Движение тектонических плит: Тектоника литосферных плит | Образовательный геологический сайт Юрия Попова |

Содержание

Ученые смоделировали глобальную тектоническую историю Земли за миллиард лет

Геофизики представили глобальную реконструкцию тектонических
перемещений литосферных плит в течение последнего миллиарда лет. Она впервые
объединила в рамках непрерывной и согласованной кинематической модели
палеомагнитные данные об изменении расположения континентов с геологическими данными
об эволюции границ между плитами. О результатах моделирования сообщает статья в
Earth-Science Reviews.

Тектоника плит — это геодинамическая концепция, основанная
на представлении о земной литосфере как о совокупности подвижных фрагментов —
литосферных плит, которые в процессе перемещения непрерывно взаимодействуют
между собой. Движение плит управляется конвекционными мантийными потоками и
представляет собой элемент системы теплопереноса от центра Земли к поверхности.
Нижние слои литосферных плит образованы породами мантии, верхние — это кора
либо только океанического типа, либо океанического и континентального.
Взаимодействие движущихся плит приводит к образованию на границах между ними
зон сейсмической и вулканической активности. Границы между плитами, движущимися
во встречном направлении, называются конвергентными, границы между
раздвигающимися плитами — дивергентными. Если плиты двигаются в одном
направлении, но с разными скоростями, границу между ними называют трансформной.
Различия процессов, происходящих на границах того или иного типа, обусловливают
формирование разных геологических структур — рифтов, глубоководных желобов,
складчатых систем.

Тектонические процессы начали играть значимую роль в палеогеографии
Земли, по-видимому, около 3,2 миллиарда лет. Но глобальные реконструкции
тектонической истории с использованием комплекса геологических и геофизических
(палеомагнитных) данных, полученных с континентов и с океанского дна,
ограничены ближайшими к современности 200 миллионами лет. Это максимальный
возраст океанической коры, так как более древнее дно океанов поглощено в
процессе субдукции (погружения одной плиты под другую) на конвергентных
границах. Поэтому моделирование отражает движение плит и эволюцию границ с
полнотой, достаточной для количественного анализа, лишь со времени начала
распада суперконтинента Пангея, существовавшего в позднем палеозое — раннем
мезозое, около 335–170 миллионов лет назад. При этом абсолютные координаты
рассчитывают в системе отсчета, связанной с движениями Африканской плиты,
которые определены несколькими независимыми методами.

Для более раннего времени — вплоть до миллиарда лет назад —
ученые уже построили модели, воссоздающие конфигурацию континентов и даже состояние
границ между плитами, однако каждая из них охватывает разные периоды или
регионы. Полностью непрерывной модели, охватывающей тектоническую историю Земли
за это время, до сих пор не существовало. Реконструкция положения плит
базируется на решении задач о вращении твердого тела с использованием теоремы
Эйлера. При решении этих задач ученые оперируют данными о широте, долготе и
углах поворота, и для ранних эпох единственным источником этих данных служат
результаты палеомагнитных измерений. По направлению намагниченности пород можно
установить, как изучаемое геологическое тело было ориентировано по отношению к
полюсу и на какой широте находилось. Однако абсолютную долготу установить таким
образом нельзя из-за симметрии геомагнитного поля относительно оси вращения
Земли.

Древнейшие долготы плит восстанавливаются двумя методами.
Первый из них базируется на предположении о длительной устойчивости крупнейших
восходящих потоков в мантии, но применимость этого метода для докембрийских
моделей оставалась спорной. Основой другого метода служит модель ортоверсии, согласно которой в
каждом новом цикле образования суперконтинента плиты располагаются под углом 90
градусов к предыдущему положению. Ограничения на этот метод накладывает
недостаток палеомагнитных данных.

Исследователи из Австралии, Китая и Франции под руководством
Эндрю Мердита (Andrew S. Merdith) из Лионского
университета-1 имени Клода Бернара сумели объединить тектонические модели,
построенные для разных геологических эр.

