TEKTONIKA PŁYT

TEKTONIKA PŁYT

Teoria tektoniki płyt przyjmuje, że litosfera nie jest ciągła, lecz składa się z kilkunastu
sztywnych płyt tektonicznych zwanych też krami, które przemieszczają się po
plastycznej astenosferze

Twórcą hipotezy dryfu kontynentów jest Alfred Wegener, który w roku 1915

opu

blikował prace p.t. „Powstanie kontynentów i oceanów”. Przedstawił w niej na

mapach rozmieszczenie lądów i oceanów w trzech epokach geologicznych.

Uważał on, że bloki kontynentalne zbudowane ze skał lżejszych zanurzone są

w podłożu o większej gęstości i właściwościach plastycznych co umożliwiało
przemieszczanie się bloków kontynentalnych w poziomie.

Argumenty Alfreda Wegenera:

podobieństwo linii brzegowej, zauważone zresztą już wcześniej

(F. Bacon, C.

Pellegrini, H. Baker)

podobieństwo, a nawet identyczność budowy geologicznej obszarów

położonych po obu stronach Atlantyku

występowanie podobnych i identycznych przedstawicieli fauny i flory na

różnych kontynentach w minionych epokach geologicznych.

Wegener  przyjął  istnienie  w  przeszłości  jednego  kontynentu  Pangea,  który  rozpadł
się w triasie na szereg mniejszych bloków kontynentalnych.
Dryf  kontynentów  umożliwiał  powstawanie  łańcuchów  górskich  (dryf  zachodni)
Kordylierów  i  Andów,  a  ucieczka  od  biegunów  doprowadziła  do  zderzenia  Europy  i
Azji  w  wy

niku czego powstały Alpidy, a zderzenie Dekanu z Azją – powstanie

Himalajów.
Wegener  uważał,  że  siłami  sprawczymi  ruchu  kontynentów  ku  zachodowi    były  siły
pływowe,  a  wyniku  ruchu  wirowego  powstała  „siła  odbiegunowa”,  która  przesuwała
kontynenty  w  kierunku

równika. Wyjaśnienie przyczyny ruchu kontynentów było

najsłabszym punktem hipotezy - cała teoria została odrzucona. Powrócono do niej po
latach.
Rozwój nauk geologicznych dostarczył nowych dowodów na istnienie ruchów
poziomych w skorupie ziemskiej. W roku

1929 Artur Holmes zwrócił uwagę na

znaczenie ruchów konwekcyjnych w płaszczu ziemi, które mogły unosić lżejsze
kontynenty ku górze. Ta koncepcja uznawana jest aktualnie za najbardziej
prawdopodobną.

Mechanizm napędowy stanowią prądy konwekcyjne powstające

w górnym płaszczu Ziemi (w astenosferze). Prądy wstępujące – oddalanie płyt,
prądy zstępujące – zbliżanie płyt.

W roku 1960 H. Hess z Uniwersytetu Princeton stworzył hipotezę rozrastania  się dna
morskiego  i  zanurzania  nadmiaru  skorupy,  która  jest  wciągana  do  płaszcza  ziemi.
Hipoteza  Hessa  rozrastania  się  –  ekspansji  (spreding)  została  zaakceptowana  i
potwierdzona  przez  Kanadyjczyka  J.  Tuzo  Wilsona,  który  wykazał,  że  dno
oceaniczne rozrasta się odcinkami wzdłuż tzw. uskoków przekształcających.
Prawie

równocześnie model ekspansji dna morskiego został wzbogacony o nowe

argumenty. Dostarczały ich wyniki badań magnetycznych dna oceanicznego, które
pozwoliły nawet na obliczenie tempa spredingu (2 cm rocznie). Wykazały one, że
okresowa zmiana (rewersja) bie

gunów magnetycznych pozwala na wyodrębnienie w

skałach dna oceanicznego anomalii dodatnich i ujemnych rozłożonych pasmowo. Z
magmatyzmem Ziemi wiążą się również badania kierunku pola magnetycznego w
skałach o właściwościach magnetycznych na lądzie (wędrówki bieguna).

