Что такое плиты литосферы
Плиты литосферы
Вы будете перенаправлены на Автор24
Понятие «литосферная плита»
Литосферная плита является частью литосферы и представляет собой крупный стабильный её участок.
Термин появился с возникновением концепции тектоники литосферных плит, во второй половине 60-х годов. Согласно этой концепции литосфера состоит из отдельных крупных блоков (плит), имеющих разные размеры.
Плиты располагаются на астеносфере и медленно перемещаются относительно друг друга. Границами плит являются зоны сейсмической, вулканической, тектонической активности.
Рисунок 1. Движение литосферных плит. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Специалисты выделяют три типа границ – дивергентные, конвергентные, трансформные.
В одной точке сходиться могут только три плиты, если сходятся четыре или более плит, то такая конфигурация является очень неустойчивой и быстро разрушается.
В тех местах, где литосферные плиты расходятся, а освободившееся между ними пространство заполняется веществом астеносферы, получило название дивергентной границы. Если она пересекает материк, то над ней появляется континентальная рифтовая зона.
В том случае, когда литосферные плиты сходятся, могут возникнуть две ситуации:
Готовые работы на аналогичную тему
Конвергентные границы являются местом столкновения нескольких плит. На этой границе происходят процессы субдукции, обдукции. Это деструктивные границы, потому что происходит погружение океанской коры в мантию на переплавку.
Следующим типом границ литосферных плит является трансформный тип. Плиты просто скользят относительно друг друга без наращивания и поглощения литосферы.
Такое название они получили, потому что трансформируют (соединяют) границы других типов. Очертания литосферных плит постоянно меняются – в результате рифтинга они могут раскалываться и спаиваться, они могут тонуть в мантии, доходя до глубины внешнего ядра.
Специалисты насчитывают 13 литосферных плит, покрывающих 90% поверхности Земли.
Среди них наиболее крупными являются 8 плит:
Литосферные плиты не стоят на месте, они постоянно движутся. Скорость их горизонтального движения разная и варьируется от 1 до 6 см в год. Раздвигаются плиты тоже с разной скоростью – наиболее быстро идет расхождение плит у острова Пасхи (18 см/год). Наиболее медленно раздвигаются плиты в Красном море и Аденском заливе (1-1,5 см/год).
Крупные плиты литосферы
Специалисты предполагают, что наиболее крупные литосферные плиты являются более стабильными участками поверхности Земли.
Рисунок 2. Плиты литосферы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Одна из них – Евразийская плита, на которой располагается основная территория материка Евразия. К ней не относятся полуострова Аравийский и Индостан, а также северо-восточный «угол» континента.
Материк Австралия и окружающий его океан вплоть до полуострова Индостан располагаются на Индо-Австралийской плите. Ученые говорят о том, что эта литосферная плита в наше время движется к востоку со скоростью 67 мм/год.
Южная Америка и часть Атлантического океана находятся на Южно-Американской плите, которая образовалась при расколе суперконтинента Гондваны 70 млн. лет назад. Для этой плиты характерна зона субдукции, в которой происходит погружение коры в мантию со скоростью 19 мм/год.
На Северо-Американской плите расположился материк Северная Америка, северо-западная часть Атлантического океана, около половины Северного Ледовитого океана и северо-восточный «угол» Евразии.
Со скоростью 35 мм/год Северо-Американская плита подвигается под Филиппинскую плиту, имеющую средние размеры.
Материк Африка лежит на Африканской плите. Кроме неё на этой литосферной плите располагается часть дна Индийского и Атлантического океанов.
На северо-востоке плита уже раскалывается и происходит отделение плиты, на которой располагается Аравийский полуостров.
В северной части Африканская плита погружается в мантию со скоростью 27 мм/год, а соседние плиты от неё удаляются.
Южную часть планеты занимает Антарктическая литосферная плита, на которой располагается Антарктида и примыкающие участки океанической коры. Это относительно стабильная плита, потому что другие плиты удаляются, а сама она окружена срединно-океаническими хребтами.