На первом этапе ученые отобрали из множества современных
моделей развития тектоники четыре, наиболее полно описывающие перемещение плит
в комплексе с эволюцией границ между ними. Глобальная модель YOU19 реконструирует тектонику за
последние 410 миллионов лет, то есть от среднего палеозоя до настоящего
времени. В ней движение плит привязано и к палеомагнитной, и к мантийной системе
отсчета. Модели DOM16 и
DOM18 — региональные. DOM16 включает реконструкцию
тектоники Гондваны и древних плит Лаврентия и Балтика, а DOM18 — Гондваны, Сибирской и Китайской
плит. Обе эти модели относятся к раннему палеозою (500–410 миллионов лет
назад). Глобальная модель MER17
охватывает промежуток времени от 1000 до 520 миллионов лет назад —
неопротерозойскую эру и самую раннюю часть палеозоя. Она представлена только в
палеомагнитной системе отсчета, не имеет поправки на истинное движение полюсов и
не привязана к мантийной системе отсчета, то есть к твердому телу Земли.
Контроль абсолютной палеодолготы в этой модели отсутствует.

Затем ученые разработали для всех моделей единую методику
определения по палеомагнитным измерениям кажущегося перемещения полюсов,
которое отражает изменение положения плит во времени. Эта методика потребовала
корректировки местонахождения некоторых континентов в неопротерозое: Западно-Африканского
кратона, Конго, Янзцы, Сино-Корейского кратона и Тарима (древний микроконтинент
в составе современной Центральной Азии). Благодаря коррекции удалось уточнить
конфигурацию протерозойского суперконтинента Родиния. Для палеозоя геофизики
скорректировали положение Сибирского кратона и Лавруссии, объединявшей
Северо-Американский (Лаврентия) и Восточно-Европейский (Балтика) древние
континенты.

Для моделирования границ древних литосферных плит
исследователи привлекли геологические данные, в первую очередь офиолитовые
комплексы (остатки древней океанической коры на континентах, указывающие на
существование зон субдукции). Осадочные бассейны, характер окаменелостей,
геохимические признаки использовались для определения широтных полос и
выравнивания некогда смежных регионов, условия
метаморфизма совместно со структурными данными — для вывода тектонических
условий.

Итогом стало построение согласованной модели, связавшей кинематику
плит в докембрии и в более позднее время. Она охватила миллиард лет, истекший с
начала неопротерозоя, и включила в себя один полный суперконтинентальный цикл —
от Родинии до Пангеи — и позднейшие движения плит. Модель, которую авторы
визуализировали в видеоролике продолжительностью 40 секунд, открывает
возможности для количественного анализа древних тектонических процессов. Эти
процессы не только формируют структуру недр и определяют облик земной
поверхности, но и влияют на химические потоки между поверхностью и глубокими
недрами, а также на развитие биосферы, так как от расположения континентальных
массивов зависят циркуляция океанских вод и распределение видов на суше.
Поэтому в дальнейшем модель Мердита и его коллег может послужить основой исследований,
связанных с эволюцией гидросферы, атмосферы и биосферы Земли в позднем
протерозое.

Ранее геофизики обнаружили, что древнее магнитное поле Земли
могло генерироваться в мантии, а также рассказали, как образовалась древняя
земная кора.

Винера Андреева

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

особенности географии, скорость движения и границы крупнейших блоков и платформ

География

12.11.21

9 мин.

Поверхностная оболочка планеты состоит из тектонических плит, которые также часто называют литосферными. Это крупнейшие по своим размерам целостные каменные образования, находящиеся в постоянном движении. Именно их перемещение и приводит к изменениям на поверхности, появляется новый ландшафт и образуются высочайшие горы, отмечаются землетрясения и другие стихийные бедствия.

Оглавление:

Тектоника плит

Крупнейшие литосферные образования

Особенности и направление движения

Тектоника плит

Под тектоническими плитами принято понимать часть литосферы, которая напрямую отвечает за биологическую активность земли. Миллионы лет назад такие образования представляли единое целое, на планете существовал в те времена сверхконтинент Пангея. Однако по причине высокой активности в ядре и недрах земли материк раскололся на отдельные небольшие по своим размерам континенты, постоянно удаляющиеся друг от друга.