W ten sposób do argumentów znanych wcześniej przybyły:

budowa dna oceanu. Istnienie grzbietów oceanicznych i rowów i wiek skał nie

większy od 200 mln lat i większy w miarę oddalania od grzbietu oceanicznego

Paleomagnetyzm wskazujący na „wędrówkę” biegunów i dający możliwość

odtworzenia szerokości geograficznej i kierunków linii siła pola
magnetycznego,

Strefy aktywności wulkanicznej i trzęsień ziemi, które są ostro zarysowane i

ciągłe. Nie pokrywają się one z granicami kontynentów i oceanów.

Wskazany  rozwój  myśli  geologicznej  doprowadził  do  powstania  teorii  płyt  litosfery,
zgodnie  z  którą  skorupa  ziemska  podzielona  jest  na  kilkanaście  dużych  płyt
ograniczonych przez silnie aktywne grzbiety i rowy. Niektóre płyty złożone są tylko ze
skorupy  oceanicznej  inne  obejmują  kontynenty  i  oceany.  Prędkość  ruchu  1  –  18
cm/rok.

Płyty nieustannie przemieszczają się, zmieniając w dziejach Ziemi układ

kontynentów.

Jak może wyglądać układ kontynentów w przyszłości?

W określeniu granic między płytami litosfery bardzo pomocne okazały się badania

sejsmiczne prowadzone dynamicznie od początku w XX wieku. Strefy występowania
trzęsień pokrywają się z granicami płyt litosfery.

Między płytami istnieją trzy rodzaje granic:



ROZBIEŻNE (dywergentne) – skorupa powstaje,



ZBIEŻNE (konwergentne) – skorupa jest niszczona



PRZEKSZTAŁCAJĄCE (transformacyjne, przesuwcze) – skorupa nie

powstaje i nie jest niszczona

Wzdłuż GRANIC ROZBIEŻNYCH dochodzi do rozsuwania się płyt. Najbardziej
widoczne są one między płytami oceanicznymi. Powstają tam śródoceaniczne
grzbiety

o szerokości nawet 1000 km i wysokości 2 – 3 tys. m czasem nad poziom

morza. Zachodzi tu

rozrastanie się dna morskiego - spreding i przejawia się

intensywny wulkanizm (Islandia)

Badania  magnetyzmu  dna  oceanicznego  wykazały,  że  jest  ono  namagnesowane  w
różniące się wiekiem pasy – równoległe do osi grzbietu śródoceanicznego: młodsze
bliżej grzbietu, a starsze dalej.
Świadczy to o ciągłym tworzeniu się w osi  grzbietu nowej litosfery oceanicznej.
Ten  proces  to  spreding

– rozrastanie się dna oceanicznego. Najstarsze dno

oceaniczne liczy180 mln lat.

Grzbiet oceaniczny -

wydłużony, podwodny, system górski w oceanach; ma bardzo

rozczłonkowane zbocza i bywa rozcięty wzdłuż linii grzbietowej przez dolinę ryftową

Główne grzbiety oceaniczne

Grzbiet Śródatlantycki rozrywa Islandię. Płyty oddalają się od siebie z prędkością 2
cm/rok. Z wulkanów tarczowych wydobywa się lawa bazaltowa.

Grzbiet Śródatlantycki w Thingvillur (Islandia) - jedyne miejsce gdzie rów ukazuje się na powierzchni Ziemi

Granice rozbieżne występuje
również

kontynentach.

Powstają doliny ryftowe, np.
dolina ryftowa we wschodniej
Afryce, rów Renu

GRANICE ZBIEŻNE (konwergentne) -  płyty zbliżają się do siebie

Granica zbieżna jest granicą kolidującą. Powstaje tu tzw. strefa subdukcji – strefa,
wzdłuż  której  jedna  z  płyt  wsuwa  się  pod  sąsiednią.  Jest  to  strefa  trzęsień  ziemi  -
strefa Benioffa.

Subdukcja jest odpowiedzialna za znikanie z powierzchni Ziemi

płyt oceanicznych -

wiek najstarszych fragmentów płyt oceanicznych - ok. 180 milionów lat.
Wzdłuż linii kontaktu płyt powstają obniżenia – rowy oceaniczne.
Jeżeli kolidują dwie płyty oceaniczne, to każda może ulec subdukcji.

Płyta  zagłębiająca  się  w  płaszczu  Ziemi  ulega  nadtopieniu    (gł.  300  –  600  km),
powstaje  magma  mniej  gęsta  (andezytowa)  i  przemieszcza  się  do  powierzchni,
powodując erupcje wulkaniczne.
Jeżeli  zbiegają  się:  płyta  oceaniczna  z  kontynentalną,  to  subdukcji  ulega  płyta
oceaniczna (cięższa), a kontynentalna (lżejsza) pozostaje na powierzchni

Andy

– na granicy zbieżnej płyt: Nazca i Południowoamerykańskiej

Jeżeli kolidują dwie płyty kontynentalne, to nie ma subdukcji. Dochodzi do
fałdowania i wypiętrzenia.

Przykładem jest kolizja płyty Indo-austarlijskiej i Euro-azjatyckiej, która uformowała Himalaje.

GRANICE PRZESUWCZE (przekształcające)

Wzdłuż granic przesuwczych następuje poziomy ruch płyt względem siebie. Powstają
tam  bardzo  duże  naprężenia  rozładowujące  się  w  intensywnych  trzęsieniach  ziemi.
Płyty  litosfery  przesuwają  się  wzdłuż  siebie  nie  niszcząc  skorupy  ziemskiej.  (np.
uskok Św. Andrzeja w Kaliforni przesuwa się 48 mm/rok)

Teoria tektoniki płyt logicznie tłumaczy wszystkie procesy diastroficzne, magmowe i
metamorficzne zachodzące w obrębie skorupy ziemskiej:

- trzęsienia ziemi związane są z granicami płyt litosfery,
- łańcuchy górskie powstają w wyniku zderzania się bloków kontynentalnych i

w wyniku procesów zachodzących w strefie subdukcji,

- metamorfizm skał jest związany z ich pogrążaniem się w głębokie części

litosfery i górny płaszcz w strefach subdukcji,

- magmatyzm w pasmach górskich wiąże się z wytapianiem się magmy z

podsuwającej się litosfery oceanicznej i jej przedzieraniem się ku powierzchni
górnej płyty.

Rozmieszczenie wulkanów na kuli ziemskiej Trzęsienia ziemi

Główne łańcuchy górskie

Zjawiska, jakie zachodzą na granicach płyt:

Typ granicy

Rodzaj płyt

Topografia

Zjawisko geologiczne

Współczesny
przykład

ROZBIEŻNA

(DYWER-
GENTNA)

oceaniczno-
oceaniczna

kontynentalno
kontynentalna

Grzbiety
środkowo-
oceaniczne

Doliny ryftowe

rozrost dna  oceanicznego,
płytkie trzęsienia ziemi,
wypływy magmy,
wulkany

rozstępowanie kontynentów,
trzęsienia ziemi,
wypływy magmy, wulkany

Grzbiet
Śród-Atlantycki

Ryft Wschodnio-
Afrykański

ZBIEŻNA
(KONWERGENT
NA)

Oceaniczno-
oceaniczna

Oceaniczno-
kontynentalna

kontynentalno
kontynentalna

Łuki wysp,
Rowy oceaniczne

Góry i rowy
oceaniczne

Góry

Subdukcja, głębokie trzęsienia
ziemi, wypływy magmy,
wulkany, deformacje skał

Subdukcja, głębokie trzęsienia
ziemi,wypływy magmy,
wulkany, deformacje skał

Głębokie trzęsienia ziemi,
Deformacje skał

Zachodnie Aleuty

Andy

Himalaje

TRANSFOR
MACYJNA
(PRZESUW
CZA)

Oceaniczno-
Oceaniczna

kontynentalno
kontynentalna

Załamanie osi
grzbietów
oceanicznych

Małe
przemieszczenia
łańcuchów
górskich,
Deformacje
wzdłuż uskoków

Trzęsienia ziemi

Trzęsienia ziemi,
Deformacje skał

Załamanie na wsch.
Pacyfiku,
Wypiętrzenie na
połud. Pacyfiku

Uskok Św. Andrzeja

Gorące plamy – hot spot, mantle plum
Teoria gorących plam powstała aby wyjaśnić zjawiska wulkaniczne zachodzące poza
granicami płyt litosfery. Jest to hipotetyczna teoria termalnych diapirów. Ich powstanie
jest związane z lokalnym występowaniem nadzwyczaj gorących skał na granicy
płaszcza i jądra ziemi. Wynoszone są w górę prawdopodobnie za pomocą konwekcji.
Przykładem plamy gorąca są Hawaje, Islandia, Yellowstone.