Что касается Индийской плиты, то на ней располагается полуостров Индостан. По размерам эта плита является средней. Свое движение от острова Мадагаскар на север она начала 90 млн. лет назад со скоростью 200 мм/год.
Высокая скорость движения связана с её небольшой толщиной. Около 50 млн. лет назад произошло её столкновение с Евразийской плитой, результатом которого стали Гималаи и Тибетское нагорье. Плита движется на северо-восток со скоростью 50 мм/год.
Евразийская же плита убегает от неё на север со скоростью 20 мм/год. Для Индийской плиты характерны три зоны субдукции – погружение в одной зоне идет со скоростью 55 мм/год, в другой зоне скорость погружения увеличивается до 67 мм/год, а в третьей зоне скорость погружения достигает 87 мм/год.
Участок океанической коры дна Тихого океана лежит на Тихоокеанской плите. Размеры этой плиты сокращаются в результате наличия нескольких зон субдукции. Погружение в мантию идет на границе с Евразийской плитой со скоростью 75 мм/год.
Под Индийскую плиту скорость погружения составляет 82 мм/год. Надо сказать, что плита не является тождественной материку даже при наличии одинаковых названий, например, Африканская плита включает не весь материк. Восточная часть Африки относится к Сомалийской плите, которая отделена дивергентной границей.
Африканская плита уходит дальше на запад и захватывает всю восточную часть Атлантического океана. Границы Африканской плиты проходят с шестью смежными плитами. Она имеет дивергентные границы на юге, западе и северо-востоке, трансформный тип на северо-западе и конвергентный тип на севере.
Литосферные плиты России
В основании России лежит 4-е литосферные плиты:
В пределах литосферных плит выделяются две платформы – Восточно-Европейская и Сибирская, а также складчатые подвижные пояса.
С платформами связаны равнинные формы рельефа – Русская и Западно-Сибирская равнины, которые разделяют складчатые Уральские горы.
Юго-западную часть страны занимает Прикаспийская низменность, расположенная ниже уровня Мирового океана на 28 м.
На высоте 100-200 м находятся Западно-Сибирская, Причерноморская, Печорская низменности.
Территория страны имеет наклон к северу, в сторону Северного Ледовитого океана. Вдоль его берегов располагаются возвышенные или гористые острова – Северная Земля, Ляховские, Земля Франца-Иосифа, Новосибирские, остров Врангеля.
На севере материковой части расположены Яно-Индигирская и Колымская низменности, высота которых меняется от 40 до 100 м.
На Кольском полуострове находятся горы Хибины, а на полуострове Таймыр – горы Бырранга.
Литосфера Земли
Глоссарий
Астеносфера — расположенный на глубине около 150-200 км частично расплавленный, находящийся в вязком состоянии слой.
Лава — лишенная газов, застывшая на поверхности Земли магма.
Магма — огненная масса в слое астеносферы, расплавленная, содержащая большое количество газов.
Литосферные плиты — гигантские участки земной коры, свободно перемещающиеся по вязкому слою мантии.
Области складчатости — участки земной коры между плитами литосферы, находящиеся в относительном движении, в рельефе им соответствуют горные системы суши и дна морей.
Определение литосферы
Литосферой (λίθος – «камень» и σφαίρα – «шар») называют твердую земную оболочку, которая полностью покрывает планету, защищая ее от достигающей 60000 °С температуры раскаленного ядра. Литосфера расположена между атмосферой и гидросферой сверху и астеносферой снизу. Толщина твердой оболочки Земли не однородна, и на различных участках составляет от десятков до нескольких сотен километров.
Пангея
Несмотря на солидный возраст, формирование планеты не окончено до сих пор. И тонкая поверхность коры, что является домом для человека, растений и животных, и горячие недра находятся в постоянном движении. Меняются очертания материков, рельеф местности, климатические условия.
Глядя на современные космические снимки планеты с очертанием шести отдельных континентов, сложно поверить, что около 250 миллионов лет назад на планете существовал единый сверхконтинент, носящий название Пангея.
