Plat litosfera berubah kedudukan. Plat tektonik dan pergerakannya

sesar tektonik litosfera geomagnet

Bermula dari Proterozoik Awal, kadar pergerakan plat litosfera secara konsisten menurun daripada 50 sm/th kepada nilai semasanya kira-kira 5 sm/th.

Penurunan dalam kelajuan purata pergerakan plat akan berterusan, sehingga saat apabila, disebabkan peningkatan kuasa plat lautan dan geseran mereka terhadap satu sama lain, ia tidak akan berhenti sama sekali. Tetapi ini akan berlaku, nampaknya, hanya selepas 1-1.5 bilion tahun.

Untuk menentukan halaju pergerakan plat litosfera, data mengenai lokasi anomali magnet berjalur di dasar lautan biasanya digunakan. Anomali ini, seperti yang kini telah ditubuhkan, muncul di zon keretakan lautan disebabkan oleh magnetisasi basalt yang meletus pada mereka oleh medan magnet yang wujud di Bumi pada masa curahan basalt.

Tetapi, seperti yang anda ketahui, medan geomagnet dari semasa ke semasa menukar arah ke arah yang bertentangan. Ini membawa kepada fakta bahawa basalt yang meletus dalam tempoh pembalikan medan geomagnet yang berbeza ternyata dimagnetkan dalam arah yang bertentangan.

Tetapi disebabkan oleh pengembangan dasar lautan di zon keretakan rabung tengah laut, basalt yang lebih tua sentiasa berubah menjadi jarak yang lebih jauh dari zon ini, dan bersama-sama dengan dasar lautan, medan magnet purba Bumi. "beku" ke dalam basalt juga bergerak menjauhinya.

nasi.

Pengembangan kerak lautan bersama-sama basalt bermagnet berbeza biasanya berkembang secara simetri pada kedua-dua belah sesar keretakan. Oleh itu, anomali magnet yang berkaitan juga terletak secara simetri di sepanjang kedua-dua cerun rabung tengah laut dan lembangan abyssal di sekelilingnya. Anomali sedemikian kini boleh digunakan untuk menentukan umur dasar lautan dan kadar pengembangannya di zon keretakan. Walau bagaimanapun, untuk ini adalah perlu untuk mengetahui umur pembalikan individu medan magnet Bumi dan bandingkan pembalikan ini dengan anomali magnet yang diperhatikan di dasar lautan.

Umur pembalikan magnet ditentukan daripada kajian paleomagnetik terperinci bagi jujukan kepingan basaltik dan batuan sedimen yang bertarikh baik di benua dan basalt dasar lautan. Hasil daripada membandingkan skala masa geomagnet yang diperoleh dengan cara ini dengan anomali magnet di dasar lautan, adalah mungkin untuk menentukan umur kerak lautan di kebanyakan perairan Lautan Dunia. Semua plat lautan yang terbentuk lebih awal daripada Jurassic Akhir telah pun meresap ke dalam mantel di bawah zon moden atau purba plat underthrust, dan, akibatnya, tiada anomali magnet yang lebih tua daripada 150 juta tahun telah dipelihara di dasar lautan.

Kesimpulan teori di atas memungkinkan untuk mengira secara kuantitatif parameter gerakan pada permulaan dua plat bersebelahan, dan kemudian untuk yang ketiga, diambil seiring dengan salah satu yang sebelumnya. Dengan cara ini, seseorang secara beransur-ansur boleh melibatkan utama plat litosfera yang dikenal pasti dalam pengiraan dan menentukan anjakan bersama semua plat di permukaan Bumi. Di luar negara, pengiraan sedemikian dilakukan oleh J. Minster dan rakan-rakannya, dan di Rusia oleh S.A. Ushakov dan Yu.I. Galushkin. Ternyata dasar lautan bergerak dengan kelajuan maksimum di bahagian tenggara Lautan Pasifik (berhampiran Pulau Easter). Di tempat ini, sehingga 18 cm kerak lautan baru tumbuh setiap tahun. Dari segi skala geologi, ini adalah banyak, kerana hanya dalam 1 juta tahun jalur dasar muda sehingga 180 km lebar terbentuk dengan cara ini, manakala kira-kira 360 km3 lava basalt dicurahkan pada setiap kilometer keretakan zon dalam masa yang sama! Mengikut pengiraan yang sama, Australia bergerak menjauhi Antartika pada kadar kira-kira 7 cm/tahun, dan Amerika Selatan bergerak menjauhi Afrika pada kadar kira-kira 4 cm/tahun. Penolakan Amerika Utara dari Eropah lebih perlahan - 2-2.3 cm/tahun. Laut Merah mengembang dengan lebih perlahan - sebanyak 1.5 cm/tahun (sehubungan itu, aliran keluar basalt di sini kurang - hanya 30 km3 setiap kilometer linear dari Red Sea Rift dalam 1 juta tahun). Sebaliknya, kadar "perlanggaran" antara India dan Asia mencecah 5 cm/tahun, yang menerangkan ubah bentuk neotektonik yang sengit yang berkembang di hadapan mata kita dan pertumbuhan sistem pergunungan Hindu Kush, Pamir dan Himalaya. Ubah bentuk ini mewujudkan tahap aktiviti seismik yang tinggi di seluruh rantau (kesan tektonik perlanggaran India dengan Asia memberi kesan jauh di luar zon perlanggaran plat itu sendiri, memanjang sehingga ke Tasik Baikal dan kawasan Garis Besar Baikal-Amur) . Ubah bentuk Caucasus Besar dan Kecil disebabkan oleh tekanan Plat Arab di rantau Eurasia ini, bagaimanapun, kadar penumpuan plat di sini lebih kurang - hanya 1.5-2 cm / tahun. Oleh itu, aktiviti seismik rantau ini juga kurang di sini.

