Движение литосферных плит

 

Что такое движение литосферных плит

 

Движение литосфертных плит или тектоника плит – это процесс перемещения, сталкивания и наслаивания литосферных плит (целостных блоков земной коры) относительно друг друга. Плиты, входящие в состав земной и океанической коры покрывают нашу планету замысловатой мозаикой и находятся в непрерывном хаотичном движении. Именно они ответственны за изменение рельефа и климата планеты: появление гор, вулканов, подводных впадин и т.д.

 

Впервые о горизонтальном движении коры заговорили в 20х годах прошлого века при возникновении теории дрейфа континентов Альфреда Вегенера. Тогда он заметил, что очертания берегов на картах с противоположными сторонами Атлантического океана имеют визуальное сходство, что Африка и Южная Америка ранее были единым целым. Сегодня – эта общепринятая научным миром концепция о земных процессах.

 

Движение плит отвечает за следующие геологические процессы:

 

• Геологические разломы и складки.
• Магматизм – образование и выход расплавов при вулканических извержениях. Он формирует земную кору.
• Землетрясения – поверхностные толчки и колебания. Появляются на окраинах тектонических плит, отражают процесс изменения планеты и являются причинами стихийных бедствий.
• Образование нового запаса полезных ископаемых и другие геологические чудеса.

 

 

Особенности движения литосферных плит

 

 

Литосферные плиты перемещаются преимущественно в океанической земной коре. В местах спрединга (расширения коры) – они расходятся, а в зонах субдукции (поглощения коры) – плиты наслаиваются и сминаются.

 

Поверхностный слой планеты разделен на 2 оболочки:

 

• Литосфера. Ее дно имеет одинаковую, постоянную температуру в 1300°С. Породы в этой твердой прослойке снабжены жесткой структурой, им труднее деформироваться.
• Астеносфера. Самый пластичный слой, он позволяет верхним блокам скользить по своей поверхности, подчиняясь закону Архимеда (когда на объект действует выталкивающая сила равная весу вытесненного объектом).

 

Почти вся земная поверхность разделена на 8 объемных плит, десятки средних и осколки мелких. Все они непрерывно движутся по удобной подвижной поверхности астеносферы. В их границах пролегают участки с сейсмической, магматической и тектонической активностями. Старые литосферные плиты со временем полностью «переплавляются» недрами земли. Например, как древнейшая океаническая литосферная плита Фаралон, которая некогда выстилала дно Тихого океана. Сейчас она полностью уничтожена в зоне судбукции под обеими Америками.

 

 

Причины движения литосферных плит

 

 

Главной причиной движения литосферных плит служит мантийная конвекция – неторопливое наползание твердой силикатной мантии. Его вызывают конвекционные потоки, доставляющие тепло от центра Земли к ее поверхности, тем самым Земля отдает лишнее тепло поверхности.

 

Конвекционные потоки получают энергию от разности температур земного ядра и коры. Горячие породы из центра Земли расширяются, их плотность становится меньше, что делает их легче и они постепенно всплывают. На их место опускаются более прохладные и тяжелые массы, они уже отдали часть своего тепла поверхности планеты.

 

Этот процесс непрерывен, он упорядочивает и замыкает конвекционное ячейки (возникают от различия в плотности). Данная часть течения ответственна за горизонтальное перемещение расположенных на астеносфере литосферных плит. Именно конвективные течения двигают плиты активнее всего.

 

Еще одним фактором перемещения плит является их соскальзывание под наклоном в астеносферу. Потому, что отдельными частями плиты приподняты в зонах хребтов и опущены в местах погружения. На их пластичную подошвенную поверхность дополнительно действует сила гравитации, поэтому плиты легко соскальзывают и наслаиваются друг на друга.

 

Бывает, что тяжелую прохладную океаническую литосферу затягивает в раскаленную, но не достаточно плотную астеносферу в субдуктивных зонах.