В результате активных процессов в недрах планеты единый материк раскололся на современные континенты, которые, благодаря медленному, от 2.5 см до 7 см в год (по данным различных источников), движению тектонических плит за миллионы лет удалились на максимальное расстояние.
Поднимаясь на царапающие облака горы или спускаясь в недра океана, человек считает себя покорителем природы, но ни один рукотворный небоскреб не сравнился по высоте с горами, и ни один батискаф не спустился в самую глубокую Марианскую впадину.
Поверхность литосферы не сплошная, а представлена отдельными плитами, которые в некоторых местах находят друг друга, образуя горные хребты или расходятся, формируя морские впадины.
В строении литосферы ученые выделяют восемь крупных плит и значительное количество более мелких. Плиты не зафиксированы неподвижно, а медленно передвигаются по горячей и жидкой астеносфере, образуя в местах стыков пластин зоны сейсмической активности.
Крупнейшие тектонические плиты:
Строение литосферы
Если смотреть на Землю в поперечном разрезе вдоль полюсов, то можно выделить: земную кору, пограничный слой, мантию, ядро.
К литосфере относятся: земная кора, переходный слой и самый верхний, вязкий слой мантии.
Литосфера, о которой мы ведем сейчас речь — это всего лишь около 1% от радиуса земли, но именно этот 1% позволяет существовать жизни на планете.
Земная кора — самый верхний слой литосферы. В неоднородности земной коры можно убедиться, стоя на берегу и глядя на обрыв скромной реки, где слои различных пород находятся друг над другом. Найденные при раскопках полезные ископаемые (нефть, газ, железная руда, алмазы) рассказывают ученым о процессах, происходящих на планете миллионы лет назад.
Земная кора — не только самый верхний слой литосферы, но и самый тонкий — ее размер составляет от 80 километров на горных участках планеты до 30 км на равнинных. По типу земная кора делится на океаническую и материковую. Такое деление характерно только для Земли, на остальных планетах такого разделения нет, если верить показаниям космических зондов и планетоходов.
В коре материкового типа выделяют три слоя пород:
Океаническая кора состоит из осадочного и базальтового слоев.
Под земной корой, в точности повторяя ее очертания, и отделяя ее от мантии, расположен пограничный слой или поверхность Мохоровичича. Граница Мохоровичича представляет собой тонкий слой из пепла, который образуется в результате электроразрядных молний, протекающих в верхнем слое мантии.
Огромное давление между мантией и земной корой привело к тому, что слой пепла спрессовался и при пропускании сейсмических волн ведет себя как плотное, практически монолитное вещество. Поверхность Мохоровичича выполняет гидро-, электро- и теплоизоляционную функции.
Мантия делится на два слоя:
Ядро, жидкое снаружи и плотное внутри, состоит преимущественно из железа и никеля.
В верхнем слое мантии образуется раскаленная магма, ищущая свой выход через разломы в земной коре в местах соприкосновения тектонических плит. И именно в недрах обычный уголь под действием давления и температуры превращается в самый прочный (и к тому же драгоценный) камень — алмаз.
Способы изучения земной коры
Вы спросите, откуда ученым это известно? Ведь толщина земной коры составляет около 60-70 километров, а буровые установки, созданные человеком, достигли глубины чуть более 12 километров.
Вулканы — смертельно опасные, но в тоже время впечатляющие и завораживающие доказательства огненных процессов, происходящих в земных недрах. Преодолев сопротивление земной коры, на поверхность под давлением выбрасывается раскаленная магма, которая, остывая в атмосфере, превращается в реки лавы, несущие вулканические камни и газ, а с ними сведения для ученых о процессах, происходящих глубоко внутри Земли.
По линиям глубинных разломов земной коры расположены активные действующие вулканы. Тихоокеанское огненное кольцо, в которое входят вулканы Камчатки, Японии, Филиппинских островов, Индонезии, Мексики, Алеутских островов, Южной Америки и Огненной Земли дает ученым ответы на вопросы, а наблюдателям — незабываемое зрелище.
Но «дыхание» планеты и ее активную жизнь можно увидеть и на менее разрушительных примерах.