Kaedah geodetik moden, termasuk geodesi angkasa, pengukuran laser berketepatan tinggi dan kaedah lain, telah menetapkan kelajuan pergerakan plat litosfera dan telah dibuktikan bahawa plat lautan bergerak lebih pantas daripada yang terdapat dalam struktur di mana benua itu termasuk, dan lebih tebal litosfera benua, semakin rendah kelajuan pergerakan plat.

Maka pasti anda ingin tahu apakah itu plat litosfera.

Jadi, plat litosfera ialah bongkah besar di mana lapisan permukaan pepejal bumi dibahagikan. Memandangkan fakta bahawa batu di bawahnya cair, plat bergerak perlahan, pada kelajuan 1 hingga 10 sentimeter setahun.

Sehingga kini, terdapat 13 plat litosfera terbesar yang meliputi 90% permukaan bumi.

Plat litosfera terbesar:

• plat australia- 47,000,000 km²
• Plat Antartika- 60,900,000 km²
• Benua Arab- 5,000,000 km²
• Pinggan Afrika- 61,300,000 km²
• Plat Eurasia- 67,800,000 km²
• pinggan Hindustan- 11,900,000 km²
• Pinggan Kelapa - 2,900,000 km²
• Plat Nazca - 15,600,000 km²
• Plat Pasifik- 103,300,000 km²
• Plat Amerika Utara- 75,900,000 km²
• Pinggan Somalia- 16,700,000 km²
• Plat Amerika Selatan- 43,600,000 km²
• Pinggan Filipina- 5,500,000 km²

Di sini mesti dikatakan bahawa terdapat kerak benua dan lautan. Sesetengah plat terdiri sepenuhnya daripada satu jenis kerak (seperti Plat Pasifik), dan sesetengahnya daripada jenis bercampur, di mana plat itu bermula di lautan dan peralihan lancar ke benua. Ketebalan lapisan ini ialah 70-100 kilometer.

Plat litosfera terapung di permukaan lapisan separa lebur bumi - mantel. Apabila plat bergerak berasingan, batu cecair yang dipanggil magma mengisi retakan di antara mereka. Apabila magma menjadi pejal, ia membentuk batuan kristal baru. Kami akan bercakap tentang magma dengan lebih terperinci dalam artikel mengenai gunung berapi.

Peta plat litosfera

Pada awal abad ke-20, F.B. Taylor dan Jerman Alfred Wegener secara serentak membuat kesimpulan bahawa lokasi benua perlahan-lahan berubah. Ngomong-ngomong, inilah sebenarnya, sebahagian besarnya, adalah. Tetapi saintis tidak dapat menjelaskan bagaimana ini berlaku sehingga 60-an abad kedua puluh, apabila doktrin proses geologi di dasar laut telah dibangunkan.

Ia adalah fosil yang memainkan peranan utama di sini. Di benua yang berbeza, sisa fosil haiwan ditemui yang jelas tidak boleh berenang merentasi lautan. Ini membawa kepada andaian bahawa apabila semua benua disambungkan dan haiwan dengan tenang melintas di antara mereka.

Langgan . Kami mempunyai banyak fakta menarik dan kisah menarik dari kehidupan orang ramai.

Plat litosfera- bongkah tegar besar litosfera Bumi, dihadkan oleh zon sesar aktif secara seismik dan tektonik.

Plat, sebagai peraturan, dipisahkan oleh sesar dalam dan bergerak di sepanjang lapisan likat mantel berbanding satu sama lain pada kadar 2-3 cm setahun. Di mana plat benua berlanggar, ia terbentuk tali pinggang gunung . Apabila plat benua dan lautan berinteraksi, plat dengan kerak lautan bergerak di bawah plat dengan kerak benua, mengakibatkan pembentukan parit laut dalam dan arka pulau.

Pergerakan plat litosfera dikaitkan dengan pergerakan jirim dalam mantel. Di bahagian berasingan mantel, terdapat aliran haba dan jirim yang kuat naik dari kedalamannya ke permukaan planet.

Lebih 90% permukaan Bumi dilindungi 13 plat litosfera terbesar.

Keretakan– keretakan besar dalam kerak bumi, terbentuk semasa regangan mendatar (iaitu, di mana aliran haba dan jirim bercapah). Dalam keretakan terdapat curahan magma, sesar baru, horst, graben muncul. Permatang tengah laut terbentuk.

Pertama hipotesis hanyutan benua (iaitu pergerakan mendatar kerak bumi) dikemukakan pada awal abad kedua puluh A. Wegener. Atas asasnya, dicipta teori plat litosfera m Menurut teori ini, litosfera bukanlah monolit, tetapi terdiri daripada plat besar dan kecil, "terapung" pada astenosfera. Kawasan sempadan antara plat litosfera dipanggil tali pinggang seismik - ini adalah kawasan yang paling "gelisah" di planet ini.

Kerak bumi dibahagikan kepada stabil (platform) dan bahagian mudah alih (kawasan terlipat - geosynclines).

- struktur gunung bawah air yang berkuasa di dasar laut, paling kerap menduduki kedudukan tengah. Berhampiran rabung tengah lautan, plat litosfera bergerak berasingan dan kerak lautan basalt muda muncul. Proses ini disertai dengan gunung berapi yang kuat dan seismicity tinggi.

Zon keretakan benua adalah, sebagai contoh, sistem keretakan Afrika Timur, sistem keretakan Baikal. Keretakan, seperti rabung tengah laut, dicirikan oleh aktiviti seismik dan gunung berapi.

Tektonik plat- hipotesis yang mencadangkan bahawa litosfera dibahagikan kepada plat besar yang bergerak sepanjang mantel dalam arah mendatar. Berhampiran rabung tengah laut, plat litosfera bergerak berasingan dan terbina akibat jirim yang timbul dari perut Bumi; dalam parit laut dalam, satu plat bergerak di bawah yang lain dan diserap oleh mantel. Di tempat di mana plat berlanggar, struktur terlipat terbentuk.

