הבסיס של הגיאולוגיה התיאורטית בתחילת המאה ה-20 היה השערת ההתכווצות. האדמה מתקררת כמו תפוח אפוי, ומופיעים עליה קמטים בצורת רכסי הרים. רעיונות אלה פותחו על ידי התיאוריה של גיאו-סינקלינים, שנוצרו על בסיס מחקר של מבנים מקופלים. תיאוריה זו נוסחה על ידי ג'יימס דיינה, שהוסיף את עקרון האיזוסטזי להשערת ההתכווצות. לפי תפיסה זו, כדור הארץ מורכב מגרניט (יבשות) ומבזלת (אוקיינוסים). כאשר כדור הארץ נדחס בשפלות האוקיינוסים, נוצרים כוחות משיקים שמפעילים לחץ על היבשות. האחרונים עולים אל רכסי ההרים ואז קורסים. החומר המתקבל כתוצאה מהרס מופקד בשקעים.

בנוסף, החל וגנר לחפש עדויות גיאופיזיות וגיאודטיות. עם זאת, באותה תקופה רמת המדעים הללו לא הייתה בבירור מספיקה כדי לתקן את התנועה הנוכחית של היבשות. ב-1930 מת וגנר במהלך משלחת לגרינלנד, אך לפני מותו כבר ידע שהקהילה המדעית לא קיבלה את התיאוריה שלו.

בהתחלה תיאוריית סחיפת יבשותהתקבלה לטובה על ידי הקהילה המדעית, אך בשנת 1922 היא ספגה ביקורת חריפה על ידי כמה מומחים ידועים בבת אחת. הטענה העיקרית נגד התיאוריה הייתה שאלת הכוח שמניע את הלוחות. וגנר האמין שהיבשות נעות לאורך הבזלות של קרקעית האוקיינוס, אבל זה דורש מאמץ עצום, ואיש לא יכול היה לנקוב במקור של כוח זה. כוח הקוריוליס, תופעות גאות ושפל ועוד כמה הוצעו כמקור לתנועת לוחות, אולם החישובים הפשוטים ביותר הראו שכולם אינם מספיקים לחלוטין כדי להזיז בלוקים יבשתיים ענקיים.

מבקרי התיאוריה של וגנר הציבו בחזית את שאלת הכוח המניע את היבשות, והתעלמו מכל העובדות הרבות שאישרו את התיאוריה ללא תנאי. למעשה, הם מצאו את הנושא היחיד שבו התפיסה החדשה חסרת אונים, וללא ביקורת בונה, הם דחו את העדויות העיקריות. לאחר מותו של אלפרד וגנר נדחתה תורת סחיפת היבשות, בהינתן מעמד של מדע שולי, ורובם המכריע של המחקר המשיך להתבצע במסגרת תורת הגיאו-סינקלינים. נכון, היא גם נאלצה לחפש הסברים להיסטוריה של התיישבות בעלי החיים ביבשות. לשם כך הומצאו גשרים יבשתיים שחיברו בין היבשות, אך צללו למעמקי הים. זו הייתה לידה נוספת של האגדה על אטלנטיס. ראוי לציין שכמה מדענים לא הכירו בפסק הדין של רשויות העולם והמשיכו לחפש עדויות לתנועת היבשות. אז דו טוט אלכסנדר דו טוט) הסביר את היווצרותם של הרי ההימלאיה בהתנגשות של הינדוסטאן והלוח האירו-אסיאתי.

המאבק האיטי בין הפיקסיסטים, כפי שכונו התומכים בהיעדר תנועות רוחביות משמעותיות, לבין הניידים, שטענו כי היבשות אכן זזו, התלקח במרץ מחודש בשנות ה-60, כאשר כתוצאה מלימוד הקרקעית. של האוקיינוסים, המפתחות להבנת ה"מכונה" הנקראת כדור הארץ.

עד תחילת שנות ה-60 נערכה מפת טופוגרפיה של קרקעית האוקיינוס העולמי, שהראתה כי רכסי אמצע האוקיינוסים נמצאים במרכז האוקיינוסים, המתנשאים 1.5-2 ק"מ מעל מישורי התהום המכוסים במשקעים. נתונים אלו אפשרו לר' דיץ ולהארי הס להעלות את השערת ההתפשטות ב-1963. לפי השערה זו, הסעה מתרחשת במעטפת בקצב של כ-1 ס"מ לשנה. ענפים עולים של תאי הסעה נושאים חומר מעטפת מתחת לרכסי אמצע האוקיינוס, המחדש את קרקעית האוקיינוס בחלק הצירי של הרכס כל 300-400 שנה. יבשות אינן צפות על קרום האוקיינוס, אלא נעות לאורך המעטפת, כשהן "מולחמות" באופן פסיבי לתוך הלוחות הליטוספריים. על פי תפיסת ההתפשטות, האגנים האוקייניים של המבנה אינם יציבים, לא יציבים, בעוד היבשות יציבות.

אותו כוח מניע (הפרש גובה) קובע את מידת הדחיסה האופקית האלסטית של הקרום על ידי כוח החיכוך הצמיג של הזרימה כנגד קרום כדור הארץ. גודלה של דחיסה זו קטנה באזור העלייה של זרימת המעטפת ועולה ככל שהיא מתקרבת למקום הזרימה היורדת (עקב העברת מתח הדחיסה דרך הקרום המוצק הבלתי ניתן לתנועה בכיוון ממקום העלייה למקום של ירידה בזרימה). מעל הזרימה היורדת, כוח הדחיסה בקרום כל כך גדול, שמדי פעם חורגת חוזק הקרום (באזור החוזק הנמוך ביותר והמתח הגבוה ביותר), דפורמציה לא אלסטית (פלסטית, שבירה). של הקרום מתרחשת - רעידת אדמה. במקביל, רכסי הרים שלמים, למשל, הרי ההימלאיה, נדחטים ממקום העיוות של הקרום (בכמה שלבים).

עם דפורמציה פלסטית (שבירה), המתח בו יורד מהר מאוד (בקצב תזוזה של הקרום בזמן רעידת אדמה) - כוח הלחיצה במקור רעידת האדמה ובסביבתו. אך מיד לאחר סיום העיוות הלא אלסטי, נמשכת עלייה איטית מאוד במתח (דפורמציה אלסטית) שנקטעה על ידי רעידת האדמה עקב התנועה האיטית מאוד של זרימת המעטפת הצמיגית, שמתחילה את מחזור ההכנה לרעידת האדמה הבאה.

לפיכך, תנועת הלוחות היא תוצאה של העברת חום מהאזורים המרכזיים של כדור הארץ על ידי מאגמה צמיגה מאוד. במקרה זה, חלק מהאנרגיה התרמית מומרת ל עבודה מכניתכדי להתגבר על כוחות החיכוך, וחלק, לאחר שעבר דרך קרום כדור הארץ, מוקרן אל החלל שמסביב. אז הפלנטה שלנו היא, במובן מסוים, מנוע חום.

קיימות מספר השערות לגבי הסיבה לטמפרטורה הגבוהה של פנים כדור הארץ. בתחילת המאה ה-20, השערת האופי הרדיואקטיבי של אנרגיה זו הייתה פופולרית. נראה היה שהדבר אושר על ידי הערכות של הרכב הקרום העליון, שהראו ריכוזים משמעותיים מאוד של אורניום, אשלגן ושאר יסודות רדיואקטיביים, אך מאוחר יותר התברר שתכולת היסודות הרדיואקטיביים בסלעי קרום כדור הארץ אינה מספקת לחלוטין. כדי להבטיח את הזרימה הנצפית של חום עמוק. ותכולת היסודות הרדיואקטיביים בחומר התת-קרקעי (בהרכב קרוב לבזלות של קרקעית האוקיינוס), אפשר לומר, זניחה. עם זאת, זה לא שולל תכולה גבוהה מספיק של יסודות רדיואקטיביים כבדים היוצרים חום באזורים המרכזיים של כדור הארץ.

מודל אחר מסביר את החימום על ידי בידול כימי של כדור הארץ. בתחילה, כוכב הלכת היה תערובת של סיליקט וחומרים מתכתיים. אבל במקביל להיווצרות כוכב הלכת, החלה ההתמיינות שלו לקליפות נפרדות. חלק המתכת הצפוף יותר מיהר למרכז כדור הארץ, והסיליקטים התרכזו בקליפות העליונות. במקרה זה, האנרגיה הפוטנציאלית של המערכת ירדה והפכה לאנרגיה תרמית.

חוקרים אחרים מאמינים כי התחממות כוכב הלכת התרחשה כתוצאה מהצטברות במהלך פגיעות של מטאוריטים על פני השטח של גוף שמימי בהתהוות. הסבר זה מוטל בספק - במהלך ההצטברות השתחרר חום כמעט על פני השטח, משם הוא נמלט בקלות לחלל, ולא לאזורים המרכזיים של כדור הארץ.

כוחות משניים

לכוח החיכוך הצמיג הנובע מהסעה תרמית תפקיד מכריע בתנועות הלוחות, אך מלבדו פועלים על הלוחות כוחות אחרים, קטנים יותר, אך גם חשובים. אלו הם הכוחות של ארכימדס, המבטיחים שהקרום הקל יותר צף על פני המעטפת הכבדה יותר. כוחות גאות ושפל, עקב השפעת הכבידה של הירח והשמש (ההבדל בהשפעת הכבידה שלהם על נקודות של כדור הארץ במרחקים שונים מהם). כעת "גבשושית" הגאות על כדור הארץ, הנגרמת על ידי המשיכה של הירח, היא בממוצע כ-36 ס"מ. בעבר, הירח היה קרוב יותר וזה היה בקנה מידה גדול, העיוות של המעטפת מוביל להתחממותו. לדוגמה, הוולקניות הנצפית באיו (ירח של צדק) נגרמת בדיוק מכוחות אלו - הגאות על איו היא כ-120 מ' וכן הכוחות הנובעים משינויים בלחץ האטמוספרי על חלקים שונים של פני כדור הארץ - אטמוספריים. כוחות הלחץ משתנים לעתים קרובות ב-3%, המקבילה לשכבת מים רציפה בעובי 0.3 מ' (או גרניט בעובי של לפחות 10 ס"מ). יתרה מכך, שינוי זה יכול להתרחש באזור רוחב של מאות קילומטרים, בעוד השינוי בכוחות הגאות והשפל מתרחש בצורה חלקה יותר - במרחקים של אלפי קילומטרים.

גבולות מתפצלים או הפרדת צלחות

אלו הם הגבולות בין הלוחות הנעים בכיוונים מנוגדים. בתבליט של כדור הארץ גבולות אלו מתבטאים בקרעים, שוררים בהם עיוותי מתיחה, עובי הקרום מצטמצם, זרימת החום מקסימלית ומתרחשת געשיות פעילה. אם נוצר גבול כזה ביבשת, אז נוצר בקע יבשתי, שיכול להפוך מאוחר יותר לאגן אוקיאני שבמרכזו בקע אוקיאני. בשסעים אוקיינוסים, התפשטות גורמת להיווצרות קרום אוקיינוס חדש.

קרעי אוקיינוס

תרשים של מבנה רכס אמצע האוקיינוס

שסעים יבשתיים

פיצול היבשת לחלקים מתחיל בהיווצרות קרע. הקרום מתדלדל ומתרחק, מאגמטיזם מתחיל. נוצר שקע ליניארי מורחב בעומק של כמאות מטרים, אשר מוגבל על ידי סדרה של תקלות רגילות. לאחר מכן יתכנו שני תרחישים: או שההתפשטות של הבקע נעצרת והוא מתמלא בסלעי משקע, הופך לאולקוגן, או שהיבשות ממשיכות להתרחק וביניהן, כבר בבקעים אוקייניים טיפוסיים, מתחיל להיווצר קרום האוקיינוס .

גבולות מתכנסים

גבולות מתכנסים הם גבולות שבהם לוחות מתנגשים. שלוש אפשרויות אפשריות:

צלחת קונטיננטלית עם אוקיינוס. הקרום האוקיאני צפוף יותר מהקרום היבשתי ומתנשא מתחת ליבשת באזור ההפחתה.
צלחת אושיאנית עם אוקיאנית. במקרה זה, אחת הלוחות זוחלת מתחת לשנייה ונוצר גם אזור החתלה, שמעליו נוצרת קשת אי.
צלחת קונטיננטלית עם קונטיננטל. מתרחשת התנגשות, מופיע אזור מקופל חזק. הדוגמה הקלאסית היא הרי ההימלאיה.