Среди древних городских развалин небольшого городка Поццуоли, расположенного на берегах Неаполитанского залива, в центре города есть остатки древнего храма и прилегающей к нему рыночной площади, построенных более двух тысяч лет назад, еще во времена Римской Империи. Даже невооруженным глазом заметно, что мраморные колонны изъедены морскими камнеточцами почти на 6 метров в высоту.
Из исторических хроник известно, что к XIII веку городская площадь опустилась ниже уровня моря. Однако произошло это не одномоментно, в результате землетрясения или другого катаклизма, а медленно, год за годом. В течение трех веков остатки зданий были затоплены,затем суша неспеша начала подниматься. К 1800 году руины вновь оказались выше уровня моря, и любознательные туристы могут своими глазами наблюдать уникальное явление брадисеймса, когда слой магмы настолько близко подходит к земной коре, что в результате подземных движений поверхность Земли поднимается и опускается.
Методические советы
С помощью наводящих вопросов и наглядного материала в виде таблиц и схем ребята узнают о движении литосферных плит, указывая на карте их границы.
Ребята схематически зарисовывают строение материковой и океанической коры.
Затем рассматривают образцы минералов различного происхождения, определяют отличия между представителями разных литосферных слоев.
Заключительный этап — тестирование по теме.
Темы докладов
Литосфера
Состав континентальной и океанической литосферы
Во-первых, мы должны отличать океаническую литосферу от континентальной литосферы. Эта дифференциация в основном связана с тем, что континентальные и океанические коры имеют очень разный минералогический состав.
Континентальная кора, представляющая верхнюю часть континентальной литосферы, в основном состоит из кислых магматических пород, таких как граниты. Океаническая кора, представляющая верхнюю часть океанической литосферы, в основном состоит из так называемых основных магматических пород, таких как базальты и габбро.
Однако разделение континентальной и океанической литосфер можно рассматривать и с точки зрения состава верхней мантии. Субконтинентальная литосферная мантия обеднена некоторыми химическими элементами по сравнению с океанической литосферной мантией, состав которой близок к составу ранней мантии.
Температура и толщина литосферы
Однако эта толщина может значительно варьироваться в разных точках земного шара в зависимости от температуры мантии: в регионах с «холодной» мантией, таких как старые континентальные коры (кратоны), литосфера будет толще, достигая 200 километров, в то время как в районах с «горячей» мантией литосфера может быть чрезвычайно тонкой. На океанических хребтах, например, там, где формируется океанская литосфера, толщина литосферы составляет всего около десяти километров! В науках о Земле температура обычно тесно связана с возрастом, поэтому океаническая литосфера постепенно утолщается по мере охлаждения, перемещаясь от хребта (где он создается) в зоны субдукции или на окраинах континентов. По мере охлаждения и уплотнения океаническая литосфера становится более плотной и имеет тенденцию постепенно опускаться. Таким образом, океанический фундамент глубже в самых старых областях и мельче на уровне хребтов.
Тектоника и литосферные плиты
Если в коллективном бессознательном, тектоника плит обычно суммируется как континенты, плывущие как лодки на мантии, оживленные течениями, то реальность более тонкая. Фактически, вся кора + литосферная мантия движется над астеносферной мантией благодаря реологическим законам, которые управляют механическим поведением горных пород. Эти реологические законы тесно связаны с давлением и температурой. В теории тектоники плит речь идет о жестких литосферных плитах, перемещающихся над астеносферой. Эти движения возможны из-за различия в реологическом поведении между литосферой и астеносферой. В то время как литосфера достаточно жесткая в больших масштабах, астеносфера имеет более вязкое поведение, что позволяет развивать большие конвекционные ячейки.
Что такое плиты литосферы
Литосфера под океанами и континентами значительно различается. Литосфера под континентами состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев общей мощностью до 80 км. Литосфера под океанами претерпела множество этапов частичного плавления в результате образования океанической коры, она сильно обеднена легкоплавкими редкими элементами, в основном состоит из дунитов и гарцбургитов, ее толщина составляет 5-10 км, а гранитный слой полностью отсутствует.
Из геометрических соображений понятно, что в одной точке могут сходиться только три плиты. Конфигурация, в которой в одной точке сходятся четыре или более плит, неустойчива, и быстро разрушается со временем.
Литосферные плиты постоянно меняют свои очертания, они могут раскалываться в результате рифтинга и спаиваться, образуя единую плиту в результате коллизии. Литосферные плиты также могут тонуть в мантии планеты, достигая глубины внешнего ядра. С другой стороны, разделение земной коры на плиты неоднозначно, и по мере накопления геологических знаний выделяются новые плиты, а некоторые границы плит признаются несуществующими. Поэтому очертания плит меняются со временем и в этом смысле. Особенно это касается малых плит, в отношении которых геологами предложено множество кинематических реконструкций, зачастую взаимно исключающих друг друга.
Более 90 % поверхности Земли покрыто 14-ю крупнейшими литосферными плитами:
Совокупность неровностей земной поверхности образуют ее рельеф.
Формы рельефа различаются по размерам, происхождению, истории развития. Рельеф земли, правильнее будет сказать, земной поверхности является результатом сложного взаимодействия внутренних и внешних сил. Внутренние силы, энергия которых обеспечивается за счет внутренней энергии самой Земли, создают крупные неровности. Внешние силы эти неровности сглаживают, создавая более мелкие неровности.
В пределах суши распределение горных и равнинных территорий определяется строением земной коры. На платформах, в связи с горизонтальным залеганием горных пород, расположены равнины. В складчатых областях горные породы залегают в виде складок, и в рельефе им соответствуют горы.
Земная кора
Для изучения земной коры, как правило, используются косвенные методы. Таким образом, можно построить две модели, объясняющие её строение и формирование в соответствии с составом пород и их динамикой. С одной стороны, получается статическая модель, по которой планета состоит из коры, мантии и ядра. С другой — динамическая, где слоями выступают литосфера, астеносфера, мезосфера и ядро. Статическая модель предполагает два неподвижных вида земной коры: континентальный и океанический.
Согласно динамической модели, литосфера лежит на астеносфере и состоит из коры и внешней мантии, имеет жёсткую структуру и простирается до 120 км в глубину, где высокие температура и давление расплавляют составляющие материалы.
В зависимости от типа оболочки, дифференцируется на два вида:
Теория дрейфа континентов
До рубежа XIX и XX вв. геологи предполагали, что основные очертания суши неизменны, а большинство геоморфологических объектов (горные хребты) можно объяснить вертикальным движением земной коры по принципу геосинклиналей. Однако ещё в эпоху Великих географических открытий было замечено, что противоположные берега Атлантического океана и края континентальных шельфов имеют сходные формы. Их модели легко соединяются, как конструктор.
С тех пор было предложено много теорий для объяснения этой очевидной совместимости, но предположение о твёрдой Земле затрудняло их развитие. Всё изменило открытие радия и связанных с ним свойств в 1896 г. Появилась возможность для более точного определения предполагаемого возраста планеты. Расчёты показали, что даже если бы она начала свою эволюцию как раскалённое тело, то её температура могла упасть до нынешних значений через несколько десятков миллионов лет. Учёные пришли к выводу, что Земля намного старше, чем предполагали, а её ядро всё ещё достаточно горячее, чтобы быть жидким.
История открытия
Тектоническая теория плит возникла из гипотезы о континентальном дрейфе, предложенной немецким метеорологом и исследователем Арктики Альфредом Вегенером в 1912 г. Он предположил, что нынешние материки когда-то образовывали единую суперконтинентальную сухопутную территорию Пангею и сравнил их с айсбергами из гранита низкой плотности, плавающими в более плотном море базальта. Его основные аргументы:
Доказательства дрейфа континентов казались логичными, но были отвергнуты потому, что Вегенер не смог предложить приемлемый механизм перемещения огромных масс суши. По его предположению они проталкивались через скалистое дно океана из-за приливных сил примерно так же, как плуг прорезает почву.