Hanyutan benua

Marilah kita beralih kepada idea yang paling penting bagi penduduk Bumi tentang teori tektonik plat litosfera - besar, sehingga berjuta-juta km 2, blok litosfera bumi, yang asasnya dibentuk oleh batu igneus, metamorfosis dan batu granit kuat renyuk menjadi lipatan, dilitupi dari atas oleh 3-4 km "tutup" batuan enapan. . Pelepasan platform terdiri daripada dataran yang luas dan banjaran gunung individu. Teras setiap benua adalah satu atau lebih platform purba, bersempadan dengan banjaran gunung. Pergerakan plat litosfera menjadi asas.

Awal abad ke-20 telah ditandai dengan kemunculan hipotesis yang ditakdirkan untuk memainkan peranan penting dalam sains bumi. F. Taylor (1910), dan selepasnya A. Wegener (1912) menyatakan idea pergerakan mendatar benua pada jarak yang jauh (continental drift), tetapi "Pada 30-an abad ke-20, arus telah ditubuhkan dalam tektonik. , yang menganggap jenis pergerakan utama pergerakan menegak kerak Bumi, yang berdasarkan proses pembezaan bahan mantel Bumi. Ia dipanggil fixism, kerana ia mengiktiraf kedudukan blok kerak relatif kepada mantel yang mendasari untuk sentiasa diperbaiki. Walau bagaimanapun, pada tahun 1960-an. selepas penemuan di lautan sistem global rabung tengah lautan, mengelilingi seluruh dunia dan di beberapa tempat sampai ke darat, dan beberapa hasil lain, terdapat kembali kepada idea-idea awal abad ke-20. mengenai hanyutan benua, tetapi dalam bentuk baru - tektonik plat, yang kekal sebagai teori utama dalam sains Bumi. Ia menggantikan idea yang berlaku pada pertengahan abad ke-20 tentang peranan utama dalam anjakan dan ubah bentuk pergerakan menegak kerak bumi dan membawa ke hadapan pergerakan mendatar plat litosfera, yang merangkumi bukan sahaja kerak, tetapi juga bahagian atas mantel.

Peruntukan utama plat tektonik adalah seperti berikut. Litosfera dilapisi oleh astenosfera yang kurang likat. Litosfera dibahagikan kepada bilangan plat besar (7) dan kecil yang terhad, yang sempadannya dilukis mengikut kepekatan sumber gempa bumi. Plat besar termasuk: Pasifik, Eurasia, Amerika Utara, Amerika Selatan, Afrika, Indo-Australia, Antartika. Plat litosfera yang bergerak di sepanjang astenosfera adalah tegar dan pepejal. Pada masa yang sama, "benua tidak melalui dasar laut di bawah pengaruh beberapa kuasa yang tidak kelihatan (yang diandaikan dalam versi asal "hanyut benua"), tetapi secara pasif terapung di atas bahan mantel yang naik di bawah puncak. rabung dan kemudian merebak daripadanya ke kedua-dua arah. sisi." Dalam model ini, dasar lautan "mewakili dirinya sebagai tali pinggang penghantar gergasi yang datang ke permukaan di zon keretakan permatang tengah laut dan kemudian bersembunyi di parit laut dalam": pengembangan (penyebaran) dasar lautan akibat perbezaan plat di sepanjang paksi rabung tengah laut dan kelahiran kerak lautan yang baru mengimbangi penyerapannya di zon bawah tujahan (subduksi) kerak lautan di parit laut dalam, yang menyebabkan isipadu Bumi kekal malar. Proses ini disertai dengan "banyak gempa bumi fokus cetek (dengan pusat gempa pada kedalaman beberapa puluh kilometer) di zon keretakan dan gempa bumi fokus dalam di kawasan parit air dalam (Rajah 12.2, 12.3).

nasi. 12.2. Skim aliran perolakan dalam mantel yang disebabkan oleh perbezaan ketumpatan (mengikut Ringwood dan Green (daripada [Stacey, ms. 80]). Skim ini menunjukkan fasa yang dijangkakan dan transformasi kimia yang mengiringi pergerakan perolakan jirim mantel disebabkan kepada perubahan tekanan dan suhu pada kedalaman yang berbeza .

Rajah 12.3. Bahagian skematik Bumi berdasarkan hipotesis pengembangan (penyebaran) dasar lautan - b; kawasan parit air dalam - dalam: plat litosfera menjunam ke dalam astenosfera (A), bersempadan dengan bahagian bawahnya (B dan C) dan pecah - sebahagian ("papak") terputus (D) -. Di zon "geseran" plat - gempa bumi fokus cetek (bulatan hitam), di zon "berhenti" dan "kesalahan" plat - gempa bumi fokus mendalam (bulatan putih) (menurut Ueda, 1980)

"Data tomografi seismik menunjukkan bahawa zon condong dengan halaju seismik meningkat, papak litosfera lautan, tenggelam jauh ke dalam mantel. Data ini bertepatan dengan permukaan fokus seismik yang ditubuhkan lama dahulu di hiposentrum gempa bumi, mencapai bumbung bahagian bawah. mantel. Mula-mula ditemui bahawa dalam beberapa kes papak turun dan ke kedalaman yang besar, menembusi ke dalam mantel yang lebih rendah. tenggelam lebih dalam, sementara yang lain pergi ke kedalaman yang besar, di beberapa kawasan mencapai teras... Hasil penting dari seismik terkini kajian tomografi adalah penemuan detasmen bahagian bawah papak tenggelam. Fenomena ini juga bukanlah satu kejutan yang lengkap. beberapa kedalaman sumber gempa bumi, dan kemudian kejadiannya lagi lebih dalam" [Khain 2002].