IN מקרים נדיריםיש דחיפה של הקרום האוקיאני ביבשת - חסימה. בתהליך זה נוצרו האופיוליטים של קפריסין, קלדוניה החדשה, עומאן ואחרים.

באזורי ההפחתה, הקרום האוקיאני נספג, ובכך מפוצה הופעתו ברכסים באמצע האוקיינוס. הם מתרחשים באופן בלעדי תהליכים מורכבים, אינטראקציות של הקרום והמעטפת. לפיכך, קרום אוקיינוס יכול למשוך אל המעטפת גושי קרום יבשתי, אשר בשל צפיפותם הנמוכה, נפלטים בחזרה אל הקרום. כך נוצרים מתחמים מטמורפיים של לחצים אולטרה-גבוהים, אחד האובייקטים הפופולריים ביותר של המחקר הגיאולוגי המודרני.

רוב אזורי ההפחתה המודרניים ממוקמים לאורך הפריפריה של האוקיינוס השקט, ויוצרים את טבעת האש השקטית. התהליכים המתרחשים באזור התכנסות הלוחות נחשבים מהמורכבים ביותר בגיאולוגיה. הוא מערבב בלוקים ממוצא שונה, ויוצר קרום יבשתי חדש.

שוליים יבשתיים פעילים

שוליים יבשתיים פעילים מתרחשים במקום שבו קרום אוקיינוס שוקע מתחת ליבשת. החוף המערבי של דרום אמריקה נחשב לסטנדרט עבור הגדרה גיאודינמית זו, הוא נקרא לעתים קרובות האנדיםסוג השוליים היבשתיים. השוליים היבשתיים הפעילים מאופיינים בהרי געש רבים ובמגמטיזם רב עוצמה באופן כללי. להמסים שלושה מרכיבים: הקרום האוקיאני, המעטפת שמעליו והחלקים התחתונים של הקרום היבשתי.

מתחת לשוליים היבשתיים הפעילים, יש אינטראקציה מכנית פעילה בין הלוחות האוקיינוסים והיבשתיים. בהתאם למהירות, גיל ועובי הקרום האוקיינוס, יתכנו מספר תרחישי שיווי משקל. אם הצלחת נעה באיטיות ובעלת עובי נמוך יחסית, אזי היבשת מגרדת ממנה את הכיסוי המשקע. סלעי משקע נמעכים לקפלים עזים, עוברים מטמורפוזה והופכים לחלק מהקרום היבשתי. המבנה המתקבל נקרא טריז הצטברות. אם מהירות צלחת ההחתלה גבוהה והכיסוי המשקע דק, אז הקרום האוקיאני מוחק את קרקעית היבשת ומושך אותו לתוך המעטפת.

קשתות אי

קשת אי

קשתות של איים הן שרשראות של איים געשיים מעל אזור ההפחתה, המתרחשות במקום שבו לוח אוקיאני מתכווץ מתחת ללוח אוקיאני אחר. ניתן למנות את האיים האלאוטיים, הקוריל, מריאנה וארכיפלגים רבים אחרים כקשתות איים מודרניות טיפוסיות. האיים של יפן מכונים לעתים קרובות גם כקשת איים, אך יסודותיהם עתיקים מאוד והם נוצרים למעשה על ידי מספר מתחמי קשת איים מתקופות שונות, כך ש איים יפניםהם מיקרו יבשת.

קשתות אי נוצרות כאשר שני לוחות אוקיינוסים מתנגשים. במקרה זה, אחת הלוחות נמצאת בתחתית והיא נטמעת במעטפת. הרי געש של קשת אי נוצרים על הצלחת העליונה. הצד המעוקל של קשת האי מופנה לעבר הלוח שנבלע. בצד זה יש תעלת מים עמוקים ושוקת קשת קדמית.

מאחורי קשת האי יש אגן קשת אחורית (דוגמאות טיפוסיות: ים אוחוטסק, ים סין הדרומי וכו') שבו יכולה להתרחש גם התפשטות.

התנגשות של יבשות

התנגשות הלוחות היבשתיים מובילה לקריסת הקרום ולהיווצרות רכסי הרים. דוגמה להתנגשות היא חגורת הרי האלפיני-הימלאיה שנוצרה על ידי סגירת אוקיינוס תטיס והתנגשות עם הלוח האירו-אסיאתי של הינדוסטאן ואפריקה. כתוצאה מכך, עובי הקרום גדל באופן משמעותי, מתחת להרי ההימלאיה הוא 70 ק"מ. זהו מבנה לא יציב, הוא נהרס באופן אינטנסיבי על ידי שחיקה פני השטח וטקטונית. גרניט מותך מסלעי משקע וסלעי בטן שעברו מטמורפוזה בקרום עם עובי מוגבר בחדות. כך נוצרו האמבטיות הגדולות ביותר, למשל, אנגרה-ויטימסקי וזרנדה.

שנה גבולות

איפה הלוחות נעים במסלול מקביל, אבל עם מהירות שונה, נוצרות תקלות טרנספורמציה - הפרעות גזירה גרנדיוזיות, נפוצות באוקיינוסים ונדירות ביבשות.

שינוי בקע

באוקיינוסים, שגיאות טרנספורמציה פועלות בניצב לרכסים של אמצע האוקיינוס (MORs) ומפרקות אותם לקטעים ברוחב ממוצע של 400 ק"מ. בין מקטעי הרכס יש חלק פעיל של תקלת הטרנספורמציה. רעידות אדמה ובניית הרים מתרחשות ללא הרף באזור זה, מבני נוצות רבים נוצרים סביב השבר - דחפים, קפלים ותפיסות. כתוצאה מכך, סלעי מעטפת נחשפים לעתים קרובות באזור השבר.

בשני הצדדים של מקטעי MOR ישנם חלקים לא פעילים של תקלות טרנספורמציה. תנועות פעילות אינן מתרחשות בהן, אך הן מתבטאות בבירור בטופוגרפיה של קרקעית האוקיינוס כהתרוממות ליניאריות עם שקע מרכזי.

תקלות טרנספורמציה יוצרות רשת רגילה, וברור שאינן נוצרות במקרה, אלא מסיבות פיזיות אובייקטיביות. השילוב של נתוני דוגמנות מספריים, ניסויים תרמופיזיים ותצפיות גיאופיזיות אפשרו לגלות שלהסעת המעטפת יש מבנה תלת מימדי. בנוסף לזרימה הראשית מה-MOR, נוצרות זרימות אורכיות בתא ההסעה עקב התקררות החלק העליון של הזרימה. החומר המקורר הזה שועט למטה לאורך הכיוון הראשי של זרימת המעטפת. באזורים של זרימה יורדת משנית זו ממוקמות תקלות הטרנספורמציה. מודל זה תואם היטב את הנתונים על זרימת החום: נצפית ירידה על תקלות הטרנספורמציה.

תזוזות על פני היבשות

גבולות לוחות גזירה ביבשות הם נדירים יחסית. אולי הדוגמה הפעילה היחידה כרגע לסוג זה של גבול היא שבר סן אנדראס, המפריד בין הלוח הצפון אמריקאי לאוקיינוס השקט. שבר סן אנדראס באורך 800 מייל הוא אחד האזורים הפעילים ביותר מבחינה סיסמית על פני כדור הארץ: הלוחות זזים זה לזה ב-0.6 ס"מ בשנה, רעידות אדמה בעוצמה של יותר מ-6 יחידות מתרחשות בממוצע אחת ל-22 שנים. העיר סן פרנסיסקו וחלק גדול מאזור מפרץ סן פרנסיסקו בנויים בסמיכות לשבר זה.

תהליכי Intraplate

הניסוחים הראשונים של טקטוניקת הלוחות טענו שוולקניות ותופעות סיסמיות התרכזו לאורך גבולות הלוחות, אך עד מהרה התברר שבתוך הלוחות מתרחשים תהליכים טקטוניים ומאגמטיים ספציפיים, שהתפרשו גם במסגרת תיאוריה זו. בין התהליכים התוך-לוחיים, מקום מיוחד נכבש על ידי תופעות של מאגמטיזם בזלתי ארוך טווח באזורים מסוימים, מה שנקרא נקודות חמות.

נקודות חמות

איים געשיים רבים ממוקמים בקרקעית האוקיינוסים. חלקם ממוקמים ברשתות שגילם משתנים ברציפות. דוגמה קלאסית לרכס תת ימי כזה הוא הרכס התת ימי של הוואי. הוא מתנשא מעל פני האוקיינוס בצורת איי הוואי, שמהם משתרעת לצפון-מערב שרשרת של הרים ים בעלי גיל מתמשך, שחלקם, למשל, אטול מידוויי, מגיעים אל פני השטח. במרחק של כ-3000 ק"מ מהוואי, השרשרת פונה מעט צפונה וכבר נקראת ה-Imperial Range. הוא נקטע בתעלה של מים עמוקים מול קשת האי האלאוטי.

כדי להסביר את המבנה המדהים הזה, הוצע כי ישנה נקודה חמה מתחת לאיי הוואי - מקום בו עולה על פני השטח זרימת מעטה חמה, הממיסה את הקרום האוקיאני שנע מעליו. יש הרבה נקודות כאלה על כדור הארץ עכשיו. זרימת המעטפת שגורמת להם נקראה פלומה. במקרים מסוימים, מניחים מקור עמוק במיוחד של חומר פלומה, עד לגבול הליבה-מעטפת.

מלכודות ורמות אוקיינוסים

בנוסף לנקודות חמות ארוכות טווח, לפעמים מתרחשות שפיכות גרנדיוזיות של נמסים בתוך הלוחות, היוצרים מלכודות ביבשות, ורמות אוקיינוסים באוקיינוסים. הייחודיות של סוג זה של מאגמטיזם היא שהיא מתרחשת בזמן קצר מבחינה גיאולוגית - בסדר גודל של כמה מיליוני שנים, אך תופסת שטחים נרחבים (עשרות אלפי קמ"ר); במקביל, נשפך נפח אדיר של בזלת, הדומה למספרן, מתגבש ברכסי אמצע האוקיינוס.

ידועות מלכודות סיביריות ברציף הסיבירי המזרחית, מלכודות של רמת דקאן ביבשת הינדוסטאן ועוד רבות אחרות. סבורים כי מלכודות נגרמות גם מזרימות מעטפת חמות, אך בניגוד לנקודות חמות, הן קצרות מועד וההבדל ביניהן אינו ברור לחלוטין.

נקודות חמות ומלכודות הולידו את היצירה של מה שנקרא גיאוטקטוניקה של פלומה, הקובע כי לא רק הסעה רגילה, אלא גם פלומות ממלאות תפקיד משמעותי בתהליכים גיאודינמיים. טקטוניקת הפלומה אינה סותרת את טקטוניקת הלוחות, אלא משלימה אותה.

טקטוניקת הלוחות כמערכת של מדעים

לא ניתן עוד לראות בטקטוניקה מושג גיאולוגי גרידא. הוא ממלא תפקיד מפתח בכל מדעי הגיאוגרפיה; כמה גישות מתודולוגיות עם מושגים ועקרונות בסיסיים שונים זוהו בו.

מנקודת מבט גישה קינמטית, ניתן לתאר את תנועות הלוחות על ידי החוקים הגיאומטריים של תנועת הדמויות על הכדור. כדור הארץ נתפס כפסיפס של לוחות בגדלים שונים הנעים זה לזה ולכוכב הלכת עצמו. נתונים פליאומגנטיים מאפשרים לשחזר את מיקומו של הקוטב המגנטי ביחס לכל לוח בזמנים שונים. הכללת נתונים על לוחות שונים הובילה לשחזור של כל רצף התזוזות היחסיות של הלוחות. שילוב הנתונים הללו עם מידע מנקודות חמות סטטיות אפשרו לקבוע את התנועות המוחלטות של הלוחות ואת היסטוריית התנועה של הקטבים המגנטיים של כדור הארץ.

