✖


Jump to content

Тектоника плит

Страница полузащищена
(Перенаправлено с «Тектоники плит »)
«Тектонические плиты» перенаправляются сюда. Чтобы узнать о фильме, см. «Тектонические плиты» (фильм) .

Карта 16 основных тектонических плит Земли
Дивергент:
  Распространяющий центр
  Зона расширения
Конвергентный:
  Зона субдукции
  Зона столкновения
Преобразование:
  Правое преобразование
  Левистральное преобразование
Схема внутреннего расслоения Земли, показывающая литосферу над астеносферой (не в масштабе)
Часть серии о
Геология
Наука о твердой Земле
Ключевые компоненты
Законы, принципы, теории
Темы
Исследовать
Приложения
Планетарная геология

Тектоника плит (от латинского tectonicus , от древнегреческого τεκτονικός ( tektonikós ) «относящийся к строительству») [1] — это научная теория , согласно которой Земли литосфера , состоит из ряда крупных тектонических плит которые медленно перемещались 3–4 миллиарда лет назад. [2] [3] [4] Модель основана на концепции дрейфа континентов , идее, разработанной в первые десятилетия 20-го века. Тектоника плит стала принята геологами после того, как распространение морского дна в середине-конце 1960-х годов было подтверждено .

Литосфера Земли, твердая внешняя оболочка планеты, включая кору и верхнюю мантию , расколота на семь или восемь основных плит (в зависимости от того, как они определяются) и множество второстепенных плит или «тромбоцитов». Там, где плиты встречаются, их относительное движение определяет тип границы плиты (или разлома ): сходящаяся , расходящаяся или трансформирующая . Относительное перемещение плит обычно колеблется от нуля до 10 см в год. [5] Разломы, как правило, геологически активны, подвержены землетрясениям , вулканической активности , горообразованию и образованию океанических желобов .

Тектонические плиты состоят из океанической литосферы и более толстой континентальной литосферы, каждая из которых покрыта корой своего типа. Вдоль конвергентных границ плит процесс субдукции переносит край одной плиты вниз под другую плиту и в мантию . Этот процесс уменьшает общую площадь поверхности (коры) Земли. Утрата поверхности уравновешивается образованием новой океанической коры вдоль расходящихся границ в результате расширения морского дна, сохраняя постоянную общую площадь поверхности в тектоническом «конвейерном ленте».

Тектонические плиты относительно жесткие и плавают по пластичной астеносфере внизу. Латеральные изменения плотности мантии приводят к возникновению конвекционных потоков — медленного ползущего движения твердой мантии Земли. морского дна На спрединговом хребте плиты отходят от хребта, который является топографическим выступом, и вновь образовавшаяся кора по мере удаления охлаждается, увеличивая свою плотность и способствуя движению. В зоне субдукции относительно холодная плотная океаническая кора опускается в мантию, образуя нисходящее конвективное крыло мантийной клетки . [6] что является сильнейшей движущей силой движения плит. [7] [8] Относительная важность и взаимодействие других предполагаемых факторов, таких как активная конвекция, апвеллинг внутри мантии и приливное сопротивление Луны, до сих пор остаются предметом споров.

Ключевые принципы

Внешние слои Земли делятся на литосферу и астеносферу . Разделение основано на различиях в механических свойствах и способе передачи тепла . Литосфера холоднее и жестче, а астеносфера горячее и течет легче. Что касается теплопередачи, литосфера теряет тепло за счет проводимости , тогда как астеносфера также передает тепло за счет конвекции и имеет почти адиабатический градиент температуры. Это деление не следует путать с химическим подразделением тех же слоев на мантию (включающую как астеносферу, так и мантийную часть литосферы) и кору: данный кусок мантии может входить в состав литосферы или астеносферы в разные периоды времени. раз в зависимости от его температуры и давления.

Ключевой принцип тектоники плит заключается в том, что литосфера существует как отдельные и отдельные тектонические плиты , которые опираются на жидкое твердое тело астеносферу — . Движения плит варьируются от 10 до 40 мм/год на Срединно-Атлантическом хребте (примерно со скоростью роста ногтей ) до примерно 160 мм/год на плите Наска (примерно со скоростью роста волос ). [9]

Тектонические литосферные плиты состоят из литосферной мантии, перекрытой одним или двумя типами корового материала: океанической корой (в старых текстах называемой симой из кремния и магния ) и континентальной корой ( сиал из кремния и алюминия ). Различие между океанической корой и континентальной корой основано на способах их формирования. Океаническая кора формируется в центрах спрединга морского дна. Континентальная кора формируется в результате вулканизма и аккреции террейнов дугового в результате тектонических процессов плит. Океаническая кора плотнее континентальной, поскольку в ней меньше кремния и больше более тяжелых элементов , чем в континентальной коре . [10] [11] В результате этой разницы в плотности океаническая кора обычно лежит ниже уровня моря , тогда как континентальная кора плавуче выступает над уровнем моря.

Средняя океаническая литосфера обычно имеет толщину 100 км (62 мили). [12] Его толщина зависит от возраста. С течением времени он охлаждается, проводя тепло снизу и излучая его в пространство. Соседняя мантия внизу охлаждается в результате этого процесса и присоединяется к ее основанию. Поскольку он формируется на срединно-океанических хребтах и ​​распространяется наружу, его толщина зависит от расстояния от срединно-океанического хребта, где он образовался. Типичное расстояние, которое океаническая литосфера должна пройти перед погружением, толщина варьируется от примерно 6 км (4 миль) на срединно-океанических хребтах до более 100 км (62 мили) в зонах субдукции . На более коротких или больших расстояниях зона субдукции, а следовательно, и средняя толщина становятся соответственно меньше или больше. [13] Континентальная литосфера обычно имеет толщину около 200 км, хотя она значительно варьируется в зависимости от бассейна, горных хребтов и стабильных кратонных недр континентов.

Место, где встречаются две плиты, называется границей плиты . На границах плит происходят геологические события, такие как землетрясения и образование топографических объектов, таких как горы , вулканы , срединно-океанические хребты и океанические впадины . Подавляющее большинство действующих вулканов мира расположено вдоль границ плит, при этом Огненное кольцо Тихоокеанской плиты является наиболее активным и широко известным. Некоторые вулканы возникают внутри плит, и их по-разному объясняют внутренней деформацией плит. [14] и скрыть шлейфы.

Тектонические плиты могут включать континентальную кору или океаническую кору, или и то, и другое. Например, Африканская плита включает в себя континент и части дна Атлантического и Индийского океанов .

Некоторые куски океанической коры, известные как офиолиты , не смогли погрузиться под континентальную кору на деструктивных границах плит; вместо этого эти фрагменты океанической коры были вытолкнуты вверх и сохранились внутри континентальной коры.

Типы границ плит

Основная статья: Список взаимодействий тектонических плит

Существуют три типа границ плит: [15] характеризуется тем, как плиты движутся относительно друг друга. Они связаны с различными типами поверхностных явлений. Различают следующие типы границ плит: [16] [17]

Расходящаяся граница
Сходящаяся граница
Зоны субдукции бывают двух типов: субдукция от океана к континенту, когда плотная океаническая литосфера погружается под менее плотный континент, или субдукция от океана к океану, когда более старая, более холодная и плотная океаническая кора скользит под менее плотную океаническую кору. Глубоководные морские желоба обычно связаны с зонами субдукции, а бассейны, развивающиеся вдоль активной границы, часто называют «форланд-бассейнами».
Землетрясения прослеживают путь движущейся вниз плиты, когда она спускается в астеносферу, образуется траншея, и когда погружающаяся плита нагревается, она высвобождает летучие вещества, в основном воду из водных минералов , в окружающую мантию. Добавление воды снижает температуру плавления мантийного материала над погружающейся плитой, вызывая его плавление. Возникающая в результате магма обычно приводит к вулканизму. [18]
В зонах субдукции океан-океан формируется глубокая желоба дугообразной формы. Верхняя мантия погруженной плиты затем нагревается, и магма поднимается вверх, образуя изогнутые цепи вулканических островов, например, Алеутские острова , Марианские острова , Японскую островную дугу .
В зонах субдукции океан-континент образуются горные хребты, например Анды , Каскадный хребет .
В зонах столкновения континентов происходит сближение двух массивов континентальной литосферы. Поскольку они имеют одинаковую плотность, ни один из них не субдуцируется. Края плит сжаты, складчаты и приподняты, образуя горные хребты, например, Гималаи и Альпы . Закрытие океанских бассейнов может произойти на границах континентов.
Преобразовать границу
  • Границы трансформации ( консервативные границы или границы сдвигов ) возникают там, где плиты не создаются и не разрушаются. Вместо этого две плиты скользят или, точнее, стираются друг относительно друга вдоль трансформных разломов . Относительное движение двух пластин либо левое (левая сторона к наблюдателю), либо правое (правая сторона к наблюдателю). Трансформационные разломы возникают в центре распространения. Вдоль разлома могут произойти сильные землетрясения. Разлом Сан-Андреас в Калифорнии является примером трансформной границы, демонстрирующей правостороннее движение.
  • Другие пограничные зоны плит возникают там, где эффекты взаимодействия неясны, а границы, обычно проходящие вдоль широкого пояса, нечетко определены и могут демонстрировать различные типы движений в разных эпизодах.