Sebab pergerakan plat litosfera adalah perolakan terma dalam mantel Bumi. Di atas cabang arus perolakan yang menaik, litosfera mengalami daya angkat dan ketegangan, yang membawa kepada pemisahan plat di zon keretakan yang muncul. Dengan jarak dari keretakan tengah lautan, litosfera menjadi lebih tumpat, lebih berat, permukaannya tenggelam, yang menjelaskan peningkatan kedalaman lautan, dan akhirnya tenggelam ke dalam parit laut dalam. Dalam keretakan benua, pengecilan aliran menaik mantel yang dipanaskan membawa kepada penyejukan dan penenggelaman litosfera dengan pembentukan lembangan yang dipenuhi dengan sedimen. Dalam zon penumpuan dan perlanggaran plat, kerak dan litosfera mengalami mampatan, ketebalan kerak meningkat, dan pergerakan ke atas yang intensif bermula, yang membawa kepada pembinaan gunung. Semua proses ini, termasuk pergerakan plat litosfera dan papak, secara langsung berkaitan dengan mekanisme pembentukan mineral.

Pergerakan tektonik moden dikaji dengan kaedah geodetik, menunjukkan bahawa ia berlaku secara berterusan dan di mana-mana. Kelajuan pergerakan menegak adalah dari pecahan hingga beberapa puluh mm, pergerakan mendatar adalah urutan magnitud yang lebih tinggi - dari pecahan hingga beberapa puluh cm setahun (Semenanjung Scandinavia telah meningkat sebanyak 250 m dalam 25 ribu tahun, St. Petersburg telah meningkat sebanyak 1 m semasa kewujudannya ). Itu. Gempa bumi, letusan gunung berapi, perlahan menegak (gunung setinggi ribuan meter terbentuk selama berjuta-juta tahun) dan pergerakan mendatar (selama ratusan juta tahun ini membawa kepada anjakan ribuan kilometer) disebabkan oleh pergerakan mantel yang perlahan tetapi sangat kuat. perkara.

“Peruntukan teori tektonik plat telah diuji secara eksperimen dalam perjalanan penggerudian laut dalam yang dimulakan pada tahun 1968 dari kapal penyelidikan Amerika Glomar Challenger, yang mengesahkan pembentukan lautan dalam proses penyebaran, hasil kajian mengenai lembah retakan rabung median, dasar Laut Merah dan Teluk Aden dengan bahan tenggelam turunan, yang juga mewujudkan realiti penyebaran dan kewujudan sesar transformasi yang melintasi rabung median, dan, akhirnya, dalam kajian moden pergerakan plat dengan pelbagai kaedah geodesi angkasa. Dari kedudukan plat tektonik, banyak fenomena geologi dijelaskan, tetapi pada masa yang sama, ternyata kerumitan proses pergerakan bersama plat lebih besar daripada yang diperuntukkan oleh teori asal ... Perubahan berkala dalam keamatan pergerakan tektonik dan ubah bentuk, kewujudan rangkaian global yang stabil sesar dalam dan beberapa dan lain-lain. Persoalan permulaan tindakan tektonik plat dalam sejarah Bumi masih terbuka, kerana tanda-tanda langsung proses tektonik plat ... diketahui hanya dari Proterozoik Akhir. Namun begitu, sesetengah penyelidik mengiktiraf manifestasi plat tektonik sejak Archean atau Proterozoic awal. Daripada planet lain dalam sistem suria, beberapa tanda plat tektonik dilihat di Zuhrah.

Plat tektonik, pada mulanya bertemu dengan keraguan, terutama di negara kita, tulis Academician V.E. Khain, menerima pengesahan yang meyakinkan dalam perjalanan penggerudian dan pemerhatian laut dalam dari kenderaan turunan bawah air di lautan, dalam pengukuran langsung pergerakan plat litosfera menggunakan kaedah geodesi angkasa, dalam data paleomagnetisme dan bahan lain, dan bertukar menjadi yang pertama benar-benar teori saintifik dalam sejarah geologi. Pada masa yang sama, sepanjang suku abad yang lalu, dengan pengumpulan bahan fakta baru dan lebih pelbagai yang diperoleh menggunakan alat dan kaedah baru, semakin jelas bahawa tektonik plat tidak dapat menuntut nilai yang komprehensif, benar-benar global. model pembangunan Bumi "(Geologi ..., ms.43) Oleh itu, "sejurus selepas pembentukannya, plat tektonik mula bertukar menjadi asas kepada sains lain Bumi pepejal" ... Pengaruh bersama yang sangat besar . .. ditemui antara geotektonik dan geofizik di satu pihak, dan petrologi (sains batuan) dan geokimia, di pihak yang lain. geodinamik, mengkaji keseluruhan set proses dalam, endogen (dalaman) yang mengubah litosfera dan menentukan evolusi strukturnya, mengkaji proses fizikal yang menentukan pembangunan Bumi pepejal secara keseluruhan, dan daya yang menyebabkannya. "Data "penghantaran" seismik Bumi, yang dipanggil "tomografi seismik", menunjukkan bahawa proses aktif yang akhirnya membawa kepada perubahan dalam struktur kerak bumi dan topografi berasal lebih dalam - di bahagian bawah mantel dan juga di sempadannya. dengan teras. teras, seperti yang diketahui baru-baru ini, terlibat dalam proses ini ...

Kemunculan tomografi seismik menentukan peralihan geodinamik ke peringkat seterusnya, dan pada pertengahan 80-an ia menimbulkan geodinamik dalam, yang menjadi arah termuda dan paling menjanjikan dalam sains Bumi. Dalam menyelesaikan masalah baru, selain tomografi seismik, beberapa sains lain juga datang untuk menyelamatkan: mineralogi eksperimen, yang, berkat peralatan baru, kini mempunyai peluang untuk mengkaji kelakuan bahan mineral pada tekanan dan suhu yang sepadan dengan kedalaman maksimum mantel; geokimia isotop, yang mengkaji, khususnya, keseimbangan isotop unsur nadir dan gas mulia dalam cangkerang Bumi yang berbeza dan membandingkannya dengan data meteorit; geomagnetisme, yang cuba mengungkap mekanisme dan punca pembalikan medan magnet Bumi; geodesi, yang memperhalusi bentuk geoid (dan, tidak kurang pentingnya, pergerakan mendatar dan menegak kerak bumi), dan beberapa cabang pengetahuan kita tentang Bumi ...

