Скорость движения плит: О скоростях движения тектонических плит

В молодых складчатых горных системах движение литосферных плит, которое привело к их образованию, все еще продолжается и является причиной частых землетрясений. Мощность землетрясений определяется тектоническими процессами, но однозначных данных о связи между скоростью плит и мощностью землетрясений до последнего момента предложено не было. Связано это с тем, что для таких систем достаточно трудно создать компьютерную модель. Основная проблема, возникающая при моделировании, — наличие двух процессов, которые происходят на разных масштабах времени. Один шаг по времени в моделировании тектонических процессов соответствует примерно тысяче лет — периоду, на котором любые сейсмические эффекты изучать невозможно. Моделирование же на временном масштабе землетрясения не дает возможности полностью учесть процессы деформации плит при столкновении.

Для того, чтобы решить эту проблему, коллектив геологов под руководством Луки Даль Цилио (Luca Dal Zilio) из Швейцарской высшей технической школы Цюриха смоделировал столкновение литосферных плит с использованием двухстадийной модели, учитывающей температурные, сейсмологические и механические свойства плит при столкновении.

Оказалось, что магнитуда землетрясений линейно зависит от скорости плит при столкновении. Так, для скорости плиты 10 миллиметров в год максимальная магнитуда возможного землетрясения составила 7, а для скорости 50 миллиметров — превысила 8. Эти отличия объясняются тем, что при больших скоростях движения плит происходит увеличение температуры и изменение их механических свойств. Из-за этого по-разному происходит их деформация и возникают отличия в глубине эпицентров землетрясений. Медленное столкновение плит приводит к землетрясению, эпицентр которого расположен на глубине около 12 — 15 километров, что соответствует взаимодействию верхней коры литосферных плит. Если же скорость плит достаточно большая, то помимо первого эпицентра, возникает еще один, более глубокий. Он располагается на глубине около 40 километров и соответствует взаимодействию при столкновении нижней коры литосферной плиты.

Результаты моделирования ученые сравнили с данными о землетрясениях магнитудой больше 4,5 в четырех молодых складчатых горных системах с различной скоростью движения литосферных плит: Альпах, Апеннинах, Загросе и Гималаях. Скорость движения литосферных плит в них составляет от 2,5 до 38 миллиметров в год и примерно соответствует тому диапазону, который исследовался в рамках моделирования.

L. Del Zilio et al./ Earth and Planetary Science Letters, 2017

Александр Дубов

Скорость движения тектонических плит.

Плиты

Горные породы и минералы

Движущиеся плиты

Плиты земной коры постоянно перемещаются в разных направлениях, хотя и очень медленно. Средняя скорость их движения равна 5 см в год. Примерно с такой же скоростью растут ваши ногти. Поскольку все плиты плотно прилегают друг к другу, движение любой из них действует на окружающие плиты, заставляя и их постепенно перемещаться. Плиты могут перемещаться по-разному, что можно видеть на их границах, но причины, вызывающие движение плит, ученым пока неизвестны. Видимо, этот процесс может не иметь ни начала, ни конца. Тем не менее некоторые теории утверждают, один тип движения плит может быть, так сказать, «первичным», а от него уже приходят в движение все прочие плиты.

Один из типов движения плит — это «подныривание» одной плиты под другую. Некоторые ученью полагают, что именно этот тип движения вызывает все прочие перемещения плит. На некоторых границах расплавленная порода, пробиваясь на поверхность между двумя плитами, затвердевает по их краям, расталкивая эти плиты. Этот процесс тоже может вызывать перемещение всех других плит. Считается также, что, помимо первичного толчка, движение плит стимулируют гигантские тепловые потоки, циркулирующие в мантии (см. статью « «).

Дрейфующие материки

Ученые полагают, что со времени образования первичной земной коры движение плит изменяло положение, очертания и размеры материков и океанов. Этот процесс назвали тектоникой плит . Приводятся разные доказательства этой теории. Например, очертания таких материков, как Южная Америка и Африка, выглядят так, будто они когда-то составляли единое целое. Обнаружилось и несомненное сходство в строении и возрасте горных пород, слагающих древние горные цепи на обоих материках.

1. По мнению ученых, массивы суши, ныне образующие Южную Америку и Африку, более 200 млн. лет назад были соединены друг с другом.

2. Видимо, дно Атлантического океана постепенно расширялось, когда на границах плит формировалась новая порода.

3. Сейчас Южная Америка и Африка удаляются друг от друга со скоростью порядка 3,5 см в год из-за движения плит.

тектонический разлом литосферный геомагнитный

Начиная с раннего протерозоя скорость движения литосферных плит последовательно снижалась с 50 см/год до ее современного значения около 5 см/год.

Снижение средней скорости движения плит будет происходить и далее, вплоть до того момента, когда благодаря увеличению мощности океанических плит и их трению друг о друга оно вообще не прекратится. Но произойдет это, по-видимому, только через 1-1,5 млрд лет.

Для определения скоростей движения литосферных плит обычно используют данные по расположению полосчатых магнитных аномалий на океанском дне. Эти аномалии, как теперь установлено, появляются в рифтовых зонах океанов благодаря намагничиванию излившихся на них базальтов тем магнитным полем, которое существовало на Земле в момент излияния базальтов.

Но, как известно, геомагнитное поле время от времени меняло направление на прямо противоположное. Это приводило к тому, что базальты, излившиеся в разные периоды инверсий геомагнитного поля, оказывались намагниченными в противоположные стороны.

Но благодаря раздвижению океанского дна в рифтовых зонах срединно-океанических хребтов более древние базальты всегда оказываются отодвинутыми на бoльшие расстояния от этих зон, а вместе с океанским дном отодвигается от них и «вмороженное» в базальты древнее магнитное поле Земли.

Рис.

Раздвижение океанической коры вместе с разнонамагниченными базальтами обычно развивается строго симметрично по обе стороны от рифтового разлома. Поэтому и связанные с ними магнитные аномалии также располагаются симметрично по обоим склонам срединно-океанических хребтов и окружающих их абиссальных котловин. Такие аномалии теперь можно использовать для определения возраста океанского дна и скорости его раздвижения в рифтовых зонах. Однако для этого необходимо знать возраст отдельных инверсий магнитного поля Земли и сопоставить эти инверсии с наблюдаемыми на океанском дне магнитными аномалиями.

Возраст магнитных инверсий был определен по детальным палеомагнитным исследованиям хорошо датированных толщ базальтовых покровов и осадочных пород континентов и базальтов океанского дна. В результате сопоставления полученной таким путем геомагнитной временной шкалы с магнитными аномалиями на океанском дне удалось определить возраст океанической коры на большей части акваторий Мирового океана. Все океанические плиты, сформировавшиеся раньше поздней юры, уже успели погрузиться в мантию под современными или древними зонами поддвига плит, и, следовательно, не сохранилось на океанском дне и магнитных аномалий, возраст которых превышал бы 150 млн лет.

Приведенные выводы теории позволяют количественно рассчитывать параметры движения в начале двух смежных плит, а затем и для третьей, взятой в паре с одной из предыдущих. Таким путем постепенно можно вовлечь в расчет главные из выделенных литосферных плит и определить взаимные перемещения всех плит на поверхности Земли. За рубежом такие расчеты были выполнены Дж. Минстером и его коллегами, а в России — С.А. Ушаковым и Ю.И. Галушкиным. Оказалось, что с максимальной скоростью океанское дно раздвигается в юго-восточной части Тихого океана (возле о. Пасхи). В этом месте ежегодно наращивается до 18 см новой океанической коры. По геологическим масштабам это очень много, так как только за 1 млн лет таким путем формируется полоса молодого дна шириной до 180 км, при этом на каждом километре рифтовой зоны за то же время изливается примерно 360 км3 базальтовых лав! По этим же расчетам Австралия удаляется от Антарктиды со скоростью около 7 см/год, а Южная Америка от Африки — со скоростью около 4 см/год. Отодвигание Северной Америки от Европы происходит медленнее — 2-2,3 см/год. Еще медленнее расширяется Красное море — на 1,5 см/год (соответственно здесь меньше изливается и базальтов — всего 30 км3 на каждый погонный километр Красноморского рифта за 1 млн лет). Зато скорость «столкновения» Индии с Азией достигает 5 см/год, чем объясняются развивающиеся на наших глазах интенсивные неотектонические деформации и рост горных систем Гиндукуша, Памира и Гималаев. Эти деформации и создают высокий уровень сейсмической активности всего региона (тектоническое влияние столкновения Индии с Азией сказывается и далеко за пределами самой зоны столкновения плит, распространяясь вплоть до Байкала и районов Байкало-Амурской магистрали). Деформации Большого и Малого Кавказа вызываются давлением Аравийской плиты на этот район Евразии, однако скорость сближения плит здесь существенно меньше — всего 1,5-2 см/год. Поэтому меньшей здесь оказывается и сейсмическая активность региона.

Современными геодезическими методами, включая космическую геодезию, высокоточные лазерные измерения и другими способами установлены скорости движения литосферных плит и доказано, что океанические плиты движутся быстрее тех, в структуру которых входит континент, причем, чем толще континентальная литосфера, тем скорость движения плиты ниже.

На прошлой неделе публику всколыхнула новость, что полуостров Крым движется в сторону России не только благодаря политической воле населения, но и согласно законам природы. Что такое литосферные плиты и на каких из них территориально расположена Россия? Что заставляет их двигаться и куда? Какие территории хотят ещё «присоединиться» к России, а какие угрожают «убежать» в США?

«А мы куда-то едем»

Да, мы все куда-то едем. Пока вы читаете эти строки, вы медленно двигаетесь: если вы в Евразии, то на восток со скоростью примерно 2-3 сантиметра в год, если в Северной Америке, то с той же скоростью на запад, а если где-то на дне Тихого океана (как вас туда занесло?), то уносит на северо-запад на 10 сантиметров в год.

Если вы откинетесь в кресле и подождёте примерно 250 миллионов лет, то окажетесь на новом суперконтиненте, который объединит всю земную сушу, — на материке Пангея Ультима, названном так в память о древнем суперконтиненте Пангея, существовавшем как раз 250 миллионов лет назад.

Поэтому известие о том, что «Крым движется», вряд ли можно назвать новостью. Во-первых, потому, что Крым вместе с Россией, Украиной, Сибирью и Евросоюзом является частью Евразийской литосферной плиты, и все они движутся вместе в одну сторону последнюю сотню миллионов лет. Однако Крым — это ещё и часть так называемого Средиземноморского подвижного пояса, он расположен на Скифской плите, а большая часть европейской части России (включая город Санкт-Петербург) — на Восточно-Европейской платформе.

И вот здесь часто возникает путаница. Дело в том, что помимо огромных участков литосферы, таких как Евразийская или Северо-Американская плиты, существуют и совершенно иные «плитки» поменьше. Если очень условно, то земная кора составлена из континентальных литосферных плит. Сами они состоят из древних и очень стабильных платформ и зон горообразования (древних и современных). А уже сами платформы делятся на плиты – более мелкие участки коры, состоящие из двух «слоёв» — фундамента и чехла, и щиты -«однослойные» обнажения.

Чехол у этих нелитосферных плит состоит из осадочных пород (например, известняка, сложенного из множества ракушек морских животных, обитавших в доисторическом океане над поверхностью Крыма) или магматических (выброшенных из вулканов и застывших масс лавы). А ф ундамент плит и щиты чаще всего состоят из очень старых горных пород, главным образом метаморфического происхождения. Так называют магматические и осадочные породы, погрузившиеся в глубины земной коры, где под воздействием высоких температур и огромного давления с ними происходят разнообразные изменения.

Иными словами, большая часть России (за исключением Чукотки и Забайкалья) располагается на Евразийской литосферной плите. Однако её территория «поделена» между Западно-Сибирской плитой, Алданским щитом, Сибирской и Восточно-Европейской платформами и Скифской плитой.

Вероятно, о движении двух последних плит и заявил директор Института прикладной астрономии (ИПА РАН), доктор физико-математических наук Александр Ипатов . А позднее, в интервью изданию Indicator, уточнил: «Мы занимаемся наблюдениями, которые позволяют определить направление движения плит земной коры. Плита, на которой расположена станция Симеиз, движется со скоростью 29 миллиметров в год на северо-восток, то есть туда, где Россия. А плита, где находится Питер, движется, можно сказать, к Ирану, к югу-юго-западу». Впрочем, и это не является таким уж открытием, потому что об этом движении уже несколько десятков лет, а само оно началось ещё в кайнозойскую эру.

Теория Вегенера была принята со скепсисом — в основном потому, что он не мог предложить удовлетворительного механизма, объясняющего движение материков. Он считал, что континенты двигаются, проламывая земную кору, словно ледоколы лёд, благодаря центробежной силе от вращения Земли и приливных сил. Его оппоненты говорили, что континенты-«ледоколы» в процессе движения меняли бы свой облик до неузнаваемости, а центробежные и приливные силы слишком слабы, чтобы служить для них «мотором». Один из критиков подсчитал, что, будь приливное воздействие таким сильным, чтобы настолько быстро двигать континенты (Вегенер оценивал их скорость в 250 сантиметров в год), оно остановило бы вращение Земли меньше чем за год .

К концу 1930-х годов теория дрейфа континента была отвергнута как антинаучная, но к середине XX века к ней пришлось вернуться: были открыты срединно-океанические хребты и оказалось, что в зоне этих хребтов непрерывно образуется новая кора, благодаря чему и «разъезжаются» континенты. Геофизики исследовали намагниченность пород вдоль срединно-океанических хребтов и обнаружили «полосы» с разнонаправленной намагниченностью.

Оказалось, что новая океаническая кора «записывает» состояние магнитного поля Земли в момент образования, и учёные получили отличную «линейку» для измерения скорости этого конвейера. Так, в 1960-е годы теория дрейфа континентов вернулась во второй раз, уже окончательно. И на этот раз учёные смогли понять, что же двигает континенты.

«Льдины» в кипящем океане

«Представьте себе океан, где плавают льдины, то есть в нём есть вода, есть лёд и, допустим, в некоторые льдины вморожены ещё деревянные плоты. Лёд — это литосферные плиты, плоты — это континенты, а плавают они в веществе мантии», -объясняет член-корреспондент РАН Валерий Трубицын, главный научный сотрудник Института физики Земли имени О.Ю. Шмидта.

Он ещё в 1960-е годы выдвинул теорию строения планет-гигантов, а в конце XX века начал создавать математически обоснованную теорию тектоники континентов .