Движущие силы движения плит

Движение плит основано на спутниковых данных Глобальной системы позиционирования (GPS) НАСА JPL . Каждая красная точка является точкой измерения, а векторы показывают направление и величину движения.

Тектонические плиты способны двигаться из-за относительной плотности океанической литосферы и относительной слабости астеносферы . Рассеяние тепла из мантии является первоначальным источником энергии, необходимой для движения тектоники плит посредством конвекции или крупномасштабного апвеллинга и образования куполов. Как следствие, мощным источником движения плит является избыточная плотность океанической литосферы, опускающейся в зонах субдукции. Когда новая кора формируется на срединно-океанических хребтах, эта океаническая литосфера изначально менее плотная, чем подстилающая астеносфера, но с возрастом она становится более плотной по мере кондуктивного охлаждения и утолщения. Большая плотность старой литосферы по сравнению с подстилающей астеносферой позволяет ей погружаться в глубокую мантию в зонах субдукции, обеспечивая большую часть движущей силы движения плит. Слабость астеносферы позволяет тектоническим плитам легко перемещаться в сторону зоны субдукции. [19]

Основная статья: Мантийная конвекция

На протяжении большей части первой четверти 20-го века ведущая теория движущей силы движения тектонических плит предусматривала крупномасштабные конвекционные течения в верхней мантии, которые могут передаваться через астеносферу. Эта теория была выдвинута Артуром Холмсом и некоторыми его предшественниками в 1930-х годах. [20] и был немедленно признан решением для принятия теории, первоначально обсуждавшейся в статьях Альфреда Вегенера в первые годы 20-го века. Однако, несмотря на ее признание, она долго обсуждалась в научном сообществе, поскольку ведущая теория все еще предполагала статическую Землю без перемещения континентов вплоть до крупных прорывов начала шестидесятых годов.

Двух- и трехмерные изображения недр Земли ( сейсмическая томография ) показывают различное латеральное распределение плотности по всей мантии. Такие изменения плотности могут быть материальными (из-за химического состава горных пород), минеральными (из-за изменений в минеральных структурах) или термическими (из-за теплового расширения и сжатия из-за тепловой энергии). Проявлением этой изменяющейся латеральной плотности является мантийная конвекция под действием сил плавучести. [21]

То, как мантийная конвекция прямо или косвенно связана с движением плит, является предметом продолжающихся исследований и дискуссий в геодинамике. Каким-то образом эта энергия должна передаваться в литосферу, чтобы тектонические плиты могли двигаться. Считается, что существует два основных типа механизмов, связанных с динамикой мантии, которые влияют на движение плит: первичные (через крупномасштабные конвекционные ячейки) и вторичные. Вторичные механизмы рассматривают движение плит, вызванное трением между конвекционными потоками в астеносфере и более жесткой вышележащей литосферой. Это связано с притоком мантийного материала, связанным с притяжением плит вниз в зонах субдукции океанских желобов. Притяжение плиты может происходить в геодинамической обстановке, когда базальное растягивание продолжает действовать на плиту, когда она ныряет в мантию (хотя, возможно, в большей степени действуя как на нижнюю, так и на верхнюю сторону плиты). Более того, плиты, которые откололись и погрузились в мантию, могут вызвать вязкие мантийные силы, заставляющие плиты всасываться.

Плюмовая тектоника

В теории плюмовой тектоники, которой придерживались многочисленные исследователи в 1990-е годы, используется модифицированная концепция мантийных конвекционных течений. Он утверждает, что суперплюмы поднимаются из более глубокой мантии и являются движущими силами или заменителями основных конвекционных ячеек. Эти идеи находят свои корни в начале 1930-х годов в работах Белоусова и ван Беммелена , которые изначально выступали против тектоники плит и помещали механизм в фиксированные рамки вертикальных движений. Позже Ван Беммелен модифицировал эту концепцию в своих «Моделях Undation» и использовал «мантийные волдыри» в качестве движущей силы горизонтальных движений, вызывая гравитационные силы в сторону от регионального купола земной коры. [22] [23]

Эти теории находят резонанс в современных теориях, которые предусматривают горячие точки или мантийные плюмы , которые остаются фиксированными и с течением времени перекрываются океаническими и континентальными литосферными плитами и оставляют свои следы в геологической летописи (хотя эти явления не рассматриваются как реальные движущие механизмы, но скорее как модуляторы).

Этот механизм до сих пор используется для объяснения распада суперконтинентов в определенные геологические эпохи. [24] У него есть последователи среди ученых, занимающихся теорией расширения Земли . [25] [26] [27]

Нагонная тектоника

Другая теория состоит в том, что мантия течет не в виде ячеек или крупных плюмов, а скорее в виде ряда каналов чуть ниже земной коры, которые затем обеспечивают базальное трение литосферы. Эта теория, получившая название «тектоника волн», была популяризирована в 1980-х и 1990-х годах. [28] Недавние исследования, основанные на трехмерном компьютерном моделировании, показывают, что геометрия плит определяется обратной связью между моделями мантийной конвекции и прочностью литосферы. [29]

Силы, связанные с гравитацией, рассматриваются как вторичные явления в рамках более общего движущего механизма, такого как различные формы мантийной динамики, описанные выше. В современных взглядах гравитация рассматривается как основная движущая сила посредством натяжения плит вдоль зон субдукции.

Гравитационное скольжение от расширяющегося хребта является одной из предполагаемых движущих сил. Оно предполагает, что движение плит обусловлено более высоким подъемом плит на океанских хребтах. [30] [31] Поскольку океаническая литосфера формируется на спрединговых хребтах из горячего мантийного материала, с возрастом она постепенно остывает и утолщается (и, таким образом, увеличивается расстояние от хребта). Холодная океаническая литосфера значительно плотнее горячего материала мантии, из которого она образовалась, и поэтому с увеличением толщины она постепенно погружается в мантию, чтобы компенсировать большую нагрузку. В результате получается небольшой боковой наклон с увеличением расстояния от оси хребта.

Эта сила рассматривается как вторичная сила и часто называется « толчком от гребня ». Это неправильное название, поскольку не существует силы, «толкающей» по горизонтали, на самом деле вдоль хребтов преобладают элементы растяжения. Правильнее называть этот механизм «гравитационным скольжением», поскольку топография всей плиты может значительно различаться, а расширяющиеся хребты являются лишь наиболее заметной особенностью. Другие механизмы, генерирующие эту вторичную гравитационную силу, включают изгибное выпучивание литосферы перед тем, как она нырнет под соседнюю плиту, создавая четкую топографическую особенность, которая может компенсировать или, по крайней мере, влиять на влияние топографических океанских хребтов. мантийные плюмы Предполагается также, что и горячие точки врезаются в нижнюю часть тектонических плит.

Притяжение плиты : Научное мнение состоит в том, что астеносфера недостаточно дееспособна или жестка, чтобы напрямую вызывать движение за счет трения вдоль основания литосферы. Поэтому наиболее широко распространено мнение, что тяга плиты является наибольшей силой, действующей на пластины. В этом понимании движение плит в основном обусловлено весом холодных, плотных плит, погружающихся в мантию в траншеях. [8] Последние модели показывают, что отсасывание из траншеи также играет важную роль. Однако тот факт, что Северо-Американская плита нигде не погружается, хотя и находится в движении, представляет проблему. То же самое справедливо и для Африканской, Евразийской и Антарктической плит.