גישה תרמופיזיתמחשיב את כדור הארץ כמנוע חום, שבו אנרגיה תרמית מומרת חלקית לאנרגיה מכנית. במסגרת גישה זו, תנועת החומר בשכבות הפנימיות של כדור הארץ מעוצבת כזרימה של נוזל צמיג, המתוארת על ידי משוואות Navier-Stokes. הסעת המעטפת מלווה במעברי פאזה ו תגובה כימית, אשר ממלאים תפקיד מכריע במבנה זרימות המעטפת. בהתבסס על נתוני צלילים גיאופיזיים, תוצאות של ניסויים תרמופיזיים וחישובים אנליטיים ומספריים, מדענים מנסים לפרט את מבנה הסעת המעטפת, למצוא קצבי זרימה ומאפיינים חשובים אחרים של תהליכים עמוקים. נתונים אלו חשובים במיוחד להבנת המבנה של החלקים העמוקים ביותר של כדור הארץ - המעטפת התחתון והליבה, שאינם נגישים למחקר ישיר, אך ללא ספק יש להם השפעה עצומה על התהליכים המתרחשים על פני כדור הארץ.

גישה גיאוכימית. לגיאוכימיה, טקטוניקת הלוחות חשובה כמנגנון לחילופי חומר ואנרגיה מתמשכים בין הקונכיות השונות של כדור הארץ. כל סביבה גיאודינמית מאופיינת באסוציאציות ספציפיות של סלעים. בתורו, ניתן להשתמש במאפיינים אופייניים אלה כדי לקבוע את הסביבה הגיאודינמית שבה נוצר הסלע.

גישה היסטורית. במובן של ההיסטוריה של כדור הארץ, טקטוניקת הלוחות היא ההיסטוריה של חיבור ופיצול יבשות, לידת והכחדה של שרשראות געשיות, הופעתם וסגירתם של אוקיינוסים וימים. כעת, עבור גושי קרום גדולים, ההיסטוריה של התנועות נקבעה בפירוט רב ובמשך תקופה ניכרת של זמן, אך עבור לוחות קטנים, הקשיים המתודולוגיים גדולים הרבה יותר. התהליכים הגיאודינמיים המורכבים ביותר מתרחשים באזורי התנגשות לוחות, שבהם נוצרים רכסי הרים, המורכבים מבלוקים הטרוגניים קטנים רבים - שטחים. כאשר חקרו את הרי הרוקי, נולד כיוון מיוחד של מחקר גיאולוגי - ניתוח שטח, שקלט מערכת של שיטות לזיהוי שטחים ושחזור ההיסטוריה שלהם.

טקטוניקת הלוחות בכוכבי לכת אחרים

אין כיום עדויות לטקטוניקת הלוחות המודרנית על כוכבי לכת אחרים במערכת השמש. מחקרים על השדה המגנטי של מאדים, שנערכו ב תחנת החלל Mars Global Surveyor, הצביע על האפשרות של טקטוניקת לוחות על מאדים בעבר.

בעבר [ מתי?] זרימת החום ממעי כוכב הלכת הייתה גדולה יותר, ולכן הקרום היה דק יותר, גם הלחץ מתחת לקרום הדק הרבה יותר נמוך בהרבה. ובלחץ נמוך משמעותית ובטמפרטורה מעט גבוהה יותר, הצמיגות של זרימת הסעת המעטפת ישירות מתחת לקרום הייתה נמוכה בהרבה מזו הנוכחית. לכן בקרום הצף על פני זרימת המעטפת, שהוא פחות צמיג מהיום, נוצרו רק עיוותים אלסטיים קטנים יחסית. והלחצים המכניים שנוצרו בקרום על ידי זרמי הסעה פחות צמיגים מהיום לא הספיקו כדי לחרוג מהחוזק הסופי של סלעי הקרום. לכן, יתכן שלא הייתה פעילות טקטונית כמו בזמן מאוחר יותר.

תנועות צלחת עבר

למידע נוסף על נושא זה, ראה: היסטוריה של תנועת צלחות.

שחזור של תנועות לוחות בעבר הוא אחד הנושאים העיקריים של המחקר הגיאולוגי. בדרגות שונות של פירוט, מיקומי היבשות והבלוקים שמהם נוצרו שוחזרו עד הארכאן.

מניתוח תנועות היבשות נעשתה תצפית אמפירית לפיה כל 400-600 מיליון שנה מתאספות היבשות ליבשת ענקית המכילה כמעט את כל הקרום היבשתי - יבשת-על. יבשות מודרניות נוצרו לפני 200-150 מיליון שנה, כתוצאה מפיצול יבשת העל פנגיאה. כעת נמצאות היבשות בשלב של הפרדה כמעט מקסימלית. האוקיינוס האטלנטי מתרחב והאוקיינוס השקט נסגר. הינדוסטאן נע צפונה ומרסקת את הלוח האירו-אסיאתי, אך ככל הנראה, המשאב של תנועה זו כבר כמעט מוצה, ובקרוב אזור חדש subduction, שבה הקרום האוקייני של האוקיינוס ההודי ייקלט מתחת ליבשת ההודית.

השפעת תנועות הצלחות על האקלים

מיקומן של מסות יבשות גדולות באזורי הקוטב תורם לירידה כללית בטמפרטורה של כוכב הלכת, מכיוון שיכולות להיווצר יריעות קרח ביבשות. ככל שהקרחון מפותח יותר, כך האלבדו של כוכב הלכת גדול יותר והטמפרטורה השנתית הממוצעת נמוכה יותר.

בנוסף, המיקום היחסי של היבשות קובע את זרימת האוקיינוס והאטמוספירה.

עם זאת, תכנית פשוטה והגיונית: יבשות באזורי הקוטב - קרחון, יבשות באזורי קו המשווה - עליית טמפרטורה, מתבררת כשגויה בהשוואה לנתונים גיאולוגיים על עברו של כדור הארץ. הקרחון הרבעוני התרחש באמת כאשר אנטארקטיקה הופיעה באזור הקוטב הדרומי, ובחצי הכדור הצפוני, אירואסיה וצפון אמריקה התקרבו לקוטב הצפוני. מצד שני, הקרחון הפרוטרוזואיק החזקה ביותר, שבמהלכה כדור הארץ היה מכוסה כמעט לחלוטין בקרח, התרחש כאשר רוב המונים היבשתיים היו באזור המשווה.

כמו כן, שינויים משמעותיים במיקומן של היבשות מתרחשים על פני זמן של כעשרות מיליוני שנים, כאשר משך הזמן הכולל של עידני הקרח הוא כמספר מיליוני שנים, ובמהלך עידן קרח אחד ישנם שינויים מחזוריים של קרחונים ותקופות בין-קרחוניות. . כל השינויים האקלימיים הללו מתרחשים במהירות בהשוואה למהירויות שבהן נעות היבשות, ולכן תנועת הלוחות לא יכולה להיות הסיבה.

מהאמור לעיל עולה כי תנועות הלוחות אינן ממלאות תפקיד מכריע בשינויי האקלים, אך יכולות להיות גורם נוסף וחשוב ש"דוחף" אותן.

משמעות טקטוניקת הלוחות

טקטוניקת הלוחות מילאה תפקיד במדעי כדור הארץ דומה לתפיסה ההליוצנטרית באסטרונומיה, או לגילוי ה-DNA בגנטיקה. לפני אימוץ התיאוריה של טקטוניקת הלוחות, מדעי כדור הארץ היו תיאוריים. הם השיגו רמה גבוהה של שלמות בתיאור אובייקטים טבעיים, אך רק לעתים נדירות הצליחו להסביר את הסיבות לתהליכים. מושגים מנוגדים יכולים לשלוט בענפים שונים של הגיאולוגיה. טקטוניקת הלוחות חיברה בין המדעים השונים של כדור הארץ, נתנה להם כוח חיזוי.

ראה גם

הערות

סִפְרוּת

וגנר א.מקור היבשות והאוקיינוסים / תרגום. איתו. פ"ג קמינסקי, עורך. פ.נ. קרופוטקין. - ל.: נאוקה, 1984. - 285 עמ'.
דוברצוב נ.ל., קירדיאשקין א.ג.גיאודינמיקה עמוקה. - נובוסיבירסק, 1994. - 299 עמ'.
Zonenshain, Kuzmin M. I.טקטוניקת הלוחות של ברית המועצות. ב-2 כרכים.
Kuzmin M. I., Korolkov A. T., Dril S. I., Kovalenko S. N.גיאולוגיה היסטורית עם יסודות של טקטוניקת הלוחות ומטלוגניה. - אירקוטסק: אירקוט. un-t, 2000. - 288 עמ'.
קוקס א, הארט ר.טקטוניקת הלוחות. - מ.: מיר, 1989. - 427 עמ'.
נ. ו. קורונובסקי, ו. ע. קאין, יאסמנוב נ. א. גיאולוגיה היסטורית: ספר לימוד. מ.: הוצאת האקדמיה, 2006.
Lobkovsky L. I., Nikishin A. M., Khain V. E. סוגיות עכשוויותגיאוטקטוניקה וגיאודינמיקה. - מ.: העולם המדעי, 2004. - 612 עמ'. - ISBN 5-89176-279-X.
קאיין, ויקטור אפימוביץ'. הבעיות העיקריות של הגיאולוגיה המודרנית. מ.: העולם המדעי, 2003.

קישורים

ברוסית

חיין, ויקטור אפימוביץ' גיאולוגיה מודרנית: בעיות וסיכויים
V. P. Trubitsyn, V. V. Rykov. הסעת מעטפת וטקטוניקה גלובלית של המכון המשותף לכדור הארץ לפיזיקה של כדור הארץ RAS, מוסקבה
גורמים לתקלות טקטוניות, סחיפה יבשתית ומאזן חום פיזי של כדור הארץ (USAP)
חיין, ויקטור אפימוביץ' טקטוניקת הלוחות, המבנים, התנועות והעיוותים שלהם

באנגלית

התפתחות כדור הארץ

כדור הארץ במערכת השמש

כדור הארץ שייך לכוכבי הלכת הארציים, מה שאומר שבניגוד לענקי גזים כמו צדק, יש לו משטח מוצק. זהו הגדול ביותר מבין ארבעת כוכבי הלכת הארציים במערכת השמש, הן מבחינת גודל והן מבחינת מסה. בנוסף, לכדור הארץ יש את הצפיפות הגבוהה ביותר, את כוח הכבידה על פני השטח החזק ביותר והשדה המגנטי החזק ביותר מבין ארבעת כוכבי הלכת.

צורת אדמה

השוואה בין הגדלים של כוכבי הלכת הארציים (משמאל לימין): מרקורי, נוגה, כדור הארץ, מאדים.

תנועת כדור הארץ

כדור הארץ נע סביב השמש במסלול אליפטי במרחק של כ-150 מיליון ק"מ עם מהירות ממוצעת של 29.765 ק"מ לשנייה. מהירות מסלול כדור הארץ אינה קבועה: ביולי הוא מתחיל להאיץ (לאחר חלוף אפליון), ובינואר הוא מתחיל להאט שוב (לאחר מעבר פריהליון). השמש וכל מערכת השמש סובבים סביב מרכז גלקסיית שביל החלב במסלול כמעט מעגלי במהירות של כ-220 קמ"ש. כדור הארץ נסחף על ידי תנועת השמש, מתאר סליל בחלל.

נכון לעכשיו, הפריהליון של כדור הארץ הוא בסביבות ה-3 בינואר והאפליון הוא בסביבות ה-4 ביולי.

עבור כדור הארץ, רדיוס כדור הגבעה (תחום ההשפעה של כוח המשיכה של כדור הארץ) הוא כ-1.5 מיליון ק"מ. זהו המרחק המקסימלי שבו השפעת כוח המשיכה של כדור הארץ גדולה יותר מהשפעת כוח המשיכה של כוכבי לכת אחרים והשמש.

מבנה כדור הארץ מבנה פנימי

מבנה כללי של כדור הארץ

לכדור הארץ, כמו כוכבי לכת יבשתיים אחרים, יש מבנה פנימי שכבות. הוא מורכב מקליפות סיליקט מוצקות (קרום, מעטפת צמיגה במיוחד) וליבה מתכתית. החלק החיצוני של הליבה הוא נוזלי (הרבה פחות צמיג מהמעטפת), בעוד החלק הפנימי מוצק.

החום הפנימי של כוכב הלכת מסופק ככל הנראה על ידי ריקבון רדיואקטיבי של האיזוטופים אשלגן-40, אורניום-238 ותוריום-232. לכל שלושת היסודות יש זמן מחצית חיים של למעלה ממיליארד שנים. במרכז כדור הארץ, הטמפרטורה עשויה לעלות ל-7,000 K, והלחץ עשוי להגיע ל-360 GPa (3.6 אלף אטמוספירה).

קרום כדור הארץ הוא החלק העליון של כדור הארץ המוצק.

קרום כדור הארץ מחולק ללוחות ליטוספריים בגדלים שונים, הנעים זה ביחס לזה.

המעטפת היא מעטפת סיליקט של כדור הארץ, המורכבת בעיקר מסלעים המורכבים מסיליקטים של מגנזיום, ברזל, סידן וכו'.

המעטפת משתרעת מעומקים של 5–70 ק"מ מתחת לגבול עם קרום כדור הארץ ועד לגבול עם הליבה בעומק של 2900 ק"מ.

הליבה מורכבת מסגסוגת ברזל ניקל מעורבת עם יסודות אחרים.

תורת הלוחות הטקטוניים פלטפורמות טקטוניות

על פי תורת הלוחות הטקטונית, החלק החיצוני של כדור הארץ מורכב מהליתוספירה, הכוללת את קרום כדור הארץ ואת החלק העליון המוקשה של המעטפת. מתחת לליתוספירה נמצאת האסתנוספירה, המרכיבה את החלק הפנימי של המעטפת. האסתנוספרה מתנהגת כמו נוזל מחומם יתר על המידה וצמיג במיוחד.

הליתוספירה מחולקת ללוחות טקטוניים וכאילו מרחפת על האסתנוספירה. לוחות הם מקטעים נוקשים הנעים זה ביחס לזה. תקופות הגירה אלו הן מיליוני שנים רבות. על תקלות בין לוחות טקטוניים עלולות להתרחש רעידות אדמה, פעילות וולקנית, בניית הרים והיווצרות שקעים באוקיינוס.

מבין הלוחות הטקטוניים, ללוחות האוקיינוסים יש את מהירות התנועה הגבוהה ביותר. אז, לוח השקט נע במהירות של 52 - 69 מ"מ בשנה. המהירות הנמוכה ביותר היא בלוח האירו-אסיאתי - 21 מ"מ בשנה.

על יבשת

יבשת-על היא יבשת בטקטוניקת הלוחות המכילה כמעט את כל הקרום היבשתי של כדור הארץ.

חקר ההיסטוריה של תנועות היבשות הראה כי בתדירות של כ-600 מיליון שנה, כל הבלוקים היבשתיים נאספים לגוש אחד, שלאחר מכן מתפצל.

את היווצרותה של יבשת העל הבאה בעוד 50 מיליון שנה חזו מדענים אמריקאים על סמך תצפיות לווייניות על תנועת היבשות. אפריקה תתמזג עם אירופה, אוסטרליה תמשיך לנוע צפונה ותתאחד עם אסיה, והאוקיינוס האטלנטי, לאחר התרחבות מסוימת, ייעלם כליל.

הרי געש

הרי געש - תצורות גיאולוגיות על פני קרום כדור הארץ או קרום של כוכב לכת אחר, שם מגיעה מאגמה אל פני השטח, ויוצרת לבה, גזים געשיים, אבנים.

המילה "וולקן" באה משמו של אל האש הרומי העתיק, וולקן.

המדע שחוקר הרי געש הוא וולקנולוגיה.

פעילות וולקנית

הרי געש מחולקים בהתאם למידת הפעילות הוולקנית לפעילים, רדומים וכבויים.

בקרב וולקנולוגים אין קונצנזוס כיצד להגדיר הר געש פעיל. תקופת פעילות הר הגעש יכולה להימשך בין מספר חודשים לכמה מיליוני שנים. הרי געש רבים הראו פעילות געשית לפני כמה עשרות אלפי שנים, אך אינם נחשבים כיום פעילים.

לעתים קרובות במכתשים של הרי געש יש אגמים של לבה נוזלית. אם המאגמה צמיגה, היא עלולה לסתום את פתח האוורור, כמו "פקק". זה מוביל להתפרצויות הנפץ החזקות ביותר, כאשר זרימת הגזים ממש דופקת את ה"תקע" מהפתח.

10 בדצמבר, 2015

ניתן ללחוץ

לפי מודרני תיאוריות של לוחות ליתוספרייםהליתוספירה כולה מחולקת על ידי אזורים צרים ופעילים - שברים עמוקים - לגושים נפרדים הנעים בשכבת הפלסטיק של המעטפת העליונה זה לזה במהירות של 2-3 ס"מ בשנה. בלוקים אלה נקראים לוחות ליטוספריים.

אלפרד וגנר הציע לראשונה תנועה אופקית של גושי קרום בשנות העשרים כחלק מהשערת "סחף היבשת", אך השערה זו לא זכתה לתמיכה באותה תקופה.

רק בשנות ה-60, מחקרים על קרקעית האוקיינוס נתנו ראיה שאין עליה עורריןתנועה אופקית של לוחות ותהליכי התפשטות האוקיינוסים עקב היווצרות (התפשטות) הקרום האוקיינוס. תחיית הרעיונות על התפקיד השולט של תנועות אופקיות התרחשה במסגרת הכיוון ה"מוביליסטי", שהתפתחותו הובילה להתפתחות תיאוריה מודרניתטקטוניקת הלוחות. ההוראות העיקריות של טקטוניקת הלוחות נוסחו בשנים 1967-68 על ידי קבוצה של גיאופיזיקאים אמריקאים - W. J. Morgan, C. Le Pichon, J. Oliver, J. Isaacs, L. Sykes בפיתוח רעיונות קודמים (1961-62) של המדענים האמריקאים G. Hess ו-R. Digts על התפשטות (התפשטות) קרקעית האוקיינוס.

הטענה היא שמדענים אינם בטוחים לחלוטין מה גורם לשינויים הללו וכיצד נקבעו גבולות הלוחות הטקטוניים. יש אינספור תיאוריות שונות, אבל אף אחת מהן לא מסבירה במלואה את כל ההיבטים של פעילות טקטונית.

בואו לפחות נגלה איך הם מדמיינים את זה עכשיו.

וגנר כתב: "בשנת 1910, הרעיון להזיז את היבשות עלה בדעתי לראשונה... כאשר נדהמתי מהדמיון של קווי המתאר של החופים משני צדי האוקיינוס האטלנטי." הוא הציע שבתחילת הפלאוזואיקון היו שתי יבשות גדולות על פני כדור הארץ - לורסיה וגונדוואנה.

Laurasia - זו הייתה היבשת הצפונית, שכללה שטחים אירופה המודרנית, אסיה ללא הודו וצפון אמריקה. היבשת הדרומית - גונדוואנה איחדה את הטריטוריות המודרניות של דרום אמריקה, אפריקה, אנטארקטיקה, אוסטרליה והינדוסטאן.

בין גונדוואנה ללורסיה היה הים הראשון - תטיס, כמו מפרץ ענק. שאר חלל כדור הארץ נכבש על ידי אוקיינוס פנתאלסה.

לפני כ-200 מיליון שנה, גונדוואנה ולוראסיה אוחדו ליבשת אחת - פנגיאה (פאן - אוניברסלי, Ge - כדור הארץ)

לפני כ-180 מיליון שנים, היבשת של פנגיאה שוב החלה להתחלק לחלקים מרכיבים, שהתערבבו על פני כוכב הלכת שלנו. החלוקה התנהלה באופן הבא: תחילה, לורסיה וגונדוואנה הופיעו שוב, לאחר מכן לורסיה התחלקה, ואז גם גונדוואנה התפצלה. בשל הפיצול וההתבדלות של חלקים מפנגאה, נוצרו אוקיינוסים. האוקיינוסים הצעירים יכולים להיחשב לאוקיינוס האטלנטי ולהודי; ישן - שקט. האוקיינוס הארקטי הפך מבודד עם העלייה במסת היבשה בחצי הכדור הצפוני.

A. Wegener מצא ראיות רבות לקיומה של יבשת אחת של כדור הארץ. קיומם באפריקה ובדרום אמריקה של שרידי בעלי חיים עתיקים - עלים נראו לו משכנעים במיוחד. אלה היו זוחלים, בדומה להיפופוטמים קטנים, שחיו רק במאגרי מים מתוקים. אז, לשחות מרחקים עצומים על המלוח מי יםהם לא יכלו. הוא מצא עדויות דומות בעולם הצומח.

עניין בהשערת תנועת היבשות בשנות ה-30 של המאה העשרים. ירד מעט, אך בשנות ה-60 הוא התחדש שוב, כאשר, כתוצאה ממחקרים על הקלה וגיאולוגיה של קרקעית האוקיינוס, התקבלו נתונים המצביעים על תהליכי ההתפשטות (התפשטות) הקרום האוקיינוס ו"צלילה" של חלק חלקים של הקרום מתחת לאחרים (הסחתה).

מבנה השבר היבשתי

חלק האבן העליון של כוכב הלכת מחולק לשתי קונכיות, הנבדלות באופן משמעותי בתכונות הריאולוגיות: ליתוספירה קשיחה ושבירה ואסתנוספרה פלסטית וניידת.
בסיס הליתוספירה הוא איזותרמי השווה בקירוב ל-1300 מעלות צלזיוס, התואם לטמפרטורת ההיתוך (סולידוס) של חומר המעטפת בלחץ ליטוסטטי הקיים בעומקים של כמה מאות קילומטרים. הסלעים השוכנים בכדור הארץ מעל האיזותרם הזה קרים למדי ומתנהגים כמו חומר נוקשה, בעוד שהסלעים הבסיסיים מאותו הרכב מתחממים למדי ומתעוותים בקלות יחסית.

הליתוספירה מחולקת ללוחות, הנעות ללא הרף לאורך פני השטח של האסתנוספרה הפלסטית. הליתוספירה מחולקת ל-8 לוחות גדולים, עשרות לוחות בינוניים ורבים קטנים. בין הלוחות הגדולים והבינוניים יש חגורות המורכבות מפסיפס של לוחות קרום קטנים.

גבולות הלוחות הם אזורים של פעילות סיסמית, טקטונית ומאגמטית; האזורים הפנימיים של הלוחות הם סיסמיים חלש ומאופיינים בביטוי חלש של תהליכים אנדוגניים.
יותר מ-90% משטח כדור הארץ נופל על 8 לוחות ליטוספריים גדולים:

חלק מהלוחות הליטוספריים מורכבים אך ורק מקרום אוקיאני (לדוגמה, לוח השקט), אחרים כוללים שברים של קרום אוקיינוס ויבשתי כאחד.

תרשים של היווצרות קרע

ישנם שלושה סוגים של תנועות צלחות יחסיות: דיברגנציה (דיברגנציה), התכנסות (התכנסות) ותנועות גזירה.

גבולות מתפצלים הם גבולות שלאורכם מתרחקים הלוחות. הסביבה הגיאודינמית שבה מתרחש תהליך המתיחה האופקית של קרום כדור הארץ, המלווה בהופעת שקעים מוארכים ליניאריים מוארכים בקעים או בצורת נקיק, נקראת קרע. גבולות אלה מוגבלים לבקעים יבשתיים ורכסי אמצע האוקיינוסים באגני האוקיינוס. המונח "בקע" (מהאנגלית rift - gap, crack, gap) מיושם על מבנים ליניאריים גדולים ממקור עמוק, שנוצרו במהלך מתיחה של קרום כדור הארץ. מבחינת מבנה, הם מבנים דמויי גראבן. ניתן להניח בקעים הן על הקרום היבשתי והן על הקרום האוקייני, ויוצרים מערכת גלובלית אחת המכוונת ביחס לציר הגיאואיד. במקרה זה, התפתחות הבקעים היבשתית יכולה להוביל לשבר בהמשכיות הקרום היבשתי ולהפיכתו של הבקע הזה לבקע אוקיאני (אם התפשטות הבקע נפסקת לפני שלב השבירה של קרום היבשת, זה מתמלא במשקעים, הופך לאולקוגן).

תהליך התפשטות הלוחות באזורי הבקעים האוקיינוסים (רכסי אמצע האוקיינוסים) מלווה ביצירת קרום אוקיאני חדש עקב נמס בזלתי מגמטי המגיע מהאסתנוספרה. תהליך כזה של היווצרות קרום אוקיאני חדש עקב נהירת חומר המעטפת נקרא התפשטות (מהאנגלית spread - to spread, unfold).

מבנה רכס אמצע האוקיינוס. 1 - אסתנוספירה, 2 - סלעים אולטרה-בסיסיים, 3 - סלעים בסיסיים (גבברואידים), 4 - קומפלקס של דילים מקבילים, 5 - בזלת קרקעית האוקיינוס, 6 - מקטעי קרום אוקיינוסים שנוצרו בזמנים שונים (I-V ככל שהם מתבגרים), 7 - כמעט- תא מעשית פני השטח (עם מאגמה אולטרה-בסיסית בחלק התחתון ובסיסית בחלק העליון), 8 - משקעים של קרקעית האוקיינוס (1-3 כשהם מצטברים)

במהלך ההתפשטות, כל דופק מתיחה מלווה בזרימה של חלק חדש של נמס מעטפת, אשר תוך כדי התמצקות בונים את קצוות הלוחות החורגים מציר MOR. באזורים אלה מתרחשת היווצרות קרום אוקיינוס צעיר.

התנגשות של לוחות ליטוספריים יבשתיים ואוקייניים

הכרעה היא תהליך ההפחתה של לוח אוקיינוס מתחת ללוח יבשתי או אוקייני אחר. אזורי ההפחתה מוגבלים לחלקים הציריים של תעלות ים עמוקות המצומדות עם קשתות איים (שהן אלמנטים של שוליים פעילים). גבולות הכרעה מהווים כ-80% מאורך כל הגבולות המתכנסים.

כאשר לוחות יבשתיים ואוקיינוסים מתנגשים, תופעת טבע היא הנחתה של הלוח האוקייני (הכבד יותר) מתחת לקצה היבשתי; כאשר שני אוקיינוסים מתנגשים, הישן יותר (כלומר, הקריר והצפוף יותר) מהם שוקע.

לאזורי ההפחתה מבנה אופייני: האלמנטים האופייניים להם הם שוקת מים עמוקים - קשת אי געשי - אגן קשת אחורי. תעלה של מים עמוקים נוצרת באזור הכיפוף והתת-דחף של צלחת ההפחתה. כשהצלחת הזו שוקעת, היא מתחילה לאבד מים (המצויים בשפע במשקעים ובמינרלים), האחרון, כידוע, מפחית משמעותית את נקודת ההיתוך של סלעים, מה שמוביל להיווצרות מרכזי התכה המזינים הרי געש באי קשת. . בחלק האחורי של הקשת הוולקנית מתרחשת בדרך כלל הרחבה כלשהי, שקובעת את היווצרותו של אגן קשת אחורי. באזור אגן הקשת האחורית, ההרחבה יכולה להיות כה משמעותית עד שהיא מובילה לקרע של קרום הלוח ולפתיחת האגן בקרום אוקיאני (מה שנקרא תהליך התפשטות הקשת האחורית).

נפח הקרום האוקיאני הנקלט באזורי ההפחתה שווה לנפח הקרום שנוצר באזורי התפשטות. הוראה זו מדגישה את הדעה לגבי קביעות נפח כדור הארץ. אבל דעה כזו היא לא היחידה שהוכחה באופן סופי. יתכן שנפח התכניות משתנה בפועם, או שיש ירידה בירידה שלו בגלל התקררות.

ההפחתה של הלוח המופחת לתוך המעטפת מתוארת על ידי מוקדי רעידת אדמה המתרחשים במגע הלוחות ובתוך הלוח המופחת (שקר יותר ולכן שביר יותר מסלעי המעטפת שמסביב). אזור מוקד סיסמי זה נקרא אזור בניוף-זוואריצקי. באזורי subduction מתחיל תהליך היווצרות קרום יבשתי חדש. תהליך נדיר בהרבה של אינטראקציה בין הלוח היבשתי לאוקיינוס הוא תהליך החסימה - דחיפה של חלק מהליתוספירה האוקיאנית אל קצה הלוח היבשתי. יש להדגיש שבמהלך תהליך זה, הלוח האוקייני מרובד, ורק חלקו העליון מתקדם - הקרום וכמה קילומטרים של המעטפת העליונה.

התנגשות של לוחות ליתוספריים יבשתיים

כאשר לוחות יבשות מתנגשים, שהקרום שלו קל יותר מחומר המעטפת וכתוצאה מכך אינו מסוגל לשקוע בתוכו, מתרחש תהליך התנגשות. במהלך ההתנגשות, קצוות של לוחות יבשתיים מתנגשים נמעכים, נמעכים ונוצרות מערכות של דחפים גדולים, מה שמוביל לצמיחת מבני הרים בעלי מבנה מורכב של דחף קפל. דוגמה קלאסית לתהליך כזה היא התנגשות של לוח ההינדוסטאן עם הלוח האירו-אסייתי, מלווה בצמיחת מערכות ההרים הגרנדיוזיות של הרי ההימלאיה וטיבט. תהליך ההתנגשות מחליף את תהליך ההפחתה, ומשלים את סגירת אגן האוקיינוס. יחד עם זאת, בתחילת תהליך ההתנגשות, כאשר קצוות היבשות כבר התקרבו, משולבת ההתנגשות עם תהליך ההפחתה (שרידי הקרום האוקיינוס ממשיכים לשקוע מתחת לקצה היבשת). תהליכי התנגשות מאופיינים במטמורפיזם אזורי בקנה מידה גדול ובמגמטיות גרניטואידית חודרנית. תהליכים אלו מובילים ליצירת קרום יבשתי חדש (עם שכבת הגרניט-גנייס האופיינית לו).

הגורם העיקרי לתנועת הלוח הוא הסעת המעטפת, הנגרמת על ידי חום המעטפת וזרמי כבידה.

מקור האנרגיה לזרמים אלה הוא הפרש הטמפרטורה בין האזורים המרכזיים של כדור הארץ והטמפרטורה של חלקיו הקרובים לפני השטח. במקביל, חלקו העיקרי של החום האנדוגני משתחרר בגבול הליבה והמעטפת במהלך תהליך ההתמיינות העמוקה, הקובע את ההתפרקות של החומר הכונדריטי הראשוני, שבמהלכו חלק המתכת ממהר למרכזו, הולך וגדל. ליבת כוכב הלכת, וחלק הסיליקט מרוכז במעטפת, שם הוא עובר התמיינות נוספת.

הסלעים המחוממים באזורים המרכזיים של כדור הארץ מתרחבים, צפיפותם יורדת, והם צפים, ומפנים את מקומם למסה קרות יותר ולכן כבדות יותר, שכבר ויתרו על חלק מהחום באזורים קרובים לפני השטח. תהליך זה של העברת חום ממשיך ברציפות, וכתוצאה מכך נוצרים תאי הסעה סגורים מסודרים. יחד עם זאת, בחלק העליון של התא, זרימת החומר מתרחשת במישור כמעט אופקי, וחלק זה של הזרימה הוא שקובע את התנועה האופקית של החומר של האסתנוספרה והלוחות המצויים עליו. באופן כללי, הענפים העולים של תאי הסעה ממוקמים מתחת לאזורי הגבולות המתפצלים (MOR וקרעים יבשתיים), בעוד שהענפים היורדים ממוקמים מתחת לאזורי הגבולות המתכנסים. לפיכך, הסיבה העיקרית לתנועת הלוחות הליטוספריים היא "גרירה" על ידי זרמים הסעה. בנוסף, מספר גורמים נוספים פועלים על הצלחות. בפרט, מתברר כי פני השטח של האסתנוספירה מוגבהים במקצת מעל אזורי הענפים העולים ויותר מונמכים באזורי השקיעה, מה שקובע את "ההחלקה" הכבידתית של הלוח הליטוספרי הממוקם על משטח פלסטי משופע. בנוסף, ישנם תהליכים של משיכת הליתוספירה האוקיאנית הקרה הכבדה באזורי ההפחתה לתוך האסתנוספרה החמה, וכתוצאה מכך, פחות צפופה, כמו גם חיתוך הידראולי על ידי בזלת באזורי MOR.

הכוחות המניעים העיקריים של טקטוניקת הלוחות מופעלים על החלק התחתון של החלקים התוך-לוחיים של הליתוספירה: כוחות "גרירת" המעטפת (גרר אנגלי) FDO מתחת לאוקיינוסים ו-FDC מתחת ליבשות, שגודלם תלוי בעיקר במהירות של הזרם האסתנוספרי, והאחרון נקבע על ידי הצמיגות והעובי של השכבה האסתנוספרית. מאחר שעובי האסתנוספרה מתחת ליבשות הוא הרבה פחות והצמיגות גבוהה בהרבה מאשר מתחת לאוקיינוסים, גודל כוח ה-FDC הוא כמעט בסדר גודל נמוך מזה של ה-FDO. מתחת ליבשות, במיוחד החלקים העתיקים שלהן (מגנים יבשתיים), האסתנוספירה כמעט מתפתלת החוצה, ולכן נראה שהיבשות "יושבות על שרטון". מכיוון שרוב הלוחות הליטוספריים של כדור הארץ המודרני כוללים חלקים אוקייניים ויבשתיים כאחד, יש לצפות שנוכחות של יבשת בהרכב הלוח במקרה הכללי צריכה "להאט" את תנועת הלוח כולו. כך זה קורה בפועל (המהירים ביותר הנעים הם הלוחות האוקיינוסים האוקיינוסים האוקיינוס השקט, קוקוס ונאסקה כמעט גרידא; האיטיים ביותר הם האירו-אסיה, צפון אמריקה, דרום אמריקה, אנטארקטיקה ואפריקה, חלק ניכר משטחה תפוסה על ידי יבשות). לבסוף, בגבולות לוחות מתכנסים, שבהם הקצוות הכבדים והקרים של הלוחות הליטוספריים (לוחות) שוקעים במעטפת, הציפה השלילית שלהם יוצרת את כוח FNB (ציפה שלילית). פעולתו של האחרון מובילה לעובדה שהחלק המופחת של הצלחת שוקע באסתנוספרה ומושך את הצלחת כולה יחד איתו, ובכך מגביר את מהירות תנועתו. ברור שכוח FNB פועל באופן אפיזודי ורק בהגדרות גיאודינמיות מסוימות, למשל, במקרים של קריסת לוחות דרך קטע 670 ק"מ שתואר לעיל.

לפיכך, ניתן לשייך באופן קונבנציונלי את המנגנונים שמניעים את הלוחות הליטוספריים לשתי הקבוצות הבאות: 1) הקשורים לכוחות "גרירת" המעטפת (מנגנון גרירת מעטפת) המופעלים על כל נקודה בתחתית הלוחות, ב. הדמות - הכוחות של FDO ו-FDC; 2) הקשורים לכוחות המופעלים על קצוות הלוחות (מנגנון כוח-קצה), באיור - הכוחות FRP ו- FNB. תפקידו של מנגנון הנעה זה או אחר, כמו גם כוחות אלה או אלה, מוערך בנפרד עבור כל לוח ליטוספרי.

מכלול התהליכים הללו משקף את התהליך הגיאודינמי הכללי, המכסה אזורים מפני השטח ועד לאזורים עמוקים של כדור הארץ. כיום מתפתחת הסעת מעטפת דו-תאים סגורה במעטפת כדור הארץ (לפי מודל הסעת המעטפת דרך המעטפת) או הסעה נפרדת במעטפת העליונה והתחתונה עם הצטברות של לוחות מתחת לאזורי ההפחתה (לפי שני- דגם שכבה). הקטבים הסבירים של עליית חומר המעטפת נמצאים בצפון מזרח אפריקה (בערך מתחת לאזור המפגש של הלוחות האפריקאים, הסומליים והערבים) ובאזור אי הפסחא (מתחת לרכס האמצעי של האוקיינוס השקט - מזרח האוקיינוס השקט). קו המשווה של שקיעת המעטפת עובר בערך לאורך שרשרת רציפה של גבולות לוחות מתכנסים לאורך הפריפריה של האוקיינוס השקט ומזרח האוקיינוס ההודי. הסעה) או (לפי מודל חלופי) הסעה תהפוך דרך המעטפת עקב קריסת הלוחות דרך קטע 670 ק"מ. הדבר עלול להוביל להתנגשות היבשות ולהיווצרותה של יבשת-על חדשה, החמישית בהיסטוריה של כדור הארץ.

