Согласно современной теории литосферных плит вся литосфера узкими и активными зонами — глубинными разломами — разделена на отдельные блоки, перемещающиеся в пластичном слое верхней мантии относительно друг друга со скоростью 2-3 см в год. Эти блоки называются литосферными плитами.
Особенность литосферных плит — их жесткость и способность при отсутствии внешних воздействий длительное время сохранять неизменными форму и строение.
Литосферные плиты подвижны. Их перемещение по поверхности астеносферы происходит под влиянием конвективных течений в мантии. Отдельные литосферные плиты могут расходиться, сближаться или скользить друг относительно друга. В первом случае между плитами возникают зоны растяжения с трещинами вдоль границ плит, во втором — зоны сжатия, сопровождаемые надвиганием одной плиты на другую (надвигание — обдукция; поддвигание — субдукция), в третьем — сдвиговые зоны — разломы, вдоль которых происходит скольжение соседних плит.
В местах схождения континентальных плит происходит их столкновение, образуются горные пояса. Так возникла, например, на границе Евразийской и Индо-Австралийской плиты горная система Гималаи (рис. 1).
Рис. 1. Столкновение континентальных литосферных плит
При взаимодействии континентальной и океанической плит, плита с океанической земной корой пододвигается под плиту с континентальной земной корой (рис. 2).
Рис. 2. Столкновение континентальной и океанической литосферных плит
В результате столкновения континентальной и океанической литосферных плит образуются глубоководные желоба и островные дуги.
Расхождение литосферных плит и образование в результате этого земной коры океанического типа показано на рис. 3.
Для осевых зон срединно-океанических хребтов характерны рифты (от англ. rift - расщелина, трещина, разлом) — крупная линейная тектоническая структура земной коры протяженностью в сотни, тысячи, шириной в десятки, а иногда и сотни километров, образовавшаяся главным образом при горизонтальном растяжении коры (рис. 4). Очень крупные рифты называются рифтовыми поясами, зонами или системами.
Так как литосферная плита представляет собой единую пластину, то каждый ее разлом — это источник сейсмической активности и вулканизма. Эти источники сосредоточены в пределах сравнительно узких зон, вдоль которых происходят взаимные перемещения и трения смежных плит. Эти зоны получили название сейсмических поясов. Рифы, срединно-океанические хребты и глубоководные желоба являются подвижными областями Земли и располагаются на границах литосферных плит. Это свидетельствует о том, что процесс формирования земной коры в этих зонах в настоящее время происходит очень интенсивно.
Рис. 3. Расхождение литосферных плит в зоне среди нно-океанического хребта
Рис. 4. Схема образования рифта
Больше всего разломов литосферных плит на дне океанов, где земная кора тоньше, однако встречаются они и на суше. Наиболее крупный разлом на суше располагается на востоке Африки. Он протянулся на 4000 км. Ширина этого разлома — 80-120 км.
В настоящее время можно выделить семь наиболее крупных плит (рис. 5). Из них самая большая по площади — Тихоокеанская, которая целиком состоит из океанической литосферы. Как правило, к крупным относят и плиту Наска, которая в несколько раз меньше по размерам, чем каждая из семи самых крупных. При этом ученые предполагают, что на самом деле плита Наска гораздо большего размера, чем мы видим ее на карте (см. рис. 5), так как значительная часть ее ушла под соседние плиты. Эта плита также состоит только из океанической литосферы.
Рис. 5. Литосферные плиты Земли
Примером плиты, которая включает как материковую, так и океаническую литосферу, может служить, например, Индо-Авст- ралийская литосферная плита. Почти целиком состоит из материковой литосферы Аравийская плита.
Теория литосферных плит имеет важное значение. Прежде всего, она может объяснить, почему в одних местах Земли расположены горы, а в других — равнины. С помощью теории литосферных плит можно объяснить и спрогнозировать катастрофические явления, происходящие на границах плит.
Рис. 6. Очертания материков действительно представляются совместимыми
Теория дрейфа материков
Теория литосферных плит берет свое начало из теории дрейфа материков. Еще в XIX в. многие географы отмечали, что при взгляде на карту можно заметить, что берега Африки и Южной Америки при сближении кажутся совместимыми (рис. 6).
Появление гипотезы движения материков связывают с именем немецкого ученого Альфреда Вегенера (1880-1930) (рис. 7), который наиболее полно разработал эту идею.
Вегенер писал: «В 1910 г. мне впервые пришла в голову мысль о перемещении материков..., когда я поразился сходством очертаний берегов по обе стороны Атлантического океана». Он предположил, что в раннем палеозое на Земле существовали два крупных материка — Лавразия и Гондвана.