Промежуточный слой между литосферой и горячим железным ядром в центре Земли — мантия — состоит из силикатных пород. Температура в ней меняется от 500 градусов Цельсия в верхней части до 4000 градусов Цельсия на границе ядра. Поэтому с глубины 100 километров, где температура уже более 1300 градусов, вещество мантии ведёт себя как очень густая смола и течёт со скоростью 5-10 сантиметров в год, рассказывает Трубицын.

В результате в мантии, как в кастрюле с кипятком, возникают конвективные ячейки — области, где с одного края горячее вещество поднимается вверх, а с другого — остывшее опускается вниз.

«В мантии есть примерно восемь таких больших ячеек и ещё много мелких», -говорит учёный. Срединно-океанические хребты (например, в центре Атлантики) — это место, где вещество мантии поднимается к поверхности и где рождается новая кора. Кроме того, есть зоны субдукции, места, где плита начинает «подползать» под соседнюю и опускается вниз, в мантию. Зоны субдукции — это, например, западное побережье Южной Америки. Здесь происходят самые мощные землетрясения.

«Таким образом плиты принимают участие в конвективном кругообороте вещества мантии, которое во время нахождения на поверхности временно становится твёрдым. Погружаясь в мантию, вещество плиты снова нагревается и размягчается», — объясняет геофизик.

Кроме того, из мантии к поверхности поднимаются отдельные струи вещества — плюмы, и у этих струй есть все шансы уничтожить человечество. Ведь именно мантийные плюмы являются причиной появления супервулканов (см. ) Такие точки никак не связаны с литосферными плитами и могут оставаться на месте даже при движении плит. При выходе плюма возникает гигантский вулкан. Таких вулканов много, они есть на Гавайях, в Исландии, сходным примером является Йеллоустоунская кальдера. Супервулканы могут порождать извержения в тысячи раз мощнее, чем большинство обычных вулканов типа Везувия или Этны.

«250 миллионов лет назад такой вулкан на территории современной Сибири убил почти всё живое, выжили только предки динозавров», — говорит Трубицын.

Сошлись — разошлись

Литосферные плиты состоят из относительно тяжёлой и тонкой базальтовой океанической коры и более лёгких, но зато значительно более «толстых» континентов. Плита с континентом и «намороженной» вокруг него океанической корой может идти вперёд, при этом тяжёлая океаническая кора погружается под соседа. Но, когда сталкиваются континенты, они уже не могут погружаться друг под друга.

Например, примерно 60 миллионов лет назад Индийская плита оторвалась от того, что потом стало Африкой, и отправилась на север, а примерно 45 миллионов лет назад встретилась с Евразийской плитой, в месте столкновения выросли Гималаи — самые высокие горы на Земле.

Движение плит рано или поздно сведёт все континенты в один, как сходятся в один остров листья в водовороте. В истории Земли континенты примерно четыре-шесть раз объединялись и распадались. Последний суперконтинент Пангея существовал 250 миллионов лет назад, до него был суперконтинент Родиния, 900 миллионов лет назад, до него — ещё два. «И уже, похоже, скоро начнётся объединение нового континента», — уточняет учёный.

Он объясняет, что континенты работают как тепловой изолятор, мантия под ними начинает разогреваться, возникают восходящие потоки и поэтому суперконтиненты через некоторое время снова распадаются.

Америка «унесёт» Чукотку

Крупные литосферные плиты рисуют в учебниках, их может назвать любой: Антарктическая плита, Евразийская, Северо-Американская, Южно-Американская, Индийская, Австралийская, Тихоокеанская. Но на границах между плитами возникает настоящий хаос из множества микроплит.

Например, граница между Северо-Американской плитой и Евразийской проходит совсем не по Берингову проливу, а намного западнее, по хребту Черского. Чукотка, таким образом, оказывается частью Северо-Американской плиты. При этом Камчатка отчасти находится в зоне Охотской микроплиты, а отчасти — в зоне Беринговоморской микроплиты. А Приморье расположено на гипотетической Амурской плите, западный край которой упирается в Байкал.

Сейчас восточная окраина Евразийской плиты и западный край Северо-Американской «крутятся», как шестерёнки: Америка проворачивается против часовой стрелки, а Евразия по часовой. В результате Чукотка может окончательно оторваться «по шву», и в этом случае на Земле может появиться гигантский круговой шов, который будет проходить через Атлантику, Индийский, Тихий и Северный Ледовитый океан (где он пока закрыт). А сама Чукотка продолжит движение «в орбите» Северной Америки.

Спидометр для литосферы

Теория Вегенера возродилась не в последнюю очередь потому, что у учёных появилась возможность с высокой точностью измерять смещение континентов. Сейчас для этого используют спутниковые системы навигации, но есть и другие методы. Все они нужны для построения единой международной системы координат — International Terrestrial Reference Frame (ITRF).

Один из этих методов — радиоинтерферометрия со сверхдлинной базой (РСДБ). Суть её заключается в одновременных наблюдениях с помощью нескольких радиотелескопов в разных точках Земли. Разница во времени получения сигналов позволяет с высокой точностью определять смещения. Два других способа измерить скорость — лазерные дальномерные наблюдения с помощью спутников и доплеровские измерения. Все эти наблюдения, в том числе с помощью GPS, проводятся на сотнях станций, все эти данные сводятся воедино, и в итоге мы получаем картину дрейфа континентов.

Например, крымский Симеиз, где находится станция лазерного зондирования, а также спутниковая станция определения координат, «едет» на северо-восток (по азимуту около 65 градусов) со скоростью примерно 26,8 миллиметра в год. Подмосковный Звенигород движется примерно на миллиметр в год быстрее (27,8 миллиметра в год) и курс держит восточнее — около 77 градусов. А, скажем, гавайский вулкан Мауна-Лоа двигается на северо-запад в два раза быстрее — 72,3 миллиметра в год.

Литосферные плиты тоже могут деформироваться, и их части могут «жить своей жизнью», особенно на границах. Хотя масштабы их самостоятельности значительно скромнее. Например, Крым ещё самостоятельно двигается на северо-восток со скоростью 0,9 миллиметра в год (и при этом растёт на 1,8 миллиметра), а Звенигород с той же скоростью двигается куда-то на юго-восток (и вниз — на 0,2 миллиметра в год).

Трубицын говорит, что эта самостоятельность отчасти объясняется «личной историей» разных частей континентов: основные части континентов, платформы, могут быть фрагментами древних литосферных плит, которые «срослись» со своими соседями. Например, Уральский хребет — один из швов. Платформы относительно жёсткие, но части вокруг них могут деформироваться и ехать по своей воле.

Твердые планеты в своем развитии проходят период нагревания, основную энергию для которого дают падающие на поверхность планеты обломки космических тел (см . Гипотеза газопылевого облака). При столкновении этих объектов с планетой почти вся кинетическая энергия падающего объекта мгновенно преобразуется в тепловую, поскольку его скорость движения, составляющая несколько десятков километров в секунду, в момент удара резко падает до нуля. Всем внутренним планетам Солнечной системы — Меркурию, Венере, Земле, Марсу — этого тепла хватало если не для того, чтобы полностью или частично расплавиться, то хотя бы для того, чтобы размягчиться и сделаться пластичными и текучими. В этот период вещества с наибольшей плотностью передвигались к центру планет, образуя ядро , а наименее плотные, наоборот, поднимались на поверхность, образуя земную кору . Примерно так же расслаивается соус для салата, если его надолго оставить на столе. Этот процесс, называемый дифференциацией магмы , объясняет внутреннее строение Земли.

У самых маленьких внутренних планет, Меркурия и Марса (а также у Луны), это тепло в конце концов выходило на поверхность и рассеивалось в космосе. Затем планеты затвердевали и (как в случае с Меркурием) в последующие несколько миллиардов лет проявляли низкую геологическую активность. История Земли была совсем другой. Поскольку Земля — самая крупная из внутренних планет, в ней сохранился и самый большой запас тепла. А чем крупнее планета, тем меньше у нее отношение площади поверхности к объему и тем меньше она теряет тепла. Следовательно, Земля остывала медленнее, чем другие внутренние планеты. (То же самое можно сказать и о Венере, размер которой немного меньше Земли.)

Кроме того, с начала формирования Земли в ней происходил распад радиоактивных элементов, что увеличивало запас тепла в ее недрах. Следовательно, Землю можно рассматривать как шарообразную печь. Внутри нее непрерывно образуется тепло, переносится к поверхности и излучается в космос. Перенос тепла вызывает ответное перемещение мантии — оболочки Земли, расположенной между ядром и земной корой на глубине от нескольких десятков до 2900 км (см . Теплообмен). Горячее вещество из глубины мантии поднимается, охлаждается, а затем вновь погружается, замещаясь новым горячим веществом. Это классический пример конвективной ячейки.

Можно сказать, что порода мантии бурлит так же, как вода в чайнике: и в том, и в другом случае тепло переносится в процессе конвекции. Некоторые геологи считают, что для завершения полного конвективного цикла породам мантии требуется несколько сотен миллионов лет — по человеческим меркам очень большое время. Известно, что многие вещества с течением времени медленно деформируются, хотя на протяжении человеческой жизни они выглядят абсолютно твердыми и неподвижными. Например, в средневековых соборах старинные оконные стекла внизу толще, чем наверху, потому что в течение многих веков стекло стекало вниз под действием силы тяжести. Если за несколько столетий это происходит с твердым стеклом, то нетрудно представить себе, что то же самое может произойти с твердыми горными породами за сотни миллионов лет.

Наверху конвективных ячеек земной мантии плавают породы, составляющие твердую поверхность Земли, — так называемые тектонические плиты . Эти плиты состоят из базальта, самой распространенной излившейся магматической горной породы. Толщина этих плит примерно 10-120 км, и они перемещаются по поверхности частично расплавленной мантии. Материки, состоящие из относительно легких пород, таких как гранит, образуют самый верхний слой плит. В большинстве случаев толщина плит под материками больше, чем под океанами. Со временем процессы, происходящие внутри Земли, сдвигают плиты, вызывая их столкновение и растрескивание, вплоть до образования новых плит или исчезновения старых. Именно благодаря этому медленному, но непрерывному перемещению плит поверхность нашей планеты все время находится в динамике, постоянно изменяясь.

Важно понимать, что понятия «плита» и «материк» — не одно и то же. Например, Северо-Американская тектоническая плита простирается от середины Атлантического океана до западного побережья Северо-Американского континента. Часть плиты покрыта водой, часть — сушей. Анатолийская плита, на которой расположены Турция и Ближний Восток, полностью покрыта сушей, в то время как Тихоокеанская плита расположена полностью под Тихим океаном. То есть границы плит и береговые линии материков не обязательно совпадают. Кстати, слово «тектоника» происходит от греческого слова tekton («строитель») — тот же корень есть и в слове «архитектор» — и подразумевает процесс строительства или сборки.

Тектоника плит заметнее всего там, где плиты соприкасаются друг с другом. Принято выделять три типа границ между плитами.

Дивергентные границы

В середине Атлантического океана поднимается к поверхности раскаленная магма, образовавшаяся в глубине мантии. Она прорывается сквозь поверхность и растекается, постепенно заполняя собой трещину между раздвигающимися плитами. Из-за этого морское дно расширяется и Европа и Северная Америка расходятся в стороны со скоростью несколько сантиметров в год. (Это движение смогли измерить с помощью радиотелескопов, расположенных на двух континентах, сравнив время прихода радиосигнала от далеких квазаров.)

Если дивергентная граница расположена под океаном, в результате расхождения плит возникает срединно-океанический хребет — горная цепь, образованная за счет скопления вещества в том месте, где оно выходит на поверхность. Срединно-Атлантический хребет, простирающийся от Исландии до Фолклендов, — это самая длинная горная цепь на Земле. Если же дивергентная граница находится под материком, она буквально разрывает его. Примером такого процесса, происходящего в наши дни, служит Великая долина разломов, простирающаяся от Иордании на юг в Восточную Африку.

Конвергентные границы

Если на дивергентных границах образуется новая кора, значит где-то в другом месте кора должна разрушаться, иначе Земля увеличивалась бы в размерах. При столкновении двух плит одна из них пододвигается под другую (это явление называется субдукцией, или пододвиганием). При этом плита, оказавшаяся внизу, погружается в мантию. Что происходит на поверхности над зоной субдукции, зависит от местонахождения границ плиты: под материком, на границе материка или под океаном.

Если зона субдукции расположена под океанической корой, то в результате пододвигания образуется глубокая срединно-океаническая впадина (желоб). Примером этого может служить самое глубокое место в Мировом океане — Марианская впадина около Филиппин. Вещество нижней плиты попадает вглубь магмы и расплавляется там, а потом может опять подняться к поверхности, образуя гряду вулканов — как, например, цепь вулканов на востоке Карибского моря и на западном берегу Соединенных Штатов.

Если обе плиты на конвергентной границе находятся под материками, результат будет совсем другим. Материковая кора состоит из легких веществ, и обе плиты фактически плавают над зоной субдукции. Поскольку одна плита пододвигается под другую, два материка сталкиваются, и их границы сминаются, образуя материковый горный хребет. Так сформировались Гималаи, когда Индийская плита около 50 миллионов лет назад столкнулась с Евразийской. В результате такого же процесса сформировались и Альпы, когда Италия соединилась с Европой. А Уральские горы, старую горную цепь, можно назвать «сварочным швом», образовавшимся при объединении европейского и азиатского массивов.

Если материк покоится только на одной из плит, на нем будут образовываться складки и смятия по мере его наползания на зону субдукции. Примером этого служат Анды на Западном побережье Южной Америки. Они сформировались после того, как Южно-Американская плита наплыла на погрузившуюся под нее плиту Наска в Тихом океане.

Трансформные границы

Иногда бывает так, что две плиты не расходятся и не пододвигаются друг под друга, а просто трутся краями. Самый известный пример такой границы — разлом Сан-Андреас в Калифорнии, где движутся бок о бок Тихоокеанская и Северо-Американская плиты. В случае трансформной границы плиты сталкиваются на время, а затем расходятся, высвобождая много энергии и вызывая сильные землетрясения.

В заключение я хотел бы подчеркнуть, что, хотя тектоника плит включает в себя понятие о движении материков, это не то же самое, что гипотеза дрейфа материков, предложенная в начале ХХ века. Эта гипотеза была отвергнута (справедливо, по мнению автора) геологами из-за некоторых экспериментальных и теоретических неувязок. И тот факт, что наша современная теория включает в себя один аспект из гипотезы дрейфа материков — перемещение материков, — не означает, что ученые отвергли тектонику плит в начале прошлого века только для того, чтобы принять ее позже. Теория, которая принята сейчас, коренным образом отличается от прежней.