Многие ученые предрекают, что через миллионы лет в процессе тектоники плит такой процесс начнёт идти в обратном направлении, а на земле вновь образуется могучий суперконтинент. Такое движение литосферных плит сопровождается чувствительными подвижками грунта, происходят мощные землетрясения, появляются новые вулканы или же просыпаются от сна спящие кратеры. Огромные участки коры земли окружены зонами высокой активности, часто на стыках плит происходят различные катастрофические природные явления.

Учёные, которые занимаются наукой тектоникой, изучают литосферные пластины, исследуют их скорость перемещения, предсказывают возможные сильнейшие землетрясения и опасные извержения вулканов. Сегодня все такие литосферные плиты на карте и непосредственно на местности контролируются специалистами, что и позволяет им точно знать направление движения континентов, а также давать прогнозы относительно тех или иных катастрофических природных явлений.

Интересным фактом является, что Земля — это единственная планета во всей Солнечной системе, имеющаяся поверхностная оболочка которой разделена на отдельные части. Известно, что толщина таких тектонических плит достигает многих десятков километров, а при их перемещении даже на 1 миллиметр высвобождается огромная энергия с разрушительной силой.

Крупнейшие литосферные образования

Поверхность земли состоит из многих десятков тектонических плит, которые существенно различаются своими размерами. Ученые выделяют так называемый класс основных пластин, площадь которых превышает 20 миллионов квадратных километров. Имеются второстепенные блоки, чей размер колеблется в диапазоне от 1 до 20 миллионов километров.

К основным тектоническим литосферным плитам относят:

Тихоокеанскую.
Северо-американскую.
Африканскую.
Евразийскую.
Антарктический щит.
Индо-Австралийскую.
Южноамериканскую.

Площадь самой большой пластины Тихоокеанской плиты составляет 103 миллиона квадратных километров. Располагается она под Тихим океаном, часть из этого блока проходит по суше в районе Калифорнии, также на ней находится Япония и ряд других небольших островов. Именно по причине высокой активности на границе этого щита чаще всего происходят разрушительные землетрясения, также тут действуют многочисленные вулканы, в том числе подводные, которые меняют существующий рельеф.

Площадь Евразийской плиты составляет 67,8 миллиона километров квадратных. На этом щите лежит Европа и большая часть континентальной Азии. Это относительно спокойный кластер, который имеет минимальную скорость движения, тут практически не отмечаются сильные землетрясения, также отсутствуют мощные действующие вулканы.

Африканский щит, который имеет площадь в 61 миллион километров, считается едва ли не самым активным. Он как бы расходится на 2 части, разрываясь в середине. Ученые не могут понять причину такого разнонаправленного титанического движения, однако подобное приводит к серьезному изменению географии и рельефа на Черном континенте, который в ближайшие десятки миллионов лет уже не будет составлять единое целое.

Особенности и направление движения

На сегодняшний день ученые выяснили, по каким причинам литосфера земли находится в постоянном движении. Причиной тому является мощнейшая тепловая конвенция. В центре планеты в ядре имеется критически высокая температура, тут циркулирует расплавленная магма, которая под высоким давлением может выходить на поверхность. Такие внутренние раскалённые вещества при нагревании поднимаются, тогда как верхние слои могут слегка охлаждаться, после чего вновь опускаются в центр ядра. Такая тепловая конвенция вещества имеет огромные силы и энергию, приводя в движение отдельные участки земной коры.

Установлено, что в среднем скорость движения тектонических плит составляет около 2 сантиметров в год. А так как их движение постоянно и разнонаправленно, на границах взаимодействия таких огромных блоков в коре земли возникают сильнейшие деформации. В результате чего появляются глубочайшие разломы или высокие горные хребты с каньонами.

На территории России по причине движения литосферы образованы такие высочайшие системы, как Алтай, горы Урала и Кавказ.