Keputusan pertama kajian tomografi seismik telah menunjukkan bahawa kinematik moden plat litosfera cukup memadai ... hanya ke kedalaman 300-400 km, dan di bawah gambar pergerakan bahan mantel menjadi berbeza dengan ketara ...

Walau bagaimanapun, teori tektonik plat litosfera terus menjelaskan dengan memuaskan perkembangan kerak bumi benua dan lautan selama sekurang-kurangnya 3 bilion tahun yang lalu, dan pengukuran satelit pergerakan plat litosfera telah mengesahkan kehadiran pergerakan untuk era moden. .

Oleh itu, gambar berikut sedang muncul. Dalam keratan rentas dunia, terdapat tiga lapisan paling aktif, setiap satu tebal beberapa ratus kilometer: astenosfera dan lapisan D"" di dasar mantel. Nampaknya, mereka memainkan peranan utama dalam geodinamik global, yang bertukar menjadi geodinamik tak linear Bumi sebagai sistem terbuka, i.e. kesan sinergistik seperti kesan Benard boleh berlaku dalam mantel dan teras cecair.

Untuk menjelaskan fenomena magmatisme intraplate, yang tidak dapat difahami dalam rangka teori tektonik plat litosfera, dan khususnya pembentukan rantai gunung berapi linear, di mana usia bangunan secara semula jadi meningkat dengan jarak dari gunung berapi aktif moden, ia telah diletakkan. ke hadapan pada tahun 1963 oleh J. Wilson dan dibuktikan pada tahun 1972. W. Morgan Hipotesis jet mantel menaik (Rajah 12.1, 12.5) yang menonjol ke permukaan dalam "titik panas" (peletakan "titik panas" pada permukaan dikawal oleh zon yang lemah dan telap dalam kerak dan litosfera, contoh klasik "titik panas" moden adalah mengenai Iceland.). “Tektonik plume ini semakin popular setiap tahun.

Ia menjadi ... rakan kongsi yang hampir sama bagi plat tektonik (lithosfera plat tektonik). Terbukti, khususnya, bahawa skala global penyingkiran haba dalam melalui "titik panas" melebihi pelepasan haba di zon penyebaran rabung tengah lautan... Terdapat alasan yang serius untuk menganggap bahawa akar superplum mencapai paling bawah mantel… Masalah utama ialah nisbah perolakan, yang mengawal kinematik plat litosfera, dengan adveksi (pergerakan mendatar) menyebabkan kepulan meningkat. Pada dasarnya, mereka tidak lagi boleh menjadi proses bebas. Walau bagaimanapun, oleh kerana saluran yang melaluinya jet mantel meningkat lebih sempit, tiada tanda tomografi seismik kenaikannya dari mantel bawah.

Persoalan tentang pegun bulu adalah sangat penting. Asas hipotesis Wilson-Morgan ialah idea kedudukan tetap akar bulu dalam mantel sublitosfera dan bahawa pembentukan rantai gunung berapi, dengan peningkatan tetap dalam usia bangunan dengan jarak dari pusat letusan moden, adalah disebabkan kepada "kelipan" plat litosfera yang bergerak di atasnya oleh jet mantel panas ... Walau bagaimanapun, tidak begitu banyak contoh rantai gunung berapi jenis Hawaii yang tidak dapat dipertikaikan ... Oleh itu, masih terdapat banyak kekaburan dalam masalah berbulu-bulu.

Geodinamik

Dalam geodinamik, interaksi proses kompleks yang berlaku dalam kerak dan mantel dipertimbangkan. Salah satu varian geodinamik, yang memberikan gambaran yang lebih kompleks tentang pergerakan mantel daripada yang diterangkan di atas (Rajah 12.2), sedang dibangunkan oleh E.V. Artyushkov dalam bukunya Geodynamics (Moscow, Nauka, 1979). Contoh ini menunjukkan bagaimana pelbagai model fizikal dan kimia dijalin dalam penerangan geodinamik sebenar.

Menurut konsep yang dibentangkan dalam buku ini, sumber tenaga utama untuk semua proses tektonik ialah proses pembezaan graviti jirim, yang berlaku di bahagian bawah mantel. Selepas pemisahan komponen berat (besi, dsb.) dari batu mantel bawah, yang turun ke dalam teras, "campuran pepejal kekal, lebih ringan daripada mantel bawah di atasnya ... Lokasi lapisan cahaya bahan di bawah bahan yang lebih berat adalah tidak stabil ... Oleh itu, cahaya bahan secara berkala dikumpulkan ke dalam blok besar susunan 100 km dalam saiz dan terapung ke atas ke lapisan atas planet. Mantel atas terbentuk daripada bahan ini semasa hayat Bumi.

Mantel bawah berkemungkinan besar mewakili jirim utama Bumi yang belum dibezakan. Semasa evolusi planet ini, teras dan mantel atas tumbuh dengan mengorbankan mantel bawah.

Kemungkinan besar kenaikan bongkah bahan ringan dalam mantel bawah berlaku di sepanjang saluran (lihat Rajah 12.6), di mana suhu bahan meningkat dengan banyak, dan kelikatan berkurangan dengan mendadak. Peningkatan suhu dikaitkan dengan pembebasan sejumlah besar tenaga berpotensi apabila bahan ringan diangkat dalam medan graviti ke jarak ~2000 km. Melalui saluran sedemikian, bahan ringan juga memanas dengan kuat, sebanyak ~1000°. Oleh itu, ia memasuki mantel atas secara anomali dipanaskan dan lebih ringan berhubung dengan kawasan sekitarnya.