תנועות הלוחות מצייתות לחוקי הגיאומטריה הכדורית וניתן לתאר אותן על בסיס משפט אוילר. משפט הסיבוב של אוילר קובע שלכל סיבוב של מרחב תלת מימדי יש ציר. לפיכך, ניתן לתאר את הסיבוב לפי שלושה פרמטרים: הקואורדינטות של ציר הסיבוב (לדוגמה, קו הרוחב והאורך שלו) וזווית הסיבוב. על סמך עמדה זו ניתן לשחזר את מיקומן של היבשות בתקופות גיאולוגיות קודמות. ניתוח של תנועות היבשות הוביל למסקנה שכל 400-600 מיליון שנה הן מתאחדות ליבשת-על אחת, שמתפרקת עוד יותר. כתוצאה מפיצול של יבשת-על כזו פנגיאה, שהתרחש לפני 200-150 מיליון שנה, נוצרו יבשות מודרניות.

טקטוניקת הלוחות היא המושג הגיאולוגי הכללי הראשון שניתן היה לבדוק. בדיקה כזו בוצעה. בשנות ה-70. אורגנה תוכנית קידוחים בים עמוקים. כחלק מתוכנית זו, בוצעו כמה מאות קידוחים על ידי ספינת הקידוח גלומר צ'לנג'ר, אשר הראו התאמה טובה של גילאים שנאמדו על פי חריגות מגנטיות עם גילאים שנקבעו מבזלת או מאופקים משקעים. ערכת ההפצה של חלקים לא מיושנים בקרום האוקיינוס מוצגת באיור:

גיל הקרום האוקיאני לפי חריגות מגנטיות (Kenneth, 1987): 1 - אזורים של חוסר נתונים ואדמה יבשה; 2–8 - גיל: 2 - הולוקן, פליסטוקן, פליאוקן (0-5 מא); 3 - מיוקן (5–23 מא); 4 - אוליגוקן (23–38 מא); 5 - אאוקן (38–53 מא); 6 - פליאוקן (53-65 מא) 7 - קרטיקון (65-135 מא) 8 - יורה (135-190 מא)

בסוף שנות ה-80. השלים ניסוי נוסף כדי לבדוק את תנועת הלוחות הליטוספריים. הוא התבסס על מדידות בסיס ביחס לקוואזרים מרוחקים. נבחרו נקודות על שני לוחות, שבהן, באמצעות טלסקופי רדיו מודרניים, נקבע המרחק לקוואזרים וזווית הנטייה שלהם, ובהתאם, חושבו המרחקים בין נקודות בשני לוחות, כלומר, נקבע קו הבסיס. דיוק הקביעה היה סנטימטרים ספורים. מספר שנים לאחר מכן, המדידות חזרו על עצמם. התקבלה התכנסות טובה מאוד של תוצאות שחושבו מאנומליות מגנטיות עם נתונים שנקבעו מקווי בסיס.

תכנית הממחישה את תוצאות המדידות של תזוזה הדדית של לוחות ליתוספריים, המתקבלות בשיטת התערבות עם קו בסיס ארוך במיוחד - ISDB (Carter, Robertson, 1987). תנועת הלוחות משנה את אורך קו הבסיס בין טלסקופי רדיו הממוקמים על לוחות שונים. מפת חצי הכדור הצפוני מציגה את קווי הבסיס שמהם מדד ה-ISDB מספיק נתונים כדי לבצע אומדן אמין של קצב השינוי באורכם (בסנטימטרים בשנה). המספרים בסוגריים מציינים את כמות תזוזת הלוחות המחושבת מהמודל התיאורטי. כמעט בכל המקרים, הערכים המחושבים והנמדדים קרובים מאוד.

לפיכך, טקטוניקת הלוחות הליתוספירית נבחנה במהלך השנים במספר שיטות עצמאיות. זה מוכר על ידי הקהילה המדעית העולמית כפרדיגמה של הגיאולוגיה בזמן הנוכחי.

לדעת את מיקום הקטבים ואת מהירות התנועה הנוכחית של לוחות ליתוספריים, מהירות ההתפשטות והבליטה של קרקעית האוקיינוס, ניתן לשרטט את נתיב התנועה של היבשות בעתיד ולדמיין את מיקומן לתקופה מסוימת תקופת זמן.

תחזית כזו נעשתה על ידי הגיאולוגים האמריקאים ר' דיץ וג'יי הולדן. בעוד 50 מיליון שנה, על פי הנחותיהם, האוקיינוס האטלנטי וההודי יתרחבו על חשבון האוקיינוס השקט, אפריקה תעבור צפונה, ובשל כך יחוסל הים התיכון בהדרגה. מיצר גיברלטר ייעלם, וספרד "ההפכה" תסגור את מפרץ ביסקאיה. אפריקה תפוצל על ידי השבר האפריקני הגדול והחלק המזרחי שלה יעבור לצפון מזרח. הים האדום יתרחב עד כדי כך שיפריד את חצי האי סיני מאפריקה, ערב תנוע לצפון מזרח ותסגור את המפרץ הפרסי. הודו תלך יותר ויותר לכיוון אסיה, מה שאומר שהרי ההימלאיה יגדלו. קליפורניה תיפרד מצפון אמריקה לאורך שבר סן אנדראס, ואגן אוקיינוס חדש יתחיל להיווצר במקום הזה. שינויים משמעותיים יתרחשו בחצי הכדור הדרומי. אוסטרליה תחצה את קו המשווה ותבוא במגע עם אירואסיה. תחזית זו דורשת חידוד משמעותי. הרבה כאן עדיין נתון לוויכוח ולא ברור.

מקורות

http://www.pegmatite.ru/My_Collection/mineralogy/6tr.htm

http://www.grandars.ru/shkola/geografiya/dvizhenie-litosfernyh-plit.html

http://kafgeo.igpu.ru/web-text-books/geology/platehistory.htm

http://stepnoy-sledopyt.narod.ru/geologia/dvizh/dvizh.htm

ותן לי להזכיר לך, אבל הנה כמה מעניינים וזה. תסתכל על ו המאמר המקורי נמצא באתר InfoGlaz.rfקישור למאמר שממנו נוצר עותק זה -

הלוחות הליטוספריים של כדור הארץ הם בלוקים ענקיים. היסוד שלהם נוצר על ידי סלעי גזל מקופלים מאוד עם מטמורפוזה של גרניט. שמות הלוחות הליטוספריים יינתנו במאמר שלהלן. מלמעלה הם מכוסים ב"כיסוי" של שלושה-ארבעה קילומטרים. הוא נוצר מסלעי משקע. לפלטפורמה יש תבליט המורכב מרכסי הרים בודדים וממישורים עצומים. לאחר מכן, תיבחן התיאוריה של תנועת הלוחות הליטוספריים.

הופעת ההשערה

התיאוריה של תנועת הלוחות הליטוספריים הופיעה בתחילת המאה העשרים. לאחר מכן, היא נועדה למלא תפקיד מרכזי בחקר כדור הארץ. המדען טיילור, ואחריו וגנר, העלו את ההשערה שעם הזמן ישנה סחיפה של לוחות ליתוספריים בכיוון אופקי. אולם בשנות השלושים של המאה ה-20 התבססה דעה אחרת. לדבריו, תנועת הלוחות הליטוספריים בוצעה בצורה אנכית. תופעה זו התבססה על תהליך ההתמיינות של חומר המעטפת של כוכב הלכת. זה נודע בשם פיקסיזם. שם כזה נבע מהעובדה שהוכר המיקום הקבוע לצמיתות של חלקי הקרום ביחס למעטפת. אבל ב-1960, לאחר גילוי מערכת גלובלית של רכסי אמצע האוקיינוסים המקיפים את כדור הארץ כולו ויוצאים על היבשה באזורים מסוימים, הייתה חזרה להשערה של תחילת המאה ה-20. עם זאת, התיאוריה קיבלה צורה חדשה. טקטוניקת הבלוקים הפכה להשערה המובילה במדעים החוקרים את מבנה הפלנטה.

נקודות מפתח

נקבע שיש לוחות ליטוספריים גדולים. מספרם מוגבל. ישנם גם לוחות ליטוספריים קטנים יותר של כדור הארץ. הגבולות ביניהם משורטטים לפי הריכוז במקורות רעידות האדמה.

שמות הלוחות הליטוספריים תואמים את האזורים היבשתיים והאוקייניים הממוקמים מעליהם. יש רק שבעה בלוקים עם שטח ענק. הלוחות הליטוספריים הגדולים ביותר הם דרום וצפון אמריקה, אירו-אסיה, אפריקה, אנטארקטיקה, האוקיינוס השקט והודו-אוסטרלי.

בלוקים הצפים באסתנוספרה מאופיינים במוצקות ונוקשות. האזורים לעיל הם הלוחות הליטוספריים העיקריים. בהתאם ל צפיות ראשוניותהאמינו שהיבשות עושות את דרכן דרך קרקעית האוקיינוס. במקביל, תנועת הלוחות הליטוספריים בוצעה בהשפעת כוח בלתי נראה. כתוצאה מהמחקר, התברר שהבלוקים צפים באופן פסיבי על חומר המעטפת. ראוי לציין כי הכיוון שלהם אנכי בהתחלה. חומר המעטפת עולה מתחת לפסגת הרכס. ואז יש התפשטות לשני הכיוונים. בהתאם לכך, יש הבדל בין לוחות ליתוספריים. דגם זה מייצג את קרקעית האוקיינוס כענק, הוא מגיע אל פני השטח באזורי השבר של רכסי אמצע האוקיינוס. ואז מתחבא בתעלות בים עמוקים.

ההתבדלות של הלוחות הליטוספריים מעוררת את התרחבותן של מיטות אוקיינוסים. עם זאת, נפח כוכב הלכת, למרות זאת, נשאר קבוע. העובדה היא כי לידתו של קרום חדש מפצה על ידי קליטתו באזורי subduction (underthrust) בתעלות בעומק הים.

מדוע לוחות ליטוספריים זזים?

הסיבה היא הסעה תרמית של חומר המעטפת של כוכב הלכת. הליתוספירה נמתחת ומורמת, מה שמתרחש על פני ענפים עולים מזרמי הסעה. זה מעורר את תנועת הלוחות הליטוספריים לצדדים. ככל שהפלטפורמה מתרחקת מהבקעים של אמצע האוקיינוס, הפלטפורמה נעשית דחוסה. הוא נעשה כבד יותר, פני השטח שלו שוקעים למטה. זה מסביר את הגידול בעומק האוקיינוס. כתוצאה מכך, הרציף צולל לתוך תעלות ים עמוקות. כאשר מוחלש מהמעטפת המחוממת, הוא מתקרר ושוקע עם היווצרות של אגנים, אשר מלאים במשקעים.

אזורי התנגשות של לוחות הם אזורים שבהם הקרום והפלטפורמה חווים דחיסה. בעניין זה, כוחו של הראשון עולה. כתוצאה מכך, מתחילה התנועה כלפי מעלה של לוחות ליטוספריים. זה מוביל להיווצרות הרים.

מחקר

המחקר כיום מתבצע בשיטות גיאודטיות. הם מאפשרים לנו להסיק שהתהליכים הם מתמשכים ונמצאים בכל מקום. נחשפים גם אזורי התנגשות של לוחות ליטוספריים. מהירות ההרמה יכולה להגיע לעשרות מילימטרים.

אופקית לוחות ליטוספריים גדולים צפים מעט יותר מהר. במקרה זה, המהירות יכולה להיות עד עשרה סנטימטרים במהלך השנה. כך, למשל, סנט פטרבורג כבר עלתה במטר לאורך כל תקופת קיומה. חצי האי הסקנדינבי - ב-250 מ' ב-25,000 שנים. חומר המעטפת נע לאט יחסית. עם זאת, רעידות אדמה ותופעות אחרות מתרחשות כתוצאה מכך. זה מאפשר לנו להסיק מסקנה לגבי הכוח הגבוה של הזזת החומר.

באמצעות המיקום הטקטוני של הלוחות מסבירים החוקרים תופעות גיאולוגיות רבות. יחד עם זאת, במהלך המחקר התברר שמורכבות התהליכים המתרחשים עם הפלטפורמה גדולה בהרבה ממה שנראה ממש בתחילת הופעת ההשערה.

טקטוניקת הלוחות לא יכלה להסביר שינויים בעוצמת העיוותים והתנועה, נוכחות של רשת גלובלית יציבה של תקלות עמוקות ועוד כמה תופעות. זה גם נשאר שאלה פתוחהעל ההתחלה ההיסטורית של הפעולה. סימנים ישירים המצביעים על תהליכים טקטוניים של לוחות ידועים מאז הפרוטרוזואיקון המאוחרת. עם זאת, מספר חוקרים מזהים את הביטוי שלהם מהארכאים או הפרוטרוזואיקון הקדום.