Гравитационное скольжение от мантийного купола. Согласно более старым теориям, одним из движущих механизмов плит является существование крупномасштабных астеносферных/мантийных куполов, которые вызывают гравитационное скольжение литосферных плит от них (см. параграф о мантийных механизмах). Это гравитационное скольжение представляет собой вторичное явление этого преимущественно вертикально ориентированного механизма. Он уходит своими корнями в модель ундации ван Беммелена . Это может действовать в различных масштабах: от небольших масштабов одной островной дуги до более крупных масштабов целого океанского бассейна. [30] [31] [24]

Альфред Вегенер , будучи метеорологом , предположил, что приливные и центробежные силы являются основными движущими механизмами дрейфа континентов ; однако эти силы считались слишком малыми, чтобы вызвать движение континентов, поскольку концепция заключалась в том, что континенты прорываются сквозь океаническую кору. [32] Поэтому позже Вегенер изменил свою позицию и в последнем издании своей книги 1929 года утверждал, что конвекционные течения являются основной движущей силой тектоники плит.

Однако в контексте тектоники плит (принятого после предложений Хизена, Гесса, Дица, Морли, Вайна и Мэтьюза о распространении морского дна (см. ниже) в начале 1960-х годов) предполагается, что океаническая кора находится в движении вместе с континентами, которые вызвало пересмотр предложений, связанных с вращением Земли. В более поздней литературе этими движущими силами являются:

  1. Приливное сопротивление из-за гравитационной силы, которую Луна (и Солнце ) оказывает на земную кору. [33]
  2. Глобальная деформация геоида из -за малых смещений полюса вращения относительно земной коры.
  3. Другие меньшие эффекты деформации коры из-за колебаний и вращательных движений вращения Земли в меньшем временном масштабе.

Силы, которые малы и обычно пренебрежимо малы:

  1. Сила Кориолиса [34] [35]
  2. Центробежная сила , которую рассматривают как небольшую модификацию силы тяжести. [34] [35] : 249 

Чтобы эти механизмы были в целом действенными, по всему земному шару должны существовать систематические связи между ориентацией и кинематикой деформации и географической широтной и долготной сеткой самой Земли. Эти исследования систематических взаимосвязей во второй половине девятнадцатого века и первой половине двадцатого века подчеркивают прямо противоположное: плиты не двигались во времени, что сетка деформаций была зафиксирована относительно экватора и оси Земли и что гравитационные движущие силы обычно действовали вертикально и вызывали лишь локальные горизонтальные движения (так называемые доплитовые тектонические, «фиксистские теории»). Поэтому более поздние исследования (обсуждаемые ниже на этой странице) использовали многие из взаимосвязей, выявленных в период до тектоники плит, для поддержки своих теорий (см. обзоры этих различных механизмов, связанных с вращением Земли, работы Ван Дейка и соавторов). [36]

Возможное приливное воздействие на тектонику плит

См. Также: Приливное возникновение землетрясений.

Из многих сил, обсуждавшихся выше, приливная сила до сих пор широко обсуждается и защищается как возможная основная движущая сила тектоники плит. Другие силы используются только в глобальных геодинамических моделях без использования концепций тектоники плит (поэтому выходят за рамки обсуждений, рассматриваемых в этом разделе) или предлагаются в качестве незначительных модуляций в рамках общей модели тектоники плит.В 1973 году Джордж Мур [37] и Геологической службы США RC Bostrom [38] представили доказательства общего дрейфа литосферы Земли на запад относительно мантии, основанные на крутизне зон субдукции (неглубокое падение на восток, крутое падение на запад). Они пришли к выводу, что приливные силы (приливная задержка или «трение»), вызванные вращением Земли и силами, действующими на нее со стороны Луны, являются движущей силой тектоники плит. Когда Земля вращается на восток под Луной, гравитация Луны слегка тянет поверхностный слой Земли назад на запад, как и предполагал Альфред Вегенер (см. выше). С 1990 года эту теорию в основном защищают Доглиони и его коллеги ( Doglioni 1990 ), например, в более недавнем исследовании 2006 года: [39] где ученые рассмотрели и защитили эти идеи. было высказано предположение В Ловетте (2006) , что это наблюдение может также объяснить, почему на Венере и Марсе нет тектоники плит, поскольку у Венеры нет луны, а спутники Марса слишком малы, чтобы оказывать значительное приливное воздействие на планету. В статье [40] было высказано предположение, что, с другой стороны, можно легко заметить, что многие плиты движутся на север и восток и что преимущественно западное движение бассейнов Тихого океана происходит просто из-за смещения на восток Тихоокеанского центра расширения (что не является предсказанное проявление таких лунных сил). Однако в той же статье авторы признают, что относительно нижней мантии в движениях всех плит имеется небольшая западная составляющая. Однако они продемонстрировали, что дрейф на запад, наблюдавшийся только в течение последних 30 млн лет назад, объясняется усилением доминирования неуклонно растущей и ускоряющейся Тихоокеанской плиты. Дебаты все еще открыты, и недавняя статья Хофмейстера и др. (2022) [41] возродил идею, снова отстаивая взаимодействие между вращением Земли и Луной как основных движущих сил плит.

Относительное значение каждого механизма движущей силы

Вектор ; движения пластины является функцией всех сил, действующих на пластину однако в этом заключается проблема относительно степени, в которой каждый процесс способствует общему движению каждой тектонической плиты.

Разнообразие геодинамических условий и свойств каждой плиты является результатом воздействия различных процессов, активно движущих каждую отдельную плиту. Один из методов решения этой проблемы — рассмотреть относительную скорость движения каждой плиты, а также данные, связанные со значением каждого процесса для общей движущей силы плиты.

Одна из наиболее важных корреляций, обнаруженных на сегодняшний день, заключается в том, что литосферные плиты, прикрепленные к опускающимся (погруженным) плитам, движутся гораздо быстрее, чем плиты других типов. Тихоокеанская плита, например, по существу окружена зонами субдукции (так называемое огненное кольцо) и движется гораздо быстрее, чем плиты Атлантического бассейна, которые прикреплены (можно сказать, «сварены») к соседним континентам. вместо погружения плит. Таким образом, считается, что силы, связанные с опускающейся плитой (притяжение плиты и всасывание плиты), являются движущими силами, определяющими движение плит, за исключением тех плит, которые не погружаются. [8] Однако эта точка зрения была опровергнута недавним исследованием, которое показало, что фактические движения Тихоокеанской плиты и других плит, связанных с Восточно-Тихоокеанским поднятием, коррелируют главным образом не с притяжением или толканием плит, а, скорее, с мантийным конвекционным апвеллингом, горизонтальный Распространение вдоль оснований различных пластин приводит их в движение за счет сил тяги, связанных с вязкостью. [42] Движущие силы движения плит продолжают оставаться активными объектами текущих исследований в области геофизики и тектонофизики .

История теории

Краткое содержание

Подробная карта, показывающая тектонические плиты с векторами их движения.

Развитие теории тектоники плит стало научным и культурным изменением, произошедшим в течение 50 лет научных дискуссий. Само событие признания было сдвигом парадигмы и поэтому может быть классифицировано как научная революция . [43] Примерно в начале двадцатого века различные теоретики безуспешно пытались объяснить многочисленные географические, геологические и биологические связи между континентами. В 1912 году метеоролог Альфред Вегенер описал то, что он назвал дрейфом континентов. Эта идея достигла кульминации пятьдесят лет спустя в современной теории тектоники плит. [44]

Вегенер расширил свою теорию в своей книге 1915 года «Происхождение континентов и океанов» . [45] Отталкиваясь от идеи (также высказанной его предшественниками) о том, что нынешние континенты когда-то образовывали единый массив суши (позже названный Пангеей ), Вегенер предположил, что они разделились и разошлись, уподобив их «айсбергам» сиала низкой плотности , плавающим в море. более плотной симы . [46] [47] Подтверждением этой идеи послужили очертания восточного побережья Южной Америки и западного побережья Африки, которые Антонио Снайдер-Пеллегрини нарисовал на своих картах, а также совпадение скальных образований вдоль этих краев. Подтверждением их прежней смежной природы также послужили ископаемые растения Glossopteris и Gangamopteris , а также терапсиды или млекопитающие рептилии Lystrosaurus , широко распространенные в Южной Америке, Африке, Антарктиде, Индии и Австралии. Доказательства такого давнего соединения этих континентов были очевидны геологам, работавшим в южном полушарии. Южноафриканец Алекс дю Туа собрал массу такой информации в своей публикации 1937 года « Наши странствующие континенты» и пошел дальше, чем Вегенер, в признании прочных связей между фрагментами Гондваны .