Disebabkan oleh ketumpatan yang berkurangan, bahan ringan terapung ke lapisan atas mantel atas, turun ke kedalaman 100–200 km atau kurang. Takat lebur bahan konstituennya turun secara mendadak dengan penurunan tekanan. Oleh itu, pada kedalaman cetek, pencairan separa bahan ringan dan pembezaan sekunder dalam ketumpatan berlaku, selepas pembezaan primer pada sempadan teras-mantel. Bahan yang lebih tumpat yang dikeluarkan semasa pembezaan meresap ke bahagian bawah mantel atas, manakala yang paling ringan terapung ke atas. Set gerakan jirim dalam mantel, yang dikaitkan dengan pengagihan semula bahan dengan ketumpatan yang berbeza di dalamnya akibat pembezaan, boleh dipanggil perolakan kimia.

Kenaikan bahan ringan melalui saluran dalam mantel bawah berlaku secara berkala pada selang kira-kira 200 Ma. Dalam zaman kemunculannya, dalam tempoh beberapa puluh juta tahun atau kurang, jisim besar bahan cahaya yang dipanaskan dengan kuat memasuki lapisan atas Bumi dari sempadan mantel teras, sepadan dengan isipadu dengan lapisan atas. mantel dengan ketebalan beberapa puluh kilometer atau lebih. Walau bagaimanapun, penggabungan bahan ringan ke dalam mantel atas tidak berlaku di mana-mana. Saluran di mantel bawah terletak pada jarak yang jauh antara satu sama lain, mengikut urutan beberapa ribu kilometer. Mereka juga boleh membentuk sistem linear, di mana saluran terletak lebih dekat antara satu sama lain, tetapi sistem itu sendiri juga akan sangat jauh antara satu sama lain. Bahan ringan yang telah melalui saluran dalam mantel atas terapung terutamanya secara menegak dan memenuhi kawasan yang terletak di atas saluran (lihat Rajah 12.6), tanpa merebak pada jarak yang jauh dalam arah mendatar. Di bahagian atas mantel, baru-baru ini menceroboh isipadu besar bahan ringan membentuk ketidakhomogenan suhu tinggi dengan peningkatan kekonduksian elektrik, mengurangkan halaju gelombang elastik, dan pengecilan mereka yang meningkat. Skala mendatar ketidakhomogenan dalam arah melintang ~ 1000 km...

Di lapisan atas mantel atas, terdapat penurunan mendadak dalam kelikatan bahannya. Disebabkan ini, pada kedalaman purata dari 100 hingga 200 km, lapisan kelikatan rendah terbentuk - astenosfera. Kelikatannya di kawasan mantel yang agak sejuk ialah η ~ 10 19 - 10 20 poise.

Di mana jisim besar bahan yang dipanaskan ringan yang baru-baru ini meningkat dari sempadan teras-mantel terletak di astenosfera, kelikatan lapisan ini semakin berkurangan, dan ketebalannya meningkat. Di atas astenosfera terdapat lapisan yang lebih likat - litosfera, yang secara amnya termasuk kerak dan lapisan atas, paling sejuk dan paling likat mantel atas. Ketebalan litosfera di kawasan yang stabil ialah ~100 km dan mencapai beberapa ratus km. Peningkatan ketara dalam kelikatan, sekurang-kurangnya dengan tiga urutan magnitud, juga berlaku dalam mantel di bawah astenosfera.

Perolakan kimia dikaitkan dengan anjakan besar jisim jirim yang besar dalam mantel atas. Walau bagaimanapun, aliran mantel dengan sendirinya tidak membawa kepada anjakan litosfera menegak atau mendatar yang ketara. Ini disebabkan oleh penurunan mendadak dalam kelikatan dalam astenosfera, yang memainkan peranan sebagai lapisan pelincir antara litosfera dan bahagian utama mantel yang terletak di bawah astenosfera. Disebabkan kewujudan astenosfera, interaksi likat litosfera dengan aliran dalam mantel yang mendasari, walaupun pada keamatan tinggi mereka, ternyata lemah. Oleh itu, pergerakan tektonik kerak bumi dan litosfera tidak berkaitan secara langsung dengan arus ini" [Artyushkov, ms. 288-291] dan mekanisme pergerakan menegak dan mendatar litosfera memerlukan pertimbangan khusus.

Pergerakan menegak plat litosfera

Di kawasan di mana jisim besar bahan cahaya yang dipanaskan dengan kuat menembusi ke dalam astenosfera, ia mencair dan membezakan sebahagiannya. Komponen paling ringan bahan ringan yang dilepaskan semasa pembezaan, terapung ke atas, dengan cepat melalui astenosfera dan mencapai pangkal litosfera, di mana kadar pendakiannya menurun dengan mendadak. Bahan ini di beberapa kawasan membentuk pengumpulan apa yang dipanggil mantel anomali di lapisan atas Bumi. Dalam komposisi, ia kira-kira sepadan dengan mantel biasa di bawah kerak di kawasan yang stabil, tetapi berbeza dalam suhu yang lebih tinggi, sehingga 1300-1500 °, dan halaju yang lebih rendah bagi gelombang elastik membujur. Disebabkan oleh suhu yang tinggi, ketumpatan mantel anomali adalah lebih rendah daripada ketumpatan mantel biasa. Kemasukannya di bawah litosfera membawa kepada peningkatan isostatik yang terakhir (mengikut undang-undang Archimedes).

Oleh kerana suhu yang tinggi, kelikatan mantel anomali adalah sangat rendah. Oleh itu, apabila ia mencapai litosfera, ia dengan cepat merebak di sepanjang tapaknya, menyesarkan bahan astenosfera yang kurang dipanaskan dengan kuat dan lebih tumpat yang sebelum ini terletak di sini. Semasa pergerakannya, mantel anomali memenuhi kawasan di mana dasar litosfera dinaikkan - perangkap, dan mengalir di sekitar kawasan terendam dalam dasar litosfera - anti perangkap. Akibatnya, kerak di atas perangkap mengalami daya angkat isostatik, manakala di atas antiperangkap, dalam anggaran pertama, ia kekal stabil.