Специалисты выделяют несколько типов движения у тектонических плит:

скользящее;
конвергентное;
дивергентное.

При дивергентном виде движении платформы расходятся, образуя при этом провал в почве или глубокие подводные гряды. Такой тип перемещения наиболее распространён на планете. Конвергентное подразумевает сближение двух плит, меньшая и тонкая из которых как бы подплывает под более массивную. В результате такого движения могут образовываться горные массивы, а столкновение блоков приводит к разрушительным землетрясениям. При скользящем типе плиты движутся в диаметрально противоположных направлениях.

Ученые определили, что африканский континент по причине скользящего сдвига литосферных плит раскалывается на 2 огромные части. По месту разлома появляются большие трещины, которые сегодня наиболее массово встречаются в Кении. Специалисты утверждают, что примерно через 10 миллионов лет Черный континент прекратит существование в нынешнем виде и расколется на 2 огромные части.

Информация и факты о тектонике плит

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

1 / 12

Лава извергается из трещины в горах Вирунга в Демократической Республике Конго. Цепь Вирунга является частью системы Восточно-Африканской рифтовой долины, которая отмечает границу между двумя плитами: Нубийской плитой на западе и Сомалийской плитой на востоке. Рифтовая долина — классический пример расходящейся границы плит.

Фотография Криса Джонса

Есть несколько горсток крупных пластин и десятки меньших, или второстепенных, пластин. Шесть основных названы в честь континентов, входящих в их состав, таких как Североамериканская, Африканская и Антарктическая плиты. Хотя миноры меньше по размеру, они не менее важны, когда дело доходит до формирования Земли. Крошечная плита Хуан-де-Фука в значительной степени ответственна за вулканы, которые усеивают тихоокеанский северо-запад Соединенных Штатов.

Плиты составляют внешнюю оболочку Земли, называемую литосферой. (Это включает в себя кору и самую верхнюю часть мантии.) Вспенивающие потоки в расплавленных породах под ними продвигают их вперед, как мешанину конвейерных лент в аварийном состоянии. Большая часть геологической активности связана с взаимодействием, где плиты встречаются или расходятся.

Движение плит создает три типа тектонических границ: конвергентные, когда плиты переходят одна в другую; расходящиеся, когда плиты раздвигаются; и преобразование, при котором плиты движутся боком по отношению друг к другу.

Они перемещаются со скоростью от одного до двух дюймов (от трех до пяти сантиметров) в год.

Конвергентные границы

Там, где сталкиваются плиты, обслуживающие массивы суши, земная кора сминается и изгибается, образуя горные хребты. Индия и Азия рухнули около 55 миллионов лет назад, постепенно дав начало Гималаям, самой высокой горной системе на Земле. По мере того, как месиво продолжается, горы становятся выше. Гора Эверест, самая высокая точка на Земле, завтра может быть немного выше, чем сегодня.

Эти конвергентные границы также возникают там, где океанская плита погружается под сушу в процессе, называемом субдукцией. Когда вышележащая плита поднимается, она также образует горные хребты. Кроме того, водолазная плита тает и часто извергается при извержениях вулканов, подобных тем, которые сформировали некоторые горы в Андах Южной Америки.

При слиянии океан-океан одна плита обычно погружается под другую, образуя глубокие впадины, подобные Марианской впадине в северной части Тихого океана, самой глубокой точке на Земле. Эти типы столкновений также могут привести к подводным вулканам, которые в конечном итоге превращаются в островные дуги, такие как Япония.

Расходящиеся границы

На расходящихся границах в океанах магма из глубин земной мантии поднимается к поверхности и раздвигает две или более плиты. Вдоль шва возвышаются горы и вулканы. Этот процесс обновляет дно океана и расширяет гигантские бассейны. Единая система срединно-океанических хребтов соединяет мировые океаны, что делает хребет самым длинным горным хребтом в мире.

На суше гигантские впадины, такие как Великая рифтовая долина в Африке, образуются там, где плиты раздвигаются. Если плиты там продолжат расходиться, через миллионы лет Восточная Африка отделится от континента и сформирует новый массив суши. Тогда срединно-океанический хребет обозначил бы границу между плитами.