В 1947 г. группа учёных во главе с Морисом Юингом, используя исследовательское судно Океанографического института Вудс-Холла «Атлантис» и набор инструментов, подтвердила существование подъёма в центральной части Атлантического океана. Они обнаружили, что морское дно под слоем отложений состоит из базальта, а не гранита, который составляет основу материков. Также выяснилось, что океаническая кора намного тоньше континентальной. Эти открытия подняли важные и интригующие вопросы.
С середины XX века многие учёные при помощи магнитометров, разработанных во время Второй мировой войны для обнаружения подводных лодок, начали распознавать странные магнитные колебания на дне океанов. Открытие не стало неожиданным, так как базальт — богатая железом вулканическая порода и содержит сильно намагниченный минерал магнетит, который может искажать показания компаса. Эти наблюдения предоставили ещё один способ изучения глубокого дна океанов.
Когда вновь образованные горы охлаждаются, такие породы регистрируют направление магнитного поля Земли в тот момент. По мере картографирования и составления схем стало понятно, что узоры с нормальной и обратной полярностью проявляют некоторые закономерности по аналогии с горными породами. Когда пласты на участках отдельных материков очень похожи, это говорит о том, что породы были сформированы в одном месте:
Плавающие материки
Американский геолог Гарри Хаммонд Гесс в 1960 г. предположил, что вместо континентов, дрейфующих через океаническую кору (как предполагалось ранее), кора океанов и прилегающие к ней материки перемещаются вместе на одной и той же платформе или плите. В том же году Роберт Р. Коутс из геологической службы США описал основные особенности субдукции дуг Алеутских островов, расположенных вдоль тихоокеанского побережья. Наряду с остальными работами, его доклад лёг в основу теории движения плит земной коры.
Согласно ей, новая океаническая кора непрерывно расширяется вдоль срединно-океанических хребтов и через миллионы лет уходит в глубоководные жёлобы вдоль края океанов. В этом процессе старая кора поглощается в прибрежных зонах, а новая в виде магмы извергается, образуя молодую. По сути, идёт постоянная «переработка», когда одновременно происходит формирование новой океанической коры и разрушение старой. Таким образом, становится понятно:
Платформы и роль конвекционных потоков
Требуются миллионы лет, чтобы сформировать зрелый океан, а в районах, расположенных на границах литосферных плит, происходит наибольшее количество мощных землетрясений и извержений вулканов. Теория тектоники предполагает, что вся поверхность Земли разделена на ряд основных и второстепенных платформ, которые передвигаются по астеносфере со скоростью нескольких сантиметров в год, состоят из континентальной, океанической коры, или сочетают оба типа. Названия литосферных плит (крупных):
Территория России, как и вся Евразия, расположена в зоне большой Евразийской плиты и только два полуострова — Камчатский и Чукотский, находятся на Североамериканской. Несколько более мелких платформ включают Арабскую, Шотландскую, Карибскую и другие. Все они сочетаются друг с другом как кусочки мозаики, а их перемещение за миллионы лет привело к открытию и закрытию океанов и расхождению континентов.
Движением литосферных плит управляют конвекционные потоки в нижней мантии Земли. Её породы достаточно горячие, чтобы стать текучими, менее плотными и подняться в зоне срединно-океанических хребтов, обеспечивая образование новой коры. По обе стороны от них постепенно отходят отдельные плиты. Края платформ, расположенные ближе к береговой линии материков, значительно старше. Со временем составляющая их порода охлаждается и становится более плотной, затем опускается ниже соседней литосферной плиты и проникает в мантию. Этот процесс погружения называется субдукцией.
Типы границ плит
Поскольку вся поверхность Земли покрыта находящимися в движении литосферными плитами, то они вынуждены постоянно контактировать между собой. Их границы можно классифицировать по трём типам:
Границы разломов отмечаются на тектонической карте. Это помогает определить сконцентрированные здесь зоны повышенной сейсмической опасности и вулканической деятельности.
Территории, расположенные на древних платформах, являются наиболее устойчивыми и не имеют причин для крупных землетрясений.