 

 

Какие факты доказывают движение литосферных плит

 

 

По теории дрейфа континентов, считается, что изначально суша на Земле существовала в виде единого огромного континента Пангеи. Но примерно 190 млн. лет он распался на составные части (новые материки), которые перемещались согласно движению литосферных плит под ними и приняли знакомый нам сегодня вид. Места раскола единого континента заполнили океаны и моря. Территория современного Тихого океана, например, считается самой древней водной частью, он существовал на своем месте еще во времена Пангеи.

 

На раскопках в Африке и Южной Америке (эти материки имеют наибольшую схожесть в очертаниях при разломе) были обнаружены кости листозавров (древних пресмыкающихся). Эти животные водились исключительно в пресной воде и не смогли бы пересечь соленый океан. Значит, когда-то их предков просто разделил континентальный разлом. Аналогичные находки были сделаны и в растительном мире, так ископаемые части папоротника «Glossopteris» были найдены на всех континентах ниже экватора.

 

Движение современных плит отслеживают с помощью GPS-приемников методом космической геодезии. Точность метода – до сотых долей миллиметра.

Виды движения литосферных плит

 

Существует 3 вида перемещения плит:

 

• Расхождение (дивергенция). Вдоль границ расхождения происходит раздвижение плит и появление грабенообразных структур: подводных горных цепей и пропастей. Земная кора на таких участках горизонтально растягивается, на ней появляются щели, протяженные линии или впадины (рифтогенез), осуществляется активный вулканизм.
• Схождение (конвергенция). Схождение плит происходит в зоне субдукции, когда менее мощная океаническая кора (5–15 км) продавливается более тяжелой континентальной корой (35–80 км). В результате схождения появляются глубоководные впадины и дуги островов (цепочки вулканических островов) и архипелагов, а на суше растут горные хребты. До 80% всех границ конвергенции приходится на эти зоны.
• Перемещения со сдвигами в противоположные направления.

 

 

Направления движения литосферных плит

 

 

Направления движения плит зависят от типа их перемещения.

 

Различают 3 типа перемещения:

 

• Дивергентное – плиты расходятся в противоположные стороны.
• Конвергентное – одна плита наслаивается на другую или они вместе сминаются (коллизия).
• Скользящее – плиты перемещаются вдоль разлома коры.

 

В местах, где плиты двигаются параллельно, но с разной скоростью возникают огромные сдвиговые нарушения – трансформные разломы. На дне океана они движутся под углом в 90 градусов к срединно-океаническим хребтам и разбивают их на отрезки в 400 км. В этих участках и существует самая активная зона трансформного разлома, она заявляет о себе активными землетрясениями с появлением складок и грабенов, подводными выбросами различных газов.

 

 

Горизонтальное движение литосферных плит

 

 

Изначально Земля состояла из кратонов, первых блоков континентальной коры. В эру Архея кратоны начали первое горизонтальное перемещение по поверхности планеты. Дальнейшее движение плит постепенно усложнялось.

 

Рифтогенез – процесс горизонтального движения и растяжения литосферых плит.

 

Рифты бывают континентальными или срединно-океаническими (хребты). Они образовываются в местах растягивания земной коры.

 

Рядом с рифтами всегда образовывается новая океаническая кора, когда из астеносферы  выходят базальтовые расплавы мантийного вещества. В ходе дальнейшего спрединга поступают все новые дозы расплавленной магмы (конвекция), позже они застывают и постепенно наращивают края соседних листосферных плит. Этот процесс происходит непрерывно.

 

Таким образом – вязкая магма переносит на поверхность от центра планеты тепло, попутно двигая литосфеные плиты. Земля естественным образом охлаждается, поддерживает жизнь всех своих обитателей и постоянно меняет свой рельеф. Эта ее деятельность схожа с работой теплового двигателя или обогревателя.

