Тектоника литосферных плит. - раздел География, Предмет геоморфологии. Представление о вещественности рельефа земной поверхности
Разные исследователи выделяют различные типы тектонических движений. Суммируя современные представления о тектогенезе по преобладанию направления можно выделить два типа тектонических движений:
1) Вертикальные (радиальные).
2) Горизонтальные (тангенциальные).
Оба типа движений могут происходить как самостоятельно, так и во взаимосвязи друг с другом (часто один тип движений порождает другой) и проявляются не только в перемещении крупных блоков земной коры в вертикальном и горизонтальном направлениях, но и в образовании складчатых и разрывных нарушений разного масштаба.
Так согласно концепции тектоники литосферных плит восходящие конвекционные потоки разогретого вещества в верхней мантии приводят к образованию крупных положительных форм рельефа типа Восточно-Тихоокеанского поднятия. На последующих стадиях развития в осевых частях таких поднятий образуются рифты – отрицательные грабеноподобные формы рельефа, обусловленные разрывными нарушениями (рифтовая зона Срединно-Атлантического хребта). Поступление новых порций мантийного вещества по трещинам на дне рифтов называется спрединг – раздвигание литосферных плит в горизонтальном направлении от осевой части рифтов. Таким образом, здесь мы видим переход вертикальных движений в горизонтальные.
Горизонтальные перемещения литосферных плит навстречу друг другу приводят к их сталкиванию между собой, поддвиганию одних плит под другие (субдукция) или надвиганию одной плиты на другую (обдукция). Все эти процессы сопровождаются образованием глубоководных желобов и окаймляющих их островных дуг (Японский желоб, Японские острова), грандиозных горных сооружений (Гималаи, Анды). Этот пример иллюстрирует переход горизонтальных движений в вертикальные. Горные породы, слагающие островные дуги и горные сооружений материков, возникающих в результате субдукции и обдукции, оказываются смятыми в складки, отложены многочисленными разрывными нарушениями, а также интрузивными и эффузивными телами.
Различные типы тектонических движений и обусловленные ими деформации земной коры находят прямое и опосредованное отражение в рельефе.
Переходные зоны – зоны современного вулканизма. Здесь происходит столкновение плит → активные тектонические явления → образование новой континентальной коры вместо океанической. А океаническая поглощается и уничтожается. Островная дуга – начало образования континентальной коры.
Возвышенности. Котловины разделены подводными горными системами. Они соизмеримы с аналогичными формами на суше, и они даже > таких же систем на суше. Они есть в каждом океане. Пример: Восточно-Индийский хребет. Генезис этих хребтов вулканический, в зонах активных вулканических процессов. Внутриплитный вулканизм (≈ в центре плит, а не по краям). Это объясняет теория “Горячих Точек”. На границе ядро – мантия происходит вертикальное поднятие мантийного материала. Этот материал поднимается к поверхности. Кора плавится и возникает вулкан (а). Он постоянен миллионы лет. Плита движется, и мантийное вещество выходящее наружу застывает и слагается в хребет (б)и (в). На рисунка: 1 – горячая точка, 2 – Поднятие мантийного материала (по плюмам). Характерно увеличение возраста пород от одного края к другому.
Срединно-океанические хребты морфологически представляют собой крупнейшие, вытянутые в меридиональном и субмеридиональном направлении вздутия земной коры образующие как бы огромный (до 2000 км в ширину и 6 км в высоту) свод со сложно расчлененным рельефом склонов и особенно его осевой зоны. В осевой зоне развиты ассиметричные хребты, разделенные глубокими, резко выраженными ложбинами с плоским дном и крутыми бортами, вытянутыми в соответствии с общим простиранием сренинно-океанического хребта. Эти формы рельефа – результат разрывных нарушений земной коры типа рифта, поэтому осевые зоны срединных хребтов получили наименование рифтовых зон. Рифтогенная кора достаточно тонкая, мантия подходит близко. Повышается проницаемость пород. Здесь происходит внедрение мантийного материала).
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Предмет геоморфологии Геоморфология... Проблема элементаризации...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Тектоника литосферных плит.