В процессе становления, а затем и развития геологии как науки предлагались многие гипотезы, каждая из которых с тех или иных позиций рассматривала и объясняла либо отдельные проблемы, либо комплекс проблем, касающихся развития земной коры или Земли в целом. Эти гипотезы получили название геотектонических. Одни из них из-за недостаточной убедительности быстро утрачивали свое значение в науке, другие же оказывались более долговечными, опять-таки до тех пор, пока не накапливались новые факты и представления, положенные в основу новых гипотез, более соответствующих данному этапу развития науки. Несмотря на большие успехи, достигнутые в изучении строения и развития земной коры, ни одна из современных гипотез и теорий (даже признанных) не в состоянии с достаточной достоверностью и в полной мере объяснить все условия формирования земной коры.

Первая научная гипотеза-гипотеза поднятия- была сформулирована в первой половине XIX в. на основе представлений плутонистов о роли внутренних сил Земли, которая сыграла положительную роль в борьбе с ошибочными представлениями нептунистов. В 50-х гг. XIX в. она была заменена более обоснованной в то время гипотезой контракции (сжатая), изложенной французским ученым Эли де Бомоном. Гипотеза контракции опиралась на космогоническую гипотезу Лапласа, признававшую, как известно первичное горячее состояние Земли и последующее постепенное ее охлаждение.

Сущность контракционной гипотезы заключается в том, что охлаждение Земли вызывает ее сжатие с последующим уменьшением ее объема. В результате земная кора, затвердевшая раньше внутренних зон планеты, вынуждена сморщиваться, отчего образуются складчатые горы.

Во второй половине XIX в. американскими учеными Дж. Холлом и Дж. Дэном было сформулировано учение о геосинклиналях — особых подвижных зонах земной коры со временем превращающихся в складчатые горные сооружения. Это учение заметно усилило позиции гипотезы контракции. Однако к началу XX в. в связи с получением новых данных о Земле эта гипотеза стала утрачивать свое значение, так как оказалась не в состоянии объяснить периодичность горообразовательных движений и процессов магматизма, игнорировала процессы растяжения и т. д. К тому же в науке возникли представления об образовании планеты из холодных частиц, что лишило гипотезу ее основной опоры.

Вместе с тем учение о геосинклиналях продолжало дополняться и развиваться. В этом отношении большой вклад внесен и советскими учеными А. Д. Архангельским, Н. С. Шатским, М. В. Муратовым и др. Наряду с представлениями о подвижных зонах — геосинклиналях и на основе их в конце XIX в. и особенно с начала XX в. стало развиваться учение об относительно устойчивых континентальных площадях — платформах; из отечественных ученых, развивавших это учение, надо прежде всего назвать А. П. Карпинского, А. Д. Архангельского, Н. С. Шатского, А. А. Богданова, А. Л. Яншина.

Учение о геосинклиналях и платформах прочно вошло в геологическую науку и сохраняет свое значение до настоящего времени. Однако прочной теоретической базы оно до сих пор не имеет.

Стремление к дополнению и устранению недостатков в контракционной гипотезе или, наоборот, к ее полной замене привело к появлению на протяжении первой половины XX в. ряда новых геотектонических гипотез. Отметим некоторые из них.

Пульсационная гипотеза. В основе ее лежит представление о чередовании процессов сжатия и расширения Земли — процессов, весьма характерных для Вселенной в целом. М. А. Усов и В. А. Обручев, развивавшие эту гипотезу, с фазами сжатия связывали складчатость, надвиги, внедрение кислых интрузий, а с фазами расширения — возникновение трещин в земной коре и излияние по ним преимущественно основных лав.

Гипотеза дифференциации подкорового вещества и миграции радиоэлементов. Под действием гравитационной дифференциации и радиогенного разогрева происходит периодическое выплавление жидких компонентов из атмосферы, что влечет за собой разрывы земной коры, вулканизм, горообразование и другие явления. Одним из авторов этой гипотезы является известный советский ученый В. В. Белоусов.

Гипотеза дрейфа материков. Она была изложена в 1912 г. немецким ученым А. Вегенером и принципиально отличается от всех других гипотез. Основана на принципах мобилизма — признания значительных горизонтальных перемещений обширных континентальных масс. Большинство гипотез исходило из принципов фиксизма — признания стабильного, фиксированного положения отдельных частей земной коры, относительно подстилающей мантии (такими являются гипотезы контракции, дифференциации подкорового вещества и миграции радиоэлементов и др.).

Согласно представлениям А. Вегенера, гранитный слой земной коры “плавает” по базальтовому слою. Под влиянием вращения Земли он оказался собранным в единый материк Пангея. В конце палеозойской эры (около 200-300 млн. лет назад) произошло дробление Пангеи на отдельные блоки и начался их дрейф, пока они не заняли современное положение. Под влиянием дрейфа блоков Северной и Южной Америки на запад возник Атлантический океан, а сопротивление, которое испытывали эти материки при своем движении по базальтовому слою, способствовало возникновению таких гор, как Анды и Кордильеры. По тем же причинам Австралия и Антарктида раздвинулись и сместились на юг и т. д.

Подтверждение своей гипотезы А. Вегенер видел в сходстве контуров и геологического строения побережий по обе стороны Атлантического океана, в сходстве ископаемых организмов материков, далеко отстоящих друг от друга, в различном строении земной коры в пределах океанов и материков.

Появление гипотезы А. Вегенера вызвало большой интерес, но он сравнительно быстро угас, так как она не в состоянии была объяснить многие явления, а главное — возможность движения материков по базальтовому слою. Тем не менее, как увидим ниже, мобилистские взгляды, но на совершенно новой основе, возродились и получили широкое признание во второй половине XX в.

Ротационная гипотеза. Занимает обособленное место среди геотектонических гипотез, так как усматривает проявление тектонических процессов на Земле под воздействием внеземных причин, а именно притяжения Луны и Солнца, вызывающих твердые приливы в земной коре и мантии, замедляющие вращение Земли и изменяющие ее форму. Следствием этого являются не только вертикальные, но и горизонтальные перемещения отдельных глыб земной коры. Гипотеза не находит широкого признания, так как абсолютное большинство ученых считают, что тектогенез является результатом проявления внутренних сил Земли. Вместе с тем влияние внеземных причин на формирование земной коры, очевидно, тоже необходимо учитывать.

Теория новой глобальной тектоники, или тектоники литосферных плит. С начала второй половины XX в. развернулись обширные геолого-геофизические исследования дна Мирового океана. Результатом их явилось появление совершенно новых представлений о развитии океанов, таких, например, как раздвиг литосферных плит и формирование молодой океанической коры в рифтовых долинах, образование континентальной коры в зонах поддвига литосферных плит и др. Эти представления привели к возрождению в геологической науке мобилистских идей и к появлению теории новой глобальной тектоники, или тектоники литосферных плит.

В основу новой теории положено представление, что вся литосфера (т. е. земная кора совместно с верхним слоем мантии) разделяется узкими тектонически активными зонами на отдельные жесткие плиты, перемещающиеся по астеносфере (пластичный слой в верхней мантии). Активными тектоническими зонами, характеризующимися высокой сейсмичностью и вулканизмом, являются рифтовые зоны срединно-океанических хребтов, системы островных дуг и глубоководных желобов океанов, рифтовые долины на материках. В рифтовых зонах срединно-океанических хребтов происходит раздвигание плит и образование новой океанической коры, а в глубоководных желобах — поддвигание одних плит под другие и образование континентальной коры. Возможно и столкновение плит — результатом такого явления считается образование Гималайской складчатой зоны.

Различают семь крупных литосферных плит и несколько большее число мелких. Эти плиты получили следующие названия: 1) Тихоокеанская, 2) Северо-Американская, 3) Южно-Американская, 4) Евразийская, 5) Африканская, 6) Индо-Австралийская и 7) Антарктическая. В состав каждой из них входят один или несколько материков или их части и океаническая кора, за исключением Тихоокеанской плиты, почти целиком состоящей из океанической коры. Одновременно с горизонтальными перемещениями плит происходили и их повороты.

Перемещение литосферных плит, согласно данной теории, вызывается конвективными течениями вещества в мантии, порождаемыми теплом, выделяемым при радиоактивном распаде элементов и гравитационной дифференциации вещества в недрах Земли. Однако аргументированность тепловой конвекции в мантии, по мнению многих ученых, является недостаточной. Это касается также возможности погружения океанских плит в мантию на большую глубину и ряда других положений. Поверхностным выражением конвективного движения служат рифтовые зоны срединно-океанских хребтов, где относительно более нагретая мантия, поднимаясь к поверхности, подвергается плавлению. Она изливается в виде базальтовых лав и застывает. Далее в эти застывшие породы вновь внедряется базальтовая магма и раздвигает в обе стороны более древние базальты. Так происходит много раз. При этом океанское дно наращивается, разрастается. Подобный процесс получил название спрединга . Скорость разрастания океанского дна колеблется от нескольких мм до 18 см в год.

Другие границы между литосферными плитами являются конвергентными, то есть земная кора на эти участках поглощается. Такие зоны были названы зонами субдукции. Располагаются они по краям Тихого океана и на востоке Индийского. Тяжелая и холодная океанская литосфера, подходя к более толстой и легкой континентальной, уходит под нее, как бы подныривает. Если в контакт входят две океанские плиты, то погружается более древняя, так как она тяжелее и холоднее, чем молодая плита.

Зоны, где происходит субдукция, морфологически выражены глубоководными желобами, а сама погружающаяся океанская холодная и упругая литосфера хорошо устанавливается по данным сейсмической томографии. Угол погружения океанских плит различный, вплоть до вертикального, и плиты прослеживаются до границы верхней и нижней мантий на глубине примерно 670 км.

Когда океанская плита при подходе к континентальной начинает резко изгибаться, в ней возникают напряжения, которые, разряжаясь, провоцируют землетрясения. Гипоцентры или очаги землетрясений четко маркируют границу трения между двумя плитами и образуют наклонную сейсмофокальную зону, погружающуюся под континентальную литосферу до глубин 700 км. Эти зоны называются зонами Беньофа, в честь исследовавшего их американского сейсмолога.

Погружение океанской литосферы приводит еще к одним важным последствиям. При достижении литосферы глубины 100 – 200 км в области высоких температур и давлений из нее выделяются флюиды – особые перегретые минеральные растворы, которые вызывают плавление горных пород континентальной литосферы и образование магматических очагов, питающих цепи вулканов, развитых параллельно глубоководным желобам на активных континентальных окраинах.

Таким образом, на активной континентальной окраине благодаря субдукции наблюдается сильно расчлененный рельеф, высокая сейсмичность и энергичная вулканическая деятельность.

Кроме явления субдукции существует так называемая обдукция , то есть надвигание океанской литосфера на континентальную, примером которой является огромный тектонический покров на восточной окраине Аравийского полуострова, сложенный типичной океанской корой.

Следует также упомянуть о столкновении, или коллизии , двух континентальный плит, которые в силу относительной легкости слагающего их материала не могут погрузиться друг под друга, а сталкиваются, образуя горно-складчатый пояс с очень сложным внутренним строением.

Основными положениями тектоники литосферных плит являются следующие:

1.Первой предпосылкой тектоники плит является разделение верхней части твердой Земли на две оболочки, существенно отли­чающиеся по реологическим свойствам (вязкости),- жесткую и хрупкую литосферу и более пластичную и подвижную астеносферу. Как уже говорилось, выделение этих двух оболочек произво­дится по сейсмологическим или магнитотеллурическим данным.

2.Второе положение тектоники плит, которому она и обязана своим названием, состоит в том, что литосфера естественно под­разделена на ограниченное число плит-в настоящее время семь крупных и столько же малых.Основанием для их выде­ления и проведения границ между ними служит размещение оча­гов землетрясений.

3.Третье положение тектоники плит касается характера их взаимных перемещении. Различают три рода таких перемещений и соответственно границ между плитами: 1)дивергентные грани­цы, вдоль которых происходит раздвижение плит,- спрединг; 2) конвергентные границы, на которых идет сближение плит, обычно выражающееся поддвигом одной плиты под другую; если океанская плита пододвигается под континентальную, этот процесс называетсясубдукцией, если океанская плита надвигается на континентальную —обдукцией; если сталкиваются две континентальные плиты, тоже обычно с поддвигом одной под другую,- коллизией; 3)трансформные границы, вдоль которых происходит горизонтальное скольжение одной плиты относительно другой по плоскости вертикального трансформного разлома.

В природе преобладают границы первых двух типов.

На дивергентных границах, в зонах спрединга, происходит не­прерывное рождение новой океанской коры; поэтому эти границы называют еще конструктивными. Кора эта перемещается астеносферным течением в сторону зон субдукции, где она поглощается на глубине; это дает основание называть такие границыдеструктивными.

Четвертое положение тектоники плит заключается в том, что при своих перемещениях плиты подчиняются законам сферической геометрии, а точнеетеореме Эйлера, согласно которой любое пе­ремещение двух сопряженных точек по сфере совершается вдоль окружности, проведенной относительно оси, проходящей через центр Земли.

5.Пятое положение тектоники плит гласит, что объем погло­щаемой в зонах субдукции океанской коры равен объему коры, нарождающейся в зонах спрединга.

6.Шестое положение тектоники плит усматривает основную причину движения плит в мантийнойконвекции. Эта конвекция в классической модели 1968г. является чисто тепловой и общеман­тийной, а способ ее воздействия на литосферные плиты состоит в том, что эти плиты, находящиеся в вязком сцеплении с астеносферой, увлекаются течением последней и движутся на манер ленты конвейера от осей спрединга к зонам субдукции. В целом схе­ма мантийной конвекции, приводящей к плитнотектонической модели движений литосферы, состоит в том, что под срединно-океан­скими хребтами располагаются восходящие ветви конвективных ячей, под зонами субдукции-нисходящие, а в промежутке между хребтами и желобами, под абиссальными равнинами и конти­нентами — горизонтальные отрезки этих ячей.

Теория новой глобальной тектоники, или тектоники литосферных плит особенно популярна за рубежом: признается она и многими советскими учеными, которые не ограничиваются общим признанием, а много работают над уточнением основных его положений, дополняя, углубляя и развивая их. Советский ученый-мобилист А. В. Пейвс, развивая эту теорию, пришел, однако, к выводу, что гигантских жестких литосферных плит вообще не существует, а литосфера, в силу того что она пронизана горизонтальными, наклонными и вертикальными подвижными зонами, состоит из отдельных пластин (“литопластин”), перемещающихся дифференцированно. Это существенно новый взгляд на одно из основных, но спорных положений данной теории.