Лавразия — это был северный материк, который включал территории современной Европы, Азии без Индии и Северной Америки. Южный материк — Гондвана объединял современные территории Южной Америки, Африки, Антарктиды, Австралии и Индостана.
Между Гондваной и Лавразией находилось первое морс — Тетис, как огромный залив. Остальное пространство Земли было занято океаном Панталасса.
Около 200 млн лет назад Гондвана и Лавразия были объединены в единый континент — Пангею (Пан — всеобщий, Ге — земля) (рис. 8).
Рис. 8. Существование единого материка Пангеи (белое — суша, точки — неглубокое море)
Примерно 180 млн лет назад материк Пангея снова начал разделяться на составные части, которые перемешались но поверхности нашей планеты. Разделение происходило следующим образом: сначала вновь появились Лавразия и Гондвана, потом разделилась Лавразия, а затем раскололась и Гондвана. За счет раскола и расхождения частей Пангеи образовались океаны. Молодыми океанами можно считать Атлантический и Индийский; старым — Тихий. Северный Ледовитый океан обособился при увеличении суши в Северном полушарии.
Рис. 9. Расположение и направления дрейфа континентов в меловой период 180 млн лет назад
А. Вегенер нашел много подтверждений существованию единого материка Земли. Особенно убедительным показалось ему существование в Африке и в Южной Америке остатков древних животных — листозавров. Это были пресмыкающиеся, похожие на небольших гиппопотамов, обитавшие только в пресноводных водоемах. Значит, проплыть огромные расстояния по соленой морской воде они не могли. Аналогичные доказательства он нашел и в растительном мире.
Интерес к гипотезе движения материков в 30-е годы XX в. несколько снизился, но в 60-е годы возродился вновь, когда в результате исследований рельефа и геологии океанического дна были получены данные, свидетельствующие о процессах расширения (спрединга) океанической коры и «подныривания» одних частей коры под другие (субдукции).
4. Пути предотвращения появления и развития оврагов. Географический диктант Заполните пропуски и найдите ошибки в тексте. Органическое. Физическое выветривание. США. Физическое. Ночь - охлаждение - сжатие. Работа эрозии: - разрушительная; транспортная; созидательная. Особенно любит наш ученый проводить опыты в теплых и влажных условиях. Река Колорадо. День - нагрев - расширение. Работа скульптора - реки.
«Размеры геологических тел» - Некоторые определения. Фрактальная размерность различных типов террейнов. Зависимость фрактальной размерности от возраста. Фрактальная размерность. Распределение эпицентров землетрясений. Соотношения площади (S) и периметра. Блоковая структура пирамиды. Соотношения площади (S) и периметра (P) для террейнов различного возраста. Соотношения площадей и периметров геологических тел. Типы данных. Фрактальная размерность террейнов.
«Строение литосферы» - Определяем настроение. Известняк. Задания-помощники. Строение земной коры. Внутреннее строение Земли. Представление о внутреннем строении Земли. Гематит. Гранит. Уголь. Практикум. Задания для закрепления. Кварц. Вид планеты Земля из космоса и в разрезе. Экскурсия в виртуальный геологический музей. Земля и её строение. Железняк. Литосфера. Решите задачу.
«Тектоническое строение и рельеф» - Континентальная кора. Мантия Земли. Срединно-океанические хребты. Субдукция литосферных плит. Конвергенция литосферных плит. Тектоническое строение и рельеф. Внутриплитные процессы. Чёрные курильщики. Тектонические циклы. Кольская сверхглубокая скважина. Подвижные области. Возраст океанической коры. Возраст Земли. Зона дивергенции. Океаническая кора. Границы плит. Сдвиговые перемещения по трансформным разломам.
«Историческая геология» - Принцип актуализма. Рождение геологии. Литосфера. Материки. Английский учёный. Масштабные диаграммы. Атмосфера. Схема глобальной тектоники. Дилювианизм. Абсолютный возраст горных пород. Принцип неполноты геологической летописи. Эволюционное учение Чарльза Дарвина. Историческая геология. Принцип суперпозиции. Относительный возраст горных пород. Секущие взаимоотношения. Сферы Земли. Геохронология. Необходимость различения понятий.
«Литосфера» - Дислокации. Шарьяжи. Геологический профиль. Складчатые дислокации. Основная масса континентальной коры. Осадочные породы. Землетрясения. Состав литосферы. Литосфера. Сильное землетрясение. Трапп. Метаморфические горные породы. Плато Путорана. Складчатые и разрывные дислокации пластов. Движение литосферы. Горст. Рифты восточной Африки. Интрузивные тела. Эпейрогенические движения. Гранит. Долина гейзеров.
