Тектонические плиты - гигантские каменные плиты, на которые разделена верхняя часть Земли. Их движение определяет облик нашей планеты - форму континентов и океанов, распределение гор и вулканов. Узнайте в этой статье, откуда берутся землетрясения, как рождаются новые горы и материки, и зачем нужны огнедышащие вулканы. Приоткройте завесу над тайнами недр нашей планеты.
Что такое тектонические плиты и литосфера
Тектонические плиты - это огромные жесткие фрагменты литосферы - верхней твердой оболочки Земли. Литосфера включает в себя земную кору и верхнюю часть мантии. Она разделена на отдельные плиты, которые перемещаются относительно друг друга.
Под литосферой находится астеносфера - более горячий и пластичный слой мантии. Именно в астеносфере зарождаются конвекционные течения, которые и приводят плиты в движение.
Слои Земли:
- Ядро.
- Мантия.
- Литосфера.
Ядро, мантия и литосфера отличаются по составу. Ядро состоит в основном из железа и никеля, мантия - из силикатных пород, а литосфера - из коры и верхней мантии.
На Земле насчитывается от 7 до 15 крупных тектонических плит и несколько десятков мелких. Размеры плит очень велики - от сотен до тысяч километров в поперечнике.
Различают два типа плит:
- Океанические плиты, сложенные океанической корой.
- Континентальные плиты, включающие в себя участки континентальной коры.
К крупнейшим плитам относятся Тихоокеанская, Индо-Австралийская, Евразийская, Северо-Американская, Южно-Американская, Африканская и Антарктическая.
Движение литосферных плит
Причиной движения тектонических плит является конвекция вещества в мантии Земли. Из-за разницы температур горячее вещество поднимается наверх, а остывая опускается вниз. Это создает огромные конвекционные потоки, увлекающие за собой литосферные плиты.
Скорость движения плит относительно друг друга составляет от 1 до 10 см в год. За миллионы лет они успевают пропутешествовать тысячи километров по поверхности Земли.
В зависимости от взаимного расположения и направления движения плит, выделяют несколько типов их границ:
- Расходящиеся (рифтогенные) - плиты движутся в разные стороны.
- Сходящиеся (коллизионные) - плиты сталкиваются и сближаются.
- Трансформные (сдвиговые) - плиты движутся вдоль границы параллельно друг другу.
Каждый тип границы имеет свои геологические проявления на земной поверхности и в литосфере.
Образование новой коры в рифтовых зонах
В расходящихся границах плит образуются рифтовые зоны. Здесь происходит процесс спрединга - растяжения и образования новой океанической коры.
Рифты бывают двух типов:
- Океанические рифты в центре океанов.
- Континентальные рифты на суше.
В океанах рифтовые зоны приурочены к срединно-океаническим хребтам и представляют собой узкие и протяженные возвышенности на дне океана. Здесь происходит интенсивный вулканизм, образуются гидротермальные источники.
Процесс спрединга в рифтах включает:
- Подъем горячего материала из мантии.
- Частичное расплавление и образование магмы.
- Излияние базальтов на дно океана.
- Остывание и формирование новой океанической коры.
Таким образом, океанические рифты являются зонами активного роста океанического дна и расширения океанов.
Ярким примером современной рифтовой зоны является Восточно-Африканский рифт, где образуется разлом между Африканской и Сомалийской плитами.
Зоны субдукции - поглощение океанической коры
В зонах субдукции происходит погружение одной тектонической плиты под другую и поглощение океанической коры в мантию Земли. Это наиболее геологически активные участки планеты.
Ключевые особенности зон субдукции:
- Наличие глубоководного желоба у края погружающейся плиты.
- Активный вулканизм и землетрясения.
- Образование глубинных разломов в литосфере.
Ярким примером зоны субдукции является западное побережье Южной Америки, где океаническое дно Тихого океана погружается под Южно-Американскую плиту.
Над зонами субдукции часто формируются вулканические дуги и островные цепочки - например, Курилы и Японские острова.
В глубинных частях зон субдукции происходят сложные процессы деформации пород и их частичного расплавления. Образуются магмы, которые прорываются на поверхность в виде извержений вулканов.