Отметим, что определенная часть ученых-мобилистов (как за рубежом, так и отечественных) в своих взглядах проявляют крайне отрицательное отношение к классическому учению о геосинклиналях по сути полностью его отвергают, не считаясь с тем, что многие положения этого учения опираются на достоверные факты и наблюдения, установленные и осуществленные при геологических исследованиях материков.

Очевидно, что наиболее правильным путем в создании действительно глобальной теории Земли является не противопоставление, а выявление единства и взаимосвязи между всем положительным, отраженном в классическом учении о геосинклиналях, и всем тем новым, что раскрывается в теории новой глобальной тектоники.

Где скорость движения литосферных плит наибольшая. Литосферные плиты

Литосферные плиты Земли представляют собой огромные глыбы. Их фундамент образован сильно смятыми в складки гранитными метаморфизированными магматическими породами. Названия литосферных плит будут приведены в статье ниже. Сверху они прикрыты трех-четырехкилометровым «чехлом». Он сформирован из осадочных пород. Платформа имеет рельеф, состоящий из отдельных горных хребтов и обширных равнин. Далее будет рассмотрена теория движения литосферных плит.

Появление гипотезы

Теория движения литосферных плит появилась в начале двадцатого столетия. Впоследствии ей суждено было сыграть основную роль в исследованиях планеты. Ученый Тейлор, а после него и Вегенер, выдвинул гипотезу о том, что с течением времени происходит дрейф литосферных плит в горизонтальном направлении. Однако в тридцатые годы 20-го века утвердилось другое мнение. Согласно ему, перемещение литосферных плит осуществлялось вертикально. В основе этого явления лежал процесс дифференциации мантийного вещества планеты. Оно стало называться фиксизмом. Такое наименование было обусловлено тем, что признавалось постоянно фиксированное положение участков коры относительно мантии. Но в 1960-м году после открытия глобальной системы срединно-океанических хребтов, которые опоясывают всю планету и выходят в некоторых районах на сушу, произошел возврат к гипотезе начала 20-го столетия. Однако теория обрела новую форму. Тектоника глыб стала ведущей гипотезой в науках, изучающих структуру планеты.

Основные положения

Было определено, что существуют крупные литосферные плиты. Их количество ограниченно. Также существуют литосферные плиты Земли меньшего размера. Границы между ними проводят по сгущению в очагах землетрясений.

Названия литосферных плит соответствуют расположенным над ними материковым и океаническим областям. Глыб, имеющих огромную площадь, всего семь. Наибольшие литосферные плиты — это Южно- и Северо-Американские, Евро-Азиатская, Африканская, Антарктическая, Тихоокеанская и Индо-Австралийская.

Глыбы, плывущие по астеносфере, отличаются монолитностью и жесткостью. Приведенные выше участки — это основные литосферные плиты. В соответствии с начальными представлениями считалось, что материки прокладывают себе дорогу через океаническое дно. При этом движение литосферных плит осуществлялось под воздействием невидимой силы. В результате проведенных исследований было выявлено, что глыбы плывут пассивно по материалу мантии. Стоит отметить, что их направление сначала вертикально. Мантийный материал поднимается под гребнем хребта вверх. Затем происходит распространение в обе стороны. Соответственно, наблюдается расхождение литосферных плит. Данная модель представляет океаническое дно в качестве гигантской Она выходит на поверхность в рифтовых областях срединно-океанических хребтов. Затем скрывается в глубоководных желобах.

Расхождение литосферных плит провоцирует расширение океанических лож. Однако объем планеты, несмотря на это, остается постоянным. Дело в том, что рождение новой коры компенсируется ее поглощением в участках субдукции (поддвига) в глубоководных желобах.

Почему происходит движение литосферных плит?

Причина состоит в тепловой конвекции мантийного материала планеты. Литосфера подвергается растяжению и испытывает подъем, что происходит над восходящими ветвями от конвективных течений. Это провоцирует движение литосферных плит в стороны. По мере удаления от срединно-океанических рифтов происходит уплотнение платформы. Она тяжелеет, ее поверхность опускается вниз. Этим объясняется увеличение океанической глубины. В итоге платформа погружается в глубоководные желоба. При затухании от разогретой мантии она охлаждается и опускается с формированием бассейнов, которые заполняются осадками.

Зоны столкновения литосферных плит — это области, где кора и платформа испытывают сжатие. В связи с этим мощность первой повышается. В результате начинается восходящее движение литосферных плит. Оно приводит к формированию гор.

Исследования

Изучение сегодня осуществляется с применением геодезических методов. Они позволяют сделать вывод о непрерывности и повсеместности процессов. Выявляются также зоны столкновения литосферных плит. Скорость подъема может составлять до десятка миллиметров.

Горизонтально крупные литосферные плиты плывут несколько быстрее. В этом случае скорость может составить до десятка сантиметров в течение года. Так, к примеру, Санкт-Петербург поднялся уже на метр за весь период своего существования. Скандинавский полуостров — на 250 м за 25 000 лет. Мантийный материал движется сравнительно медленно. Однако в результате происходят землетрясения, и прочие явления. Это позволяет сделать вывод о большой мощности перемещения материала.

Используя тектоническую позицию плит, исследователи объясняют множество геологических явлений. Вместе с этим в ходе изучения выяснилась намного большая, нежели это представлялось в самом начале появления гипотезы, сложность процессов, происходящих с платформой.

Тектоника плит не смогла объяснить изменения интенсивности деформаций и движения, наличие глобальной устойчивой сети из глубоких разломов и некоторые другие явления. Остается также открытым вопрос об историческом начале действия. Прямые признаки, указывающие на плитно-тектонические процессы, известны с периода позднего протерозоя. Однако ряд исследователей признает их проявление с архея или раннего протерозоя.

Расширение возможностей для исследования

Появление сейсмотомографии обусловило переход этой науки на качественно новый уровень. В середине восьмидесятых годов прошлого века глубинная геодинамика стала самым перспективным и молодым направлением из всех существовавших наук о Земле. Однако решение новых задач осуществлялось с использованием не только сейсмотомографии. На помощь пришли и прочие науки. К ним, в частности, относят экспериментальную минералогию.

Благодаря наличию нового оборудования появилась возможность изучать поведение веществ при температурах и давлениях, соответствующих максимальным на глубинах мантии. Также в исследованиях использовались методы изотопной геохимии. Эта наука изучает, в частности, изотопный баланс редких элементов, а также благородных газов в различных земных оболочках. При этом показатели сравниваются с метеоритными данными. Применяются методы геомагнетизма, с помощью которых ученые пытаются раскрыть причины и механизм инверсий в магнитном поле.

Современная картина

Гипотеза тектоники платформы продолжает удовлетворительно объяснять процесс развития коры в течение хотя бы последних трех миллиардов лет. При этом имеются спутниковые измерения, в соответствии с которыми подтвержден факт того, что основные литосферные плиты Земли не стоят на месте. В результате вырисовывается определенная картина.

В поперечном сечении планеты присутствует три самых активных слоя. Мощность каждого из них составляет несколько сотен километров. Предполагается, что исполнение главной роли в глобальной геодинамике возложено именно на них. В 1972 году Морган обосновал выдвинутую в 1963-м Вилсоном гипотезу о восходящих мантийных струях. Эта теория объяснила явление о внутриплитном магнетизме. Возникшая в результате плюм-тектоника становится с течением времени все более популярной.

Геодинамика

С ее помощью рассматривается взаимодействие достаточно сложных процессов, которые происходят в мантии и коре. В соответствии с концепцией, изложенной Артюшковым в его труде «Геодинамика», в качестве основного источника энергии выступает гравитационная дифференциация вещества. Этот процесс отмечается в нижней мантии.

После того как от породы отделяются тяжелые компоненты (железо и прочее), остается более легкая масса твердых веществ. Она опускается в ядро. Расположение более легкого слоя под тяжелым неустойчиво. В связи с этим накапливающийся материал собирается периодически в достаточно крупные блоки, которые всплывают в верхние слои. Размер подобных образований составляет около ста километров. Этот материал явился основой для формирования верхней

Нижний слой, вероятно, представляет собой недифференцированное первичное вещество. В ходе эволюции планеты за счет нижней мантии происходит рост верхней и увеличение ядра. Более вероятно, что блоки легкого материала поднимаются в нижней мантии вдоль каналов. В них температура массы достаточно высока. Вязкость при этом существенно снижена. Повышению температуры способствует выделение большого объема потенциальной энергии в процессе подъема вещества в область силы тяжести примерно на расстояние в 2000 км. По ходу движения по такому каналу происходит сильный нагрев легких масс. В связи с этим в мантию вещество поступает, обладая достаточно высокой температурой и значительно меньшим весом в сравнении с окружающими элементами.

За счет пониженной плотности легкий материал всплывает в верхние слои до глубины в 100-200 и менее километров. С понижением давления падает температура плавления компонентов вещества. После первичной дифференциации на уровне «ядро-мантия» происходит вторичная. На небольших глубинах легкое вещество частично подвергается плавлению. При дифференциации выделяются более плотные вещества. Они погружаются в нижние слои верхней мантии. Выделяющиеся более легкие компоненты, соответственно, поднимаются вверх.

Комплекс движений веществ в мантии, связанных с перераспределением масс, обладающих разной плотностью в результате дифференциации, называют химической конвекцией. Подъем легких масс происходит с периодичностью примерно в 200 млн лет. При этом внедрение в верхнюю мантию отмечается не повсеместно. В нижнем слое каналы располагаются на достаточно большом расстоянии друг от друга (до нескольких тысяч километров).

Подъем глыб

Как было выше сказано, в тех зонах, где происходит внедрение крупных масс легкого нагретого материала в астеносферу, происходит частичное его плавление и дифференциация. В последнем случае отмечается выделение компонентов и последующее их всплытие. Они достаточно быстро проходят сквозь астеносферу. При достижении литосферы их скорость снижается. В некоторых областях вещество формирует скопления аномальной мантии. Они залегают, как правило, в верхних слоях планеты.

Аномальная мантия

Ее состав приблизительно соответствует нормальному мантийному веществу. Отличием аномального скопления является более высокая температура (до 1300-1500 градусов) и сниженная скорость упругих продольных волн.

Поступление вещества под литосферу провоцирует изостатическое поднятие. В связи с повышенной температурой аномальное скопление обладает более низкой плотностью, чем нормальная мантия. Кроме того, отмечается небольшая вязкость состава.

В процессе поступления к литосфере аномальная мантия довольно быстро распределяется вдоль подошвы. При этом она вытесняет более плотное и менее нагретое вещество астеносферы. По ходу движения аномальное скопление заполняет те участки, где подошва платформы находится в приподнятом состоянии (ловушки), а глубоко погруженные области она обтекает. В итоге в первом случае отмечается изостатическое поднятие. Над погруженными же областями кора остается стабильной.

Ловушки

Процесс охлаждения мантийного верхнего слоя и коры до глубины примерно ста километров происходит медленно. В целом он занимает несколько сотен миллионов лет. В связи с этим неоднородности в мощности литосферы, объясняемые горизонтальными температурными различиями, обладают достаточно большой инерционностью. В том случае, если ловушка располагается неподалеку от восходящего потока аномального скопления из глубины, большое количество вещества захватывается сильно нагретым. В итоге формируется достаточно крупный горный элемент. В соответствии с данной схемой происходят высокие поднятия на участке эпиплатформенного орогенеза в

Описание процессов

В ловушке аномальный слой в ходе охлаждения подвергается сжатию на 1-2 километра. Кора, расположенная сверху, погружается. В сформировавшемся прогибе начинают скапливаться осадки. Их тяжесть способствует еще большему погружению литосферы. В итоге глубина бассейна может составить от 5 до 8 км. Вместе с этим при уплотнении мантии в нижнем участке базальтового слоя в коре может отмечаться фазовое превращение породы в эклогит и гранатовый гранулит. За счет выходящего из аномального вещества теплового потока происходит прогревание вышележащей мантии и понижение ее вязкости. В связи с этим наблюдается постепенное вытеснение нормального скопления.

Горизонтальные смещения

При образовании поднятий в процессе поступления аномальной мантии к коре на континентах и океанах происходит увеличение потенциальной энергии, запасенной в верхних слоях планеты. Для сброса излишков вещества стремятся разойтись в стороны. В итоге формируются добавочные напряжения. С ними связаны разные типы движения плит и коры.

Разрастание океанического дна и плавание материков являются следствием одновременного расширения хребтов и погружения платформы в мантию. Под первыми располагаются крупные массы из сильно нагретого аномального вещества. В осевой части этих хребтов последнее находится непосредственно под корой. Литосфера здесь обладает значительно меньшей мощностью. Аномальная мантия при этом растекается в участке повышенного давления — в обе стороны из-под хребта. Вместе с этим она достаточно легко разрывает кору океана. Расщелина наполняется базальтовой магмой. Она, в свою очередь, выплавляется из аномальной мантии. В процессе застывания магмы формируется новая Так происходит разрастание дна.

Особенности процесса

Под срединными хребтами аномальная мантия обладает сниженной вязкостью вследствие повышенной температуры. Вещество способно достаточно быстро растекаться. В связи с этим разрастание дна происходит с повышенной скоростью. Относительно низкой вязкостью также обладает океаническая астеносфера.

Основные литосферные плиты Земли плывут от хребтов к местам погружения. Если эти участки находятся в одном океане, то процесс происходит со сравнительно высокой скоростью. Такая ситуация характерна сегодня для Тихого океана. Если разрастание дна и погружение происходит в разных областях, то расположенный между ними континент дрейфует в ту сторону, где происходит углубление. Под материками вязкость астеносферы выше, чем под океанами. В связи с возникающим трением появляется значительное сопротивление движению. В результате снижается скорость, с которой происходит расширение дна, если отсутствует компенсация погружения мантии в той же области. Таким образом, разрастание в Тихом океане происходит быстрее, чем в Атлантическом.

Литосферные плиты имеют высокую жесткость и способны в течение продолжительного времени сохранять без изменений свое строение и форму при отсутствии воздействий со стороны.