Вдоль разлома Сан-Андреас видны горы и трещина.

Фотография Ллойда Клаффа, Corbis

Пожалуйста, соблюдайте авторские права. Несанкционированное использование запрещено.

Трансформационные границы

Разлом Сан-Андреас в Калифорнии является примером трансформируемой границы, где две плиты проходят мимо друг друга вдоль так называемых сдвиговых разломов. Эти границы не создают впечатляющих особенностей, таких как горы или океаны, но останавливающееся движение часто вызывает сильные землетрясения, такие как 1906 тот, который опустошил Сан-Франциско.

Читать дальше

Как избежать смены часовых поясов? Эксперты взвешивают

Путешествия

Как избежать смены часовых поясов? Эксперты взвешивают

Пропуск часовых поясов может нарушить работу внутренних часов вашего тела. Но с правильным снаряжением и планированием вы можете приспособиться в кратчайшие сроки.

Эти 5 древних городов когда-то правили Северной Америкой

History Magazine

Эти 5 древних городов когда-то правили Северной Америкой

В Теотиуакане, Кахокии и других мегаполисах были поразительные религиозные центры, многоквартирные дома и курганы, которые исчезли. Археология медленно раскрывает их великолепное прошлое.

Извержение вулкана в Тонге было даже более мощным, чем мы думали

Наука

Извержение вулкана в Тонге было даже более мощным, чем мы предполагали шлейф и глобальное цунами, заставившее ученых мчаться, чтобы понять причину взрыва. Теперь они, наконец, собираются воедино.

Эксклюзивный контент для подписчиков

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении всей истории будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли жизнь на Марсе на протяжении всей истории

Узнайте, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету

Подробнее

Движение плит: механизм тектоники плит Доктор философии, Университет Джона Хопкинса

Внешняя оболочка Земли представляет собой серию крупных блоков, называемых тектоническими плитами.

Хотя поверхность Земли кажется неподвижной, на самом деле она все время движется. И именно это движение этих плит ответственно за землетрясения, извержения вулканов и образование гор на поверхности Земли.

Тектонические плиты мира были нанесены на карту во второй половине 20 века.
(Изображение: Геологическая служба США/Общественное достояние)

Земля состоит из семи основных тектонических плит и нескольких меньших плит. Плиты плавают на более слабой верхней мантии или астеносфере. Они названы в честь основных континентов и дна океанов, которые они охватывают. Некоторые основные плиты включают Тихоокеанскую плиту, Североамериканскую плиту, Южноамериканскую плиту, Евразийскую плиту и Африканскую плиту. Самая большая из этих плит, Тихоокеанская плита, находится под Тихим океаном. Около 250 миллионов лет назад все эти плиты были устроены таким образом, что образовали один гигантский суперконтинент под названием «Пангея». Однако со временем движение плит привело к распаду Пангеи и формированию нынешних континентальных форм.

Узнайте больше о Континентальном дрейфе.

Тектонические плиты движутся со скоростью улитки

Твердые плиты поверхности Земли находятся в постоянном движении относительно друг друга. Эти плиты движутся очень медленно, примерно на несколько сантиметров в год. Это связано с тем, что твердые тела движутся, текут и деформируются очень и очень медленно. Материалы, такие как вода, которые имеют более короткие временные шкалы течения, имеют более низкую вязкость, в то время как твердые вещества, такие как камни, имеют более высокую вязкость. Следовательно, скорость, с которой будут двигаться твердые тела, будет чрезвычайно низкой. Точно так же различаются вязкости различных слоев мантии Земли. Вязкость литосферных плит в сто раз больше, чем у верхнего слоя мантии, астеносферы. Так, для сравнения, астеносфера будет течь намного быстрее и более деформируема по сравнению с литосферой.

Векторы движения пластины являются функцией всех сил, действующих на пластину. Плиты, прикрепленные к плитам субдукции, движутся быстрее, чем другие плиты. (Изображение: Эрик Габа/CC BY-SA 3.0/Общедоступное достояние)

Это стенограмма из серии видео Полевое руководство по планетам . Смотрите прямо сейчас на Wondrium.