7. Удивительные явления - спрединг и субдукция
Эти явления иллюстрирует рисунок на с. 74. Начнем со спрединга. Он происходит вдоль срединно-океанических хребтов - границ раздела раздвигающихся плит (эти границы всегда проходят по океаническому дну). На нашем рисунке срединно-океанический хребет разделяет литосферные плиты А и В. Это могут быть, например, Тихоокеанская плита и плита Наска соответственно. Линии со стрелками на рисунке показывают направления движения магматических масс астеносферы. Легко видеть, что астеносфера стремится увлечь плиту А влево, а плиту В вправо и тем самым раздвигает эти плиты. Раздвиганию плит способствует также поток магмы астеносферы, направленный снизу вверх прямо к границе раздела плит; он действует подобно своеобразному клину. Итак, плиты А и В слегка раздвигаются, между ними образуется расщелина (рифт). Давление пород в этом месте падает и там возникает очаг расплавленной магмы. Происходит подводное извержение вулкана, расплавленный базальт изливается через расщелину и застывает, образуя базальтовую лаву. Вот таким образом и наращиваются края раздвигающихся плит А и В. Итак, наращивание происходит за счет магматической массы, поднявшейся из астеносферы и разлившейся по склонам срединно-океанического хребта. Отсюда и английский термин «спрединг», что означает «расширение», «растекание».
Следует иметь в виду, что спрединг происходит непрерывно. Плиты АиВ все время наращиваются. Именно так и осуществляется движение данных плит в разные стороны. Подчеркнем: движение литосферных плит -это не есть перемещение какого-то объекта в пространстве (с одного места на другое); оно не имеет ничего общего с движением, скажем, льдины на поверхности воды. Движение литосферной плиты происходит за счет того, что в каком-то месте (там, где находится срединно-океанический хребет) все время наращиваются новые и новые части плиты, в результате чего ранее образовавшиеся части плиты все время отодвигаются от упомянутого места. Так что данное движение следует воспринимать не как перемещение, а как разрастание (можно сказать: расширение).
Ну а при разрастании, естественно, возникает вопрос: куда девать «лишние» части плиты? Вот плита В разрослась настолько, что достигла плиты С. Если в нашем случае плита В - это плита Наска, то плитой С может служить Южноамериканская плита.
Заметим, что на плите С находится материк; это более массивная плита по сравнению с океанической плитой В. Итак, плита В достигла плиты С. Что же дальше? Ответ известен: плита В прогнется книзу, поднырнет (подвинется) под плиту С и будет продолжать разрастаться в глубинах астеносферы под плитой С, постепенно превращаясь в вещество астеносферы. Это явление называют субдукцией. Данный термин происходит от слов «суб» и «дукция». По-латыни они означают «под» и «веду» соответственно. Так что «субдукция» - это подведение подо что-то. В нашем случае плита В оказалась подведенной под плиту С.
На рисунке хорошо видно, что вследствие прогиба плиты В глубина океана вблизи края континентальной плиты С возрастает - здесь образуется глубоководный желоб. Рядом с желобами обычно возникают цепочки действующих вулканов. Они образуются над тем местом, где «поднырнувшая» литосферная плита, наклонно уходящая в глубину, начинает частично плавиться. Плавление происходит вследствие того, что температура с глубиной заметно повысилась (до 1000-1200 °С), а давление пород возросло пока еще не очень сильно.
Теперь ты представляешь сущность концепции глобальной тектоники литосферных плит. Литосфера Земли - это совокупность плит, которые плавают на поверхности вязкой астеносферы. Под воздействием астеносферы океанические литосферные плиты движутся в направлении от срединно-океанических хребтов, кратеры которых обеспечивают постоянное нарастание океанической литосферы (это есть явление сцрединга). Океанические плиты движутся к глубоководным желобам; там они уходят в глубину и в конечном счете поглощаются астеносферой (это явление субдукции). В зонах спрединга земная кора «подпитывается» веществом астеносферы, а в зонах субдукции она возвращает «излишки» вещества в астеносферу. Эти процессы происходят за счет тепловой энергии земных недр. Зоны спрединга и зоны субдукции наиболее активны в тектоническом отношении. На них приходится основная масса (более 90%) очагов землетрясений и вулканов на земном шаре.