Движение плит

Литосферные плиты находятся в постоянном движении. Это движение, происходящее в верхних слоях , обусловлено наличием присутствующих в мантии конвективных течений. Отдельно взятые литосферные плиты сближаются, расходятся и скользят относительно друг друга. При сближении плит возникают зоны сжатия и последующее надвигание (обдукция) одной из плит на соседнюю, или поддвигание (субдукция) расположенных рядом образований. При расхождении появляются зоны растяжения с характерными трещинами, возникающими вдоль границ. При скольжении образуются разломы, в плоскости которых наблюдается близлежащих плит.

Результаты движения

В областях схождения огромных континентальных плит, при их столкновении, возникают горные массивы. Подобным образом, в свое время возникла горная система Гималаи, образовавшаяся на границе Индо-Австралийской и Евразийской плит. Результатом столкновения океанических литосферных плит с континентальными образованиями являются островные дуги и глубоководные впадины.

В осевых зонах срединно-океанических хребтов возникают рифты (от англ. Rift – разлом, трещина, расщелина) характерной структуры. Подобные образования линейной тектонической структуры земной коры, имеющие протяженность сотни и тысячи километров, с шириной в десятки или сотни километров, возникают в результате горизонтальных растяжений земной коры. Рифты очень крупных размеров принято называть рифтовыми системами, поясами или зонами.

В виду того, что каждая литосферная плита является единой пластиной, в ее разломах наблюдается повышенная сейсмическая активность и вулканизм. Данные источники расположены в пределах достаточно узких зон, в плоскости которых возникают трения и взаимные перемещения соседних плит. Эти зоны называются сейсмическими поясами. Глубоководные желоба, срединно-океанические хребты и рифы представляют собой подвижные области земной коры, они расположены на границах отдельных литосферных плит. Это лишний раз подтверждает, что ход процесса формирования земной коры в данных местах и в настоящее время продолжается достаточно интенсивно.

Важность теории литосферных плит отрицать нельзя. Так как именно она способна объяснить наличие в одних областях Земли гор, в других – . Теория литосферных плит позволяет объяснить и предусмотреть возникновение катастрофических явлений, способных возникнуть в районе их границ.

Литосферные плиты – крупные жесткие блоки литосферы Земли, ограниченные сейсмически и тектонически активными зонами разломов.

Плиты, как правило, разделены глубокими разломами и перемещаются по вязкому слою мантии относительно друг друга со скоростью 2-3 см в год. В местах схождения континентальных плит происходит их столкновение, образуются горные пояса . При взаимодействии континентальной и океанической плит плита с океанической земной корой пододвигается под плиту с континентальной земной корой, в результате образуются глубоководные желоба и островные дуги.

Движение литосферных плит связано с перемещением вещества в мантии. В отдельных частях мантии существуют мощные потоки тепла и вещества, поднимающегося из его глубин к поверхности планеты.

Более 90 % поверхности Земли покрыто 13 -ю крупнейшими литосферными плитами.

Рифт – огромный разлом в земной коре, образующийся при ее горизонтальном растяжении (т. е. там, где расходятся потоки тепла и вещества). В рифтах происходит излияние магмы, возникают новые разломы, горсты, грабены. Формируются срединно-океанические хребты.

Первым гипотезу о дрейфе материков (т.е. горизонтальном движении земной коры) выдвинул в начале ХХ века А. Вегенер . На ее основе создана теория литосферных пли т. Согласно этой теории, литосфера не является монолитом, а состоит из крупных и мелких плит, «плавающих» на астеносфере. Пограничные области между литосферными плитами называют сейсмическими поясами — это самые «беспокойные» области планеты.

Земная кора разделяется на устойчивые (платформы) и подвижные участки (складчатые области — геосинклинали).

– мощные подводные горные сооружения в пределах дна океана, занимающие чаще всего срединное положение. Близ срединно-океанических хребтов происходит раздвижение литосферных плит и возникает молодая базальтовая океаническая кора. Процесс сопровождается интенсивным вулканизмом и высокой сейсмичностью.

Континентальными рифтовыми зонами являются, например, Восточно-Африканская рифтовая система, Байкальская система рифтов. Рифты, так же как и срединно-океанические хребты, характеризуются сейсмической активностью и вулканизмом.

Тектоника плит – гипотеза, предполагающая, что литосфера разбита на крупные плиты, которые перемещаются по мантии в горизонтальном направлении. Близ срединно-океанических хребтов литосферные плиты раздвигаются и наращиваются за счет вещества, поднимающегося из недр Земли; в глубоководных желобах одна плита подвигается под другую и поглощается мантией. В местах столкновения плит образуются складчатые сооружения.

Вместе с частью верхней мантии состоит из нескольких очень больших блоков, которые называются литосферными плитами. Их толщина различна — от 60 до 100 км. Большинство плит включают в себя как материковую, так и океаническую кору. Выделяют 13 основных плит, из них 7 наиболее крупных: Американская, Африканская, Индо- , Амурская.

Плиты лежат на пластичном слое верхней мантии (астеносфере) и медленно движутся друг относительно друга со скоростью 1-6 см в год. Этот факт был установлен в результате сопоставления снимков, сделанных с искусственных спутников Земли. Они позволяют предположить, что конфигурация в будущем может быть совершенно отличной от современной, так как известно, что Американская литосферная плита движется навстречу Тихоокеанской, а Евразийская сближается с Африканской, Индо-Австралийской, а также с Тихоокеанской. Американская и Африканская литосферные плиты медленно расходятся.

Силы, которые вызывают расхождение литосферных плит, возникают при перемещении вещества мантии. Мощные восходящие потоки этого вещества расталкивают плиты, разрывают земную кору, образуя в ней глубинные разломы. За счет подводных излияний лав по разломам формируются толщи . Застывая, они как бы залечивают раны — трещины. Однако растяжение вновь усиливается, и снова возникают разрывы. Так, постепенно наращиваясь, литосферные плиты расходятся в разные стороны.

Зоны разломов есть на суше, но больше всего их в океанических хребтах на , где земная кора тоньше. Наиболее крупный разлом на суше располагается на востоке . Он протянулся на 4000 км. Ширина этого разлома — 80-120 км. Его окраины усеяны потухшими и действующими .

Вдоль других границ плит наблюдается их столкновение. Оно происходит по-разному. Если плиты, одна из которых имеет океаническую кору, а другая материковую, сближаются, то литосферная плита, покрытая морем, погружается под материковую. При этом возникают , дуги () или горные хребты (). Если сталкиваются две плиты, имеющие материковую кору, то происходит смятие в складки горных пород края этих плит, и образование горных областей. Так возникли, например, на границе Евразийской и Индо-Австралийской плиты . Наличие горных областей во внутренних частях литосферной плиты говорит о том, что когда-то здесь проходила граница двух плит, прочно спаявшихся друг с другом и превратившихся в единую, более крупную литосферную плиту.Таким образом, можно сделать общий вывод: границы литосферных плит — подвижные области, к которым приурочены вулканы, зоны , горные области, срединно-океанические хребты, глубоководные впадины и желоба. Именно на границе литосферных плит образуются , происхождение которых связано с магматизмом.

Литосфера — это каменная оболочка Земли. От греческого «литос» — камень и «сфера» — шар

Литосфера — внешняя твердая оболочка Земли, которая включает всю земную кору с частью верхней мантии Земли и состоит из осадочных, изверженных и метаморфических пород. Нижняя граница литосферы нечеткая и определяется резким уменьшением вязкости пород, изменением скорости распространение сейсмических волн и увеличением электропроводности пород. Толщина литосферы на континентах и под океанами различается и составляет в среднем соответственно 25 — 200 и 5 — 100 км.

Рассмотрим в общем виде геологическое строение Земли. Третья за отдаленностью от Солнца планета — Земля имеет радиус 6370 км, среднюю плотность — 5,5 г/см3 и состоит из трех оболочек — коры , мантии и и. Мантия и ядро делятся на внутренние и внешние части.

Земная кора — тонкая верхняя оболочка Земли, которая имеет толщину на континентах 40-80 км, под океанами — 5-10 км и составляет всего около 1 % массы Земли. Восемь элементов — кислород, кремний, водород, алюминий, железо, магний, кальций, натрий — образовывают 99,5 % земной коры.

Согласно научным исследованиям, учёным удалось установить, что литосфера состоит из:

• Кислорода – 49%;
• Кремния – 26%;
• Алюминия – 7%;
• Железа – 5%;
• Кальция – 4%
• В состав литосферы входит немало минералов, самые распространённые – шпат и кварц.

На континентах кора трехслойная: осадочные породы укрывают гранитные, а гранитные залегают на базальтовых. Под океанами кора «океанического» , двухслойного типа; осадочные породы залегают просто на базальтах, гранитного пласта нет. Различают также переходный тип земной коры (островно-дуговые зоны на окраинах океанов и некоторые участки на материках, например Черное море) .

Наибольшую толщину земная кора имеет в горных районах (под Гималаями — свыше 75 км) , среднюю — в районах платформ (под Западно-Сибирской низиной — 35-40, в границах Русской платформы — 30-35), а наименьшую — в центральных районах океанов (5-7 км) . Преобладающая часть земной поверхности — это равнины континентов и океанического дна.

Континенты окружены шельфом- мелководной полосой глубиной до 200 г и средней шириной близко 80 км, которая после резкого обрывчастого изгиба дна переходит в континентальный склон (уклон изменяется от 15-17 до 20-30°). Склоны постепенно выравниваются и переходят в абиссальные равнины (глубины 3,7-6,0 км) . Наибольшие глубины (9-11 км) имеют океанические желоба, подавляющее большинство которых расположенная на северной и западной окраинах Тихого океана.

Основная часть литосферы состоит из изверженных магматических пород (95 %), среди которых на континентах преобладают граниты и гранитоиды, а в океанах-базальты.

Блоки литосферы — литосферные плиты — двигаются по относительно пластичной астеносфере. Изучению и описанию этих движений посвящен раздел геологии о тектонике плит.

Для обозначения внешней оболочки литосферы применялся ныне устаревший термин сиаль, происходящий от названия основных элементов горных пород Si (лат. Silicium — кремний) и Al (лат. Aluminium — алюминий).

Литосферные плиты

Стоит отметить, что самые крупные тектонические плиты очень хорошо различимы на карте и ими являются:

• Тихоокеанская – самая большая плита планеты, вдоль границ которой происходят постоянные столкновения тектонических плит и образуются разломы – это является причиной её постоянного уменьшения;
• Евразийская – покрывает почти всю территорию Евразии (кроме Индостана и Аравийского полуострова) и содержит наибольшую часть материковой коры;
• Индо-Австралийская – в её состав входит австралийский континент и индийский субконтинент. Из-за постоянных столкновений с Евразийской плитой находится в процессе разлома;
• Южно-Американская – состоит из южноамериканского материка и части Атлантического океана;
• Северо-Американская – состоит из североамериканского континента, части северо-восточной Сибири, северо-западной части Атлантического и половины Северного Ледовитого океанов;
• Африканская – состоит из африканского материка и океанической коры Атлантического и Индийского океанов. Интересно, что соседствующие с ней плиты движутся в противоположную от неё сторону, поэтому здесь находится наибольший разлом нашей планеты;
• Антарктическая плита – состоит из материка Антарктида и близлежащей океанической коры. Из-за того, что плиту окружают срединно-океанические хребты, остальные материки от неё постоянно отодвигаются.

Движение тектонических плит в литосфере

Литосферные плиты, соединяясь и разъединяясь, всё время изменяют свои очертания. Это даёт возможность учёным выдвигать теорию о том, что около 200 млн. лет назад литосфера имела лишь Пангею — один-единственный континент, впоследствии расколовшийся на части, которые начали постепенно отодвигаться друг от друга на очень маленькой скорости (в среднем около семи сантиметров в год).

Это интересно! Существует предположение, что благодаря движению литосферы, через 250 млн. лет на нашей планете сформируется новый континент за счёт объединения движущихся материков.

Когда происходит столкновение океанической и континентальной плит, край океанической коры погружается под материковую, при этом с другой стороны океанической плиты её граница расходится с соседствующей с ней плитой. Граница, вдоль которой происходит движение литосфер, называется зоной субдукции, где выделяют верхние и погружающиеся края плиты. Интересно, что плита, погружаясь в мантию, начинает плавиться при сдавливании верхней части земной коры, в результате чего образуются горы, а если к тому же прорывается магма – то и вулканы.

В местах, где тектонические плиты соприкасаются друг с другом, расположены зоны максимальной вулканической и сейсмической активности: во время движения и столкновения литосферы, земная кора разрушается, а когда они расходятся, образуются разломы и впадины (литосфера и рельеф Земли связаны друг с другом). Это является причиной того, что вдоль краёв тектонических плит расположены наиболее крупные формы рельефа Земли – горные хребты с активными вулканами и глубоководные желоба.

Проблемы литосферы

Интенсивное развитие промышленности привело к тому, что человек и литосфера в последнее время стали чрезвычайно плохо уживаться друг с другом: загрязнение литосферы приобретает катастрофические масштабы. Произошло это вследствие возрастания промышленных отходов в совокупности с бытовым мусором и используемыми в сельском хозяйстве удобрениями и ядохимикатами, что негативно влияет на химический состав грунта и на живые организмы. Учёные подсчитали, что за год на одного человека припадает около одной тонны мусора, среди которых – 50 кг трудноразлагаемых отходов.

Сегодня загрязнение литосферы стало актуальной проблемой, поскольку природа не в состоянии справиться с ней самостоятельно: самоочищение земной коры происходит очень медленно, а потому вредные вещества постепенно накапливаются и со временем негативно воздействуют и на основного виновника возникшей проблемы – человека.

Ammann представляет виброплиты прямого хода

Ammann представляет виброплиты прямого хода

Швейцария. Компания Ammann выпустила новую линейку технологически совершенных виброплит прямого хода APF. Плиты обеспечивают ведущую в отрасли силу уплотнения, маневренность, скорость движения вперед и способность преодолевать подъемы. Они также известны тем, что значительно уменьшают нежелательную вибрацию, действующую на руки операторов.

Новые модели — Ammann APF 12/33, APF 15/40, APF 15/50, APF 20/50 Hatz и APF 20/50 Honda. Изделия линейки APF являются самыми легкими из всех виброплит Ammann, обладая массой от 69 кг до 107 кг и шириной от 330 мм до 500 мм.

Плиты подходят для широкого спектра применений, в частности для садоводства, озеленения и ямочного ремонта дорог. Они могут быть оборудованы опциональной системой орошения водой и ковриком  vulkollan® для использования при укладке асфальта и брусчатки.

