Источник: web
Основные понятия
— землетрясения и извержения вулканов происходят в основном вдоль границ плит; частота и тип события меняются в зависимости от типа граничных условий.
— плиты взаимодействуют друг с другом на границах одним из трех способов: они расходятся, сходятся, или скользят мимо друг друга.
— пластины состоят из двух типов коры: океанической и континентальной; океаническая кора тоньше и плотнее, чем континентальная кора. Одиночные плиты, могут бытьь как материковой так и океанической корой.
— гравитация и мантийная конвекция две движущие силы для движения плит.
В 1962 году, идея о том, что части поверхности Земли перемещаются уже не казалась радикальной. Концепции дрейфа континентов и спрединга морского дна сделали революцию в геологии, и исследователи взволнованно начали пересматривать свои интерпретации имеющихся данных (см. нашу тектонику плит). Например, геологи уже давно признали, что землетрясения не случайно происходят на Земле.
На самом деле, землетрясения сосредоточены вдоль границ плит, говорит Гарри Хесс. Однако не все землетрясения происходят на одной и той же глубине. Гесс предположил, что породы дна океана будто "ныряют вниз" в зону субдукции; землетрясения происходят как на небольшой глубине от 0 до 33 км ниже поверхности, вблизи окопов так и на глубине почти 700 км. Оказывается, что только мелкие землетрясения (глубина от 0 до 33 км) отражаются на хребтах. Эти данные помогли геологам более подробно сформулировать сечения, показывающие, что плиты тонкие на хребтах, и что субдукция распространяется на большие расстояния, с плитами глубоко под континенты. Как и землетрясения, извержения вулканов расположены преимущественно на территории или вблизи границ плит.
Также как и землетрясения, различные виды вулканов находятся на разных типах границ тектонических плит. Большинство извержений вулканов, которые являются сенсационными, такие как извержение в 1980 году вулкана Сент-Хеленс, происходят вблизи зоны субдукции. Это разрушительные, взрывные извержения отражают состав магмы - она чрезвычайно вязкая и поэтому не может протекать легко. В отличие от вулканических извержений, которые происходят вдоль хребтов, протекают гораздо мягче, отчасти потому, что большинство из этих извержений происходит под 2 — 3 километровой толщей воды, а также потому, что магма является гораздо менее вязкой.
Эти наблюдения о распределении землетрясений и извержений вулканов помогли геологам определить процессы, которые происходят в зонах спрединга хребтов и зонах субдукции. Кроме того, они помогли ученым признать, что существуют и другие типы границ тектонических плит. Итак, на границах плит происходит множество геологических процессов - землетрясения, извержения вулканов, и драматические топографии, такие как горные хребты Гималаев, они все сосредоточены в зонах, где две или более плиты встречаются вдоль границы. Существует три основных способа, с помощью которых плиты взаимодействуют вдоль границ: они могут отходить друг от друга (расходится), они могут двигаться навстречу друг другу (сходится), или они могут скользить друг под друга (преобразование). Каждый из этих взаимодействий производит различные и характерные формы землетрясений, вулканизма, и топографии.
Расходящиеся границы срединно-океанических хребтов, - начало революции тектоники плит - Срединно-Атлантический хребет является классическим примером. Мелкие землетрясения и незначительные потоки лавы характеризуют срединно-океанические хребты. Морское дно на гребни выше, чем окружающие абиссальные равнины, т.к породы горячие и, следовательно, менее плотные и более плавучие. Чем дальше их распространение от центра,тем больше они охлаждаются и становятся более плотными и менее стабильными. Расхождение (спрединг) происходит уже вдоль Срединно-Атлантического хребта на протяжении 180 миллионов лет, результатом которого является большой бассейн океана - Атлантический океан.
Конвергентные границы яляются наиболее геологически активными, с различными характеристиками в зависимости от типа коры, участвующей в данном процессе. Существует два типа коры: океаническая и континентальная. Континентальная кора толстая и гибкая; океаническая кора тонкая, плотная, и имеет формы срединно-океанических хребтов. Процессы, которые происходят в зоне конвергентных границ, зависят от типа участвующей коры, что объясняет следующее.
Это зоны субдукции, считал Гесс, где плотная океаническая кора погружается под более плавучую континентальную кору. Такие границы характеризуются: (а) очень глубокой океанической траншеей рядом с высокой континентальной горной цепью, (б) большим количеством землетрясений, разного масштаба от мелких до глубинных, и (в) большим количеством промежуточных вулканов . Анды обязаны своим существованием зоне субдукции на западном краю Южно-Американской плиты; на самом деле, этот тип границы часто называют Андские маржи.
Океаническая кора сходится с океанической корой
Если сходятся две океанических плты, также происходит субдукция, но результат несколько отличается от Андских маржей. Так как плотность двух пластин схожа, как правило, более древняя океаническая кора является субдуцированной, потому что она холоднее и немного плотнее. Землетрясения различных масштабов от мелких до глубоких, как в океанической-континентальный сходимости, и вулканы в форме островных дуг, подобны горе Фудзи в Японии и Пинатубо на Филиппинах. Такие вулканы, несколько отличаются от тех, которые образуют Анды, потому что магма образуется в результате плавления океанической коры, а не в результате таяния континентальной коры.
Континентальная кора сходится с континентальной корой
Две части континентальной коры сходятся в результате большого скопления континентального материала. Обе части коры плавучи и не субдуцированны. Континентальная сходимость на примере Гималайского хребта, где Индийская плиты входит в Азиатскую плиту. Происходят многочисленные мелкие землетрясения, но вулканизма очень мало.
Большинство разломов являются сходящимися или расходящимися, трансформные разломы встречаются в местах согласованных горизонтальные смещений, где плиты скользят мимо друг друга. Такой тип разломов встречается очень редко на континентах, но он впечатляющий в местах, где данный процесс происходит. Например, разлом Сан-Андреас в Калифорнии является результатом континентального трансформного разлома - происходят частые, мелкие землетрясения (например знаменитые в 1906 году и 1989 году землетрясения Сан-Франциско), но сопутствующего вулканизма совсем мало. Альпийские неисправности в Новой Зеландии очень схожи. Большинство трансформных разломов происходит не на земле, а на коротких участках вдоль срединно-океанических хребтов. Некоторые разломы не подвласны обычной классификации и называются "зоной разломов плит". Так, например, сложную картину землетрясения получают в результате обширных, плохо согласованных зон разломов плит между Евразийской и Африканской плитой в Средиземноморском районе.
Разломы, описанные выше, составляют подавляющее большинство сейсмической и вулканической активности на Земле. Чем больше данных, которые начали встраиваться в схему тектоники плит, тем больше выявляется исключений. Что может объяснить Гавайи - явление долгоживущей вулканической активности в середине Тихоокеанской плиты, где нет субдукции, или растяжение до образоваения магмы?
Там должно было быть что-то другое. В 1963 году Дж. Тузо Уилсон, канадский геофизик, предположил, что мантия, содержит неподвижные горячие точки, с тонкими струями горячей магмы, которая действовала как горелки Бунзена в виде плит сдвинулась над ними. Гавайские острова имеют удлиненную, линейную форму, с текущими извержения вулканов на острове Гавайи и вымерших, высоко эродированных вулканических островов на северо-западе. Следовательно с точки зрения теории Уилсона, цепи островов представляют собой северо-западные движения Тихоокеанской плиты над мантийным плюмом.
Одним из важных последствий теории Уилсона является то, что, поскольку горячие точки были стационарными, след движения точки может быть использован для отслеживания истории движения плит. Например, след Гавайской цепи продолжается на северо-запад, подводная цепь уже не действующих вулканов постепенно стареет. После остановки вулканических извержений, океанские волны начинают уносить жизни людей, подрывая островов чуть ниже уровня моря, после чего они называются подводными горами. Острова и подводные горы, связанные с Гавайскими Точками обеспечивают историю движения Тихоокеанской плиты, которые по всей видимости были направлены на восток около 28 миллионов лет назад. Другие следы движений точек во всем мире могут быть использованы аналогичным образом для того чтобы восстановить историю глобальных тектонических плит.
Горячие точки добавили еще одно доказательство, для подтверждения, что плиты движутся постоянно и устойчиво. По иронии судьбы, однако, вопрос, который подстрекал насмешек для Вегенера дает начало горячим дебатам сегодня: так что же такое, в конечном счете, движущие силы плит? Плиты постоянно меняются и перестраивют себя реагируя друг на друга. В конце концов, новая Пангея (или суперконтинент) развалится, а затем снова сформируется. Что же заставляет эти плиты двигаться?
Предполагается, что по теории Гесса мантийная конвекция является главной движущей силой - теплый и менее плотный материал поднимается вдоль срединно-океанических хребтов, охлаждается, и спадает в зоне субдукции, а плиты "плывут" по этим конвективным секциям (см. плотность модуля для получения дополнительной информации). Хотя мало кто сомневается, что действительно происходит конвекция в мантии, текущее моделирование показывает, что это не так просто. Многие геологи утверждают, что сила конвекции не достаточно для движения огромных литосферных плит, такой как плита Северной Америки. Они предполагают вместо этого, что гравитация является основной движущей силой: холодная, плотная океаническая кора поглощается в зонах субдукции, и тянет за собой остальные плиты. Согласно этой теории, магматических интрузий на хребтах являются пассивными - магма просто заполняет отверстие созданое натяжением двух плит разобщенно.
Отметим, что указатели на конвективных секциях и вышележащие пластины собираются в том же направлении. На рисунке показано изменение этой динамики Земли, публикации из Геологической службы США. Несомненно, гравитации и конвекции и энергоснабжение заставляют плиты двигаться. Их относительный вклад является предметом для обсуждения и для дальнейших исследований.
Главная задача тектонических плит заключается в их способности объяснить все процессы которые мы наблюдаем, как в геологической летописи так и в настоящее время. Наше понимание всех тонкостей развивается, когда мы узнаем больше о нашей планете, но тектоника плит действительно является фундаментом, на котором построена наука геология.