Работа Вегенера изначально не получила широкого признания, отчасти из-за отсутствия подробных доказательств, но в основном из-за отсутствия разумного физически поддерживаемого механизма. Земля могла иметь твердую кору, мантию и жидкое ядро, но, похоже, части коры не могли перемещаться. Многие выдающиеся ученые того времени, такие как Гарольд Джеффрис и Чарльз Шухерт , были откровенными критиками дрейфа континентов.

Несмотря на большое сопротивление, точка зрения на дрейф континентов получила поддержку, и начались оживленные дебаты между «дрифтерами» или «мобилистами» (сторонниками теории) и «фиксистами» (противниками). В течение 1920-х, 1930-х и 1940-х годов первые достигли важных вех, предполагая, что конвекционные потоки могли быть движущей силой движений плит и что распространение могло происходить под морем в океанической коре. Концепции, близкие к элементам тектоники плит, были предложены геофизиками и геологами (как фиксистами, так и мобилистами), такими как Венинг-Мейнес, Холмс и Умбгроув. В 1941 году Отто Ампферер в своей публикации «Мысли о кино Атлантического региона» описал: [48] процессы, которые предвосхитили расширение и субдукцию морского дна . [49] [50] Одним из первых геофизических данных, которые использовались для подтверждения движения литосферных плит, послужил палеомагнетизм . Это основано на том факте, что породы разного возраста демонстрируют переменное направление магнитного поля , о чем свидетельствуют исследования середины девятнадцатого века. Северный и южный магнитные полюса меняются со временем, и, что особенно важно для палеотектонических исследований, относительное положение северного магнитного полюса меняется со временем. Первоначально, в первой половине двадцатого века, последнее явление объяснялось введением так называемого «блуждения полюсов» (см. «кажущееся блуждание полюсов» ) (т. е. предполагалось, что положение северного полюса смещалось во времени). Альтернативное объяснение, однако, заключалось в том, что континенты переместились (сместились и вращались) относительно северного полюса, и каждый континент фактически показывает свой собственный «путь полярного блуждания». В конце 1950-х годов дважды было успешно показано, что эти данные могут подтвердить обоснованность дрейфа континентов: Кейт Ранкорн в статье 1956 года: [51] и Уоррена Кэри на симпозиуме, состоявшемся в марте 1956 года. [52]

Второе свидетельство в пользу дрейфа континентов появилось в конце 1950-х и начале 60-х годов на основе данных о батиметрии глубоководных океанских глубин и природе океанической коры, такой как магнитные свойства, и, в более общем плане, с развитием морской геологии. [53] которые дали доказательства связи распространения морского дна вдоль срединно-океанических хребтов и инверсий магнитного поля , опубликованные между 1959 и 1963 годами Хизеном, Дитцем, Хессом, Мейсоном, Вайном и Мэтьюзом и Морли. [54]

Одновременные достижения в области ранних методов сейсмического и вокруг них построения изображений в зонах Вадати-Беньоффа вдоль желобов, ограничивающих многие континентальные окраины, вместе со многими другими геофизическими (например, гравиметрическими) и геологическими наблюдениями показали, как океаническая кора могла исчезнуть в мантии, обеспечив механизм сбалансировать расширение океанских бассейнов с сокращением их границ.

Все эти свидетельства, как со дна океана, так и с окраин континентов, примерно в 1965 году дали понять, что дрейф континентов возможен. Теория тектоники плит была определена в серии статей между 1965 и 1967 годами. Эта теория произвела революцию в науках о Земле, объяснив широкий спектр геологических явлений и их значение в других исследованиях, таких как палеогеография и палеобиология .

Континентальный дрейф

Дополнительная информация: Континентальный дрейф.

В конце 19-го и начале 20-го веков геологи предполагали, что основные особенности Земли фиксированы и что большинство геологических особенностей, таких как развитие бассейнов и горных хребтов, можно объяснить вертикальным движением земной коры, описанным в так называемой геосинклинальной теории . Обычно это рассматривалось в контексте сжатия планеты Земля из-за потери тепла в течение относительно короткого геологического времени.

Альфред Вегенер в Гренландии зимой 1912–1913 годов.

Еще в 1596 г. было замечено, что противоположные берега Атлантического океана — или, точнее, края континентальных шельфов — имеют схожие формы и как будто когда-то соприкасались друг с другом. [55]

С тех пор было предложено множество теорий, объясняющих эту очевидную взаимодополняемость, но предположение о твердой Земле затрудняло принятие этих различных предложений. [56]

Открытие радиоактивности и связанных с ней тепловых свойств в 1895 году побудило пересмотреть очевидный возраст Земли . [57] Ранее это оценивалось по скорости охлаждения в предположении, что поверхность Земли излучает как черное тело . [58] Эти расчеты подразумевали, что, даже если бы все началось с красного каления , Земля опустилась бы до своей нынешней температуры через несколько десятков миллионов лет. Вооружившись знаниями о новом источнике тепла, ученые поняли, что Земля будет намного старше и что ее ядро ​​все еще достаточно горячо, чтобы оставаться жидким.

К 1915 году, после публикации первой статьи в 1912 году, [59] Альфред Вегенер приводил серьезные аргументы в пользу идеи дрейфа континентов в первом издании « Происхождения континентов и океанов» . [45] В этой книге (переизданной в четырех последовательных изданиях вплоть до последнего в 1936 году) он отметил, как восточное побережье Южной Америки и западное побережье Африки выглядели так, как будто они когда-то были соединены. Вегенер не был первым, кто это заметил ( Абрахам Ортелиус , Антонио Снайдер-Пеллегрини , Эдуард Зюсс , Роберто Мантовани и Фрэнк Берсли Тейлор предшествовали ему, и это лишь некоторые из них), но он был первым, кто собрал важные ископаемые , палеотопографические и климатологические данные. доказательства, подтверждающие это простое наблюдение (и были поддержаны в этом такими исследователями, как Алекс дю Туа ). Более того, когда пласты горных пород окраин отдельных континентов очень похожи, это позволяет предположить, что эти породы образовались одинаково, а значит, изначально они были соединены. Например, в некоторых частях Шотландии и Ирландии встречаются породы, очень похожие на те, что найдены в Ньюфаундленде и Нью-Брансуике . Более того, Каледонские горы Европы и части Аппалачей Северной Америки очень похожи по своему внешнему виду. строение и литология .

Однако многие геологи не восприняли его идеи всерьез, отметив, что очевидного механизма дрейфа континентов не существует. В частности, они не видели, как континентальная порода может прорваться сквозь гораздо более плотную породу, составляющую океаническую кору. Вегенер не смог объяснить силу, которая вызвала дрейф континентов, и его оправдание пришло только после его смерти в 1930 году. [60]

Плавающие континенты, палеомагнетизм и зоны сейсмичности.

глобальных землетрясений Эпицентры , 1963–1998 гг. Большинство землетрясений происходит в узких поясах, соответствующих местам границ литосферных плит.
Карта землетрясений 2016 года

Поскольку ранее было замечено, что, хотя на континентах существовал гранит , морское дно, по-видимому, состояло из более плотного базальта , в первой половине двадцатого века преобладала концепция существования двух типов коры, названных «сиал» (кора континентального типа). и «сима» (кора океанического типа). Более того, предполагалось, что под континентами имеется статичная оболочка слоев. Поэтому казалось очевидным, что под континентальными породами лежит слой базальта (сиала).

Однако, основываясь на аномалиях отклонения отвесной линии в Андах в Перу, Пьер Бугер пришел к выводу, что менее плотные горы должны иметь проекцию вниз, в более плотный слой под ними. Концепция о том, что горы имеют «корни», была подтверждена Джорджем Б. Эйри сто лет спустя во время изучения гималайской гравитации, а сейсмические исследования выявили соответствующие изменения плотности. Поэтому к середине 1950-х годов оставался нерешенным вопрос, зажаты ли корни гор в окружающем базальте или плавали по нему, как айсберг.

В течение 20-го века усовершенствования и более широкое использование сейсмических инструментов, таких как сейсмографы, позволили ученым узнать, что землетрясения имеют тенденцию концентрироваться в определенных областях, особенно вдоль океанических желобов и спрединговых хребтов. К концу 1920-х годов сейсмологи начали выявлять несколько заметных зон землетрясений, параллельных траншеям, которые обычно были наклонены на 40–60 ° от горизонтали и простирались на несколько сотен километров вглубь Земли. Эти зоны позже стали известны как зоны Вадати-Беньоффа или просто зоны Беньоффа в честь сейсмологов, которые первыми их распознали, Кию Вадати из Японии и Хьюго Бениоффа из США. Изучение глобальной сейсмичности значительно продвинулось в 1960-х годах с созданием Всемирной сети стандартизированных сейсмографов (WWSSN). [61] следить за соблюдением договора 1963 года о запрете наземных испытаний ядерного оружия. Значительно улучшенные данные инструментов WWSSN позволили сейсмологам точно нанести на карту зоны концентрации землетрясений по всему миру.

Тем временем вокруг феномена полярного блуждания развернулись дебаты. Со времени первых дебатов о дрейфе континентов ученые обсуждали и использовали доказательства того, что полярный дрейф произошел потому, что в прошлом континенты, казалось, перемещались через разные климатические зоны. Более того, палеомагнитные данные показали, что магнитный полюс также смещался с течением времени. Рассуждая противоположным образом, континенты могли смещаться и вращаться, в то время как полюс оставался относительно неподвижным. Впервые доказательства перемещения магнитных полюсов были использованы для подтверждения движения континентов в статье Кита Ранкорна в 1956 году. [51] и последующие статьи его и его учеников Теда Ирвинга (который фактически был первым, кто убедился в том, что палеомагнетизм поддерживает дрейф континентов) и Кена Крира.

Сразу за этим последовал симпозиум по дрейфу континентов на Тасмании в марте 1956 года, организованный С. Уорреном Кэри , который с тридцатых годов был одним из сторонников и пропагандистов континентального дрейфа. [62] Во время этого симпозиума некоторые участники использовали данные теории расширения глобальной коры , теории, которая была предложена другими исследователями десятилетиями ранее. В этой гипотезе смещение континентов объясняется значительным увеличением размеров Земли с момента ее образования. Однако, хотя у этой теории все еще есть сторонники в науке, ее обычно считают неудовлетворительной, поскольку не существует убедительного механизма, позволяющего вызвать значительное расширение Земли. Другие работы, проведенные в последующие годы, вскоре показали, что доказательства в равной степени подтверждают дрейф континентов на земном шаре со стабильным радиусом.

В период с 1930-х по конец 1950-х годов в работах Венинг-Мейнеса , Холмса, Умбгроува и многих других были изложены концепции, которые были близки или почти идентичны современной теории тектоники плит. В частности, английский геолог Артур Холмс в 1920 году предположил, что места соединения плит могут находиться под водой , а в 1928 году — что движущей силой могут быть конвекционные потоки внутри мантии. [63] Часто об этом вкладе забывают, потому что:

  • В то время дрейф континентов не допускался.
  • Некоторые из этих идей обсуждались в контексте отвергнутых фиксистских идей о деформирующемся земном шаре без дрейфа континентов или расширяющейся Земле.
  • Они были опубликованы во время крайней политической и экономической нестабильности, которая препятствовала научному общению.
  • Многие из них были опубликованы европейскими учеными и поначалу не упоминались или не получали должного внимания в статьях о распространении морского дна, опубликованных американскими исследователями в 1960-х годах.

Распространение и конвекция срединно-океанических хребтов

Дополнительная информация о Срединно-океаническом хребте: распространение морского дна.

В 1947 году группа учёных во главе с Морисом Юингом , используя » Океанографического института Вудс-Хоула исследовательское судно «Атлантис и ряд инструментов, подтвердила существование подъема центральной части Атлантического океана и обнаружила, что дно морского дна под Слой отложений состоял из базальта, а не гранита, который является основной составляющей континентов. Они также обнаружили, что океаническая кора намного тоньше континентальной. Все эти новые открытия подняли важные и интригующие вопросы. [64]

Новые данные, собранные по океанским бассейнам, также показали особенности батиметрии. Одним из главных результатов этих наборов данных стало то, что по всему земному шару была обнаружена система срединно-океанических хребтов. Важным выводом было то, что в рамках этой системы создавалось новое дно океана, что привело к появлению концепции « Великого глобального разлома ». Это было описано в ключевой статье Брюса Хизена (1960), основанной на его работе с Мари Тарп : [65] что вызвало бы настоящую революцию в мышлении. Серьезным последствием расширения морского дна является то, что вдоль океанических хребтов постоянно создавалась и продолжает создаваться новая кора. По этой причине Хизен первоначально отстаивал так называемую гипотезу « расширяющейся Земли » С. Уоррена Кэри (см. выше). Поэтому оставался вопрос, как можно было непрерывно добавлять новую кору вдоль океанических хребтов, не увеличивая при этом размер Земли. В действительности, этот вопрос уже был решен многими учеными в 1940-х и 1950-х годах, такими как Артур Холмс, Венинг-Мейнес, Коутс и многие другие: Излишки коры исчезли вдоль так называемых океанических желобов, где так называемые " произошла субдукция». Поэтому, когда в начале 1960-х годов различные учёные начали рассуждать на основании имеющихся в их распоряжении данных о дне океана, части теории быстро встали на свои места.

Этот вопрос особенно заинтриговал Гарри Хаммонда Гесса , геолога Принстонского университета и контр-адмирала военно-морского резерва, и Роберта С. Дица , ученого из Береговой и геодезической службы США , который ввел термин «расширение морского дна» . Дитц и Гесс (первый опубликовал ту же идею годом ранее в журнале Nature , [66] но приоритет принадлежит Гессу, который к 1960 году уже распространил неопубликованную рукопись своей статьи 1962 года) [67] были среди небольшого числа людей, которые действительно понимали широкие последствия расширения морского дна и то, как оно в конечном итоге согласуется с нетрадиционными и непризнанными в то время идеями дрейфа континентов и элегантными и мобилистическими моделями, предложенными предыдущими исследователями, такими как Холмс.

В том же году Роберт Р. Коутс из Геологической службы США описал основные особенности субдукции островной дуги на Алеутских островах . [68] Его статья, хотя в то время мало отмечалась (а иногда даже высмеивалась), с тех пор была названа «плодотворной» и «провидческой». В действительности это показывает, что работы европейских ученых по островным дугам и горным поясам, выполненные и опубликованные в период с 1930-х по 1950-е годы, применялись и ценились также в Соединенных Штатах.

Если земная кора расширялась вдоль океанических хребтов, рассуждали Гесс и Дитц, как Холмс и другие до них, то она должна сжиматься в других местах. Гесс последовал за Хизеном, предположив, что новая океаническая кора непрерывно распространяется от хребтов, подобно конвейерной ленте. И, используя развитые ранее мобилизистские концепции, он правильно пришел к выводу, что спустя много миллионов лет океаническая кора в конечном итоге опустится вдоль окраин континентов, где образуются океанические желоба — очень глубокие и узкие каньоны, например, по краю бассейна Тихого океана. . Важным шагом, сделанным Гессом, было то, что движущей силой этого процесса будут конвекционные течения, и он пришел к тем же выводам, что и Холмс десятилетия назад, с той лишь разницей, что истончение океанской коры осуществлялось с использованием механизма распространения вдоль хребтов Хизена. Поэтому Гесс пришел к выводу, что Атлантический океан расширяется, а Тихий океан сжимается. Поскольку старая океаническая кора «поедается» в траншеях (как и Холмс и другие, он думал, что это происходит за счет утолщения континентальной литосферы, а не, как позже стало понятно, за счет вдавливания самой океанической коры в мантию в более крупных масштабах) Новая магма поднимается и извергается вдоль расширяющихся хребтов, образуя новую кору. По сути, океанские бассейны постоянно «перерабатываются», при этом одновременно происходит образование новой коры и разрушение старой океанической литосферы. Таким образом, новые мобилизистские концепции четко объяснили, почему Земля не увеличивается в размерах по мере расширения морского дна, почему на дне океана накапливается так мало отложений и почему океанические породы намного моложе континентальных.

Магнитная полоса

Магнитные полосы морского дна.
Демонстрация магнитной полосы. (Чем темнее цвет, тем ближе он к нормальной полярности)
Дополнительная информация: гипотеза Вайна – Мэтьюза – Морли.

Начиная с 1950-х годов такие ученые, как Виктор Вакье , используя магнитные инструменты ( магнитометры ), адаптированные из бортовых устройств, разработанных во время Второй мировой войны для обнаружения подводных лодок , начали распознавать странные магнитные изменения на дне океана. Это открытие, хотя и неожиданное, не было совершенно неожиданным, поскольку было известно, что базальт — богатая железом вулканическая порода, составляющая дно океана — содержит сильно магнитный минерал ( магнетит ) и может локально искажать показания компаса. Это искажение было признано исландскими мореплавателями еще в конце 18 века. Что еще более важно, поскольку присутствие магнетита придает базальту измеримые магнитные свойства, эти недавно обнаруженные магнитные вариации предоставили еще один способ изучения глубокого дна океана. Когда вновь образовавшаяся порода остывает, такие магнитные материалы записывают магнитное поле Земли в то время.

По мере того, как в 1950-е годы было нанесено на карту все больше и больше морского дна, магнитные вариации оказались не случайными или изолированными явлениями, а вместо этого выявили узнаваемые закономерности. Когда эти магнитные узоры были нанесены на карту на обширной территории, на дне океана появился узор, похожий на зебру : одна полоса с нормальной полярностью и прилегающая полоса с обратной полярностью. Общая картина, определяемая этими чередующимися полосами нормально и обратно поляризованной породы, стала известна как магнитные полосы и была опубликована Роном Г. Мэйсоном и его коллегами в 1961 году, которые, однако, не нашли объяснения этим данным в с точки зрения распространения морского дна, как это сделали Вайн, Мэтьюз и Морли несколько лет спустя. [69]

Открытие магнитных полос потребовало объяснения. В начале 1960-х годов такие ученые, как Хизен, Гесс и Дитц, начали выдвигать теорию о том, что срединно-океанические хребты обозначают структурно слабые зоны, где дно океана разрывалось на две продольные части вдоль гребня хребта (см. предыдущий абзац). Новая магма из глубин Земли легко поднимается через эти слабые зоны и в конечном итоге извергается вдоль гребней хребтов, создавая новую океаническую кору. Этот процесс, сначала названный «гипотезой конвейерной ленты», а позже названный спредингом морского дна, продолжающийся в течение многих миллионов лет, продолжает формировать новое дно океана по всей системе срединно-океанических хребтов длиной 50 000 км.

Всего через четыре года после того, как были опубликованы карты с «зебровым узором» магнитных полос, связь между распространением морского дна и этими узорами была независимо признана Лоуренсом Морли , а также Фредом Вайном и Драммондом Мэтьюзом в 1963 году. [70] ( гипотеза Вайна-Мэтьюза-Морли ). Эта гипотеза связала эти закономерности с геомагнитными инверсиями и была подтверждена несколькими доказательствами: [71]

  1. полосы симметричны вокруг гребней срединно-океанических хребтов; на гребне хребта или вблизи него породы очень молодые и постепенно стареют по мере удаления от гребня хребта;
  2. самые молодые породы гребня хребта всегда имеют современную (нормальную) полярность;
  3. полосы породы, параллельные гребню хребта, чередуются по магнитной полярности (нормальная-обратная-нормальная и т. д.), что позволяет предположить, что они образовались в разные эпохи, документируя (уже известные из независимых исследований) нормальные и инверсивные эпизоды магнитного поля Земли.

Объясняя как магнитные полосы, похожие на зебру, так и построение системы срединно-океанических хребтов, гипотеза распространения морского дна (SFS) быстро приобрела сторонников и стала еще одним крупным достижением в развитии теории тектоники плит. Более того, океаническую кору стали воспринимать как естественную «магнитофонную запись» истории инверсий геомагнитного поля (GMFR) магнитного поля Земли. Обширные исследования были посвящены калибровке моделей нормального разворота в океанической коре, с одной стороны, и известных временных масштабов, полученных на основе датировки базальтовых слоев в осадочных последовательностях ( магнитостратиграфия ), с другой, чтобы прийти к оценкам прошлых скоростей спрединга и плит. реконструкции.

Определение и уточнение теории

После всех этих соображений тектоника плит (или, как ее первоначально называли «Новая глобальная тектоника») быстро получила признание, и последовали многочисленные статьи, в которых определялись эти концепции:

  • В 1965 году Тузо Уилсон, который с самого начала был пропагандистом гипотезы расширения морского дна и дрейфа континентов. [72] добавили в модель понятие трансформных разломов , дополнив классы типов разломов, необходимые для отработки подвижности плит на земном шаре. [73]
  • В 1965 году в Лондонском королевском обществе был проведен симпозиум по дрейфу континентов, который следует рассматривать как официальное начало признания тектоники плит научным сообществом, и тезисы которого опубликованы под названием Blackett, Bullard & Runcorn (1965) . На этом симпозиуме Эдвард Буллард и его коллеги с помощью компьютерных расчетов показали, как континенты по обе стороны Атлантики лучше всего подходят для закрытия океана, что стало известно как знаменитая «подгонка Булларда».
  • В 1966 году Уилсон опубликовал статью, в которой упоминались предыдущие реконструкции тектонических плит, и представил концепцию того, что стало известно как « цикл Вильсона ». [74]
  • В 1967 году на Американского геофизического союза заседании У. Джейсон Морган предположил, что поверхность Земли состоит из 12 жестких плит, которые движутся относительно друг друга. [75]
  • Два месяца спустя Ксавье Ле Пишон опубликовал полную модель, основанную на шести основных плитах с их относительным движением, что ознаменовало окончательное признание научным сообществом тектоники плит. [76]
  • В том же году Маккензи и Паркер независимо друг от друга представили модель, аналогичную модели Моргана, используя перемещение и вращение сферы для определения движения плит. [77]
  • С этого момента дискуссии были сосредоточены на относительной роли сил, движущих тектоникой плит, чтобы перейти от кинематической концепции к динамической теории. [78] Первоначально эти концепции были сосредоточены на мантийной конвекции по стопам А. Холмса, а также представили важность гравитационного притяжения субдуцированных плит через работы Эльзассера, Соломона, Сна, Уеды и Тюркотта. Другие авторы вызывали внешние движущие силы из-за приливного сопротивления Луны и других небесных тел, и, особенно с 2000 года, с появлением вычислительных моделей, воспроизводящих поведение мантии Земли в первом порядке. [79] [80] Следуя более старым объединяющим концепциям ван Беммелена, авторы по-новому оценили важную роль мантийной динамики. [81]

Значение для биогеографии

Теория континентального дрейфа помогает биогеографам объяснить разрозненное биогеографическое распределение современной жизни, обитающей на разных континентах, но имеющей схожих предков . [82] В частности, это объясняет распространение бескилевых гондванское и антарктической флоры .

Реконструкция пластины

Основная статья: Реконструкция плиты

Реконструкция используется для установления прошлых (и будущих) конфигураций плит, помогая определить форму и состав древних суперконтинентов и обеспечивая основу для палеогеографии.

Определение границ плиты

Границы активных плит определяются их сейсмичностью. [83] Прошлые границы плит внутри существующих плит идентифицируются на основании множества свидетельств, таких как наличие офиолитов , которые указывают на исчезнувшие океаны. [84]

Прошлые движения плит

Продолжительность: 41 секунда.
Анимация полноплитной тектонической модели, простирающейся на миллиард лет в прошлое.

Считается, что тектоническое движение началось примерно от 3 до 3,8 миллиардов лет назад. [85] [86] [87] [ почему? ]

Доступны различные типы количественной и полуколичественной информации для ограничения движения плит в прошлом. Геометрическое соответствие между континентами, например, между Западной Африкой и Южной Америкой, по-прежнему является важной частью реконструкции плит. Картины магнитных полос обеспечивают надежный ориентир относительного движения плит, начиная с юрского периода. [88] Следы горячих точек дают абсолютные реконструкции, но они доступны только начиная с мелового периода . [89] Более старые реконструкции опираются в основном на данные о палеомагнитных полюсах , хотя они ограничивают только широту и вращение, но не долготу. Объединение полюсов разного возраста в конкретной плите для создания видимых путей блуждания полюсов дает метод сравнения движений разных плит во времени. [90] Дополнительные доказательства получены из распределения определенных типов осадочных пород . [91] фаунистические провинции, представленные отдельными группами ископаемых, и положение орогенных поясов . [89]

Образование и распад континентов.

Движение плит с течением времени вызывало образование и распад континентов, включая случайное образование суперконтинента , который содержит большую часть или все континенты. Суперконтинент Колумбия или Нуна образовался в период от 2000 до 1800 миллионов лет назад и распался примерно от 1500 до 1300 миллионов лет назад . [92] [93] Считается, что суперконтинент Родиния сформировался около 1   миллиарда лет назад и включал в себя большинство или все континенты Земли, а около 600 миллионов лет назад распался на восемь континентов . Восемь континентов позже вновь объединились в другой суперконтинент, названный Пангея ; Пангея распалась на Лавразию (ставшую Северной Америкой и Евразией) и Гондвану (ставшую остальными континентами).

, Предполагается, что Гималаи самая высокая горная цепь в мире, образовались в результате столкновения двух крупных плит. До поднятия территория, где они стоят, была покрыта океаном Тетис .

Современные тарелки

Основная статья: Список тектонических плит
Карта тектоники плит
Plate tectonics map

В зависимости от того, как они определяются, обычно выделяют семь или восемь «основных» плит: Африканскую , Антарктическую , Евразийскую , Северо-Американскую , Южно-Американскую , Тихоокеанскую и Индо-Австралийскую . Последнюю иногда подразделяют на Индийскую и Австралийскую плиты.

Существуют десятки более мелких плит, восемь крупнейших из которых — Аравийская , Карибская , Хуан-де-Фука , Кокос , Наска , Филиппинское море , Скотия и Сомали .

В двадцатые годы XXI века появились новые предложения, разделяющие земную кору на множество более мелких плит, называемых террейнами, что отражает тот факт, что реконструкция плит показывает, что более крупные плиты были внутренне деформированы, а океанические и континентальные плиты фрагментированы по время. Это привело к определению ок. 1200 террейнов внутри океанических плит, континентальных блоков и разделяющих их подвижных зон (горных поясов). [94] [95]

Движение тектонических плит определяется наборами спутниковых данных дистанционного зондирования, откалиброванными по измерениям наземных станций.

Другие небесные тела

Появление тектоники плит на планетах земной группы связано с планетарной массой: ожидается, что более массивные планеты, чем Земля, будут демонстрировать тектонику плит. Земля может быть пограничным случаем из-за своей тектонической активности из-за обилия воды (кремнезем и вода образуют глубокую эвтектику ). [96]

Венера

Смотрите также: Геология Венеры

На Венере нет признаков активной тектоники плит. Существуют спорные свидетельства активной тектоники в далеком прошлом планеты; однако события, произошедшие с тех пор (такие как правдоподобная и общепринятая гипотеза о том, что венерианская литосфера значительно утолщалась в течение нескольких сотен миллионов лет), затруднили определение хода ее геологической летописи. Однако многочисленные хорошо сохранившиеся ударные кратеры использовались в качестве метода датирования поверхности Венеры (поскольку до сих пор не существует известных образцов венерианских пород, которые можно было бы датировать более надежными методами). Полученные даты преимущественно находятся в диапазоне от 500 до 750 миллионов лет назад возраст до 1200 миллионов лет назад , хотя был рассчитан . Это исследование привело к довольно широко принятой гипотезе о том, что Венера по крайней мере однажды в своем далеком прошлом претерпела практически полное вулканическое обновление, причем последнее событие произошло примерно в пределах предполагаемого возраста поверхности. Хотя механизм такого впечатляющего термического явления остается дискуссионным вопросом в венерианских геолого-научных исследованиях, некоторые ученые в некоторой степени являются сторонниками процессов, связанных с движением плит.

Одним из объяснений отсутствия тектоники плит на Венере является то, что на Венере температуры слишком высоки, чтобы на ней могло присутствовать значительное количество воды. [97] [98] Земная кора пропитана водой, и вода играет важную роль в развитии зон сдвига . Тектоника плит требует слабых поверхностей в коре, по которым могут перемещаться кусочки коры, и вполне возможно, что такого ослабления никогда не происходило на Венере из-за отсутствия воды. Однако некоторые исследователи [ ВОЗ? ] по-прежнему убеждены, что тектоника плит активна или когда-то была на этой планете.

Марс

Смотрите также: Геология Марса

Марс значительно меньше Земли и Венеры, и на его поверхности и в коре есть следы льда.

В 1990-х годах было высказано предположение, что дихотомия марсианской коры возникла в результате тектонических процессов плит. [99] С тех пор ученые определили, что он образовался либо в результате апвеллинга в марсианской мантии , который утолтил кору Южного нагорья и образовал Фарсиду. [100] или гигантским ударом, который раскопал Северную низменность . [101]

Valles Marineris может быть тектонической границей. [102]

Наблюдения магнитного поля Марса, проведенные космическим кораблем Mars Global Surveyor в 1999 году, показали закономерности магнитных полос, обнаруженных на этой планете. Некоторые ученые интерпретировали это как необходимость тектонических процессов плит, таких как расширение морского дна. [103] Однако их данные не прошли «тест на инверсию магнитного поля», который используется, чтобы увидеть, образовались ли они в результате изменения полярности глобального магнитного поля. [104]

Ледяные спутники

Некоторые из спутников Юпитера имеют особенности, которые могут быть связаны с деформацией плито-тектонического типа, хотя материалы и конкретные механизмы могут отличаться от плитотектонической активности на Земле. 8 сентября 2014 года НАСА сообщило об обнаружении свидетельств тектоники плит на Европе , спутнике Юпитера, — это первый признак субдукционной активности в другом мире, отличном от Земли. [105]

Титан , самый большой спутник Сатурна Сообщалось, что «Гюйгенс» , демонстрирует тектоническую активность на изображениях, полученных зондом , который приземлился на Титане 14 января 2005 года. [106]

Экзопланеты

На планетах размером с Землю тектоника плит более вероятна, если есть океаны воды. Однако в 2007 году две независимые группы исследователей пришли к противоположным выводам о вероятности тектоники плит на более крупных суперземлях. [107] [108] одна команда заявила, что тектоника плит будет эпизодической или застойной. [109] а другая команда утверждает, что тектоника плит весьма вероятна на суперземлях, даже если планета сухая. [96]

Рассмотрение тектоники плит является частью поиска внеземного разума и внеземной жизни . [110]