Линейка APF оснащена надежными и эффективными бензиновыми двигателями Honda. Самая габаритная плита, APF 20/50, доступна с бензиновым двигателем Honda или дизельным двигателем Hatz. Дизельный двигатель отлично зарекомендовал себя при работе на большой высоте над уровнем моря, он является хорошей альтернативой для владельцев, отдающих предпочтение дизельному силовому агрегату.

Ниже приведены основные особенности виброплит.

Виброизолированная ручка. Уменьшение уровня вибрации (ниже 2,5 м/с²) является результатом использования в ручке Z-образного буфера. Эта запатентованная система позволяет точно управлять машиной, защищая оператора от вибрации. Благодаря низкому уровню вибрации операторы могут работать в рамках длительных рабочих смен без риска для здоровья.

Не требующая обслуживания система возбуждения вибрации. Долговечная конструкция цилиндрического подшипника и эксцентрик  больших размеров обеспечивают максимальную вибросилу при минимуме обслуживания. Узел вибратора не требует обслуживания в течение всего срока службы машины. Кроме того, подшипники работают при минимальном трении. Весь узел подшипника герметизирован, что препятствует попаданию в него пыли или воды и устраняет необходимость в обслуживании на протяжении всего срока службы машины. Мощная система также обеспечивает увеличенную силу прямого хода, большую скорость движения, а также улучшенную способность плит преодолевать подъемы.

Рама полной защиты двигателя. Эргономичная рама защищает все важнейшие компоненты машины во время работы и транспортировки. Рама также обладает удобным хватом, что помогает операторам легко маневрировать машиной, особенно во время работы в ограниченном пространстве. 

Износостойкая рабочая плита. Нижняя изнашивающаяся плита рассчитана на длительный срок эксплуатации благодаря утолщению ее задней части, где происходит наибольший износ. 

Резервуар для воды, не требующий инструментов для его установки. Монтаж резервуара для воды, доступный в качестве опции на большинстве плит, может быть выполнен без единого винта. Это позволяет легко регулировать положение резервуара и облегчает его заполнение. Резервуар обладает большой емкостью (10 л), а система смачивания отличается высокой эффективностью, благодаря чему интервалы между заправками увеличились. Система включается предельно просто: достаточно просто повернуть трубку системы смачивания, чтобы включить или остановить поток воды.

Вулколановый мат, не требующий инструментов для монтажа. Монтаж опционального мата для работ на тротуарной плитке, защищающего ее от растрескивания, может быть выполнен за считаные секунды. Установка очень проста: мат обертывается вокруг опорного щитка и закрепляется двумя крюками. Сборка или оснастка не требуется.

Транспортные колеса. Транспортные колеса можно откинуть с помощью ноги. Это позволяет удобно и быстро транспортировать машину к месту работы и повышает безопасность оператора, предотвращая его нагибание и защемление пальцев

У земли накипело – Огонек № 23 (5101) от 19.10.2009

Месяц катастроф заставил геофизиков задуматься, что Землю ждет в будущем. Одни ученые утверждают, что все страшное уже позади, другие же уверены, что сдвиги континентов только начинаются

Владимир Тихомиров

Кажется, такого не было уже очень давно — весь минувший месяц страны Юго-Восточной Азии находились во власти стихии; землетрясения, цунами и тайфуны следовали друг за другом. Началось все на острове Исигаки, затем тряхнуло Западную Яву и суперпопулярный курортный Бали. Не прошло и недели, как подземные толчки снова потрясли Индонезию, а затем сильнейшее землетрясение произошло в южной части Тихого океана близ островов Самоа. Толчки в 8,3 балла вызвали цунами, унесшее жизни около 189 человек, и в тот же день на страны Юго-Восточной Азии обрушилось другое бедствие — тайфун «Кетсана», который унес жизни нескольких сотен человек. На следующий день землетрясение повторилось, но уже близ острова Суматра, где под завалами оказались погребены десятки тысяч человек. Далее толчки пошли по нарастающей: Курилы, Япония, снова Индонезия, Тайвань, китайская провинция Синьцзянь, Камчатка и Алеутские острова. Растерянные информационные агентства всего мира не успевали даже обновлять сводку катастроф и сейсмических происшествий.

ДВИЖЕНИЕ ВСПЯТЬ

Что же происходит? На этот счет есть несколько гипотез. Но сначала немного о теории «тектоники литосферных плит». Если аккуратно нанести на карту эпицентры всех зарегистрированных хотя бы за последнее десятилетие землетрясений, то окажется, что их распределение по земному шару вполне закономерное. Подавляющее большинство происходит вблизи зон сочленения литосферных плит, слагающих земную кору, в данном случае в районе «Тихоокеанского пояса», который проходит от Аляски вдоль побережья Индокитая и Океании к Австралии и дальше — до самой Антарктиды. Именно в этом поясе сходятся сразу несколько плит. Они движутся со средней скоростью 60-70 мм в год и часто навстречу друг другу. Постепенно в районе сочленения плит накапливаются так называемые механические напряжения. В какой-то момент эти напряжения доходят до критического уровня, и тогда происходит внезапная разрядка — накопленная в очаге землетрясения энергия снимается и перераспределяется в окружающем пространстве, этот процесс сопровождается распространением сейсмических волн и смещением значительных масс грунта. Однако до недавнего времени ученые считали, что литосферные плиты «Тихоокеанского пояса» уже освободились от накопленной энергии и сейчас находятся в состоянии относительной стабильности. Достаточно вспомнить, что в декабре 2004 года из-за смещения Индо-Австралийского разлома в Тихом океане произошло сильнейшее землетрясение, сопровождавшееся самым разрушительным за всю историю человечества цунами, а в прошлом году, как раз накануне Олимпиады в Пекине, тектоническая энергия движения плит вдребезги разнесла всю провинцию Сычуань. То есть в этом году никто и не ждал повторения серьезных землетрясений, тем более такого масштаба, когда тряхнуло уже весь «пояс».

— Дело в том, что мы сейчас находимся в точке настоящего перелома геологических эпох,— считает геофизик Джин Лин из Института океанографии WHOI (Woods Hole Oceanographic Institution).— Есть все основания полагать, что именно в современную эпоху окончательно остановилось центробежное движение литосферных плит, которое 250 млн лет назад разорвало на части единый суперконтинент Пангею. В течение ближайших миллионов лет будет набирать силу прямо противоположная — центростремительная — тенденция, которая в перспективе приведет к воссозданию одного суперконтинента, что будет сопровождаться новыми тектоническими разломами и стремительным увеличением количества землетрясений. Причем эта теория нисколько не противоречит выдвинутой еще в 20-х годах прошлого века немецким ученым Альфредом Вегенером теории дрейфа материков, напротив, она дополняет ее, поскольку эта общепринятая гипотеза никак не отвечала на главный вопрос: за счет каких физических процессов происходит это движение? Почему суперконтиненты образовывались, а затем разрушались? Сложно поверить, что этот процесс происходил сам по себе, стихийно и непредсказуемо.

По мнению профессора Лина, Земля подобна тепловой машине, а поверхность планеты — кастрюле с кипящим супом — веществом мантии. Восходящие тепловые потоки нагревают «кастрюлю», и на поверхности «супа» возникает большой кусок пены — суперконтинент, выполняющий своего рода роль крышки. Постепенно тепловые потоки нагревают континент, и он раскалывается на части, что в конечном итоге и произошло в древности с Пангеей. Но потом вращение Земли начинает чуть-чуть ослабевать, температура тепла падает, пусть и на доли градуса, и континенты, покружившись по поверхности Земли, начинают вновь сбиваться в одну кучу.

С американскими учеными согласны и их российские коллеги из Института физики Земли РАН, где в сотрудничестве со специалистами Потсдамского центра геофизических исследований создали компьютерную 3D?модель траектории движения континентов по планете. Согласно расчетам, сегодня все материки планомерно движутся по направлению к Антарктиде, и через 100 млн лет в районе Южного полюса образуется новый суперконтинент.

ТЕОРИЯ СОЛНЕЧНОГО УДАРА

Однако у российских ученых есть и другая теория, объясняющая причины внезапного увеличения числа землетрясений.

— Исследования последних десятилетий показывают, что изучение геодинамических процессов и выяснение их причинной обусловленности невозможны без учета космических факторов, главными из которых являются гравитационные поля в системе Солнце-Земля-Луна, а также солнечная активность,— считает ведущий научный сотрудник Лаборатории комплексного исследования предвестников землетрясений и извержений вулканов Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН Владимир Широков.— Идея о возможном влиянии гравитационных сил на тектоническую жизнь нашей планеты была впервые высказана еще Ньютоном. Уже в наше время геологи с геофизиками не раз подтверждали предположения о том, что тектонические перемещения в Земле являются следствием гравитационно-инерционных сил планеты и в конечном итоге порождаются внешней к Земле механической энергией.

Наиболее же хорошо изучена связь сейсмичности Земли с «циклом Хейла» — 22-летней цикличностью активности Солнца, когда меняется полярность солнечных пятен на поверхности нашего светила.

— Во время смены «циклов Хейла» эти активные образования словно «сползаются» к экватору Солнца, поэтому Земля, которая вращается вокруг Солнца в приэкваториальной зоне светила, становится настоящей мишенью для солнечных вспышек,— уверен Владимир Широков.— И именно эти вспышки чаще, чем обычно, являются геоэффективными, то есть порождающими на Земле сейсмический отклик, который продолжается около полутора лет. Можно предположить, что этот эффект связан с перестройкой структуры межпланетного магнитного поля и изменением динамических параметров солнечного ветра.

Впрочем, для создания модели влияния гравитации на землетрясения ученые учитывали и другие циклы, в первую очередь 90-летний цикл появления вспышек на Солнце и 19-летний цикл лунных приливов, анализ которых и дает возможность осуществлять долгосрочные прогнозы сильных землетрясений и вулканических извержений. Например, на основе лунного приливного цикла несколько лет назад были выделены четыре «активные фазы» умеренных и сильных извержений вулканов Камчатки, в которых вероятность возникновения извержений оказалась на порядок выше, чем вне «активных форм».

— Доказательством эффективности прогноза может служить тот факт, что умеренные и сильные извержения знаменитого вулкана Ключевского за последние 20 лет происходили только в указанных четырех «активных фазах»,— уверен Широков.— Этот же подход мы реализовали и для других регионов «Тихоокеанского пояса»: Филиппинских островов, островов Новая Гвинея и Новые Гебриды. И в итоге оказалось, что эффективность долгосрочных прогнозов в 2-4 раза выше, чем прогнозы, сделанные на основе анализа временных рядов прошлых сильных тектонических событий.

Итак, согласно расчетам Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, в декабре 2007 года начался новый «цикл Хейла», который продлится до 2029 года. Но вот «опасные» окна приходятся только на первый этап цикла, то есть первые два года, а после осени 2009 года сейсмическая активность должна пойти на убыль: «Можно с уверенностью сказать, что на территории России в ближайшие 20 лет не ожидаются крупные извержения вулканов. На Камчатке и на Курильских островах вероятность крупных извержений максимальна только в два временных периода. Первый продлится с марта 2011 года по март 2014 года, второй — с октября 2021 года по апрель 2024 года».

ВОПРОС ВРЕМЕНИ

Что ж, насколько эффективен прогноз по «циклу Хейла», мы увидим в самое ближайшее время. Другой вопрос, как лучше людям распорядиться передышкой в землетрясениях, если, конечно, в следующем году тектоническая активность в «Тихоокеанском поясе» действительно пойдет на убыль.

Хуже всего, если мы примем период сейсмической стабильности за нечто постоянное и забудем о том, что за спокойствием литосферы неизменно последует очередной взрыв. Между тем сегодня Служба предупреждения о цунами на Дальнем Востоке приближается к полной недееспособности. Сама эта служба работает еще с 1958 года — тогда власть, напуганная цунами 1952 года, когда на берега Камчатки и Приморья обрушились волны 20-метровой высоты, шла навстречу любым пожеланиям геофизиков. В конце 1980-х было принято постановление Совмина СССР о создании единой автоматизированной системы наблюдения на цунами. Но потом, под влиянием политических сдвигов, проблемы сдвигов тектонических сами собой отошли на задний план. А ведь российская Курило-Камчатская островная дуга признана одним из самых опасных сейсмоактивных районов Земли, здесь может тряхнуть так, что все землетрясения на Самоа и Суматре покажутся легкими неприятностями.

ТИХООКЕАНСКИЙ ТЕКТОНИЧЕСКИЙ ПОЯС // ГЕОГРАФИЯ

Горизонтальные движения земной коры — урок. География, 5 класс.

Верхняя твёрдая оболочка Земли испытывает постоянные движения. Некоторые из них настолько медленные, что люди их совсем не ощущают. Земная кора движется как горизонтально, так и вертикально. «Засечь» эти движения могут только специальные приборы, которыми пользуются учёные.

Согласно историческим источникам, уже древние греки знали об поднятиях и опусканиях земной коры. Викинги, жившие на Скандинавском полуострове, замечали, что приморские поселения их предков оказались далеко от моря.

Тектонические движения — движения земной коры под воздействием внутренних сил Земли, приводящие к деформациям горных пород.

Горизонтальные движения земной коры

Движения, которые происходят в направлении, параллельном земной поверхности, называю горизонтальными движениями земной коры.

Такие движения связаны с дрейфом литосферных плит по пластичному слою астеносферы. Континенты и острова движутся вместе с литосферными плитами с небольшой скоростью (\(2\)—\(4\) см в год). Но это движение происходит очень долгое время, поэтому материки изменили своё местоположение на несколько сотен или тысяч километров.

С помощью горизонтальных движений литосферных плит формируется новый рельеф.

Там где литосферные плиты сталкиваются — образуются горы на суше, горные породы при этом сминаются в складки.

Литосферные плиты расходятся в основном на дне океанов, при этом образуются горные хребты. Эти хребты сложены в основном базальтами, которые в виде магмы попадают на поверхность.

Великие Африканские разломы

Зона Великих Африканских разломов — это самая протяжённая система разломов в земной коре на суше (\(6\) тыс. км, от Юго-Восточной Турции через Сирию, Ливан и Израиль к Красному морю и далее от Эфиопии до реки Замбези). Это система впадин-грабенов шириной до нескольких десятков километров. Впадины имеют плоское дно и крутые, часто обрывистые склоны высотой до \(1,5\)–\(2\) км. Многие впадины заполнены водой. Это Красное море, озёра Ньяса, Танганьика, Рудольф, Мёртвое море.

Зона Великих Африканских разломов отличается высокой активностью. Постоянные сдвиги вдоль линий разломов увеличивают глубину впадин, размеры озёр и рек.