Предмет геоморфологии Геоморфология – наука о строении, происхождении, истории и современной динамике рельефа земной п
Геоморфология, как самостоятельная наука. Геоморфология – наука о строении, происхождении, истории и современной динамике рельефа земной п
Взаимосвязи с другими науками. Рельеф является поверхностью раздела и поверхностью взаимодействия различных оболочек земного шара (лито
Место и значение учения о морфологии рельефа земной поверхности в геоморфологии. Морфодинамическая концепция. Геоморфология изучает: 1) Внешний облик (описание). 2) Генезис. 3) Историю развития.
Дискретность и континуальность. Рельеф является дискретным образованием
Морфологическая система. Систематика элементов земной поверхности. Систематика элементов рельефа – формализованная модель, универсально отражающая рельеф земной п
По относительному высотному положению. А) На верхах. L1,0. Б) На склонах. L5,6. В) На нижней части. L2,0. Верхние слои инициальные – с них идёт
Выделение и отражение элементов земной поверхности на статических геоморфологических моделях. Значение структурных линий и элементарных поверхностей.Значение точек не велико, важны линии и эл
Анализ вертикального положения элементов и форм земной поверхности. Планетарные мега и макро формы отличаютс
Морфометрические исследования в геоморфологии. Часто рассматривают как часть морфологического анализа. На этом этапе изучения рельефа п
Значение. Морфометрические и Морфологические характеристики рельефа имеют большое прикладное значение. Без знания
Генезис рельефа. Эндогенные и экзогенные процессы. Главное исходное положение современной геоморфологии – представление о том, что рельеф формирует
Возраст рельефа и его определение. Важной задачей геоморфологии является выяснение возраста рельефа. Определение рельефа –
Представление о морфоструктурах морфоскульптурах. Введены в использование в середине прошлого столетия академиком Герасимовым. Теперь этим
Тектонические движения и их рельефообразующая роль. Эндогенные процессы обуславливают различные типы тектонических движений и связанные с ними дефор
Складчатые (пликативные) тектонические дислокации и их проявление в рельефе. К элементарным видам складок, независимо от происхождения, являются антиклинали
Разрывные (дизъюнктивные) тектонические дислокации и их проявление в рельефе. Разрывные нарушения (дизъюнктивные дислокации) – это различные тектонические н
Глубинные разрывы (вплоть до верхней мантии). Наиболее крупные разрывные нарушения, распространяющиеся на большую глубину, вплоть до верхней мантии и им
Основные структурные элементы земной коры и литосферы и планетарные формы рельефа. Самые крупные формы рельефа – планетарные – обязаны своим происхождением внутр
Материки. Основные закономерности их геологического строения и рельефа. Материк (континент), крупный массив земной коры, большая часть которого выступает над уро
Строение. Платформы одни из главных глубинных структур земной коры, характеризующаяся малой интенсивностью тектони
Строение. Платформы одни из главных глубинных структур земной коры, характеризующаяся малой интенсивностью тектони
Мегарельеф подвижных поясов материков (орогенов). Выделяют два типа подвижных поясов материков: 1) Эпигеосинклинальные –
Представление о геосинклиналях. В пределах материков выделяют относительно устойчивые (более стабильные) области,
Мегарельеф внутриматериковых геосинклинальных поясов. Геосинклиналь - (геосинклинальный пояс), длинный (десятки и сотни километров) отн
Мегарельеф эпиплатформенных горных поясов. Платформы – основные элементы структуры материков, которые в отличие от геосинклиналей характер
Мегарельеф переходных зон активного типа (окраинно-континентальных геосинклинальных поясов). Под современными переходными или геосинклинальными областями мы понимаем област
