекція і плюм.

У минулому потік тепла з надр планети був більшим, тому кора була тоншою, тиск під набагато тоншою корою був теж нижчим. А при істотно нижчому тиску і трохи більшій температурі в'язкість мантійних конвекційних потоків безпосередньо під корою була набагато нижчою за нинішню. Тому в корі, що пливла на поверхні мантійного потоку менш в'язкого, ніж сьогодні, виникали лише порівняно невеликі пружні деформації. І механічні напруги, породжувані в корі менш в'язкими, ніж сьогодні, конвекційними потоками, були недостатні для перевищення межі міцності порід кори. Тому й не було такої тектонічної активності, як в даний час.


8.2. Минулі переміщення плит

Пангея

Відтворення минулих переміщень плит - один з основних предметів геологічних досліджень. З різним ступенем детальності положення континентів і блоків, з яких вони сформувалися, реконструйовано аж до архею.

З аналізу переміщень континентів було зроблене емпіричне спостереження, що континенти кожні 400-600 млн років збираються у величезний материк, що містить в собі майже всю континентальну кору - суперконтинент. Сучасні континенти утворилися 200-150 млн років тому, в результаті розколу суперконтиненту Пангеї. Зараз континенти знаходяться на етапі майже максимального завершення. Атлантичний океан розширюється, а Тихий океан закривається. Індостан рухається на північ і мне Євразійську плиту, але, мабуть, ресурс цього руху вже майже вичерпаний, і в недалекому геологічному часі в Індійському океані виникне нова зона субдукції, в якій океанічна кора Індійського океану буде поглинатися під Індійський континент.


9. Тектоніка плит як система наук

Зараз тектоніку вже не можна розглядати як чисто геологічну концепцію. Вона відіграє ключову роль у всіх науках про Землю, в ній виділилося кілька методичних підходів з різними базовими поняттями і принципами.

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

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

Геохимический подход. Для геохимии тектоника плит важна как механизм непрерывного обмена веществом и энергией между различными оболочками Земли. Для каждой геодинамической обстановки характерны специфические ассоциации горных пород. В свою очередь, за этими характерными особенностями можно определить геодинамическая обстановку, в которой образовалась порода.

Исторический подход. В смысле истории планеты Земля, тектоника плит - это история соединения и раскалывания континентов, рождения и угасания вулканических цепей, появления и закрытия океанов и морей. Сейчас для крупных блоков коры история перемещений установлена ​​с большой детальностью и за значительный промежуток времени, но для небольших плит методические трудности намного больше. Сложные геодинамические процессы происходят в зонах столкновения плит, где образуются горные цепи, составленные множеством мелких разнородных блоков - террейн. При изучении Скалистых гор зародил особое направление геологических исследований - террейнов анализ, который вобрал в себя комплекс методов по выделению террейн и реконструкции их истории.


9.1. Значение тектоники плит

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


10. Тектоника плит на других планетах

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

Некоторые процессы ледяной тектоники на Европе аналогичны процессам, которые происходят на Земле.


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам