Om litosfæriske plader skifter position. Tektoniske plader og deres bevægelser

tektonisk fejl litosfærisk geomagnetisk

Siden den tidlige proterozoikum er bevægelseshastigheden af ​​litosfæriske plader konsekvent faldet fra 50 cm/år til dens nuværende værdi på omkring 5 cm/år.

Et fald i den gennemsnitlige hastighed af pladebevægelsen vil fortsætte med at forekomme, indtil det øjeblik, hvor det på grund af stigningen i tykkelsen af ​​de oceaniske plader og deres friktion mod hinanden ikke stopper overhovedet. Men dette vil tilsyneladende først ske efter 1-1,5 milliarder år.

For at bestemme bevægelseshastighederne af litosfæriske plader bruges data om placeringen af ​​stribede magnetiske anomalier på havbunden normalt. Disse anomalier viser sig nu at dukke op i havenes riftzoner på grund af magnetiseringen af ​​basalterne, der strømmede ud på dem af det samme magnetfelt, som eksisterede på Jorden på tidspunktet for udgydelsen af ​​basalter.

Men som bekendt ændrede det geomagnetiske felt fra tid til anden retning til det stik modsatte. Dette førte til, at basalterne, som brød ud i forskellige perioder med geomagnetiske vendinger, blev magnetiseret i modsatte retninger.

Men på grund af udbredelsen af ​​havbunden i sprækkezonerne i de midt-oceaniske højdedrag, ser de ældre basalter altid ud til at være forskudt til større afstande fra disse zoner, og sammen med havbunden, Jordens gamle magnetfelt, "frosset" ind i basalterne, bevæger sig væk fra dem.

Ris.

Spredningen af ​​havskorpen sammen med forskelligt magnetiserede basalter udvikler sig normalt strengt symmetrisk på begge sider af riftforkastningen. Derfor er de tilknyttede magnetiske anomalier også placeret symmetrisk på begge skråninger af de midt-oceaniske højdedrag og de afgrundsbassiner, der omgiver dem. Sådanne anomalier kan nu bruges til at bestemme havbundens alder og dens ekspansionshastighed i riftzoner. Men for dette er det nødvendigt at kende alderen for individuelle vendinger af Jordens magnetfelt og at sammenligne disse vendinger med de magnetiske anomalier observeret på havbunden.

Alderen for de magnetiske vendinger blev bestemt ud fra detaljerede palæomagnetiske undersøgelser af veldaterede basaltlag og sedimentære bjergarter på kontinenterne og havbundens basalter. Som et resultat af at sammenligne den geomagnetiske tidsskala opnået på denne måde med magnetiske anomalier på havbunden, var det muligt at bestemme alderen på oceanskorpen i de fleste af verdenshavets vandområder. Alle oceaniske plader, der blev dannet tidligere end den sene jura, har allerede formået at dykke ned i kappen under moderne eller gamle zoner med pladeunderstød, og derfor har ingen magnetiske anomalier, hvis alder ville overstige 150 millioner år, overlevet på havbunden.

Ovenstående konklusioner af teorien gør det muligt kvantitativt at beregne bevægelsesparametrene i begyndelsen af ​​to tilstødende plader, og derefter for den tredje, taget sammen med en af ​​de foregående. På denne måde kan man gradvist inddrage hoveddelen af ​​de identificerede litosfæriske plader i beregningen og bestemme de indbyrdes forskydninger af alle plader på Jordens overflade. I udlandet blev sådanne beregninger udført af J. Minster og hans kolleger, og i Rusland - af S.A. Ushakov og Yu.I. Galushkin. Det viste sig, at havbunden udvider sig med maksimal hastighed i den sydøstlige del af Stillehavet (nær Påskeøen). På dette sted vokser op til 18 cm ny oceanisk skorpe årligt. I geologisk målestok er det meget, da der på blot 1 million år dannes en stribe ung bund på op til 180 km bred på denne måde, mens der på hver kilometer af sprækkezonen i ca. den samme tid! Ifølge de samme beregninger bevæger Australien sig væk fra Antarktis med en hastighed på omkring 7 cm/år, og Sydamerika fra Afrika - med en hastighed på omkring 4 cm/år. Flytning væk fra Nordamerika fra Europa er langsommere - 2-2,3 cm / år. Det Røde Hav udvider sig endnu langsommere - med 1,5 cm/år (følgelig hældes der mindre basalt ud her - kun 30 km3 for hver løbekilometer af Rødehavsspalten over 1 million år). Men hastigheden af ​​"kollisionen" af Indien med Asien når 5 cm / år, hvilket forklarer de intensive neotektoniske deformationer, der udvikler sig foran vores øjne, og væksten af ​​bjergsystemerne i Hindu Kush, Pamir og Himalaya. Disse deformationer skaber et højt niveau af seismisk aktivitet i hele regionen (den tektoniske påvirkning af kollisionen mellem Indien og Asien påvirker langt ud over selve pladekollisionszonen og strækker sig op til Baikal-søen og områderne af Baikal-Amur-hovedlinjen). Deformationer af det større og mindre Kaukasus er forårsaget af trykket fra den arabiske plade på denne region i Eurasien, men hastigheden for konvergens af pladerne her er betydeligt lavere - kun 1,5-2 cm / år. Derfor er den seismiske aktivitet i regionen også mindre her.

Moderne geodætiske metoder, herunder rumgeodæsi, lasermålinger med høj præcision og andre metoder, har fastlagt bevægelseshastighederne for litosfæriske plader, og det er blevet bevist, at oceaniske plader bevæger sig hurtigere end dem i den struktur, som kontinentet er inkluderet i, og tykkere den kontinentale litosfære, jo lavere er hastigheden af ​​pladebevægelsen.

Så vil du helt sikkert gerne vide det hvad er litosfæriske plader.

Så litosfæriske plader er enorme blokke, som jordens faste overfladelag er opdelt i. I betragtning af det faktum, at klipperne under dem er smeltet, bevæger pladerne sig langsomt med en hastighed på 1 til 10 centimeter om året.

I dag er der 13 største litosfæriske plader, som dækker 90 % af jordens overflade.

De største litosfæriske plader:

• australsk tallerken- 47.000.000 km²
• Antarktisk plade- 60.900.000 km²
• Arabisk subkontinent- 5.000.000 km²
• afrikansk tallerken- 61.300.000 km²
• eurasisk plade- 67.800.000 km²
• Hindustan plade- 11.900.000 km²
• Kokosplade - 2.900.000 km²
• Nazca-plade - 15.600.000 km²
• Stillehavsplade- 103.300.000 km²
• Nordamerikansk plade- 75.900.000 km²
• Somalisk tallerken- 16.700.000 km²
• Sydamerikansk plade- 43,6 millioner km²
• Filippinsk plade- 5.500.000 km²

Her skal det siges, at der er en kontinental og oceanisk skorpe. Nogle plader består udelukkende af én type skorpe (for eksempel Stillehavspladen), og nogle er af blandede typer, når pladen begynder i havet og glider over til kontinentet. Tykkelsen af ​​disse lag er 70-100 kilometer.

Litosfæriske plader flyder på overfladen af ​​et delvist smeltet jordlag - kappen. Når pladerne adskilles, fylder en flydende sten kaldet magma sprækkerne mellem dem. Når magma størkner, danner det nye krystallinske bjergarter. Vi vil tale mere om magma i artiklen om vulkaner.

Kort over litosfæriske plader

I begyndelsen af ​​det 20. århundrede blev amerikaneren F.B. Taylor og tyskeren Alfred Wegener konkluderede samtidig, at kontinentale positioner langsomt ændrer sig. Det er det i øvrigt i høj grad. Men videnskabsmænd kunne ikke forklare, hvordan dette sker, før i 60'erne af det tyvende århundrede, indtil teorien om geologiske processer på havbunden blev udviklet.

Det var fossilerne, der spillede hovedrollen her. På forskellige kontinenter blev der fundet forstenede rester af dyr, som tydeligvis ikke kunne svømme hen over havet. Dette førte til den antagelse, at engang var alle kontinenter forbundet, og dyr bevægede sig roligt mellem dem.

Abonnere på. Vi har en masse interessante fakta og fascinerende historier fra folks liv.

Litosfæriske plader- store stive blokke af jordens lithosfære, begrænset af seismisk og tektonisk aktive forkastningszoner.

Pladerne er som regel adskilt af dybe forkastninger og bevæger sig langs det viskøse lag af kappen i forhold til hinanden med en hastighed på 2-3 cm om året. Ved konvergenspunkterne for kontinentalpladerne støder de sammen, bjergbælter ... Når de kontinentale og oceaniske plader interagerer, bevæger pladen med den oceaniske skorpe sig under pladen med den kontinentale skorpe, hvilket resulterer i dannelsen af ​​dybhavsgrave og øbuer.

Bevægelsen af ​​litosfæriske plader er forbundet med bevægelsen af ​​stof i kappen. I nogle dele af kappen er der kraftige strømme af varme og stof, der stiger fra dens dybder til planetens overflade.

Mere end 90% af Jordens overflade er dækket 13 største litosfæriske plader.

Kløften– en enorm sprække i jordskorpen, der dannes, når den strækkes vandret (det vil sige, hvor varme- og stofstrømmene divergerer). En udstrømning af magma opstår i sprækkerne, nye forkastninger, horsts og grabens opstår. Mid-ocean ridges er ved at blive dannet.

Den første hypotese om kontinentaldrift (dvs. vandret bevægelse af jordskorpen) fremsat i begyndelsen af ​​det tyvende århundrede A. Wegener... Baseret på det, teori om litosfærisk eller m. Ifølge denne teori er lithosfæren ikke en monolit, men består af store og små plader "svævende" på asthenosfæren. Grænseområderne mellem litosfæriske plader kaldes seismiske bælter - det er de mest "rastløse" områder på planeten.

Jordskorpen er opdelt i stabile (platforme) og mobile områder (foldede områder - geosynkliner).

- kraftige undersøiske bjergstrukturer i havbunden, som oftest indtager midterpositionen. Nær de midt-oceaniske højdedrag bevæger de litosfæriske plader sig fra hinanden, og en ung basaltisk oceanisk skorpe vises. Processen er ledsaget af intens vulkanisme og høj seismicitet.

Kontinentale riftzoner er for eksempel det østafrikanske riftsystem, Baikal riftsystemet. Rifter er ligesom midthavsrygge karakteriseret ved seismisk aktivitet og vulkanisme.

Pladetektonik- en hypotese, der antager, at litosfæren er brudt op i store plader, der bevæger sig vandret langs kappen. Nær de midt-oceaniske højdedrag bevæger litosfæriske plader sig fra hinanden og vokser på grund af stof, der stiger op fra jordens indvolde; i dybhavsgrave bevæger den ene plade sig under den anden og absorberes af kappen. På steder, hvor pladerne støder sammen, dannes foldede strukturer.

Kontinental drift

Lad os vende os til de vigtigste for jordens indbyggere begreber om teorien om tektonik af litosfæriske plader - store, op til mange millioner km 2, blokke af jordens litosfære, hvis grundlag er dannet af magmatiske, metamorfoserede og granitklipper stærkt sammenkrøllet i folder, dækket ovenfra af et 3-4 km "dæksel" af sedimentære klipper ... Relieffet af platformen består af store sletter og individuelle bjergkæder. Kernen i hvert kontinent er en eller flere gamle platforme, omkranset af bjergkæder. Bevægelsen af ​​litosfæriske plader ligger til grund.

Begyndelsen af ​​det XX århundrede. var præget af fremkomsten af ​​en hypotese, som i fremtiden var bestemt til at spille en nøglerolle i geovidenskaberne. F. Taylor (1910), og efter ham A. Wegener (1912) udtrykte ideen om horisontale bevægelser af kontinenter over lange afstande (kontinentaldrift), men "lodrette bevægelser af jordskorpen, som var baseret på processer af differentiering af materialet i Jordens kappe. Det blev kaldt fixisme, fordi det genkendte den permanent fikserede position af jordskorpeblokkene i forhold til den underliggende kappe." Dog i 1960'erne. efter opdagelsen i oceanerne af det globale system af mid-oceaniske højderygge, der omkranser hele kloden og på steder, der når land, og en række andre resultater, er der en tilbagevenden til ideerne fra det tidlige XX århundrede. om kontinentaldrift, men i en ny form - pladetektonik, som fortsat er den førende teori inden for jordvidenskaben. Det fortrængte ideen om den ledende rolle i forskydninger og deformationer af jordskorpen af ​​lodrette bevægelser, som herskede i midten af ​​det 20. århundrede, og bragte de horisontale forskydninger af litosfæriske plader i forgrunden, som ikke kun omfattede skorpe, men også den øvre kappe.

De vigtigste bestemmelser for pladetektonik er som følger. Lithosfæren er underlagt en mindre tyktflydende asthenosfære. Lithosfæren er opdelt i et begrænset antal store (7) og små plader, hvis grænser er trukket langs koncentrationen af ​​jordskælvsfoci. Store plader omfatter: Stillehavet, eurasisk, nordamerikansk, sydamerikansk, afrikansk, indo-australsk, antarktisk. Lithosfæriske plader, der bevæger sig langs asthenosfæren, er stive og solide. Samtidig "baner kontinenterne ikke vej gennem havbunden under påvirkning af en eller anden usynlig kraft (som blev antaget i den oprindelige version af "kontinentaldriften"), men flyder passivt langs kappematerialet, der rejser sig op under højdedragskammen og breder sig så fra den til begge parter”. I denne model "fremstår havbunden som et gigantisk transportbånd, der dukker op i sprækkezonerne af de midt-oceanske højdedrag og derefter gemmer sig i dybhavsgrave": udvidelsen (spredningen) af havbunden på grund af divergensen af plader langs akserne af mid-ocean kamme og fødslen af ​​ny oceanisk skorpe er kompenseret dens absorption i understøt (subduktion) zoner af oceanisk skorpe i dybhavsgrave, på grund af hvilken volumen af ​​Jorden forbliver konstant. Denne proces er ledsaget af "tallige lavvandede jordskælv (med epicentre i dybder på flere titusinder af kilometer) i riftzoner og dybfokuserede jordskælv i området med dybhavsgrave (fig. 12.2, 12.3).

Ris. 12.2. Diagram over konvektionsstrømmen i kappen forårsaget af densitetsforskellen (ifølge Ringwood og Green (fra [Stacy, s. 80]) Dette diagram viser de antagne fase- og kemiske transformationer, der ledsager konvektionsbevægelser af kappematerialet på grund af ændringer i tryk og temperatur i forskellige dybder ...

Figur 12.3. Skematisk snit af Jorden baseret på hypotesen om vækst (spredning) af oceanbunden - b; området af dybhavsgraven - v: den litosfæriske plade dykker ned i asthenosfæren (A), hviler på dens bund (B og C) og knækker - en del brækker af ("plade") (D) -. I pladernes "friktionszone" - jordskælv med lavt fokus (sorte cirkler), i pladens "stop"- og "brud" - jordskælv med dybt fokus (hvide cirkler) (efter Ueda, 1980)

"De seismiske tomografidata indikerer, at skrå zoner med øgede seismiske hastigheder synker dybt ned i kappen - plader af den oceaniske litosfære. Disse data falder sammen med de seismiske fokale overflader etableret for længe siden ved jordskælvs hypocentre, der når toppen af ​​den nedre kappe. til store dybder, trængende ind i den nedre kappe. De aftagende pladers adfærd viser sig at være tvetydig: nogle af dem, når de når den nedre kappe, krydser den ikke, men afviger langs overfladen og tager en næsten vandret position, andre krydser taget af den nedre kappe, men danner derefter en dønning dykker dybere, mens andre går til store dybder, i nogle områder når kernen ... Et vigtigt resultat af de seneste seismotomografiske undersøgelser er opdagelsen af ​​adskillelsen af ​​den nedre del af den synkende plade.Dette fænomen var heller ikke en fuldstændig overraskelse. dybden af ​​jordskælvets foci, og derefter deres forekomst igen endnu dybere "[Khain 2002].

Årsagen til bevægelsen af ​​litosfæriske plader er termisk konvektion i jordens kappe. Over de stigende grene af konvektive strømme gennemgår lithosfæren opløftning og forlængelse, hvilket fører til spredning af plader i de fremkommende riftzoner. Med afstand fra de midt-oceaniske sprækker bliver litosfæren tættere, tungere, dens overflade synker, hvilket forklarer stigningen i havdybden og synker i sidste ende ned i dybhavsgrave. I kontinentale sprækker fører dæmpningen af ​​de stigende strømme af den opvarmede kappe til afkøling og nedsynkning af litosfæren med dannelse af bassiner fyldt med sedimenter. I zonerne med konvergens og kollision af plader undergår skorpen og lithosfæren kompression, tykkelsen af ​​skorpen øges, og intense opadgående bevægelser begynder, hvilket fører til bjergbygning. Alle disse processer, herunder bevægelsen af ​​litosfæriske plader og plader, er direkte relateret til mekanismerne for dannelse af mineraler.

Moderne tektoniske bevægelser studeres ved geodætiske metoder, hvilket viser, at de forekommer kontinuerligt og overalt. Hastigheden af ​​lodrette bevægelser er fra fraktioner til de første tiere af mm, vandrette bevægelser er en størrelsesorden højere - fra brøker til de første tiere af cm om året (den skandinaviske halvø er steget med 250 m på 25 tusind år, St. Petersborg er steget med 1 m under sin eksistens). De der. jordskælv, vulkanudbrud, langsomme lodrette (bjerge, der er tusindvis af meter høje, dannes over millioner af år) og horisontale forskydninger (over hundreder af millioner af år, dette fører til forskydninger på tusinder af kilometer) er langsomme, men ekstremt kraftige bevægelser af kappematerialet .

”Principperne i teorien om pladetektonik blev eksperimentelt afprøvet under dybhavsboringerne startet i 1968 fra det amerikanske forskningsfartøj Glomar Challenger, som bekræftede dannelsen af ​​oceaner i færd med at sprede sig, som et resultat af undersøgelser af sprækkedalene af de midterste højderygge, bunden af ​​Det Røde Hav og Adenbugten fra nedsænkede undervandsfartøjer, som også etablerede virkeligheden af ​​spredning og eksistensen af ​​transformationsforkastninger, der krydser de midterste højderygge, og endelig i studiet af moderne pladebevægelser af forskellige metoder til rumgeodæsi. Fra et pladetektonisk synspunkt forklares mange geologiske fænomener, men på samme tid blev kompleksiteten af ​​processerne med gensidig forskydning af plader fundet ud af mere end forudset af den indledende teori ... Den periodiske ændring i intensiteten af ​​tektonisk bevægelser og deformationer, eksistensen af ​​et stabilt globalt netværk af dybe forkastninger og andre Spørgsmålet om begyndelsen af ​​pladetektonikkens virkning i Jordens historie forbliver åbent, da direkte tegn på pladetektoniske processer ... kun kendes fra det sene proterozoikum. Ikke desto mindre genkender nogle forskere manifestationen af ​​pladetektonik siden det arkæiske eller tidlige proterozoikum. Fra andre planeter i solsystemet ses nogle tegn på pladetektonik på Venus."

Pladetektonik, i begyndelsen mødt med skepsis, især i vores land, skriver akademiker V.E. Khain, - modtog en overbevisende bekræftelse i løbet af dybhavsboringer og observationer fra undervandsfartøjer i havene, i direkte målinger af forskydninger af litosfæriske plader ved hjælp af rumgeodæsimetoder, i palæomagnetismedata og andre materialer, og blev til den første virkelig videnskabelig teori i geologiens historie. Samtidig blev det i løbet af det sidste kvarte århundrede, med ophobningen af ​​nyt og mere og mere forskelligartet faktamateriale opnået ved hjælp af nye værktøjer og metoder, mere og mere indlysende, at pladetektonikken ikke kan hævde at være en omfattende, virkelig global model for Jordens udvikling "(Geologi ..., s. 43). Derfor, "temmelig hurtigt efter dens dannelse, begyndte pladetektonikken at blive grundlaget for andre solide jordvidenskaber" ... En meget stor gensidig indflydelse . .. blev fundet mellem geotektonik og geofysik på den ene side og petrologi (videnskaben om bjergarter) og geokemi - på den anden. Syntesen af ​​disse videnskaber i begyndelsen af ​​70'erne fødte en ny, kompleks videnskab - geodynamik, som studerer hele sættet af dybe, endogene (indre) processer, der ændrer lithosfæren og bestemmer udviklingen af ​​dens struktur, studerer de fysiske processer, der bestemmer udviklingen af ​​den faste Jord som helhed, og de kræfter, der forårsager dem. "Dataene fra den seismiske" transmission "af Jorden, kaldet" seismisk tomografi ", viste, at aktive processer, der i sidste ende fører til ændringer i strukturen af ​​jordskorpen og topografien stammer meget dybere - i den nedre kappe og endda ved dens grænse. med kernen. kernen, som det viste sig for ganske nylig, deltager i disse processer ...

Fremkomsten af ​​seismisk tomografi bestemte overgangen af ​​geodynamikken til det næste niveau, og i midten af ​​80'erne gav det anledning til dyb geodynamik, som blev den yngste og mest lovende retning inden for geovidenskaberne. Ved at løse nye problemer er der udover seismotomografi nogle andre videnskaber kommet til undsætning: eksperimentel mineralogi, som takket være nyt udstyr nu har evnen til at studere mineralstoffers opførsel ved tryk og temperaturer svarende til de maksimale dybder af kappen; isotopgeokemi, som studerer især balancen mellem isotoper af sjældne grundstoffer og ædelgasser i forskellige jordskaller og sammenligner den med meteoritdata; geomagnetisme, forsøger at afsløre mekanismen og årsagerne til vendingerne af Jordens magnetfelt; geodæsi, som tydeliggør formen af ​​geoiden (såvel som, hvilket ikke er mindre vigtigt, de vandrette og lodrette bevægelser af jordskorpen) og nogle andre grene af vores viden om jorden ...

Allerede de første resultater af seismiske tomografiske undersøgelser har vist, at den moderne kinematik af litosfæriske plader er ret tilstrækkelig ... kun til dybder på 300-400 km, og under billedet af bevægelsen af ​​kappestof bliver væsentligt anderledes ...

Teorien om pladetektonik fortsætter dog med at forklare udviklingen af ​​jordskorpen på kontinenter og oceaner i mindst de sidste 3 milliarder år på tilfredsstillende vis, og satellitmålinger af pladebevægelser har bekræftet tilstedeværelsen af ​​forskydninger for den moderne æra.

Således tegner følgende billede sig lige nu. I tværsnittet af kloden er der tre mest aktive lag, hver flere hundrede kilometer tykke: asthenosfæren og D "" laget i bunden af ​​kappen. Tilsyneladende spiller de en ledende rolle inden for global geodynamik, som er ved at blive til ikke-lineær geodynamik af Jorden som et åbent system, dvs. synergistiske effekter, såsom Benard-effekten, kan forekomme i kappen og væskekernen.

For at forklare fænomenet intraplademagmatisme, som ikke forstås inden for rammerne af teorien om pladetektonik, og især dannelsen af ​​lineære vulkanske kæder, hvor bygningernes alder naturligt stiger med afstanden fra moderne aktive vulkaner, blev fremsat. i 1963 af J. Wilson og underbygget i 1972 af G. V. Morgan Hypotesen om stigende kappestråler (fig. 12.1, 12.5) rager op til overfladen i "hot spots" (placeringen af ​​"hot spots" på overfladen er kontrolleret af svækkede, permeable zoner i skorpen og litosfæren, et klassisk eksempel på et moderne "hot spot" handler om. Island.). "Denne fanetektonik bliver mere og mere populær hvert år.

Det bliver ... en næsten ligeværdig partner af pladetektonik (tektonik af litosfæriske plader). Det er især bevist, at den globale skala for fjernelse af dyb varme gennem "hot spots" overstiger varmeafgivelsen i spredningszonerne af midt-ocean-rygge ... Der er alvorlige grunde til at antage, at rødderne af superplumes når selve bunden af ​​kappen ... Hovedproblemet er forholdet mellem konvektion, der styrer kinematik af litosfæriske plader, med advektion (vandret bevægelse), der får fanerne til at stige. I princippet kan de ikke længere være selvstændige processer. Men da kanalerne, hvorigennem kappestrålerne stiger, er smallere, er der ingen seismotomografiske tegn på dens opstigning fra den nedre kappe.

Spørgsmålet om stationariteten af ​​faner er meget vigtigt. Hjørnestenen i Wilson-Morgan-hypotesen var ideen om en fast position af plumerødder i den sublitosfæriske kappe, og at dannelsen af ​​vulkanske kæder, med en naturlig stigning i alderen af ​​strukturer med afstand fra moderne udbrudscentre, skyldes til "gennemboringen" af de litosfæriske plader, der bevæger sig over dem med varme kappestråler ... Der er dog ikke så mange indiskutable eksempler på vulkanske kæder af Hawaii-typen ... Derfor er der stadig meget uklart i faneproblemet."

Geodynamik

Inden for geodynamik overvejes samspillet mellem komplekse processer, der forekommer i skorpen og kappen. En af mulighederne for geodynamik, som giver et mere komplekst billede af kappens bevægelse end beskrevet ovenfor (fig. 12.2), udvikles af korresponderende medlem af RAS E.V. Artyushkov i sin bog "Geodynamik" (M., Nauka, 1979). Dette eksempel viser, hvordan forskellige fysiske og kemiske modeller er flettet sammen i en ægte geodynamisk beskrivelse.

Ifølge konceptet skitseret i denne bog er hovedkilden til energi for alle tektoniske processer processen med gravitationsdifferentiering af stof, som finder sted i den nedre kappe. Efter adskillelsen af ​​den tunge komponent (jern osv.) fra klippen i den nederste kappe, som synker ned i kernen, "forbliver en blanding af faste stoffer, lettere end den overliggende nedre kappe ... Placeringen af ​​lyslaget materiale under det tungere stof er ustabilt ... materialet samler sig periodisk i store blokke omkring 100 km store og flyder til de øverste lag af planeten. Den øverste kappe blev dannet af dette materiale under Jordens levetid.

Den nederste kappe er højst sandsynligt det primære, endnu ikke differentierede stof på Jorden. Under planetens udvikling vokser kernen og den øvre kappe på grund af den nedre kappe.

Højst sandsynligt sker opløftningen af ​​blokke af let materiale i den nedre kappe langs kanaler (se fig. 12.6), hvor materialets temperatur øges kraftigt, og viskositeten reduceres kraftigt. En stigning i temperaturen er forbundet med frigivelsen af ​​en stor mængde potentiel energi under opstigningen af ​​et let materiale i et tyngdefelt i en afstand på ~ 2000 km. Efter at have passeret gennem en sådan kanal, opvarmes det lette materiale også kraftigt med en mængde på ~ 1000 °. Derfor kommer den ind i den øvre kappe unormalt opvarmet og lettere i forhold til de omkringliggende regioner.

På grund af den sænkede tæthed flyder let materiale ind i de øverste lag af den øvre kappe, ned til dybder på 100-200 km eller mindre. Smeltetemperaturen af ​​dets bestanddele falder kraftigt med faldende tryk. Derfor opstår der på lave dybder delvis smeltning af let materiale og sekundær differentiering i tæthed, efter primær differentiering ved kerne-kappegrænsen. De tættere stoffer, der frigives under differentieringen, synker ned i de nederste dele af den øvre kappe, og de letteste flyder opad. Sættet af bevægelser af stof i kappen forbundet med omfordelingen af ​​stoffer med forskellige tætheder i det som følge af differentiering kan kaldes kemisk konvektion.

Opstigningen af ​​let materiale gennem kanaler i den nedre kappe sker periodisk med intervaller på omkring 200 millioner år. I epoken af ​​dets stigning over en periode på flere titusinder af år eller mindre, kommer store masser af stærkt opvarmet let materiale ind i de øvre lag af Jorden fra kerne-kappegrænsen, svarende i volumen til et lag af den øvre kappe med en tykkelse på flere tiere kilometer eller mere. Imidlertid forekommer indføringen af ​​let materiale i den øvre kappe ikke overalt. Kanalerne i den nedre kappe er placeret i store afstande fra hinanden, i størrelsesordenen flere tusinde kilometer. De kan også danne lineære systemer, hvor kanalerne er placeret tættere på hinanden, men selve systemerne vil også være meget langt fra hinanden. Det lette materiale, der er gået gennem kanalerne i den øvre kappe, flyder for det meste lodret og fylder de områder, der er placeret over kanalerne (se fig. 12.6), uden at sprede sig over lange afstande i vandret retning. I de øvre dele af kappen danner nyligt indtrængte store mængder let materiale stærkt udtalte højtemperatur-inhomogeniteter med øget elektrisk ledningsevne, nedsatte hastigheder af elastiske bølger og deres øgede dæmpning. Horisontal skala af diskontinuiteter i tværgående retning ~ 1000 km...

I de øvre lag af den øvre kappe er der et kraftigt fald i viskositeten af ​​dets materiale. På grund af dette dannes et lag med lav viskositet på dybder i gennemsnit fra 100 til 200 km - astenosfæren... Dens viskositet i områder med en relativt kold kappe er η ~ 10 19 - 10 20 poise.

Hvor store masser af let opvarmet materiale, der for nylig er steget fra kerne-kappe-grænsen, er placeret i asthenosfæren, falder viskositeten af ​​dette lag endnu mere, og tykkelsen øges. Der er et meget mere tyktflydende lag over asthenosfæren - litosfæren, som i almindelighed omfatter skorpen og de øvre, koldeste og mest tyktflydende lag af den øvre kappe... Tykkelsen af ​​litosfæren i stabile områder er ~ 100 km og når flere hundrede km. En signifikant stigning i viskositeten, med mindst tre størrelsesordener, forekommer også i kappen under asthenosfæren.

Kemisk konvektion er forbundet med store bevægelser af store stofmasser i den øvre kappe. Strømme i kappen i sig selv fører dog ikke til væsentlige lodrette eller vandrette forskydninger af litosfæren. Dette skyldes et kraftigt fald i viskositeten i asthenosfæren, som spiller rollen som et smørende lag mellem lithosfæren og hoveddelen af ​​kappen placeret under asthenosfæren. På grund af eksistensen af ​​asthenosfæren viser den viskøse interaktion af lithosfæren med strømme i den underliggende kappe, selv ved deres høje intensitet, at være svag. Derfor er de tektoniske bevægelser af jordskorpen og litosfæren ikke direkte relateret til disse strømme "[Artyushkov, s. 288-291] og mekanismerne for lodret og horisontal bevægelse af litosfæren kræver særlig overvejelse.

Lodrette bevægelser af litosfæriske plader

I områder, hvor store masser af stærkt opvarmet let materiale trænger ind i asthenosfæren, smelter det delvist og differentierer. De letteste komponenter af det lette materiale, der frigives under differentiering, flyder opad, passerer hurtigt gennem asthenosfæren og når bunden af ​​litosfæren, hvor hastigheden af ​​deres stigning falder kraftigt. Dette stof danner i en række områder klynger af den såkaldte anomale kappe i de øverste lag af Jorden. I sammensætning svarer det nogenlunde til den normale kappe under skorpen i stabile områder, men adskiller sig i en meget højere temperatur, op til 1300-1500 °, og reducerede hastigheder af langsgående elastiske bølger. På grund af den øgede temperatur viser densiteten af ​​den anomale kappe sig at være lavere end densiteten af ​​den normale kappe. Dens indtræden under litosfæren fører til isostatisk opløftning af sidstnævnte (ifølge Arkimedes' lov).

På grund af den høje temperatur er viskositeten af ​​den anomale kappe meget lav. Derfor, når den kommer ind i litosfæren, spreder den sig hurtigt langs sin base og fortrænger det mindre stærkt opvarmede og tættere stof fra asthenosfæren, der tidligere var placeret her. Under sin bevægelse fylder den unormale kappe de områder, hvor bunden af ​​litosfæren er hævet - fælder og flyder rundt om dybt nedsænkede områder i bunden af ​​litosfæren - anti-fælder. Som et resultat gennemgår skorpen over fælderne isostatisk opløftning, mens den over anti-fælderne forbliver stabil i den første tilnærmelse.

Afkøling af skorpen og det øverste lag af kappen til en dybde på ~ 100 km sker meget langsomt og tager flere hundrede millioner år. Derfor er inhomogeniteter i tykkelsen af ​​lithosfæren, forårsaget af horisontale temperaturvariationer, meget inerti.

Hvis fælden er placeret tæt på den stigende strøm af den unormale kappe fra dybet, fanger den den i store mængder og er meget opvarmet. Som et resultat dannes der en stor bjergstruktur over fælden ... Ifølge denne ordning vises høje stigninger i området med epiplatform orogeny (bjergbygning) i foldede bælter på stedet for tidligere lave bjergstrukturer. som på øbuer.

Laget af unormal kappe fanget under det tidligere skjold krymper med 1-2 km ved afkøling. I dette tilfælde gennemgår skorpen, der er placeret over den, nedsynkning, og sedimenter akkumuleres i den resulterende afbøjning. Under deres vægt synker litosfæren desuden. Den endelige dybde af det sedimentære bassin, der dannes på denne måde, kan nå 5-8 km.

Samtidig med komprimeringen af ​​kappen i fælden i den nederste del af skorpens basaltlag kan der ske en faseomdannelse af basalt til tættere granatgranulit og eklogit. Den er også i stand til at komprimere lithosfæren med op til 1-2 km og nedsænkes op til 5-8 km, når truget er fyldt med sedimenter.

De beskrevne kompressionsprocesser i lithosfæren udvikler sig langsomt over en periode på ³ 10 2 millioner år. De fører til dannelsen af ​​sedimentære bassiner på platformene. Deres dybde bestemmes af intensiteten af ​​komprimering af kappen i fælden og skorpestof i basaltlaget og kan nå 15-16 km.

Varmestrømmen fra den unormale kappe opvarmer den overliggende kappe i litosfæren og sænker dens viskositet. Derfor forskyder den unormale kappe gradvist den tættere normale kappe, der er placeret i litosfæren, og går ind i sin plads mod skorpen, efter at have afkølet betydeligt. Når en uregelmæssig kappe med en temperatur på Τ ~ 800-900 ° C kommer i kontakt med basaltlaget i skorpen, udvikles en faseovergang til eklogit i dette lag i en tid på ~ 1-10 millioner år. Tætheden af ​​eklogit er højere end kappens. Derfor bryder den væk fra skorpen og styrter ned i asthenosfæren, der ligger nedenfor. Den stærkt fortyndede skorpe er isostatisk nedsænket (se fig. 12.6), og der opstår en dyb fordybning, først fyldt med vand og efterfølgende med et tykt lag af sedimenter. Ifølge det beskrevne skema dannes fordybninger af indre hav med en konsolideret skorpe med stærkt reduceret tykkelse. Eksempler omfatter Sortehavsbassinet og dybvandsbassinerne i det vestlige Middelhav.

Både stigende og faldende bevægelser udvikler sig normalt over områder med materiale, der stiger fra kappen. Høje bjergstrukturer dannes, når en højtemperatur anomal kappe (T³1000 ° C) er fyldt med fælder under skjolde og lave bjerge. Indlandshave opstår i stedet for tilstødende sedimentære bassiner, når den afkølede anomale kappe med Τ ~ 800-900 ° C trænger ind i skorpen. Kombinationen af ​​høje bjerge og dybe lavninger dannet på det seneste stadie er i øjeblikket karakteristisk for det alpine geosynklinale bælte i Eurasien.

Stigningen af ​​den unormale kappe fra dybet sker i forskellige områder af jorden. Hvis fælder befinder sig i nærheden af ​​sådanne områder, fanger de igen den unormale kappe, og territoriet, der ligger over dem, oplever stigninger igen. I de fleste tilfælde er anti-fælder omgivet af en unormal kappe, og skorpen under dem fortsætter med at synke.

Horisontale bevægelser af litosfæriske plader

Dannelsen af ​​hævninger, når den unormale kappe når skorpen på havene og kontinenterne, øger den potentielle energi, der er lagret i de øverste lag af Jorden. Barken og den unormale kappe har tendens til at sprede sig ud til siderne for at dumpe denne overskydende energi. Som følge heraf opstår der store ekstra spændinger i litosfæren, fra flere hundrede bar til flere kilobarer. Forskellige typer af tektoniske bevægelser af jordskorpen er forbundet med disse spændinger.

Udvidelsen af ​​havbunden og kontinentaldriften sker som et resultat af den samtidige udvidelse af midt-ocean-rygge og nedsænkning af pladerne i den oceaniske litosfære i kappen. Store masser af stærkt opvarmet anomal kappe er placeret under de midterste højdedrag (se fig. 12.6). I den aksiale del af kammene er de placeret direkte under skorpen, ikke mere end 5-7 km tykke. Tykkelsen af ​​litosfæren her er kraftigt reduceret og overstiger ikke tykkelsen af ​​skorpen. Den unormale kappe spreder sig fra området med øget tryk - fra under toppen af ​​højderyggen til siderne. Samtidig river den let den tynde oceaniske skorpe fra hinanden, hvorefter der opstår en trykkraft Σ ХР ~ 10 9 bar · cm i de oceaniske områder omkring højderyggen i litosfæren. Under påvirkning af denne kraft er det muligt at flytte pladerne i den oceaniske lithosfære til siderne fra højderyggens akse. Spalten dannet i skorpen på højderyggens akse er fyldt med basaltmagma smeltet fra den anomale kappe. Når det fryser, danner det en ny oceanisk skorpe. Således opstår væksten af ​​havbunden.

Viskositeten af ​​den anomale kappe under de midterste kamme er stærkt reduceret på grund af dens høje temperatur. Det kan spredes ret hurtigt, og derfor sker væksten af ​​havbunden med høj hastighed, i gennemsnit fra nogle få centimeter til ti centimeter om året. Den oceaniske asthenosfære har også en relativt lav viskositet. Ved en bevægelseshastighed af litosfæriske plader på ~ 10 cm / år hindrer viskøs friktion mellem lithosfæren og asthenosfæren under oceanerne praktisk talt ikke havbundens vækst og påvirker svagt spændingerne i det lithosfæriske lag ...

Litosfæriske plader bevæger sig fra kamme til nedsænkede zoner. Hvis disse områder er placeret i det samme hav, sker bevægelsen af ​​litosfæren langs asthenosfæren, som har en lav viskositet, med høj hastighed. På nuværende tidspunkt er denne situation typisk for Stillehavet.

Når udvidelsen af ​​bunden finder sted i det ene hav, og den kompenserende synkning i det andet, så driver kontinentet mellem dem mod nedsænkningsområdet. Viskositeten af ​​asthenosfæren under kontinenterne er meget højere end under havene. Derfor udøver den tyktflydende friktion mellem lithosfæren og den kontinentale asthenosfære en mærkbar modstand mod bevægelse, hvilket reducerer udvidelseshastigheden af ​​bunden, hvis den ikke kompenseres af litosfærens nedsænkning i kappen i det samme hav. Som følge heraf er væksten af ​​bunden i Atlanterhavet for eksempel flere gange langsommere end i Stillehavet.

På grænsen mellem den kontinentale og oceaniske plade, i det område, hvor sidstnævnte styrter ned i kappen, virker en trykkraft på ~ 10 9 bar · cm. Den hurtige relative bevægelse af plader langs denne grænse under trykspændinger fører til hyppigt tilbagevendende kraftige jordskælv. "I dette tilfælde er den almindelige årsag til bevægelsen af ​​skorpen og kappen Jordens ønske om at opnå en tilstand med minimal potentiel energi."

Sammen med en del af den øvre kappe består den af ​​flere meget store blokke kaldet litosfæriske plader. Deres tykkelse er forskellig - fra 60 til 100 km. De fleste af pladerne omfatter både kontinental og oceanisk skorpe. Der er 13 hovedplader, hvoraf de 7 er de største: amerikanske, afrikanske, indo-, amur.

Pladerne ligger på plastlaget af den øvre kappe (asthenosfæren) og bevæger sig langsomt i forhold til hinanden med en hastighed på 1-6 cm om året. Dette faktum blev fastslået ved at sammenligne billeder taget fra kunstige jordsatellitter. De foreslår, at konfigurationen i fremtiden kan være helt anderledes end den moderne, da det er kendt, at den amerikanske litosfæriske plade bevæger sig mod Stillehavet, og den eurasiske nærmer sig det afrikanske, indo-australske og også Stillehavet. De amerikanske og afrikanske litosfæriske plader divergerer langsomt.

De kræfter, der forårsager divergensen af ​​de litosfæriske plader, opstår, når kappens materiale bevæger sig. Kraftige opstigende strømme af dette stof skubber pladerne fra hinanden, bryder jordskorpen og danner dybe fejl i den. På grund af undersøiske lavaudbrud dannes der lag langs forkastningerne. Fryser, de ser ud til at hele sår - revner. Forlængelsen forstærkes dog igen, og der opstår revner igen. Så gradvist stigende, litosfæriske plader afvige i forskellige retninger.

Der er forkastningszoner på landjorden, men de fleste af dem er i de oceaniske højdedrag, hvor jordskorpen er tyndere. Den største forkastning på land ligger i øst. Den strækker sig over 4000 km. Bredden af ​​denne fejl er 80-120 km. Dens udkant er fyldt med uddøde og aktive.

De støder sammen langs andre pladegrænser. Det sker på forskellige måder. Hvis pladerne, hvoraf den ene har en oceanisk skorpe og den anden kontinental, nærmer sig hinanden, så synker den litosfæriske plade, dækket af havet, under den kontinentale. Når dette sker, buer () eller bjergkæder (). Hvis to plader med en kontinental skorpe kolliderer, så knuses kanterne af disse plader til folder af klipper og dannelsen af ​​bjergrige områder. Sådan opstod de for eksempel på grænsen mellem den eurasiske og indo-australske plader. Tilstedeværelsen af ​​bjergområder i de indre dele af den litosfæriske plade antyder, at der engang var en grænse af to plader, der var fast loddet til hinanden og forvandlet til en enkelt, større litosfærisk plade. Således kan en generel konklusion drages: grænserne for de litosfæriske plader er mobile områder, som vulkaner, zoner, bjergrige områder, midt-ocean-rygge, dybvandsdybninger og skyttegrave er begrænset til. Det er ved grænsen af ​​litosfæriske plader, der dannes, hvis oprindelse er forbundet med magmatisme.