Мегарельеф подводных окраин материков (переходных зон пассивного типа). Подводная окраина материка - периферическая часть материка, перекрытая водами океана и п
Мегарельеф ложа океана. Ложу океана присущ океанический тип земной коры, отличающийся малой мощностью (5 – 10 км) и отсут
Холмистая абиссальная равнина. Они развиты во всех океанах. Холмистые менее выровненные. Высота холмов ≈ сотни метров. Скорее всего - это
Рельеф срединно-океанических хребтов. Срединно-океанические хребты мо
Новейшие тектонические движения и их рельефообразующая роль. Главная роль в формировании основных черт современного рельефа эндогенного происхождени
Представления о геоморфологическом этапе в геологической истории земли. Это понятие введено Герасимовым. I) Новейший этап - 30 млн. лет – в устоявшихся
Он состоит из 3х макроциклов. 1) Мезозойский, ранний мезозой. Лавразия и Гондвана объединились в единый материк – Пангею. Сущест
Представление о поверхностях выравнивания. Генезис поверхностей выравнивания. Поверхность выравнивания - выровненные поверхности (в горах и на равнинах) различного
Вильям Дэвис предложил реализацию цикла в разных условиях. а) Эрозионная (флювиальная). б) Аридный (высокая температура, и малое количество осадков). в) Гляциа
Флювиальные процессы и формы рельефа. Временные водотоки и создаваемые ими формы рельефа. Поверхностные текучие воды – один из важнейших факторов преобразования рельефа Земли. С
Флювиальные процессы и формы рельефа. Постоянные водотоки (реки) и создаваемые ими формы рельефа. Поверхностные текучие воды – один из важнейших факторов преобразования рельефа
Морфологические типы речных долин. Ассиметрия долин. Морфология речных долин определяется геологическими и физико-географическими условиями местност
Долинная (речная сеть). Определение порядков долин (рек). Совокупность речных долин в пределах некоторой территории называется речной
Гляциальные процессы и формы рельефа. Формы горно-ледникового рельефа. Гляциальные рельефообразующие процессы обусловлены деятельность льда. Обязательным усл
Способы образования льда. 1) Замерзшая вода (суши или океана). 2) Метаморфизация снега (снег превращается в фирн, а затем в глетчер
Формы горно-ледникового рельефа. Образование горного ледника начинается с формирования снежника или фирнового пятна. Идёт процесс
Гляциальные процессы и формы рельефа. Покровное оледенение и формы рельефа. Гляциальные рельефообразующие процессы обусловлены деятельность льда. Обязательным условием дл
Способы образования льда. 1) Замерзшая вода (суши или океана). 2) Метаморфизация снега (снег превращается в фирн, а затем в глетчер
Покровное оледенение и формы рельефа. Покровные ледники, в отличие от горных, занимают целые острова и континенты. Вследствие большой мо
Рельеф областей покровного четвертичного оледенения. Существует 2 вида ледника: 1) Горный. Занимает отрицательные элемен
Покровное оледенение и формы рельефа. Покровные ледники, в отличие от горных, з
Склоны и склоновые процессы. Склон – (участок земной поверхности с наклоном > 2о), участок земной поверхности об
Карст и карстовые формы рельефа. Карст – совокупность специальных форм рельефа и особенностей наземной и подземной гидро
Поверхностные карстовые формы рельефа. 1) После дождя, талые воды, стекая по поверхности известняка, разъедают стенки и трещины. В результа
Подземный карст. Карстовая пещера– основанная форма рель
allrefers.ru
Министерство образования и науки Российской Федерации
БАЙКАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЭКОНОМИКИ И ПРАВА
РЕФЕРАТ
По дисциплине «Концепции современного естествознания»
На тему: «Тектоника литосферных плит»
Выполнила: Т.И. Антонова
Группа ЗУП-11-1
Проверила: О.И. Горбунова
г.Иркутск
2014г.
СОДЕРЖАНИЕ:
1. | ТЕКТОНИКА ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ ……………………………………… | 3 |
2. | История теории …………………………………………………………………. | 3 |
3. | Современное состояние тектоники плит ……………………………………… | 5 |
4. | Сила, двигающая плиты ………………………………………………………... | 6 |
5. | Второстепенные силы ………………………………………………………….. | 8 |
6. | Дивергентные границы или границы раздвижения плит ……………………. | 8 |
7. | Океанические рифты …………………………………………………………… | 9 |
8. | Континентальные рифты ………………………………………………………. | 9 |
9. | Конвергентные границы ………………………………………………………. | 9 |
10. | Активные континентальные окраины ………………………………………… | 10 |
11. | Островные дуги ………………………………………………………………… | 11 |
12. | Коллизия континентов …………………………………………………………. | 11 |
13. | Трансформные границы ………………………………………………………... | 12 |
14. | Трансформные разломы ………………………………………………………... | 12 |
15. | Сдвиги на континентах ………………………………………………………… | 12 |
16. | Внутриплитные процессы ……………………………………………………... | 12 |
17. | Горячие точки …………………………………………………………………... | 13 |
18. | Траппы и океанические плато …………………………………………………. | 13 |
19. | Тектоника плит как система наук ……………………………………………... | 13 |
20. | Тектоника плит на других планетах …………………………………………... | 15 |
21. | Когда началась тектоника плит на Земле ……………………………………... | 15 |
22. | Прошлые перемещения плит …………………………………………………... | 15 |
23. | Влияние перемещений плит на климат ……………………………………….. | 16 |
24. | Значение тектоники плит ………………………………………………………. | 16 |
25. | Интернет-ресурсы ……………………………………………………………… | 17 |
ТЕКТОНИКА ЛИТОСФЕРНЫХ ПЛИТ
Текто́ника литосферных плит – современная геологическая теория о движении литосферы, согласно которой земная кора состоит из относительно целостных блоков – плит, которые находятся в постоянном движении относительно друг друга. При этом в зонах расширения (срединно-океанических хребтах и континентальных рифтах) в результате спрединга (англ. seafloor spreading – растекание морского дна) образуется новая океаническая кора, а старая поглощается в зонах субдукции. Теория тектоники плит объясняет возникновение землетрясений, вулканическую деятельность и процессы горообразования, по большей части приуроченные к границам плит.
Впервые идея о движении блоков коры была высказана в теории дрейфа континентов, предложенной Альфредом Вегенером в 1920-х годах. Эта теория была первоначально отвергнута. Возрождение идеи о движениях в твёрдой оболочке Земли («мобилизм») произошло в 1960-х годах, когда в результате исследований рельефа и геологии океанического дна были получены данные, свидетельствующие о процессах расширения (спрединга) океанической коры и пододвигания одних частей коры под другие (субдукции). Объединение этих представлений со старой теорией дрейфа материков породило современную теорию тектоники плит, которая вскоре стала общепринятой концепцией в науках о Земле.
Рис. 1. Геотектонические процессы согласно концепции тектоники плит
В теории тектоники плит ключевое положение занимает понятие геодинамической обстановки - характерной геологической структуры с определённым соотношением плит. В одной и той же геодинамической обстановке происходят однотипные тектонические, магматические, сейсмические и геохимические процессы.
История теории
Основой теоретической геологии начала XX века была контракционная гипотеза. Земля остывает подобно испечённому яблоку, и на ней появляются морщины в виде горных хребтов. Развивала эти идеи теория геосинклиналей, созданная на основании изучения складчатых сооружений. Эта теория была сформулирована Джеймсом Даной, который добавил к контракционной гипотезе принцип изостазии. Согласно этой концепции Земля состоит из гранитов (континенты) и базальтов (океаны). При сжатии Земли в океанах-впадинах возникают тангенциальные силы, которые давят на континенты. Последние вздымаются в горные хребты, а затем разрушаются. Материал, который получается в результате разрушения, откладывается во впадинах.
Против этой схемы выступил немецкий учёный-метеоролог Альфред Вегенер. 6 января 1912 года он выступил на собрании Немецкого геологического общества с докладом о дрейфе материков. Исходной посылкой к созданию теории стало совпадение очертаний западного побережья Африки и восточного Южной Америки. Если эти континенты сдвинуть, то они совпадают, как если бы образовались в результате раскола одного праматерика.
Вегенер не удовлетворился совпадением очертаний побережий (которые неоднократно замечались до него), а стал интенсивно искать доказательства теории. Для этого он изучил геологию побережий обоих континентов и нашёл множество схожих геологических комплексов, которые совпадали при совмещении, так же, как и береговая линия. Другим направлением доказательства теории стали палеоклиматические реконструкции, палеонтологические и биогеографические аргументы. Многие животные и растения имеют ограниченные ареалы, по обе стороны Атлантического океана. Они очень схожи, но разделены многокилометровым водным пространством, и трудно предположить, что они пересекли океан.
Кроме того, Вегенер стал искать геофизические и геодезические доказательства. Однако в то время уровень этих наук был явно не достаточен, чтобы зафиксировать современное движение континентов. В 1930 году Вегенер погиб во время экспедиции в Гренландии, но перед смертью уже знал, что научное сообщество не приняло его теорию.
Изначально теория дрейфа материков было принята научным сообществом благосклонно, но в 1922 году она подверглась жёсткой критике со стороны сразу нескольких известных специалистов. Главным аргументом против теории стал вопрос о силе, которая двигает плиты. Вегенер полагал, что континенты двигаются по базальтам океанического дна, но для этого требовалось огромное усилие, и источника этой силы никто назвать не мог. В качестве источника движения плит предлагались сила Кориолиса, приливные явления и некоторые другие, однако простейшие расчёты показывали, что всех их абсолютно недостаточно для перемещения огромных континентальных блоков.
Критики теории Вегенера поставили во главу угла вопрос о силе, двигающей континенты, и проигнорировали всё множество фактов, безусловно подтверждавших теорию. По сути, они нашли единственный вопрос, в котором новая концепция была бессильна, и без конструктивной критики отвергли основные доказательства. После смерти Альфреда Вегенера теория дрейфа материков была отвергнута, получив статус маргинальной науки, и подавляющее большинство исследований продолжали проводиться в рамках теории геосинклиналей. Правда, и ей пришлось искать объяснения истории расселения животных на континентах. Для этого были придуманы сухопутные мосты, соединявшие континенты, но погрузившиеся в морскую пучину. Это было ещё одно рождение легенды об Атлантиде. Стоит отметить, что некоторые учёные не признали вердикт мировых авторитетов и продолжили поиск доказательств движения материков. Так дю Туа (Alexander du Toit) объяснял образование гималайских гор столкновением Индостана и Евразийской плиты.
Вялотекущая борьба фиксистов, как назвали сторонников отсутствия значительных горизонтальных перемещений, и мобилистов, утверждавших, что континенты всё-таки двигаются, с новой силой разгорелась в 1960-х годах, когда в результате изучения дна океанов были найдены ключи к пониманию «машины» под названием Земля.
К началу 1960-х годов была составлена карта рельефа дна Мирового океана, которая показала, что в центре океанов расположены срединно-океанические хребты, которые возвышаются на 1,5-2 км над абиссальными равнинами, покрытыми осадками. Эти данные позволили Р. Дицу и Гарри Хессу в 1962-1963 годах выдвинуть гипотезу спрединга. Согласно этой гипотезе, в мантии происходит конвекция со скоростью около 1 см в год. Восходящие ветви конвекционных ячеек выносят под срединно-океаническими хребтами мантийный материал, который обновляет океаническое дно в осевой части хребта каждые 300-400 лет. Континенты не плывут по океанической коре, а перемещаются по мантии, будучи пассивно «впаяны» в литосферные плиты. Согласно концепции спрединга, океанические бассейны структуры непостоянные, неустойчивые, континенты же - устойчивые.
Рис. 2. Возраст дна океанов (красный цвет соответствует молодой коре)
В 1963 году гипотеза спрединга получает мощную поддержку в связи с открытием полосовых магнитных аномалий океанического дна. Они были интерпретированы как запись инверсий магнитного поля Земли, зафиксированная в намагниченности базальтов дна океана. После этого тектоника плит начала победное шествие в науках о Земле. Всё больше учёных понимали, что, чем тратить время на защиту концепции фиксизма, лучше взглянуть на планету с точки зрения новой теории и, наконец-то, начать давать реальные объяснения сложнейшим земным процессам.
Сейчас тектоника плит подтверждена прямыми измерениями скорости плит методом интерферометрии излучения от далёких квазаров и измерениями с помощью спутниковых навигационных систем GPS. Результаты многолетних исследований полностью подтвердили основные положения теории тектоники плит.
Современное состояние тектоники плит
За прошедшие десятилетия тектоника плит значительно изменила свои основные положения. Ныне их можно сформулировать следующим образом:
1. расхождение (дивергенция), выражено рифтингом и спредингом;
2. схождение (конвергенция) выраженное субдукцией и коллизией;
3. сдвиговые перемещения по трансформным геологическим разломам.
Существует два принципиально разных вида земной коры - кора континентальная (более древняя) и кора океаническая (не старше 200 миллионов лет). Некоторые литосферные плиты сложены исключительно океанической корой (пример - крупнейшая тихоокеанская плита), другие состоят из блока континентальной коры, впаянного в кору океаническую.
Более 90% поверхности Земли в современную эпоху покрыто 8 крупнейшими литосферными плитами:
Среди плит среднего размера можно выделить Аравийскую плиту, а также плиты Кокос и плиту Хуан де Фука, остатки огромной плиты Фаралон, слагавшей значительную часть дна Тихого океана, но ныне исчезнувшую в зоне субдукции под Северной и Южной Америками.
Сила, двигающая плиты
Сейчас уже нет сомнений, что горизонтальное движение плит происходит за счёт мантийных теплогравитационных течений - конвекции. Источником энергии для этих течений служит разность температуры центральных областей Земли, которые имеют очень высокую температуру (по оценкам, температура ядра составляет порядка 5000 °С) и температуры на её поверхности. Нагретые в центральных зонах Земли породы расширяются, плотность их уменьшается, и они всплывают, уступая место опускающимся более холодными и потому более тяжёлым массам, уже отдавшим часть тепла земной коре. Этот процесс переноса тепла (следствие всплывания лёгких-горячих масс и погружения тяжёлых-более холодных масс) идёт непрерывно, в результате чего возникают конвективные потоки. Эти потоки - течения замыкаются сами на себя и образуют устойчивые конвективные ячейки, согласующиеся по направлениям потоков с соседними ячейками. При этом в верхней части ячейки течение вещества происходит почти в горизонтальной плоскости, и именно эта часть течения увлекает плиты в горизонтальном же направлении с огромной силой за счёт огромной вязкости мантийного вещества. Если бы мантия была совершенно жидкой - вязкость пластичной мантии под корой была бы малой (скажем, как у воды или около того), то через слой такого вещества с малой вязкостью не могли бы проходить поперечные сейсмические волны. А земная кора увлекалась бы потоком такого вещества со сравнительно малой силой. Но, благодаря высокому давлению, при относительно низких температурах, господствующих на поверхности Мохоровичича и ниже, вязкость мантийного вещества здесь очень велика (так что в масштабе лет вещество мантии Земли жидкое (текучее), а в масштабе секунд - твёрдое).
referat911.ru
Движущей силой течения вязкого мантийного вещества непосредственно под корой является перепад высот свободной поверхности мантии между областью подъёма и областью опускания конвекционного потока. Этот перепад высот, можно сказать, величина отклонения от изостазии, образуется из-за разной плотности чуть более горячего (в восходящей части) и чуть более холодного вещества, поскольку вес более и менее горячего столбов в равновесии одинаков (при разной плотности!). На самом же деле, положение свободной поверхности не может быть измерено, оно может быть только вычислено (высота поверхности Мохоровичича + высота столба мантийного вещества, по весу эквивалентного слою более лёгкой коры над поверхностью Мохоровичича).
Эта же движущая сила (перепада высот) определяет степень упругого горизонтального сжатия коры силой вязкого трения потока о земную кору. Величина этого сжатия мала в области восхождения мантийного потока и увеличивается по мере приближения к месту опускания потока (за счёт передачи напряжения сжатия через неподвижную твёрдую кору по направлению от места подъёма к месту спуска потока). Над опускающимся потоком сила сжатия в коре так велика, что время от времени превышается прочность коры (в области наименьшей прочности и наибольшего напряжения), происходит неупругая (пластическая, хрупкая) деформация коры - землетрясение. При этом из места деформации коры выдавливаются целые горные цепи, например, Гималаи (в несколько этапов).
При пластической (хрупкой) деформации очень быстро (в темпе смещения коры при землетрясении) уменьшается и напряжение в ней - сила сжатия в очаге землетрясения и его окрестностях. Но сразу же по окончании неупругой деформации продолжается прерванное землетрясением очень медленное нарастание напряжения (упругой деформации) за счёт очень медленного же движения вязкого мантийного потока, начиная цикл подготовки следующего землетрясения.
Таким образом, движение плит - следствие переноса тепла из центральных зон Земли очень вязкой магмой. При этом часть тепловой энергии превращается в механическую работу по преодолению сил трения, а часть, пройдя через земную кору, излучается в окружающее пространство. Так что наша планета в некотором смысле представляет собой тепловой двигатель.
Относительно причины высокой температуры недр Земли существует несколько гипотез. В начале XX века была популярна гипотеза радиоактивной природы этой энергии. Казалось, она подтверждалась оценками состава верхней коры, которые показали весьма значительные концентрации урана, калия и других радиоактивных элементов, но впоследствии выяснилось, что содержания радиоактивных элементов в породах земной коры совершенно недостаточно для обеспечения наблюдаемого потока глубинного тепла. А содержание радиоактивных элементов в подкоровом веществе (по составу близком к базальтам океанического дна), можно сказать, ничтожно. Однако это не исключает достаточно высокого содержания тяжёлых радиоактивных элементов, генерирующих тепло, в центральных зонах планеты.
Другая модель объясняет нагрев химической дифференциацией Земли. Первоначально планета была смесью силикатного и металлического веществ. Но одновременно с образованием планеты началась её дифференциация на отдельные оболочки. Более плотная металлическая часть устремилась к центру планеты, а силикаты концентрировались в верхних оболочках. При этом потенциальная энергия системы уменьшалась и превращалась в тепловую энергию.
Другие исследователи полагают, что разогрев планеты произошёл в результате аккреции при ударах метеоритов о поверхность зарождающегося небесного тела. Это объяснение сомнительно - при аккреции тепло выделялось практически на поверхности, откуда оно легко уходило в космос, а не в центральные области Земли.
Второстепенные силы
Сила вязкого трения, возникающая вследствие тепловой конвекции, играет определяющую роль в движениях плит, но кроме неё на плиты действуют и другие, меньшие по величине, но также важные силы. Это - силы Архимеда, обеспечивающие плавание более лёгкой коры на поверхности более тяжёлой мантии. Приливные силы, обусловленные гравитационным воздействием Луны и Солнца (различием их гравитационного воздействия на разноудаленные от них точки Земли). А также силы, возникающие вследствие изменения атмосферного давления на различные участки земной поверхности - силы атмосферного давления достаточно часто изменяются на 3 %, что эквивалентно сплошному слою воды толщиной 0,3 м (или гранита толщиной не менее 10 см). Причём это изменение может происходить в зоне шириной в сотни километров, тогда как изменение приливных сил происходит более плавно - на расстояниях в тысячи километров.
Дивергентные границы или границы раздвижения плит
Это границы между плитами, двигающимися 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.
Океанические рифты
На океанической коре рифты приурочены к центральным частям срединно-океанических хребтов. В них происходит образование новой океанической коры. Общая их протяжённость более 60 тысяч километров. К ним приурочено множество гидротермальных источников, которые выносят в океан значительную часть глубинного тепла, и растворённых элементов. Высокотемпературные источники называются чёрными курильщиками, с ними связаны значительные запасы цветных металлов.
Рис. 3. Схема строения срединно-океанического хребта
Континентальные рифты
Раскол континента на части начинается с образования рифта. Кора утончается и раздвигается, начинается магматизм. Формируется протяжённая линейная впадина глубиной порядка сотен метров, которая ограничена серией сбросов. После этого возможно два варианта развития событий: либо расширение рифта прекращается и он заполняется осадочными породами, превращаясь в авлакоген, либо континенты продолжают раздвигаться и между ними, уже в типично океанических рифтах, начинает формироваться океаническая кора.