Столкновение континентальных плит и орогенез
Коллизия континентальных плит приводит к образованию мощных складчатых поясов и горных систем. Наиболее ярким примером является столкновение Индостанской и Евразийской плит, которое образовало Гималаи.
В зонах континентальной коллизии происходит резкое утолщение коры за счет надвигания плит друг на друга и складчатости пород. Так, в Гималаях мощность земной коры достигает 70-75 км.
Для орогенеза характерны:
- Формирование складок, надвигов, шарьяжей в земной коре.
- Метаморфизм осадочных пород.
- Проявление регионального метаморфизма.
- Активный магматизм и гранитообразование.
Приподнятые в результате складкообразования горные хребты интенсивно разрушаются процессами выветривания и эрозии. Продукты разрушения откладываются в межгорных впадинах и на прилегающих равнинах.
Трансформные разломы - границы скольжения плит
Трансформные (сдвиговые) границы образуются там, где две плиты движутся вдоль линии разлома параллельно друг другу.
Особенности трансформных границ:
- Высокая сейсмичность и тектоническая активность.
- Формирование системы сдвигов и оперяющих складок.
- В океанах приурочены к поперечным смещениям срединно-океанических хребтов.
Ярким примером континентального трансформного разлома является разлом Сан-Андреас в Калифорнии длиной около 1300 км.
Внутриплитные процессы - горячие точки и плюмы
Помимо границ, тектоническая активность проявляется и в пределах самих литосферных плит. Особенно это касается так называемых "горячих точек" - локальных зон повышенной температуры в мантии.
Горячие точки создают восходящие потоки разогретого мантийного вещества - мантийные плюмы. Они прожигают литосферу и изливают на поверхность огромные объемы базальтов.
Примеры проявлений горячих точек:
- Цепочки вулканических островов в океанах (Гавайи, Исландия).
- Плоскогорья базальтовых лав (траппы Сибири, деканские траппы).
- Океанические плато.
История и будущее перемещения материков
За миллиарды лет истории Земли континенты многократно меняли свое положение в результате движения литосферных плит.
Ученые предполагают цикличность этих процессов: на протяжении последних 3 млрд лет континенты периодически собирались в суперматерики и вновь раскалывались.
Около 200 млн лет назад существовал суперконтинент Пангея, который впоследствии раскололся на нынешние материки.
В будущем ожидается:
- Дальнейшее раскрытие Атлантики.
- Закрытие Тихого океана.
- Новое столкновение Индостана с Евразией.
В результате через 250-300 млн лет возможно образование нового суперматерика Пангея Ультима.
Методы изучения движения литосферных плит
Для изучения тектоники плит используется комплекс геологических, геофизических и геодезических методов. Они позволяют определить абсолютные и относительные перемещения плит, их скорость, направление движения и границы.
Основные методы:
- Палеомагнитный анализ горных пород.
- GPS геодезия и спутниковая интерферометрия.
- Сейсмотомография литосферы.
- Бурение океанического дна и изучение осадков.
- Геологическое картирование и структурный анализ.
Практическое значение тектоники плит
Тектоника плит имеет важнейшее практическое значение для решения прикладных задач:
- Прогноз землетрясений и вулканических извержений.
- Поиск месторождений полезных ископаемых.
- Выбор безопасных площадок для строительства.
- Оценка перспектив нефтегазоносности осадочных бассейнов.
Знание закономерностей движения и взаимодействия тектонических плит крайне важно для снижения природных и техногенных рисков.
Тектоника плит на других планетах
Прямые свидетельства плитотектонических процессов пока обнаружены только на Земле. Однако косвенные признаки указывают на возможное проявление таких процессов в прошлом на Марсе и в настоящем на спутнике Юпитера Европе.
Предполагается, что механизм тектоники плит может существовать на планетах и спутниках, обладающих достаточно массивной каменной оболочкой и внутренним источником тепла.
История развития теории тектоники плит
В начале 20 века немецкий ученый Альфред Вегенер выдвинул гипотезу дрейфа материков, которая не была принята научным сообществом.
В 1960-х годах были открыты срединно-океанические хребты, механизм спрединга и субдукции плит. Это позволило объединить идеи мобилизма Вегенера с новыми данными в современную теорию тектоники плит.
Сегодня тектоника плит является фундаментальной парадигмой наук о Земле, объясняющей большинство геологических и геофизических явлений.