Границы тектонических плит: преобразование, расхождение и схождение

Несмотря на медленное движение тектонических плит, границы между этими плитами могут быть геологически активными. Это потому, что эти тектонические плиты движутся относительно друг друга. Движение тектонических границ плит можно классифицировать следующим образом:

Преобразование границы — это происходит, когда две пластины скользят друг мимо друга. Одним из примеров является скольжение Тихоокеанской плиты на северо-запад относительно Североамериканской плиты; это отмечено знаменитым разломом Сан-Андреас. Вдоль этих разломов часто случаются землетрясения, а разлом Сан-Андреас вызывает некоторые из сильных землетрясений в Калифорнии.

Примеры геологической активности на границах Трансформной, Дивергентной и Конвергентной плит. (Изображение: Хосе Ф. Виджил. Геологическая служба США/общественное достояние)

Расходящаяся граница — это происходит, когда две тектонические плиты отдаляются друг от друга. Когда плиты раздвигаются, открывается трещина, и расплавленная порода устремляется из мантии на поверхность. Отверстие или трещина помогает снизить давление мантийного слоя и позволяет расплавленному материалу выйти на поверхность. Затем расплавленная порода затвердевает, образуя новую поверхностную корку. Примеры расходящихся пограничных движений в середине Атлантического океана включают Африканскую и Южно-Американскую плиты, а также Евразийскую и Северо-Американскую плиты. Расходящееся движение плит в Средней Атлантике привело к формированию Срединно-Атлантического хребта, гигантской горной цепи посреди Атлантического океана. Имея длину около десяти тысяч миль и высоту более мили, это самая длинная горная цепь на Земле.

Конвергентная граница — это происходит, когда две пластины движутся навстречу друг другу. Новая кора, образовавшаяся на гребнях, остывает и начинает двигаться в сторону другой плиты. Более плотная из двух пластин прогнется под другой пластиной в мантию. Зоны, где плиты погружаются обратно в мантию, известны как зоны субдукции и являются геологически активными. Сильные землетрясения вокруг Тихоокеанской плиты являются следствием субдукций в этих регионах.
Кроме того, зоны субдукции также могут вызывать извержения вулканов, поскольку субдуцирующие плиты испытывают более высокие температуры и давление глубоко внутри Земли. На самом деле вулканы есть по всему краю Тихоокеанской плиты от западного побережья Северной и Южной Америки до восточного побережья Азии. Серия вулканов, связанных с плитой, известна как «Огненное кольцо».

Узнайте больше о вулканической горячей точке возле срединно-океанического хребта, образованной движущимися тектоническими плитами.

Конвекция в мантии

Внешняя поверхность Земли холоднее, чем ее горячие недра. По сути, более холодная и плотная плита с поверхности Земли опускается в зону субдукции и продолжает опускаться, пока не достигнет границы ядра и мантии. Дальнейший спуск к ядру невозможен, так как ядро состоит из железа, которое намного плотнее пород мантии. В течение примерно 200 миллионов лет субдуцированная плита в конечном итоге достигает дна мантии. Плита достигает той же температуры, что и окружающие ее породы, и становится частью мантии. Одновременно на срединно-океанических хребтах образуются новые коры, и эти новые поверхностные плиты подвергаются воздействию более низких температур на поверхности Земли. Весь этот процесс называется мантийной конвекцией. Таким образом, земная поверхность постоянно перерабатывается, так как на хребтах образуются новые коры, а в зонах субдукции разрушаются старые поверхности.

Общие вопросы о механизме тектоники плит

В: Верхняя мантия Земли находится в расплавленной форме?

Это заблуждение, что породы в верхней мантии находятся в расплавленном состоянии. Мантия Земли состоит из твердых пород. Несмотря на более высокие температуры в диапазоне от 1000° до 3500°C, они остаются твердыми, поскольку испытывают давление до миллиона бар.