 

 

Вертикальное движение литосферных плит

 

 

Вертикальное движение плит происходит с опусканием или подниманием краев литосферных плит. Данное движение характерно для обоих видов земной коры и континентальной и океанической. Оно меняет рельеф планеты по краям плит: высоту уровня моря и глубину океанического дна.

 

Суша медленно опускается на дно, затапливая обширные участки и города, где становится морским дном (множественные участки в Эгейском море). При вздыбливании морского дна прибрежная площадь суши увеличивается, возникают новые острова, например, в Балтийском море.

 

Вертикальное направление способно меняться, то поднимаясь, то опускаясь со временем. На равнинных участках Земли вертикальное движение практически незаметно, зато его отчетливо видно в горах (они растут на несколько сантиметров в год).

 

 

Скорость движения литосферных плит

 

 

Скорость астеносферного течения зависит от ее вязкости и мощности, оно отвечает за «волочение» тектонических плит под океанами и под континентами.

 

Существуют 2 механизма движения литосферных плит:

 

• Силы мантийного «волочения» (горизонтальное движение). Могут существовать на любой точке в подошве плиты. Его скорость – приблизительно 1-6 см в год.
• Силы, действующие на края плит (вертикальное движение). Требуются сотни лет, чтобы увидеть их результат.

 

Самая низкая мощность астеносферы замечена под древними континентами (материковыми щитами), в этих местах ее практически нет, поэтому континенты как бы приросли к поверхности планеты и «сели на мель». Плиты под ними практически не движутся и тормозят движение соседних участков плит.

 

Самые подвижные и скоростные плиты – сплошь океанические, их скорость до 18 см в год (Тихоокеанская, Кокос, Наска). Менее подвижными являются те, в чьем составе есть массивные континенты – 1-1,5 см в год (Евразия, Северная и Южная Америки, Африканская).

 

Скорость движения плиты увеличится, если любая ее часть сильно кренится к астеносфере в зоне субдукции, таким образом, под собственной тяжестью она ускорят свое погружение. Но это редкое эпизодическое явление, для него нужны особые геодинамические условия.

 

 

Район, где скорость движения литосферных плит наибольшая

 

 

Наибольшую скорость (18 см в год) имеют плиты расположенные по соседству с Восточно-Тихоокеанским хребтом в активной сейсмической зоне. Данную зону за ширину склона и обширную протяженность принято именовать поднятием, а не хребтом. Остров Пасха – самая высокая точка поднятия (539 м над уровнем моря). Его южная часть  является самым быстрорастущим отрезком среди остальных срединно-океанических хребтов планеты.

 

 

Последствия движения литосферных плит

 

 

Планета постоянно совершенствует себя, поэтому все континенты соединяются в один огромный суперконтинент примерно каждые 500 млн. лет. Очертания современных 6 материков появились около 200 млн. лет назад из-за раскола Пангей. Сейчас они максимально разъединены, зато океаны продолжают вести свою подводную деятельность по расширению своих границ.

 

Поверхность Земли давно признана нестабильной и чрезвычайно подвижной, это касается и изменения положения континентов. Зная скорость движения литосферных плит и скорость поглощения дна океана относительно полюсов, можно рассчитать примерный путь перемещения континентов в будущем.

 

Есть предположение, что примерно через 50 млн. лет часть расколотого из-за глобальных разломов Африканского континента переместится на север и ликвидирует Средиземное море, в итоге полностью исчезнет Гибралтарский пролив, сомнется Италия, а Испания больше не будет крайней точной Европы. Индия продолжит наступление на Азию, отчего Гималаи станут еще выше, а Индийский океан увеличится за счет Тихого. Калифорния через разлом Сан-Андреас полностью дистанцируется от Северной Америки, между ними появится новый океанический бассейн. Австралия сблизится вплотную с Евразией. Что касается Евразии, то уже сейчас на дне Байкала идут медленные тектонические изменения, которые в далеком будущем расколют континент надвое.