Описанную картину дополним двумя замечаниями. Во-первых, существуют границы между плитами, перемещающимися примерно параллельно друг другу. На таких границах одна плита (или часть плиты) смещается относительно другой по вертикали. Это так называемые трансформные разломы. Примером могут служить большие тихоокеанские разломы, идущие параллельно друг другу. Второе замечание состоит в том, что субдукция может сопровождаться процессами сминания и образования горных складок на краю континентальной коры. Именно так образовались Анды в Южной Америке. Особого разговора заслуживает образование Тибетского нагорья и Гималаев. Об этом мы поговорим в следующем параграфе.
Земная кора самый верхний слой Земли, то и изучена лучше всех. В её недрах залегают очень ценные для человека горные породы и минералы, который он научился использовать в хозяйстве. Рисунок 1. Строение Земли Верхний слой земной коры состоит из достаточно мягких горных пород. Они образованы в результате разрушения твёрдых пород (например, песок), отложения остатков животных (мел) или...
Выделяются два тектонических режима: платформенный и орогенный, которым соответствуют мегаструктуры II порядка – платформы и орогены. На платформах развивается рельеф разновысотных равнин различного генезиса, в областях горообразования – горные страны. Платформенные равнины Платформенные равнины развиваются на разновозрастных платформах и являются основной мегаформой рельефа континентов...
А иногда могут образовываться даже провалы. Эти формы широко распространены в среднеазиатских районах. Карст и карстовые формы рельефа. Известняки, гипс и другие родственные им породы почти всегда имеют большое количество трещин. Дождевые и снеговые воды по этим трещинам уходят вглубь земли. При этом они постепенно растворяют известняки и расширяют трещины. В результате вся толща известняковых...
Высокая точка всей Украины гора Говерла (2 061 м) в Украинских Карпатах. Низменности, возвышенности и горы Украины приурочены к различным тектоническим структурам, которые влияли на развитие современного рельефа, на поверхность отдельных частей территории. Низменности. На севере Украины находится Полесская низменность, имеющая наклон к рекам Припять и Днепр. Высоты ее не превышают 200 м, только...
Глобальным рельеф - это совокупность неровностей суши, дна океанов и морей на территории всего земного шара. Глобальный рельеф включает крупнейшие формы земной поверхности: материки (материковые выступы) и океаны (океанические впадины). Материков шесть, они расположены в Северном и Южном полушариях (Австралия, Африка, Антарктида, Евразия, Южная Америка, Северная.Америка). Четыре океана (Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый) образуют Мировой океан.
Некоторые ученые выделяют также пятый Южный океан, омывающий Антарктиду. Его северная граница проходит в пределах параллелей от 57 до 48° ю. ш.
Географические закономерности рельефа Земли как части географической оболочки выражаются в своеобразном расположении материков и океанов на планете. На глобусе хорошо видны особенности рельефа Земли: Северное полушарие выделяется как материковое, а Южное - как океаническое. Восточное полушарие - это в большей степени суша, а Западное - в основном водные пространства. Большинство материков имеют клиновидную форму, сужаются к югу.
Гипотеза А. Вегенера
Существует несколько гипотез и теорий о формировании рельефа Земли, в том числе о развитии его крупнейших форм - материков и океанов. Немецкий ученый А. Вегенер выдвинул гипотезу (научное предположение) дрейфа материков. Она состояла в том, что на Земле в геологическом прошлом существовал единый суперконтинент Пангея, окруженный водами океана Панталасса. Около 200 млн лет назад Пангея раскололась на два материка - Лавразию (из нее образовались большая часть Евразии, Северная Америка, Гренландия) и Гондвану (образовались Южная Америка, Африка, Антарктида, Австралия, полуострова Индостан и Аравийский), разделяемые океаном Тетис (рис. 3). Материки постепенно расходились в разные стороны и приняли современные очертания.
Теория литосферных плит
Позже учеными выяснилось, что гипотеза А. Вегенера оправдала себя лишь частично. Она не смогла объяснить механизм и причины вертикальных движений в литосфере. Возникали и развивались новые взгляды на происхождение материков и океанов. В начале 60-х годов XX столетия с появлением новых данных о строении океанов ученые пришли к выводу о существовании литосферных плит, которые участвуют в движении. Литосферные плиты - устойчивые блоки земной коры, разделенные подвижными областями и гигантскими разломами, медленно движущиеся по пластичному слою в верхней мантии. Литосферные плиты включают океаническую и материковую земную кору и самую верхнюю часть мантии.
Крупнейшие литосферные плиты - это Евразиатская, Индо-Австралийская, Северо-Американская, Южно-Американская, Африканская, Антарктическая, Тихоокеанская. Срединно-океанические хребты и глубоководные желоба являются границами литосферных плит и крупными формами рельефа Земли.