Источники:

https://ru.wikipedia.org

http://openy.ml/continental-drift-evidence

Скорость тектонических плит Земли увеличилась вдвое

Джефф Хехт

Корка образуется быстрее?

(Изображение: Alex Mustard / naturepl.com)

НАСТОЛЬКО для замедления с возрастом. Согласно последнему исследованию движения плит, тектонические плиты Земли сейчас движутся быстрее, чем когда-либо за последние 2 миллиарда лет. Но результат неоднозначный, поскольку предыдущие работы, казалось, показали обратное.

Если это правда, результат можно объяснить еще одним неожиданным недавним открытием & col; наличие большего количества воды в мантии Земли, чем во всех океанах вместе взятых.

Реклама

Тектоника плит обусловлена ​​образованием и разрушением океанической коры. Эта кора образуется там, где плиты расходятся, позволяя горячей легкой магме подняться из нижней мантии и затвердеть.Там, где плиты сдвигаются вместе, кора может либо подняться, образуя горы, либо одна плита выталкивается под другую и втягивается обратно в мантию.

Внутреннее тепло планеты питает тектонику плит. Это тепло спадает с возрастом Земли, и ожидалось, что это замедлит движение плит. В исследовании, проведенном в прошлом году Мартином Ван Кранендонком из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее, Австралия, и его коллегами, были измерены элементы, сконцентрированные тектоническим действием в 3200 породах со всего мира, и сделан вывод, что движение плит замедляется на 1 год.2 миллиарда лет.

Кент Конди, геохимик из Института горного дела и технологий Нью-Мексико в Сокорро, и его коллеги использовали другой подход и пришли к выводу, что тектоническая активность возрастает. Они изучили, как часто образуются новые горные пояса при столкновении тектонических плит друг с другом. Затем они объединили эти измерения с магнитными данными вулканических пород, чтобы определить, на какой широте образовывались породы и как быстро перемещались континенты.

Оба метода показали, что движение плиты ускоряется.Средняя частота столкновений континентов и средняя скорость, с которой континенты меняют широту, удвоились за последние 2 миллиарда лет ( Докембрий, , Research, , doi.org/vbv).

«Мы ожидали обнаружить, что средняя скорость со временем будет снижаться, но мы не поняли этого. Обе скорости росли, — говорит Конди. «Это был сюрприз».

Конди считает, что эту находку можно объяснить огромным запасом воды в мантии. Когда кора погружается обратно в мантию, океаническая вода тоже засасывается, и, хотя большая часть воды возвращается на поверхность в виде вулканических выбросов, за долгие эпохи запасы воды в мантии значительно выросли.

Часть этой воды образует водные минералы, которые, по сути, делают мантию более жидкой, говорит Конди, ускоряя течение горных пород. По его словам, эффект достаточно силен, чтобы преодолеть жесткость мантии, вызванную постепенным охлаждением внутри Земли.

Питер Кавуд из Университета Сент-Эндрюс в Великобритании считает эту работу интересной и провокационной. «Общее увеличение скорости движения плит со временем кажется реальным и правдоподобным», — говорит он, и вполне может быть связано с изменениями содержания воды в мантии — хотя убедить скептиков в том, что сейчас плиты движутся быстрее, будет сложно без дополнительных данных, он добавляет.

Ван Кранендонк не готов передумать. «В нашей статье документируется снижение скорости и объема рециклинга земной коры за 1,2 миллиарда лет, что подтверждает идею о том, что с тех пор тектоника плит на самом деле замедлилась», — говорит он.

Эта статья появилась в печати под заголовком «Тектонические плиты Земли в высокоскоростном споре».

Тектонические ограничения скорости из кинематических реконструкций плит — EarthByte

Цитирование
Захирович, С., Мюллер, Р. Д., Сетон, М., и Фламент, Н. (2015). Тектонические ограничения скорости из кинематических реконструкций плит . Письма о Земле и планетологии , 418, 40-52. DOI: 10.1016 / j.epsl.2015.02.037.

Резюме
Движение плит и континентов на поверхности планеты является проявлением долговременной мантийной конвекции и тектоники плит. Современные скорости плит представляют собой моментальный снимок этого продолжающегося процесса и используются для вывода факторов, влияющих на скорость плит и континентов.Однако современные скорости не отражают поведение плит в геологически репрезентативные периоды времени. Чтобы устранить этот недостаток, мы используем подход тектонической реконструкции плит для извлечения зависящих от времени скоростей плит и их геометрии, из которых вычисляются среднеквадратичные (RMS) скорости, в результате чего средняя среднеквадратичная скорость плиты составляет ~ 4 см / год за 200 млн лет.

Связывая тектонотермический возраст континентальной литосферы с анализом скорости плит RMS, мы обнаруживаем, что увеличивающиеся части площади плит, состоящие из континентальной и / или кратонной литосферы, значительно снижают скорости плит.Пластины с любой кратонной частью имеют среднюю среднеквадратичную скорость ~ 5,8 см / год, в то время как пластины с более чем 25% площади кратона имеют среднюю среднеквадратичную скорость ~ 2,8 см / год. Самые быстрые плиты (среднеквадратичная скорость ~ 8,5 см / год) имеют небольшую континентальную фракцию и имеют тенденцию быть ограниченными зонами субдукции, в то время как самые медленные плиты (~ 2,6-2,8 см / год среднеквадратичной скорости) имеют большие континентальные фракции и обычно почти не имеют погружающая часть периметра плиты.

В более общем плане океанические плиты имеют тенденцию двигаться в 2–3 раза быстрее, чем континентальные плиты, что согласуется с предсказаниями численных моделей мантийной конвекции.Более медленное движение континентальных плит совместимо с тем, что глубокие кили сталкиваются с астеносферным потоком и увеличивают силу сдвига, таким образом закрепляя плиту в более вязкой переходной зоне мантии. Мы также обнаружили, что кратковременные (до ~ 10 млн лет) быстрые ускорения Африки (~ 100 и 65 млн лет), Северной Америки (~ 100 и 55 млн лет) и Индии (~ 130, 80 и 65 млн лет), по-видимому, связаны с прибытием головы шлейфа, что зафиксировано размещением крупных вулканических провинций (LIP). Оценивая факторы, влияющие на скорость плит в мезозое и кайнозое, наш временной анализ показывает простые принципы, которые могут помочь при построении и оценке моделей абсолютного движения плит для времен до мелового периода при отсутствии следов горячих точек и историй распространения морского дна.

Основываясь на движениях плит после Пангеи, один принцип, который может быть применен к временам до Пангеи, заключается в том, что плиты с континентальной площадью менее ~ 50% могут достигать среднеквадратичных скоростей ~ 20 см / год, в то время как плиты с более чем 50% континентальная фракция не превышает среднеквадратичных скоростей ~ 10 см / год. Точно так же плиты с большими участками континентальной или кратонной области со среднеквадратичной скоростью, превышающей ~ 15 см / год в течение более ~ 10 млн лет, следует рассматривать как потенциальные артефакты, требующие дальнейшего обоснования движущих сил плит в таких сценариях.

Загрузки
Загрузить документ — pdf
Загрузить полный дополнительный материал — zip-файл

Индивидуальные анимации в формате QuickTime MOV:

Контакт
По всем вопросам обращайтесь по электронной почте: [email protected]

43 просмотров всего, сегодня 3 просмотров

Тектоника плит | Тихоокеанская северо-западная сейсмическая сеть

Тектоника плит описывает движения 15-20 больших твердых и хрупких тектонических плит, на которые разбивается самый внешний слой Земли (называемый «литосферой»).Он хорошо объясняет распределение большинства землетрясений, гор и других геологических особенностей и особенно хорошо объясняет особенности дна океана. Однако перед ним стоит задача объяснить детали более старых горных пород на континентах, а также возникновение деформаций и землетрясений за границами плит.

Помимо простого описания текущих движений плит, тектоника плит обеспечивает всеобъемлющую основу, которая соединяет многие элементы науки о Земле.Тектоника плит — относительно молодая научная теория, которая нуждалась в развитии наблюдательных и вычислительных технологий в 1950-х и 1960-х годах, чтобы стать полностью разработанной. Его объяснительная гравитация и масса данных наблюдений преодолели первоначальный скептицизм по поводу того, насколько подвижна поверхность Земли на самом деле, и тектоника плит быстро стала общепризнанной учеными всего мира.

Эта анимация очень преувеличенно показывает виды движений, которые подразумевает тектоника плит.Тектоника плит — это теория движений на поверхности Земли, но чтобы управлять этими движениями, она полагается на планету с очень активной внутренней жизнью. Важно помнить, что минутный фильм на самом деле представляет миллионы лет!

Это карта основных тектонических плит, составляющих поверхность Земли:

На северо-западе Тихого океана движение трех тектонических плит создает опасность землетрясений. Тихоокеанская плита движется на северо-запад со скоростью от 7 до 11 сантиметров (см) или ~ 3-4 дюйма в год.

Североамериканская плита перемещается на запад-юго-запад со скоростью примерно 2,3 см (~ 1 дюйм) в год за счет центра распространения, создавшего Атлантический океан, Срединно-Атлантического хребта. Это может показаться небольшим и медленным движением, но в геологическом масштабе времени эти движения в сумме составляют сотни и тысячи километров и могут преобразовывать части поверхности Земли.

Маленькая плита Хуан-де-Фука, движущаяся с востока на северо-восток на 4 см (~ 1,6 дюйма) в год, когда-то была частью гораздо более крупной океанической плиты, называемой плитой Фараллон.Плита Фараллон раньше включала в себя то, что сейчас является плитой Кокос у побережья Мексики и Центральной Америки, и плитой Хуан-де-Фука в нашем регионе от острова Н. Ванкувер до мыса Мендосино, Калифорния, а также большой участок недвижимости на морском дне между ними. Но центральная часть старой плиты Фараллон исчезла под Северной Америкой. Он был погружен под Калифорнию, оставив после себя систему разломов Сан-Андреас в качестве контакта между Северной Америкой и Тихоокеанскими плитами.

Плита Хуан-де-Фука все еще активно погружается под N.Америка. Его движение не плавное, а скорее липкое; Напряжение нарастает до тех пор, пока разлом не сломается, и несколько метров Хуана де Фука ускользнет под Северную Америку в результате большого землетрясения Megathrust. Это действие происходит вдоль границы между плитами от морского падения желоба Хуан-де-Фука до тех пор, пока разлом не станет слишком слабым, чтобы накапливать какое-либо упругое напряжение. Ширина запертой зоны варьируется от нескольких десятков километров (км) вдоль побережья Орегона до, возможно, сотни и более километров от Олимпийского полуострова Вашингтона, а ее длина составляет около 1000 км.Для генерации землетрясений в зоне субдукции M9, сотрясающих наш регион примерно каждые 550 лет, требуется большое скольжение (десятки метров) на очень большой площади.

Эти движения плит являются основным источником напряжения в литосфере, которое приводит к землетрясениям в нашем регионе. В Калифорнии большая часть деформации, создаваемой трением Тихоокеанской плиты о Северную Америку, принимается землетрясениями в разломе Сан-Андреас и связанных с ним структурах, но на этом сдвиговое действие не заканчивается.

Блок Сьерра-Невада движется на северо-северо-запад в прибрежный хребет Орегона. Этот блок земной коры поворачивается на запад и продвигается на север, в штат Вашингтон.

Однако Британская Колумбия является частью жесткой Северной Америки и движется вместе с ней. Это приводит к тому, что Пьюджет-Лоуленд сжимается и искривляется, как аккордеон, с чередованием поднятой и опускающейся деформированной местности, сокращающей расстояние между Централией, Вашингтоном и границей Канадии.Доктор Рэй Уэллс из Геологической службы США разработал модель, демонстрирующую этот процесс, и создал мультипликационную анимацию, расположенную над векторной картой GPS.

Удаление всех осадочных отложений с пород фундамента, лежащих под низменностью Пьюджет, определенно было бы одним из способов выявить эту закономерность. Но для этого потребуется слишком много копать! К счастью, геофизика позволяет нам гораздо проще обнаружить подвал — измерить силу тяжести.

Эта карта остатков силы тяжести, измеренная над низменностью Пьюджет, показывает структуру глубоких бассейнов, ограниченных разломами (холодные цвета) и поднятий (теплые цвета).Обратите внимание на зону разлома Сиэтла, ограничивающую бассейн Сиэтла с юга. Разлом Саут-Уидби-Айленд и разлом Даррингтон-Девилс-Маунтин ограничивают бассейн Эверетт.

Ускорение и замедление плиты во время континентального рифтинга: выводы из глобальных 2D-моделей мантийной конвекции.

Абстрактные

Поверхность Земли разделена на мозаику из тектонических плит, несущих на себе континентов, которые рассредоточиваются и объединяются во времени, образуя преходящие суперконтиненты, такие как Пангея и Родиния.Здесь мы изучаем континентальный рифтогенез с помощью крупномасштабного численного моделирования с самосогласованной эволюцией границ плит, где континентальный разрыв возникает спонтанно из-за натяжения плиты, базального сопротивления и сил всасывания траншеи. Мы используем код конвекции StagYY, использующий вязко- пластическая реология в геометрии сферического кольца. В рамках приближения Буссинеска мы рассматриваем несжимаемую мантию, которая имеет базовый и внутренний нагрев. Мы показываем, что разделение континентов следует характерной эволюции с тремя отличительными фазами: (1) Пририфтовая фаза, которая обычно длится несколько сотен миллионов лет с тектоническими изменениями. покой в ​​шве и напряжения растяжения, которые медленно накапливаются.(2) Рифтовая фаза, которая далее делится на медленный рифтовый период продолжительностью в несколько десятков миллионов лет, когда напряжения непрерывно возрастают, за которым следует период ускорения рифта с резким падением напряжений в течение нескольких миллионов лет. Ускорение происходит до разрушения литосферы и, следовательно, влияет на структурную архитектуру рифленых краев. (3) Дрейфующая фаза с изначально высокими скоростями дивергенции сохраняется в течение десятков миллионов лет, пока система не приспособится к новым условиям и распространение, как правило, не замедлится.Проиллюстрировав геодинамическую связь между динамикой субдукции и эволюцией рифта, наши результаты позволяют по-новому интерпретировать тектонические реконструкции плит. Ускорение рифта во второй фазе рифтинга компенсируется повышенной скоростью конвергенции в зонах субдукции. Этот результат модели предсказывает повышенные скорости субдукции, например между Северной Америкой и плитой Фараллон во время рифтинга Центральной Атлантики 200 млн лет назад, или закрытие потенциальных задуговых бассейнов, таких как протоандские хребты Южной Америки во время раскрытия Южной Атлантики.Пост-рифтовое замедление происходит, когда глобальная система плит восстанавливает равновесие после разрыва континентов. Этот феномен замедления плиты после механического разрыва зафиксирован наблюдениями на краях с выступами между Австралией-Антарктидой и Гренландией-Евразией.