הרחבת הזדמנויות המחקר

הופעתה של הטומוגרפיה הסייסמית הובילה למעבר של מדע זה לרמה חדשה מבחינה איכותית. באמצע שנות השמונים של המאה הקודמת, הגיאודינמיקה העמוקה הפכה לכיוון המבטיח והצעיר ביותר מכל מדעי הגיאוגרפיה הקיימים. עם זאת, הפתרון של בעיות חדשות בוצע באמצעות לא רק טומוגרפיה סיסמית. גם מדעים אחרים נחלצו להצלה. אלה כוללים, במיוחד, מינרלוגיה ניסיונית.

הודות לזמינות של ציוד חדש, ניתן היה לחקור את התנהגותם של חומרים בטמפרטורות ולחצים התואמים למקסימום במעמקי המעטפת. במחקרים נעשה שימוש גם בשיטות של גיאוכימיה איזוטופים. מדע זה חוקר, במיוחד, את האיזון האיזוטופי של יסודות נדירים, כמו גם גזים אצילים בקונכיות ארציות שונות. במקרה זה, האינדיקטורים מושווים לנתוני מטאוריט. נעשה שימוש בשיטות של גיאומגנטיות, בעזרתן מנסים מדענים לחשוף את הסיבות והמנגנון להיפוכים בשדה מגנטי.

ציור מודרני

השערת הטקטוניקה של הפלטפורמה ממשיכה להסביר בצורה משביעת רצון את תהליך התפתחות הקרום במהלך שלושת מיליארד השנים האחרונות לפחות. במקביל, יש מדידות לווין, לפיהן העובדה שהלוחות הליטוספריים העיקריים של כדור הארץ אינם עומדים במקום מאושרת. כתוצאה מכך, מתגלה תמונה מסוימת.

ישנן שלוש שכבות הפעילות ביותר בחתך הרוחב של כוכב הלכת. העובי של כל אחד מהם הוא כמה מאות קילומטרים. ההנחה היא שהתפקיד העיקרי בגיאודינמיקה העולמית מוקצה להם. ב-1972, מורגן ביסס את ההשערה שהציג וילסון ב-1963 לגבי מטוסי המעטפת העולים. תיאוריה זו הסבירה את תופעת המגנטיות התוך-לוחית. טקטוניקת הנוצות שנוצרה הפכה יותר ויותר פופולרית עם הזמן.

גיאודינמיקה

בעזרתו נחשבת האינטראקציה של תהליכים מורכבים למדי המתרחשים במעטפת ובקרום. בהתאם לתפיסה שקבע ארטיושקוב בעבודתו "גיאודינמיקה", מקור האנרגיה העיקרי הוא הבידול הכבידתי של החומר. תהליך זה מצוין במעטפת התחתונה.

לאחר הפרדת הרכיבים הכבדים (ברזל וכו') מהסלע, נשארת מסה קלה יותר של מוצקים. היא יורדת לתוך הליבה. מיקומה של השכבה הקלה מתחת לשכבה הכבדה אינו יציב. בהקשר זה, החומר המצטבר נאסף מעת לעת לתוך בלוקים גדולים למדי הצפים לתוך השכבות העליונות. גודלן של תצורות כאלה הוא כמאה קילומטרים. חומר זה היה הבסיס להיווצרות החלק העליון

השכבה התחתונה היא כנראה חומר ראשוני לא מובחן. במהלך התפתחות הפלנטה, עקב המעטפת התחתונה, המעטפת העליונה גדלה והליבה גדלה. סביר יותר שבלוקים של חומר קל מועלים במעטפת התחתונה לאורך הערוצים. בהם, הטמפרטורה של המסה גבוהה למדי. במקביל, הצמיגות מופחתת באופן משמעותי. העלייה בטמפרטורה מתאפשרת על ידי שחרור של כמות גדולה של אנרגיה פוטנציאלית בתהליך העלאת החומר לאזור הכבידה במרחק של כ-2000 ק"מ. במהלך התנועה לאורך ערוץ כזה, מתרחש חימום חזק של מסות אור. בהקשר זה, החומר נכנס למעטפת, בעל טמפרטורה גבוהה מספיק ומשקל נמוך משמעותית בהשוואה ליסודות הסובבים.

בשל הצפיפות המופחתת, חומר קל צף לתוך השכבות העליונות לעומק של 100-200 קילומטרים או פחות. עם ירידה בלחץ, נקודת ההתכה של מרכיבי החומר יורדת. לאחר ההתמיינות הראשונית ברמת "גלעין-הליבה", מתרחשת המשנית. בעומקים רדודים, חומר קל נתון חלקית להמסה. במהלך ההתמיינות משתחררים חומרים צפופים יותר. הם שוקעים בשכבות התחתונות של המעטפת העליונה. הרכיבים הקלים ששוחררו עולים בהתאם.

מכלול התנועות של חומרים במעטפת, הקשור לחלוקה מחדש של מסות בעלות צפיפות שונה כתוצאה מהתמיינות, נקרא הסעה כימית. עליית מסות אור מתרחשת במרווחים של כ-200 מיליון שנה. יחד עם זאת, חדירה למעטפת העליונה אינה נצפית בכל מקום. בשכבה התחתונה, הערוצים ממוקמים במרחק גדול מספיק זה מזה (עד כמה אלפי קילומטרים).

הרמת בולדרים

כפי שהוזכר לעיל, באותם אזורים שבהם מוכנסות מסות גדולות של חומר מחומם קל לאסתנוספרה, מתרחשת ההמסה וההתמיינות החלקית שלה. במקרה האחרון, מציינים את ההפרדה של הרכיבים והעלייה לאחר מכן. הם עוברים במהירות דרך האסתנוספירה. כשהם מגיעים לליתוספירה, המהירות שלהם יורדת. באזורים מסוימים, החומר יוצר הצטברויות של מעטפת חריגה. הם שוכבים, ככלל, בשכבות העליונות של כדור הארץ.

מעטפת חריגה

הרכבו תואם בערך לחומר המעטפת הרגיל. ההבדל בין ההצטברות החריגה הוא טמפרטורה גבוהה יותר (עד 1300-1500 מעלות) ומהירות מופחתת של גלים אורכיים אלסטיים.

זרימת החומר מתחת לליתוספירה מעוררת התרוממות איזוסטטית. בשל הטמפרטורה הגבוהה, לצביר האנומלי יש צפיפות נמוכה יותר מהמעטפת הרגילה. בנוסף, יש צמיגות קטנה של הרכב.

בתהליך הכניסה לליתוספירה, המעטפת החריגה מופצת די מהר לאורך הסוליה. במקביל, הוא עוקר את החומר הצפוף והפחות מחומם של האסתנוספירה. במהלך התנועה, ההצטברות החריגה ממלאת את אותם אזורים שבהם סוליית הפלטפורמה נמצאת במצב מוגבה (מלכודות), והיא זורמת סביב אזורים שקועים עמוק. כתוצאה מכך, במקרה הראשון, נרשמה עלייה איזוסטטית. מעל אזורים שקועים, הקרום נשאר יציב.

מלכודות

תהליך קירור שכבת המעטפת העליונה והקרום לעומק של כמאה קילומטרים הוא איטי. באופן כללי, זה לוקח כמה מאות מיליוני שנים. בהקשר זה, לאי-הומוגניות בעובי הליתוספירה, המוסברים על ידי הבדלי טמפרטורה אופקיים, יש אינרציה גדולה למדי. במקרה שהמלכדת ממוקמת בסמוך לזרימה כלפי מעלה של ההצטברות החריגה מהעומק, מספר גדול שלחומרים נלכדים חם מאוד. כתוצאה מכך נוצר אלמנט הררי גדול למדי. בהתאם לתכנית זו, התרוממות גבוהה מתרחשות באזור של אורוגניות אפי-פלטפורמה ב

תיאור תהליכים

במלכודת, השכבה החריגה עוברת דחיסה של 1-2 קילומטרים במהלך הקירור. הקליפה הממוקמת למעלה טבולה. משקעים מתחילים להצטבר בשוקת שנוצרה. הכבדות שלהם תורמת לשקיעה גדולה עוד יותר של הליתוספירה. כתוצאה מכך, עומק האגן יכול להיות בין 5 ל-8 ק"מ. יחד עם זאת, במהלך דחיסה של המעטפת בחלק התחתון של שכבת הבזלת, ניתן להבחין בטרנספורמציה פאזית של הסלע לאקלוגיט וגרנוליט גרנט בקרום. עקב זרימת החום היוצאת מהחומר החריג, המעטפת שמעל מתחממת וצמיגותה יורדת. בהקשר זה, נצפית תזוזה הדרגתית של האשכול הרגיל.

קיזוזים אופקיים

במהלך היווצרות התרוממות בתהליך הגעת המעטפת החריגה לקרום ביבשות ובאוקיינוסים, חלה עלייה באנרגיה הפוטנציאלית האצורה בשכבות העליונות של כדור הארץ. כדי לזרוק חומרים עודפים, הם נוטים להתפזר לצדדים. כתוצאה מכך נוצרים מתחים נוספים. הם קשורים לסוגים שונים של תנועה של צלחות וקרום.

התפשטות קרקעית האוקיינוס וציפה של היבשות הן תוצאה של התרחבות בו-זמנית של הרכסים ושקיעת הרציף במעטפת. מתחת לראשון יש מסות גדולות של חומר חריג מחומם מאוד. בחלק הצירי של רכסים אלה, האחרון נמצא ישירות מתחת לקרום. לליתוספירה כאן יש עובי קטן בהרבה. במקביל, המעטפת החריגה מתפשטת באזור לחץ דם גבוה- בשני הכיוונים מתחת לרכס. יחד עם זאת, הוא שובר די בקלות את קרום האוקיינוס. הנקיק מלא במאגמה בזלתית. הוא, בתורו, נמס מתוך המעטפת החריגה. בתהליך ההתמצקות של מאגמה נוצרת חדשה, כך גדלה הקרקעית.

תכונות תהליך

מתחת לרכסים האמצעיים, המעטפת החריגה הפחיתה את הצמיגות בגלל טמפרטורות גבוהות. החומר מסוגל להתפשט די מהר. כתוצאה מכך, הצמיחה של התחתית מתרחשת בקצב מוגבר. גם לאסתנוספרה האוקיינוס יש צמיגות נמוכה יחסית.

הלוחות הליטוספריים העיקריים של כדור הארץ צפים מהרכסים אל מקומות הטבילה. אם אזורים אלה נמצאים באותו אוקיינוס, אז התהליך מתרחש במהירות גבוהה יחסית. מצב זה אופייני היום לאוקיינוס השקט. אם התפשטות הקרקעית והשקיעה מתרחשת באזורים שונים, הרי שהיבשת הממוקמת ביניהם נסחפת לכיוון שבו מתרחשת ההעמקה. תחת היבשות, הצמיגות של האסתנוספירה גבוהה יותר מאשר מתחת לאוקיינוסים. עקב החיכוך שנוצר, קיימת התנגדות משמעותית לתנועה. כתוצאה מכך, קצב התרחבות התחתית מצטמצם אם אין פיצוי על שקיעת המעטפת באותו אזור. לפיכך, ההתפשטות באוקיינוס השקט מהירה יותר מאשר באוקיינוס האטלנטי.

מבנה גיאולוגי אופייני עם יחס מסוים של לוחות. באותה סביבה גיאודינמית מתרחשים אותו סוג של תהליכים טקטוניים, מגמטיים, סייסמיים וגיאוכימיים.

היסטוריה של התיאוריה

הבסיס של הגיאולוגיה התיאורטית בתחילת המאה ה-20 היה השערת ההתכווצות. האדמה מתקררת כמו תפוח אפוי, ומופיעים עליה קמטים בצורת רכסי הרים. רעיונות אלה פותחו על ידי התיאוריה של גיאו-סינקלינים, שנוצרו על בסיס חקר תצורות מקופלות. תיאוריה זו נוסחה על ידי ג'יימס דיינה, שהוסיף את עקרון האיזוסטזי להשערת ההתכווצות. לפי תפיסה זו, כדור הארץ מורכב מגרניט (יבשות) ומבזלת (אוקיינוסים). כאשר כדור הארץ נדחס בשפלות האוקיינוסים, נוצרים כוחות משיקים שמפעילים לחץ על היבשות. האחרונים עולים אל רכסי ההרים ואז קורסים. החומר המתקבל כתוצאה מהרס מופקד בשקעים.

מבקרי התיאוריה של וגנר הציבו בחזית את שאלת הכוח המניע את היבשות, והתעלמו מכל העובדות הרבות שאישרו את התיאוריה ללא תנאי. למעשה, הם מצאו את הנושא היחיד שבו התפיסה החדשה חסרת אונים, וללא ביקורת בונה, הם דחו את העדויות העיקריות. לאחר מותו של אלפרד וגנר נזנחה תורת הסחף היבשתית, בהתחשב במעמד של מדע שוליים, והרוב המכריע של המחקר המשיך להתבצע במסגרת תורת הגיאו-סינקלינים. נכון, היא גם נאלצה לחפש הסברים להיסטוריה של התיישבות בעלי החיים ביבשות. לשם כך הומצאו גשרים יבשתיים שחיברו בין היבשות, אך צללו למעמקי הים. זו הייתה לידה נוספת של האגדה על אטלנטיס. ראוי לציין שכמה מדענים לא הכירו בפסק הדין של רשויות העולם והמשיכו לחפש עדויות לתנועת היבשות. אז דו טוט אלכסנדר דו טוט) הסביר את היווצרותם של הרי ההימלאיה בהתנגשות של הינדוסטאן והלוח האירו-אסיאתי.

עד תחילת שנות ה-60 נערכה מפת טופוגרפיה של קרקעית האוקיינוס העולמי, שהראתה כי רכסי אמצע האוקיינוסים נמצאים במרכז האוקיינוסים, המתנשאים 1.5-2 ק"מ מעל מישורי התהום המכוסים במשקעים. נתונים אלו התירו לר' דיץ (אנגלית)רוּסִיוגו' הס (אנגלית)רוּסִיבשנת 1963 העלה את השערת ההתפשטות. לפי השערה זו, הסעה מתרחשת במעטפת בקצב של כ-1 ס"מ לשנה. ענפים עולים של תאי הסעה נושאים חומר מעטפת מתחת לרכסי אמצע האוקיינוס, המחדש את קרקעית האוקיינוס בחלק הצירי של הרכס כל 300-400 שנה. יבשות אינן צפות על קרום האוקיינוס, אלא נעות לאורך המעטפת, כשהן "מולחמות" באופן פסיבי לתוך הלוחות הליטוספריים. על פי תפיסת ההתפשטות, אגני האוקיינוס הם מבנים לא יציבים, בעוד היבשות יציבות.

גיל קרקעית האוקיינוס (צבע אדום מתאים לקרום צעיר)

לפיכך, תנועת הלוחות היא תוצאה של העברת חום מהאזורים המרכזיים של כדור הארץ על ידי מאגמה צמיגה מאוד. במקרה זה, חלק מהאנרגיה התרמית מומרת לעבודה מכנית כדי להתגבר על כוחות החיכוך, וחלק, לאחר שעבר דרך קרום כדור הארץ, מוקרן לחלל שמסביב. אז הפלנטה שלנו היא, במובן מסוים, מנוע חום.

כוחות משניים

לכוח החיכוך הצמיג הנובע מהסעה תרמית תפקיד מכריע בתנועות הלוחות, אך מלבדו פועלים על הלוחות כוחות אחרים, קטנים יותר, אך גם חשובים. אלו הם הכוחות של ארכימדס, המבטיחים שהקרום הקל יותר צף על פני המעטפת הכבדה יותר. כוחות גאות ושפל, עקב השפעת הכבידה של הירח והשמש (ההבדל בהשפעת הכבידה שלהם על נקודות של כדור הארץ במרחקים שונים מהם). כעת "גיבנת" הגאות בכדור הארץ, הנגרמת על ידי המשיכה של הירח, היא בממוצע כ-36 ס"מ. בעבר, הירח היה קרוב יותר, וזה היה בקנה מידה גדול, העיוות של המעטפת מוביל להתחממותו. לדוגמה, הוולקניות הנצפית באיו (ירח של צדק) נגרמת בדיוק מכוחות אלו - הגאות על איו היא כ-120 מ' וכן הכוחות הנובעים משינויים בלחץ האטמוספרי על חלקים שונים של פני כדור הארץ - אטמוספריים. כוחות הלחץ משתנים לעתים קרובות ב-3%, המקבילה לשכבת מים רציפה בעובי 0.3 מ' (או גרניט בעובי של לפחות 10 ס"מ). יתרה מכך, שינוי זה יכול להתרחש באזור רוחב של מאות קילומטרים, בעוד השינוי בכוחות הגאות והשפל מתרחש בצורה חלקה יותר - במרחקים של אלפי קילומטרים.

גבולות מתפצלים או הפרדת צלחות

קרעי אוקיינוס

תרשים של מבנה רכס אמצע האוקיינוס

בקרום האוקיינוס, השסעים מוגבלים לחלקים המרכזיים של רכסי אמצע האוקיינוס. הם יוצרים קרום אוקיאני חדש. אורכם הכולל הוא יותר מ-60 אלף קילומטרים. הרבה מהם מוגבלים אליהם, הנושאים חלק ניכר מהחום העמוק ומהיסודות המומסים אל האוקיינוס. מקורות בטמפרטורה גבוהה נקראים מעשנים שחורים, רזרבות משמעותיות של מתכות לא ברזליות קשורות אליהם.

שסעים יבשתיים

גבולות מתכנסים

גבולות מתכנסים הם גבולות שבהם לוחות מתנגשים. שלוש אפשרויות אפשריות (גבול לוח מתכנס):

צלחת קונטיננטלית עם אוקיינוס. הקרום האוקיאני צפוף יותר מהקרום היבשתי ומתנשא מתחת ליבשת באזור ההפחתה.
צלחת אושיאנית עם אוקיאנית. במקרה זה, אחת הלוחות זוחלת מתחת לשנייה ונוצר גם אזור החתלה, שמעליו נוצרת קשת אי.
צלחת קונטיננטלית עם קונטיננטל. מתרחשת התנגשות, מופיע אזור מקופל חזק. הדוגמה הקלאסית היא הרי ההימלאיה.

במקרים נדירים מתרחשת דחיפה של קרום האוקיינוס על היבשת - חסימה. בתהליך זה נוצרו האופיוליטים של קפריסין, קלדוניה החדשה, עומאן ואחרים.

באזורי ההפחתה, הקרום האוקיאני נספג, ובכך מפוצה הופעתו ברכסים באמצע האוקיינוס. מתרחשים בהם תהליכים מורכבים במיוחד של אינטראקציה בין הקרום למעטפת. לפיכך, קרום אוקיינוס יכול למשוך אל המעטפת גושי קרום יבשתי, אשר בשל צפיפותם הנמוכה, נפלטים בחזרה אל הקרום. כך נוצרים מתחמים מטמורפיים של לחצים אולטרה-גבוהים, אחד האובייקטים הפופולריים ביותר של המחקר הגיאולוגי המודרני.

שוליים יבשתיים פעילים

קשתות אי

קשת אי

קשתות של איים הן שרשראות של איים געשיים מעל אזור ההפחתה, המתרחשות במקום שבו לוח אוקיאני מתכווץ מתחת ללוח אוקיאני אחר. ניתן למנות את האיים האלאוטיים, הקוריל, מריאנה וארכיפלגים רבים אחרים כקשתות איים מודרניות טיפוסיות. האיים היפנים מכונים לעיתים קרובות גם כקשת איים, אך היסוד שלהם עתיק מאוד ולמעשה הם נוצרים על ידי מספר מתחמי קשת איים מתקופות שונות, כך שהאיים היפנים הם מיקרו יבשת.

קשתות אי נוצרות כאשר שני לוחות אוקיינוסים מתנגשים. במקרה זה, אחת הלוחות נמצאת בתחתית והיא נטמעת במעטפת. הרי געש של קשת אי נוצרים על הצלחת העליונה. הצד המעוקל של קשת האי מופנה לעבר הלוח שנבלע. בצד זה תעלה של מים עמוקים ושוקת קשת קדמית.

מאחורי קשת האי יש אגן קשת אחורית (דוגמאות אופייניות: ים אוחוטסק, ים סין הדרומי וכו'), שבו יכולה להתרחש גם התפשטות.

התנגשות של יבשות

התנגשות הלוחות היבשתיים מובילה לקריסת הקרום ולהיווצרות רכסי הרים. דוגמה להתנגשות היא חגורת הרי האלפיני-הימלאיה, שנוצרה על ידי סגירת אוקיינוס תטיס והתנגשות עם הלוח האירו-אסיאתי של הינדוסטאן ואפריקה. כתוצאה מכך, עובי הקרום גדל באופן משמעותי, מתחת להרי ההימלאיה הוא 70 ק"מ. זהו מבנה לא יציב, הוא נהרס באופן אינטנסיבי על ידי שחיקה פני השטח וטקטונית. גרניט מותך מסלעי משקע וסלעי בטן שעברו מטמורפוזה בקרום עם עובי מוגבר בחדות. כך נוצרו האמבטיות הגדולות ביותר, למשל, אנגרה-ויטימסקי וזרנדה.

שנה גבולות

היכן שהלוחות נעים במסלול מקביל, אך במהירויות שונות, מתרחשות תקלות טרנספורמציה - תקלות גזירה גרנדיוזיות הנפוצות באוקיינוסים ונדירות ביבשות.

שינוי בקע

תזוזות על פני היבשות

תהליכי Intraplate

נקודות חמות

איים געשיים רבים ממוקמים בקרקעית האוקיינוסים. חלקם ממוקמים ברשתות שגילם משתנים ברציפות. דוגמה קלאסית לרכס תת ימי כזה הוא הרכס התת ימי של הוואי. הוא מתנשא מעל פני האוקיינוס בצורת איי הוואי, שמהם משתרעת לצפון-מערב שרשרת של הרים ים בעלי גיל מתמשך, שחלקם, למשל, אטול מידוויי, מגיעים אל פני השטח. במרחק של כ-3000 ק"מ מהוואי, השרשרת פונה מעט צפונה וכבר נקראת ה-Imperial Range. הוא נקטע בשקתת מים עמוקים מול קשת האי האלאוטי.

גם השערת הנקודה החמה מעלה התנגדויות. לכן, במונוגרפיה שלהם, סורוחטין ואושקוב רואים את זה לא תואם את המודל של הסעה כללית במעטפת, וגם מציינים שהמאגמות המתפרצות בהרי געש בהוואי קרות יחסית, ואינן מעידות על טמפרטורה מוגברת באסתנוספרה תחת השבר. . "בעניין זה, השערתם של ד' טארקוט וע' אוקסבורג (1978), לפיה לוחות ליתוספריים, הנעים לאורך פני המעטפת החמה, נאלצים להסתגל לעקמומיות המשתנה של אליפסואיד הסיבוב של כדור הארץ. ולמרות שרדיוסי העקמומיות של הלוחות הליטוספריים משתנים באופן לא משמעותי (רק בשברירי אחוזים), העיוות שלהם גורם להופעת מתחי מתיחה או גזירה עודפים בסדר גודל של מאות ברים בגוף של לוחות גדולים.

מלכודות ורמות אוקיינוסים

טקטוניקת הלוחות כמערכת של מדעים

גישה תרמופיזיתמחשיב את כדור הארץ כמנוע חום, שבו אנרגיה תרמית מומרת חלקית לאנרגיה מכנית. במסגרת גישה זו, תנועת החומר בשכבות הפנימיות של כדור הארץ מעוצבת כזרימה של נוזל צמיג, המתוארת על ידי משוואות Navier-Stokes. הסעת המעטפת מלווה במעברי פאזה ותגובות כימיות, אשר ממלאות תפקיד מכריע במבנה זרימות המעטפת. בהתבסס על נתוני צלילים גיאופיזיים, תוצאות של ניסויים תרמופיזיים וחישובים אנליטיים ומספריים, מדענים מנסים לפרט את מבנה הסעת המעטפת, למצוא קצבי זרימה ומאפיינים חשובים אחרים של תהליכים עמוקים. נתונים אלו חשובים במיוחד להבנת המבנה של החלקים העמוקים ביותר של כדור הארץ - המעטפת התחתון והליבה, שאינם נגישים למחקר ישיר, אך ללא ספק יש להם השפעה עצומה על התהליכים המתרחשים על פני כדור הארץ.