Плиты лежат на астеносфере и скользят по ней. Астеносфера - пластичный слой верхней мантии пониженной твердости, прочности и вязкости (под материками на глубине 100-150 км, под океанами - примерно 50 км).
Силы, вызывающие скольжение плит по астеносфере, образуются под действием внутренних сил, возникающих во внешнем ядре Земли, и при вращении Земли вокруг своей оси. Важнейшая причина скольжения - накопление тепла в недрах Земли при распаде радиоактивных элементов.
Наиболее значимы горизонтальные движения литосферных плит. Плиты перемещаются в среднем со скоростью до 5 см в год: они сталкиваются, расходятся или скользят одна относительно другой.
В месте столкновения литосферных плит образуются глобальные складчатые пояса, представляющие собой систему горных образований между двумя платформами.
Если сближаются две литосферные плиты с континентальной земной корой, то их края вместе с накопленными на них осадочными породами сминаются в складки и образуются горы. Так, например, возник Альпийско-Гималайский горный пояс на стыке Индо-Австралийской и Евразиатской литосферных плит (рис. 4а).
Если литосферные плиты, одна из которых имеет более мощную континентальную земную кору, а другая менее мощную океаническую земную кору, сближаются, то океаническая плита словно «ныряет» под континентальную. Это объясняется тем, что океаническая плита имеет большую плотность, и как более тяжелая она опускается. В глубинных слоях мантии океаническая плита снова расплавляется. При этом возникают глубоководные желоба, а на суше - горы (см. рис. 4б).
В этих местах происходят почти все природные катастрофы, связанные с внутренними силами Земли. У берегов Южной Америки находятся глубоководные Перуанский и Чилийский желоба, а высокогорные районы Анд, протянувшиеся вдоль побережья, изобилуют действующими и потухшими вулканами.
В случае надвигания океанической коры на другую океаническую кору край одной плиты несколько поднимается, образуя островную дугу, а другой погружается, формируя желоба. Так в Тихом океане образовались Алеутские острова и обрамляющий их желоб, Курильские острова и Курило-Камчатский желоб, Японские острова, Марианские острова и желоб, в Атлантическом - Антильские острова и желоб Пуэрто-Рико.
В местах расхождения плит возникают разломы в литосфере, образующие глубокие понижения в рельефе - рифты. Происходит поднятие расплавленной магмы, излияние лавы по трещинам-разломам и постепенное ее охлаждение (см. рис. 4в). В местах разрывов на дне океана земная кора наращивается и обновляется. Примером может служить срединно-океанический хребет - область расхождения литосферных плит, расположенная на дне Атлантического океана.
Рифт разделяет Северо-Американскую и Евразиатскую плиты в северной части Атлантического океана и Африканскую плиту от Южно-Американской в южной. В зоне осевых срединно-океанических хребтов рифты представляют крупные линейные тектонические структуры земной коры длиной в сотни и тысячи, шириной в десятки и сотни километров. Вследствие перемещения плит изменяются очертания материков и расстояния между ними.
Данные Международной космической орбитальной станции позволяют рассчитать место расхождения литосферных плит. Это помогает предсказывать землетрясения и извержения вулканов, другие явления и процессы на Земле.
На Земле продолжают развиваться глобальные складчатые пояса, образованные в течение длительного времени, - Тихоокеанский и Альпийско-Гималайский. Первый опоясывает Тихий океан, образуя Тихоокеанское «огненное кольцо». В него входят горные цепи Кордильер, Анды, горные системы Малайского архипелага, Японские, Курильские острова, полуостров Камчатка, Алеутские острова.
Альпийско-Гималайский пояс по Евразии протягивается от Пиреней на западе до Малайского архипелага на востоке (Пиренеи, Альпы, Кавказ, Гималаи и др.). Здесь продолжаются активные горообразовательные процессы, сопровождающиеся и извержениями вулканов.
Альпийско-Гималайский и Тихоокеанский складчатые пояса - это молодые горы, окончательно не сформированные и не успевшие разрушиться. В основном они сложены молодыми осадочными породами морского происхождения, покрывающими древние кристаллические ядра складок. Вулканические породы перекрывают осадочные или внедрены в их толщу. К складчатым поясам приурочены месторождения железных и полиметаллических руд, олова и вольфрама.
Глобальный рельеф Земли включает крупнейшие формы земной поверхности: материки (материковые выступы) и океаны (океанические впадины). Северное полушарие Земли выделяется как материковое, а Южное - преимущественно как океаническое, Восточное - в большей степени суша, Западное - в основном водные пространства.