Контроль отложений на скорости субдукционной плиты

Основные моменты

•

Отношение осадка к основной породе влияет на вязкость поверхности раздела субдукции.

•

Смазка отложений может иметь важное значение на границе раздела глубокой субдукции.

•

Среднекайнозойское ускорение в Индии может быть связано со смазыванием отложений.

•

Геология границ раздела влияет на скорость плит и связывает тектонику, климат и жизнь.

Abstract

Скорости тектонических плит в основном являются результатом баланса между изменением потенциальной энергии субдуцирующей плиты и вязкой диссипацией в мантии, изгибной литосферой и границей раздела плита – верхняя плита.Ряд наблюдений предполагает, что плиты могут быть слабыми, что подразумевает более заметную роль рассеивания поверхности раздела плит, чем считалось ранее. Обычно предполагается, что неглубокая поверхность раздела надвигов является слабой из-за обилия флюидов и почти литостатического давления поровых флюидов, но мало внимания уделяется влиянию более глубокой вязкой границы раздела. Здесь мы показываем, что вязкость глубинной границы раздела в зонах субдукции сильно зависит от относительного соотношения осадочных и основных пород, которые погружены на глубину.Там, где отложения на нисходящей плите редки, на глубинной границе преобладают основные литологии, которые метаморфизируются в эклогиты, которые демонстрируют вязкость на 1-2 порядка выше, чем астеносферная мантия, и снижают скорости субдукционных плит. Напротив, там, где отложения многочисленны и погружены на глубину, вязкость глубинной границы раздела на 1-2 порядка ниже, чем у астеносферной мантии, что обеспечивает значительно более высокие скорости плит. Эта корреляция между скоростью субдукционной плиты и глубокой субдукцией отложений может помочь объяснить резкое ускорение (или замедление) скорости конвергенции, такое как ускорение, задокументированное для конвергенции Индии и Азии в середине кайнозоя.

Ключевые слова

интерфейс субдукции

скорости субдукционной плиты

динамика субдукции осадка

вязкая диссипация

глубокая субдукция осадка

Столкновение Индия-Азия

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

V © 2018 Else права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Тектонические ограничения скорости на основе кинематических реконструкций плит

Основные моменты

•

Мы используем реконструкции плит для оценки влияния континентов на скорости плит.

•

Увеличивающаяся часть площади континентальной плиты замедляет движение плит.

•

Кратоны протерозоя и архея препятствуют быстрым движениям плит.

•

Ускорения континентальных плит, связанные с прибытием головы шлейфа.

•

Континентальные кили, вероятно, увеличивают сцепление плиты с мантией.

Abstract

Движение плит и континентов на поверхности планеты является проявлением долговременной мантийной конвекции и тектоники плит.Современные скорости плит представляют собой моментальный снимок этого продолжающегося процесса и используются для вывода факторов, влияющих на скорость плит и континентов. Однако современные скорости не отражают поведение плит в геологически репрезентативные периоды времени. Чтобы устранить этот недостаток, мы используем подход тектонической реконструкции плит для извлечения зависящих от времени скоростей плит и их геометрии, из которых вычисляются среднеквадратичные (RMS) скорости, в результате чего средняя RMS скорость плиты составляет ∼4 см / год за 200 млн лет.Связывая тектонотермический возраст континентальной литосферы с анализом скорости плит RMS, мы обнаруживаем, что увеличивающиеся части площади плит, состоящие из континентальной и / или кратонной литосферы, значительно снижают скорости плит. Плиты с любой кратонной частью имеют среднюю среднеквадратичную скорость ~ 5,8 см / год, в то время как плиты с более чем 25% площади кратона имеют среднюю среднеквадратичную скорость ~ 2,8 см / год. Самые быстрые плиты (среднеквадратичная скорость ~ 8,5 см / год) имеют небольшую континентальную фракцию и имеют тенденцию быть ограниченными зонами субдукции, в то время как самые медленные плиты (~ 2.6–2,8 см / год (среднеквадратичная скорость) имеют большие континентальные фракции и обычно имеют небольшую субдуцирующую часть периметра плиты или вообще не имеют ее. В более общем плане океанические плиты имеют тенденцию двигаться в 2–3 раза быстрее, чем континентальные плиты, что согласуется с предсказаниями численных моделей мантийной конвекции. Более медленное движение континентальных плит совместимо с тем, что глубокие кили сталкиваются с астеносферным потоком и увеличивают силу сдвига, таким образом закрепляя плиту в более вязкой переходной зоне мантии. Мы также обнаружили, что кратковременные (до ~ 10 млн лет) быстрые ускорения Африки (~ 100 и 65 млн лет), Северной Америки (~ 100 и 55 млн лет) и Индии (~ 130,80 и 65 млн лет), по-видимому, связаны с прибытием головы шлейфа, что зафиксировано размещением крупных вулканических провинций (LIP).Оценивая факторы, влияющие на скорость плит в мезозое и кайнозое, наш временной анализ показывает простые принципы, которые могут помочь при построении и оценке моделей абсолютного движения плит для времен до мелового периода при отсутствии следов горячих точек и историй распространения морского дна. Основываясь на движениях плит после Пангеи, один принцип, который может быть применен к временам до Пангеи, заключается в том, что плиты с континентальной площадью менее ∼50% могут достигать среднеквадратичных скоростей ∼20 см / год, в то время как плиты с более чем 50% континентальной площади. фракции не превышают среднеквадратичные скорости ∼10 см / год.Точно так же плиты с большими участками континентальной или кратонной области со среднеквадратичной скоростью, превышающей ~ 15 см / год на протяжении более ~ 10 млн лет, следует рассматривать как потенциальные артефакты, требующие дальнейшего обоснования движущих сил плит в таких сценариях.

Ключевые слова

RMS скорости плит

Реконструкции плит

скорости континентов и кратонов

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Copyright © 2015 Elsevier B.V. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

NWS JetStream Max — Основные тектонические плиты мира

Поскольку землетрясения являются причиной почти 90% зарегистрированных цунами, полезно лучше понять землетрясения и силы, которые их вызывают. Для этого необходимо изучить устройство Земли.

Земля состоит из слоев. Ученые определяют эти слои двумя способами. Наиболее широко известны три основных слоя, определяемых на основе их химического состава: кора, мантия и ядро.

Другой способ определения слоев Земли связан с тем, как они реагируют на изменения давления и температуры (в основном, как они движутся). Это литосфера, астеносфера, мезосфера и ядро.

Вместе кора и верхняя часть мантии образуют литосферу, твердую внешнюю оболочку Земли. Этот каменистый, хрупкий слой разбит на семь основных и несколько второстепенных тектонических плит (также известных как литосферные плиты), которые соединяются вместе, как кусочки головоломки.

Эти пластины находятся в постоянном движении. Они могут двигаться со скоростью до четырех дюймов (10 сантиметров) в год, но большинство движется намного медленнее. Различные части пластины движутся с разной скоростью. Пластины движутся в разных направлениях, сталкиваясь, удаляясь и скользя друг относительно друга.

Большинство плит состоит как из океанической, так и из континентальной коры. Исключение составляет Тихоокеанская плита, почти вся океаническая кора. Океаническая кора (базальтовая) тоньше и плотнее, чем толстая и плавучая континентальная (гранитная) кора.

Из-за различий в движении и составе пластины взаимодействуют друг с другом по-разному. Эти взаимодействия происходят на границах плит.

Тектоника плит — это теория, которая описывает, как плиты движутся, ведут себя и формируют наш ландшафт.

Границы плиты

Есть три типа границ плит. Они определяются на основе того, как пластины движутся относительно друг друга (т. Е. Сталкиваются, удаляются, скользят мимо). Кроме того, каждый тип границ связан с определенной геологической деятельностью, такой как землетрясения, образование гор и вулканов.Большинство землетрясений и вулканической активности происходит вдоль границ плит или вблизи них.

На сходящихся границах плиты сталкиваются и высвобождают великие геологические силы, такие как сильные землетрясения и взрывные вулканы. Когда они сталкиваются, край одной или обеих плит может быть вытеснен в изрезанный горный хребет, например Гималаи, которые образовались на границе Евразийской и Индийской плит (Индийская плита теперь является частью Индо-Австралийской плиты). .Если одна из плит покрыта океанической корой, она вытесняется (погружается) под более легкую плиту, создавая зону субдукции.

Зоны субдукции — это места, где происходят крупнейшие в мире землетрясения, мощные цунами, взрывные вулканы и массивные оползни. Эти зоны отмечены глубокими океанскими желобами и цепями вулканических горных хребтов или островными дугами, которые образуются параллельно границам плит. Пример такого рода конвергенции происходит в зоне субдукции Каскадия у побережья Тихоокеанского Северо-Запада.

. На расходящихся границах плиты удаляются друг от друга. Вулканическая активность и землетрясения происходят на расходящихся границах, но они не такие сильные, как на сходящихся границах.

Там, где плиты расходятся ниже океана, магма (расплавленная порода) поднимается из мантии, заполняя пространство между плитами, и затвердевает, образуя подводные горные хребты, называемые срединно-океаническими хребтами.Самый большой хребет — Срединно-Атлантический хребет, где Северо-Американские плиты расходятся с Евразийской и Африканской плитами.

На суше образуются рифтовые долины там, где расходятся плиты. Хорошим примером этого является Восточно-Африканская рифтовая долина.

На границах трансформации пластины скользят друг мимо друга по горизонтали в разных направлениях. Преобразование границ может вызвать сильные землетрясения, но вулканы встречаются редко. Разлом Сан-Андреас, который отделяет Североамериканскую плиту от Тихоокеанской плиты и является причиной многих землетрясений в Калифорнии, расположен на границе трансформ.

Неисправности и землетрясения

При движении пластин их неровные края могут застревать друг на друге. Это останавливает движение на границе, в то время как остальные пластины продолжают двигаться.

Напряжение накапливается, и когда оно становится слишком большим, плиты внезапно скользят друг мимо друга, и каменистая, хрупкая литосфера трескается. Эти трещины называются разломами. Именно энергия, выделяемая при внезапном движении этих разломов, вызывает большинство землетрясений.

Границы плит состоят из множества разломов. То, как плиты перемещаются относительно друг друга, частично определяет тип разломов на их границах. Различают три основных типа разломов: обратные (или надвиговые), нормальные и сдвиговые. Землетрясения часто описывают в зависимости от типа разлома, на котором они происходят.

• Обратные (или надвиговые) землетрясения вызваны скольжением по пологому разлому, где скала над разломом выталкивается вверх по отношению к скале внизу.Обычно они возникают на сходящихся границах. Большинство цунами, и самые крупные, возникают в результате обратных землетрясений. Просмотрите анимацию обратного разлома из Геологической службы США. Обратный отказ.
  
• Нормальные землетрясения вызваны скольжением по наклонному разлому, где скала над разломом перемещается вниз по отношению к скале внизу. Они часто возникают на расходящихся границах. Просмотрите обычную анимацию разломов от Геологической службы США. Нормальная неисправность.
  
• Сдвиговые землетрясения вызваны горизонтальным смещением по разлому. Они часто возникают на границах трансформации. Просмотрите анимацию сдвигового разлома из Геологической службы США. Забастовка-ошибка.

Однако землетрясения обычно не так просты. Обычно движения разлома включают в себя как движения вверх-вниз, так и бок о бок вместе.

Кроме того, не все землетрясения происходят на границах плит.Разломы, расположенные далеко от границ плит, также вызывают землетрясения, но реже, и их трудно объяснить.

Измерение землетрясений

Сейсмические станции содержат инструменты, которые обнаруживают, измеряют, записывают и передают информацию о сотрясениях, вызванных землетрясением (сейсмические волны). Ученые полагаются на сети сейсмических станций, чтобы определить место и размер землетрясения.

— это наиболее распространенный способ описания силы землетрясения. Это мера энергии, выделяемой землетрясением. Это одинаково независимо от того, где вы находитесь и как себя трясет.

Землетрясения с большой магнитудой обычно длятся дольше и выделяют свою энергию на больших площадях, чем землетрясения с меньшей магнитудой. Есть много способов определить магнитуду землетрясения, но U.Центры предупреждения о цунами используют шкалу моментных магнитуд, являющуюся расширением исходной шкалы магнитуд Рихтера, поскольку она обеспечивает наиболее точные измерения для сильных землетрясений, которые могут вызвать цунами.

сложно, но важно понимать, что для сильных землетрясений незначительное увеличение магнитуды приводит к огромным скачкам высвобождаемой энергии.

С увеличением величины каждого целого числа выделение энергии увеличивается примерно в 32 раза. А при увеличении двух целых чисел выделение энергии увеличивается примерно в 1000 раз.Например, землетрясение магнитудой 8,0 высвобождает примерно в 32 раза больше энергии, чем землетрясение магнитудой 7,0, и в 1000 раз больше энергии, чем землетрясение магнитудой 6,0.

Землетрясение в Индийском океане 26 декабря 2004 г. магнитудой 9,1 балла. Три месяца спустя, 28 марта 2005 г., землетрясение магнитудой 8,7 произошло на той же линии разлома, что и декабрьское событие. Несмотря на небольшую числовую разницу в магнитуде (всего 0,4), декабрьское землетрясение высвободило энергии в четыре раза больше, чем мартовское землетрясение.

Возможно, вам будет проще понять другое измерение силы землетрясения, его интенсивность. Интенсивность основана на наблюдаемых эффектах сотрясения землетрясения (например, сотрясении земли и повреждении) и измеряется с использованием модифицированной шкалы интенсивности Меркалли.

Эта шкала имеет увеличивающийся уровень интенсивности (эффектов) и варьируется от незаметного до полного урона. В отличие от величины, интенсивность зависит от местоположения. (Поскольку значения интенсивности присваиваются после землетрясения, они не поддерживают потребности центров предупреждения о цунами в реальном времени.)

Землетрясения не являются чем-то необычным. По данным Геологической службы США, ежегодно в мире происходит около 500000 обнаруживаемых землетрясений. 100000 из них можно почувствовать, и 100 из них наносят ущерб.