Penyejukan kerak dan mantel atas hingga kedalaman ~100 km adalah sangat perlahan dan mengambil masa beberapa ratus juta tahun. Oleh itu, ketidakhomogenan dalam ketebalan litosfera, disebabkan oleh variasi suhu mendatar, mempunyai inersia yang besar.

Jika perangkap terletak berhampiran dengan aliran menaik mantel anomali dari kedalaman, maka ia menangkapnya dalam kuantiti yang banyak dan dipanaskan dengan kuat. Akibatnya, struktur gunung besar terbentuk di atas perangkap... Mengikut skema ini, peningkatan tinggi timbul di kawasan orogeni epiplatform (bangunan gunung) dalam tali pinggang terlipat di tapak bekas struktur gunung rendah, juga seperti pada busur pulau.

Lapisan mantel anomali yang terperangkap di bawah bekas perisai mengecut sebanyak 1-2 km semasa penyejukan. Pada masa yang sama, kerak yang terletak di atasnya mengalami penenggelaman, dan sedimen terkumpul di dalam palung yang terhasil. Di bawah beratnya, litosfera juga tenggelam. Kedalaman akhir lembangan sedimen yang terbentuk dengan cara ini boleh mencapai 5-8 km.

Pada masa yang sama dengan pemadatan mantel dalam perangkap di bahagian bawah lapisan basaltik kerak, perubahan fasa basalt menjadi granulit garnet dan eclogit yang lebih padat boleh berlaku. Ia juga mampu memberikan mampatan litosfera sehingga 1–2 km dan penenggelaman sehingga 5–8 km apabila palung dipenuhi dengan sedimen.

Proses pemampatan yang dijelaskan dalam litosfera berkembang dengan perlahan, dalam tempoh ³ 10 2 juta tahun. Mereka membawa kepada pembentukan lembangan sedimen pada platform. Kedalaman mereka ditentukan oleh keamatan pemadatan mantel dalam perangkap dan bahan kerak dalam lapisan basalt dan boleh mencapai 15-16 km.

Aliran haba dari mantel anomali memanaskan mantel di atas litosfera dan mengurangkan kelikatannya. Oleh itu, mantel anomali secara beransur-ansur menyesarkan mantel normal yang lebih tumpat yang terletak di litosfera dan masuk ke tempatnya ke kerak, setelah disejukkan dengan ketara. Apabila terkena mantel anomali, yang mempunyai suhu Τ~800-900°C, dengan lapisan basaltik kerak, peralihan fasa kepada eclogite berkembang dalam lapisan ini dalam tempoh ~1-10 juta tahun. Ketumpatan eclogite lebih tinggi daripada mantel. Oleh itu, ia pecah dari kerak dan menjunam ke dalam astenosfera yang terletak di bawah. Kerak yang ditipis dengan kuat menyusut secara isostatik (lihat Rajah 12.6), dan dalam kes ini lekukan dalam muncul, mula-mula diisi dengan air, dan seterusnya dengan lapisan sedimen yang tebal. Mengikut skema yang diterangkan, lekukan di laut pedalaman terbentuk dengan kerak yang disatukan dengan ketebalan yang sangat berkurangan. Contohnya ialah lembangan Laut Hitam dan lembangan air dalam di barat Mediterranean.

Di atas kawasan timbunan bahan dari mantel, kedua-dua pergerakan menaik dan menurun biasanya berkembang. Struktur gunung tinggi terbentuk apabila mantel anomali suhu tinggi (T³1000°C) mengisi perangkap di bawah perisai dan gunung rendah. Laut pedalaman timbul di tapak lembangan sedimen yang berdekatan apabila mantel anomali yang disejukkan dengan Τ~800-900°C menembusi ke kerak. Gabungan gunung tinggi dan lekukan dalam yang terbentuk pada peringkat terkini kini menjadi ciri tali pinggang geosinklinal Alpine Eurasia.

Kenaikan mantel anomali dari kedalaman berlaku di pelbagai kawasan di Bumi. Sekiranya perangkap berada dekat dengan kawasan tersebut, maka mereka sekali lagi menangkap mantel anomali, dan wilayah yang terletak di atasnya sekali lagi mengalami peningkatan. Anti-perangkap dalam kebanyakan kes dialirkan oleh mantel anomali, dan kerak di bawahnya terus tenggelam.

Pergerakan mendatar plat litosfera

Pembentukan daya angkat apabila mantel anomali memasuki kerak di lautan dan benua meningkatkan tenaga berpotensi yang disimpan di lapisan atas Bumi. Kerak dan mantel anomali cenderung merebak untuk melepaskan tenaga berlebihan ini. Akibatnya, tekanan tambahan yang besar timbul di litosfera, dari beberapa ratus bar hingga beberapa kilobar. Pelbagai jenis pergerakan tektonik kerak bumi dikaitkan dengan tegasan ini.

Pengembangan dasar lautan dan hanyutan benua berlaku akibat pengembangan serentak rabung tengah lautan dan penenggelaman plat litosfera lautan ke dalam mantel. Jisim besar mantel anomali yang dipanaskan dengan kuat terletak di bawah rabung median (lihat Rajah 12.6). Di bahagian paksi rabung, mereka terletak terus di bawah kerak, tidak lebih daripada 5-7 km tebal. Ketebalan litosfera di sini berkurangan secara mendadak dan tidak melebihi ketebalan kerak. Mantel anomali merebak dari kawasan tekanan tinggi - dari bawah puncak rabung ke tepi. Pada masa yang sama, ia dengan mudah memecahkan kerak lautan nipis, selepas itu daya mampatan Σ XP ~ 10 9 bar·cm muncul di litosfera di kawasan lautan mengelilingi rabung. Di bawah pengaruh daya ini, plat litosfera lautan boleh bergerak dari paksi rabung. Jurang yang terbentuk dalam kerak pada paksi rabung dipenuhi dengan magma basaltik yang dicairkan daripada mantel anomali. Membeku, ia membentuk kerak lautan baharu. Ini adalah bagaimana dasar lautan mengembang.