Конвергентные границы
Конвергентными называются границы, на которых происходит столкновение плит. Возможно 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 надвигание океанической коры на континентальную - обдукция. Благодаря этому процессу возникли офиолиты Кипра, Новой Каледонии, Омана и другие.
В зонах субдукции поглощается океаническая кора, и тем самым компенсируется её 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, которые по причине низкой плотности эксгумируются обратно в кору. Так возникают метаморфические комплексы сверхвысоких давлений, один из популярнейших 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, образуя новую континентальную кору.
Активные континентальные окраины
Активная континентальная окраина возникает там, где под континент погружается океаническая кора. Эталоном этой геодинамической обстановки считается западное побережье Южной Америки, её часто называют андийским 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.
Рис. 4. Активная континентальная окраина
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 соскабливает с неё осадочный чехол. Осадочные породы сминаются в интенсивные складки, метаморфизуются и становятся частью континентальной коры. Образующаяся при этом структура называется аккреционным клином. Если скорость погружающейся плиты высока, а осадочный чехол тонок, то океаническая кора стирает низ континента и вовлекает его в мантию.
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 архипелаги. Японские острова также часто называют островной дугой, но их фундамент очень древний и на самом деле они образованы несколькими разновременными комплексами островных дуг, так что Японские острова являются микроконтинентом.
Рисунок 5. Островная дуга
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. Выгнутая сторона островной дуги направлена в сторону поглощаемой плиты. С этой стороны находятся глубоководный желоб и преддуговый прогиб.
За островной дугой расположен задуговый бассейн (типичные примеры: Охотское море, Южно-Китайское море и т.д.) в котором также может происходить спрединг.
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, под Гималаями она составляет 70 км. Это неустойчивая структура, она интенсивно разрушается поверхностной и тектонической эрозией. В коре с резко увеличенной мощностью идёт выплавка гранитов из метаморфизованных осадочных и магматических пород.
Рис. 6. Столкновение континентов
Трансформные границы
Там, где плиты двигаются параллельным курсом, но с разной скоростью, возникают трансформные разломы - грандиозные сдвиговые нарушения, широко распространённые в океанах и редкие на континентах.
Трансформные разломы
В океанах трансформные разломы идут перпендикулярно срединно-океаническим хребтам (СОХ) и разбивают их на сегменты шириной в среднем 400 км. Между сегментами хребта находится активная часть трансформного разлома. На этом участке постоянно происходят землетрясения и горообразование, вокруг разлома формируются многочисленные оперяющие структуры - надвиги, складки и грабены. В результате, в зоне разлома нередко обнажаются мантийные породы.
По обе стороны от сегментов СОХ находятся неактивные части трансформных разломов. Активных движений в них не происходит, но они чётко выражены в рельефе дна океанов линейными поднятиями с центральной депрессией.
Трансформные 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 трёхмерную структуру. Кроме основного течения от СОХ, в конвективной ячейке за счёт остывания верхней части потока, возникают продольные течения. Это остывшее вещество устремляется вниз вдоль основного направления течения мантии. В зонах этого второстепенного опускающегося потока и находятся трансформные разломы. Такая модель хорошо согласуется с данными о тепловом потоке: над трансформными разломами наблюдается его понижение.
Сдвиги на континентах
Сдвиговые границы плит на континентах встречаются относительно редко. Пожалуй, единственным ныне активным примером границы такого типа является разлом Сан-Андреас, отделяющий Северо-Американскую плиту от Тихоокеанской. 800-мильный разлом Сан-Андреас один из самых сейсмоактивных районов планеты: в год плиты смещаются относительно друг 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.
Внутриплитные процессы
Первые формулировки тектоники плит утверждали, что вулканизм и сейсмические явления сосредоточены по границам плит, но вскоре стало ясно, что и внутри плит идут специфические тектонические и магматические процессы, которые также были интерпретированы в рамках этой теории. Среди внутриплитных процессов особое место заняли явления долговременного базальтового магматизма в некоторых районах, так называемые горячие точки.
referat911.ru