Kelikatan mantel anomali di bawah rabung tengah sangat berkurangan kerana suhunya yang tinggi. Ia boleh merebak agak cepat, dan oleh itu pertumbuhan dasar lautan berlaku pada kadar yang tinggi, secara purata dari beberapa sentimeter hingga sepuluh sentimeter setahun. Astenosfera lautan juga mempunyai kelikatan yang agak rendah. Pada kelajuan pergerakan plat litosfera ~10 cm/tahun, geseran likat antara litosfera dan astenosfera di bawah lautan secara praktikalnya tidak menghalang pertumbuhan dasar lautan dan mempunyai sedikit kesan ke atas tegasan dalam lapisan litosfera…

Plat litosfera bergerak mengikut arah dari rabung ke zon penurunan. Jika kawasan ini terletak di lautan yang sama, maka pergerakan litosfera melalui astenosfera, yang mempunyai kelikatan rendah, berlaku pada kelajuan tinggi. Pada masa ini, keadaan ini adalah tipikal untuk Lautan Pasifik.

Apabila pengembangan dasar berlaku di satu lautan, dan penenggelaman yang mengimbanginya, di yang lain, maka benua yang terletak di antara mereka hanyut ke arah kawasan penurunan. Kelikatan astenosfera di bawah benua jauh lebih tinggi daripada di bawah lautan. Oleh itu, geseran likat antara litosfera dan astenosfera benua menimbulkan rintangan yang ketara terhadap pergerakan, mengurangkan kadar pengembangan dasar, jika ia tidak diimbangi oleh penenggelaman litosfera ke dalam mantel di lautan yang sama. Akibatnya, sebagai contoh, pertumbuhan dasar di Lautan Atlantik adalah beberapa kali lebih perlahan daripada di Pasifik.

Di sempadan antara plat benua dan lautan, di kawasan di mana plat terakhir menjunam ke dalam mantel, daya mampatan ~ 10 9 bar·cm bertindak. Pergerakan relatif cepat plat di sepanjang sempadan ini di bawah tegasan mampatan membawa kepada gempa bumi kuat yang kerap berulang. Dalam kes ini, "punca biasa pergerakan kerak dan mantel adalah keinginan Bumi untuk mencapai keadaan dengan tenaga potensi minimum .”

Bersama-sama dengan sebahagian daripada mantel atas, ia terdiri daripada beberapa blok yang sangat besar, yang dipanggil plat litosfera. Ketebalan mereka berbeza - dari 60 hingga 100 km. Kebanyakan plat termasuk kedua-dua kerak benua dan lautan. Terdapat 13 plat utama, di mana 7 daripadanya adalah yang terbesar: Amerika, Afrika, Indo-, Amur.

Plat terletak pada lapisan plastik mantel atas (asthenosphere) dan perlahan-lahan bergerak relatif antara satu sama lain pada kelajuan 1-6 cm setahun. Fakta ini ditubuhkan hasil perbandingan imej yang diambil dari satelit bumi buatan. Mereka mencadangkan bahawa konfigurasi pada masa hadapan mungkin berbeza sama sekali daripada yang sekarang, kerana diketahui bahawa plat litosfera Amerika sedang bergerak ke arah Pasifik, dan yang Eurasia menghampiri Afrika, Indo-Australia, dan juga Pasifik. Plat litosfera Amerika dan Afrika perlahan-lahan bergerak berasingan.

Daya yang menyebabkan pemisahan plat litosfera timbul apabila bahan mantel bergerak. Aliran menaik yang kuat bahan ini menolak plat, memecahkan kerak bumi, membentuk sesar dalam di dalamnya. Disebabkan oleh curahan lava di bawah air, strata terbentuk di sepanjang sesar. Membeku, mereka seolah-olah menyembuhkan luka - retak. Walau bagaimanapun, regangan meningkat lagi, dan pecah berlaku lagi. Jadi, secara beransur-ansur meningkat plat litosfera menyimpang dalam arah yang berbeza.

Terdapat zon sesar di darat, tetapi kebanyakannya berada di rabung lautan di mana kerak bumi lebih nipis. Sesar terbesar di darat terletak di timur. Ia terbentang sejauh 4000 km. Lebar sesar ini ialah 80-120 km. Pinggirnya dipenuhi dengan yang pupus dan aktif.

Perlanggaran diperhatikan di sepanjang sempadan plat lain. Ia berlaku dengan cara yang berbeza. Jika plat, salah satu daripadanya mempunyai kerak lautan dan kerak benua yang lain, mendekati satu sama lain, maka plat litosfera, yang diliputi oleh laut, tenggelam di bawah satu benua. Dalam kes ini, lengkok () atau banjaran gunung () timbul. Jika dua plat dengan kerak benua bertembung, maka tepi plat ini dihancurkan menjadi lipatan batu, dan kawasan pergunungan terbentuk. Jadi mereka bangkit, sebagai contoh, di sempadan plat Eurasia dan Indo-Australia. Kehadiran kawasan pergunungan di bahagian dalam plat litosfera menunjukkan bahawa apabila terdapat sempadan antara dua plat, dipateri dengan kukuh antara satu sama lain dan bertukar menjadi satu plat litosfera yang lebih besar. Oleh itu, kita boleh membuat kesimpulan umum: sempadan plat litosfera ialah kawasan bergerak di mana gunung berapi terkurung, zon, kawasan pergunungan, rabung tengah lautan, lekukan air dalam dan parit. Ia berada di sempadan plat litosfera yang terbentuk, yang asalnya dikaitkan dengan magmatisme.