См. также

Ссылки

Цитаты

  1. ^ Литтл, Фаулер и Коулсон 1990 .
  2. ^ Дуиме, Б; Хоксворт, CJ; Кавуд, Пенсильвания; Стори, компакт-диск (2012). «Изменение геодинамики роста континентов 3 миллиарда лет назад». Наука . 335 (6074): 1334–1336. Бибкод : 2012Sci...335.1334D . дои : 10.1126/science.1216066 . ПМИД   22422979 . S2CID   206538532 .
  3. ^ Харрисон, ТМ (2009). «Гадейская кора: свидетельства цирконов > 4 млрд лет». Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 37 (1): 479–505. Бибкод : 2009AREPS..37..479H . doi : 10.1146/annurev.earth.031208.100151 .
  4. ^ Уиндли, Б.Ф.; Куски, Т; Полат, А (2021). «Начало тектоники плит в эоархее». Докембрийские исследования . 352 : 105980. Бибкод : 2021PreR..35205980W . doi : 10.1016/j.precamres.2020.105980 . S2CID   228993361 .
  5. ^ Рид и Уотсон, 1975 .
  6. ^ Стерн, Роберт Дж. (2002). «Зоны субдукции» . Обзоры геофизики . 40 (4): 1012. Бибкод : 2002RvGeo..40.1012S . дои : 10.1029/2001RG000108 . S2CID   247695067 .
  7. ^ Форсайт, Д.; Уеда, С. (1975). «Об относительной важности движущих сил движения плит» . Международный геофизический журнал . 43 (1): 163–200. Бибкод : 1975GeoJ...43..163F . дои : 10.1111/j.1365-246x.1975.tb00631.x .
  8. ^ Перейти обратно: а б с Конрад и Литгоу-Бертеллони, 2002 г.
  9. ^ Чжэнь Шао 1997 , Хэнкок, Скиннер и Динли 2000 .
  10. ^ Шмидт и Харберт 1998 .
  11. ^ Макгуайр, Томас (2005). «Землетрясения и недра Земли». Науки о Земле: физические условия . AMSCO School Publications Inc., стр. 182–184. ISBN  978-0-87720-196-0 .
  12. ^ Тюркотт и Шуберт 2002 , с. 5.
  13. ^ Тюркотт и Шуберт 2002 .
  14. ^ Фулгер 2010 .
  15. ^ Мейснер 2002 , с. 100.
  16. ^ «Тектоника плит: границы плит» . Platetectonics.com. Архивировано из оригинала 16 июня 2010 г. Проверено 12 июня 2010 г.
  17. ^ «Понимание движения плит» . Геологическая служба США . Архивировано из оригинала 16 мая 2019 г. Проверено 12 июня 2010 г.
  18. ^ Гроув, Тимоти Л.; Тилль, Кристи Б.; Кравчински, Майкл Дж. (8 марта 2012 г.). «Роль H2O в магматизме зоны субдукции» . Ежегодный обзор наук о Земле и планетах . 40 (1): 413–39. Бибкод : 2012AREPS..40..413G . doi : 10.1146/annurev-earth-042711-105310 . Проверено 14 января 2016 г.
  19. ^ Мендиа-Ланда, Педро. «Мифы и легенды о стихийных бедствиях: осмысление нашего мира» . Архивировано из оригинала 21 июля 2016 г. Проверено 5 февраля 2008 г.
  20. ^ Холмс, Артур (1931). «Радиоактивность и движение Земли» (PDF) . Труды Геологического общества Глазго . 18 (3): 559–606. дои : 10.1144/трансглас.18.3.559 . S2CID   122872384 . Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2019 г. Проверено 15 января 2014 г.
  21. ^ Танимото и Лэй 2000 .
  22. ^ Ван Беммелен 1976 .
  23. ^ Ван Беммелен 1972 .
  24. ^ Перейти обратно: а б Сегев 2002 .
  25. ^ Маруяма 1994 .
  26. ^ Юэнь и др. 2007
  27. ^ Ласка 1988 .
  28. ^ Мейерхофф и др. 1996 год .
  29. ^ Маллард и др. 2016 .
  30. ^ Перейти обратно: а б Спенс, 1987 год .
  31. ^ Перейти обратно: а б Уайт и Маккензи, 1989 .
  32. ^ «Альфред Вегенер (1880–1930)» . Музей палеонтологии Калифорнийского университета . Архивировано из оригинала 8 декабря 2017 г. Проверено 18 июня 2010 г.
  33. ^ Нейт, Кэти (15 апреля 2011 г.). «Исследователи Калифорнийского технологического института используют данные GPS для моделирования воздействия приливных нагрузок на поверхность Земли» . Калтех . Архивировано из оригинала 19 октября 2011 г. Проверено 15 августа 2012 г.
  34. ^ Перейти обратно: а б Рикар, Ю. (2009). «2. Физика мантийной конвекции» . В Берковичи, Дэвид; Шуберт, Джеральд (ред.). Трактат по геофизике: Динамика мантии . Том. 7. Эльзевир Наука. п. 36. ISBN  978-0-444-53580-1 .
  35. ^ Перейти обратно: а б Глацмайер, Гэри А. (2013). Введение в моделирование конвекции на планетах и ​​звездах: магнитное поле, стратификация плотности, вращение . Издательство Принстонского университета . п. 149. ИСБН  978-1-4008-4890-4 .
  36. ^ ван Дейк 1992 , ван Дейк и Оккес 1990 .
  37. ^ Мур 1973 .
  38. ^ Бостром 1971 .
  39. ^ Скоппола и др. 2006 год .
  40. ^ Торсвик и др. 2010 .
  41. ^ ХофмейстерABC 2022 .
  42. ^ Роули, Дэвид Б.; Форте, Алессандро М.; Роуэн, Кристофер Дж.; Глишович, Петар; Муча, Роберт; Гранд, Стивен П.; Симмонс, Натан А. (2016). «Кинематика и динамика Восточно-Тихоокеанского поднятия связана со стабильным глубокомантийным апвеллингом» . Достижения науки . 2 (12): e1601107. Бибкод : 2016SciA....2E1107R . дои : 10.1126/sciadv.1601107 . ПМК   5182052 . ПМИД   28028535 .
  43. ^ Касадеваль, Артуро; Фанг, Феррик К. (1 марта 2016 г.). «Революционная наука» . мБио . 7 (2): e00158–16. дои : 10.1128/mBio.00158-16 . ПМЦ   4810483 . ПМИД   26933052 .
  44. ^ Хьюз, Патрик (8 февраля 2001 г.). «Альфред Вегенер (1880–1930): географическая головоломка» . На плечах гигантов . Земная обсерватория НАСА . Проверено 26 декабря 2007 г. ... 6 января 1912 года Вегенер... вместо этого предложил грандиозное видение дрейфующих континентов и расширяющихся морей, чтобы объяснить эволюцию географии Земли.
  45. ^ Перейти обратно: а б Вегенер, 1929 год .
  46. ^ Хьюз, Патрик (8 февраля 2001 г.). «Альфред Вегенер (1880–1930): Происхождение континентов и океанов» . На плечах гигантов . Земная обсерватория НАСА . Проверено 26 декабря 2007 г. В своем третьем издании (1922 г.) Вегенер приводил геологические доказательства того, что около 300   миллионов лет назад все континенты были объединены в суперконтинент, простирающийся от полюса до полюса. Он назвал ее Пангеей (все земли),...
  47. ^ Вегенер 1966 .
  48. ^ Отто Ампферер : Мысли о кинофильмах Атлантического региона . Сбер. österr. Акад. Висс., мат.-натурвисс. КЛ, 150, 19–35, 6 инст., Вена, 1941 г.
  49. ^ Дулло, Вольф-Христианин; Пфаффль, Фриц А. (28 марта 2019 г.). «Теория подводных течений австрийского альпийского геолога Отто Ампферера (1875–1947): первые концептуальные идеи на пути к тектонике плит» . Канадский журнал наук о Земле . 56 (11): 1095–1100. Бибкод : 2019CaJES..56.1095D . doi : 10.1139/cjes-2018-0157 . S2CID   135079657 .
  50. ^ Карл Крайнер, Кристоф Хаузер: Отто Ампферер (1875-1947): пионер геологии, альпинист, коллекционер и рисовальщик . В: Гео. Специальный том Alp 1, 2007 г., стр. 94–95.
  51. ^ Перейти обратно: а б Ранкорн, 1956 год .
  52. ^ Кэри 1958 .
  53. ^ см., например, знаковую статью Lyman & Fleming 1940 .
  54. ^ Корген 1995 , Шписс и Куперман 2003 .
  55. ^ Киус и Тиллинг 1996 .
  56. ^ Франкель 1987 .
  57. ^ Жоли 1909 .
  58. ^ Томсон 1863 .
  59. ^ Вегенер 1912 .
  60. ^ «Пионеры тектоники плит» . Геологическое общество . Архивировано из оригинала 23 марта 2018 г. Проверено 23 марта 2018 г.
  61. ^ Stein & Wysession 2009 , с. 26.
  62. ^ Кэри 1958 ; см. также Quilty & Banks 2003 .
  63. ^ Холмс 1928 ; см. также Holmes 1978 , Frankel 1978 .
  64. ^ Липпсетт 2001 , Липпсетт 2006 .
  65. ^ Хизен 1960 .
  66. ^ Дитц 1961 .
  67. ^ Гесс 1962 .
  68. ^ Коутс 1962 .
  69. ^ Мейсон и Рафф 1961 , Рафф и Мейсон 1961 .
  70. ^ Вайн и Мэтьюз 1963 .
  71. ^ См. резюме в Heirtzler, Le Pichon & Baron 1966.
  72. ^ Уилсон 1963 .
  73. ^ Уилсон 1965 .
  74. ^ Уилсон 1966 .
  75. ^ Морган 1968 .
  76. ^ Ле Пишон 1968 .
  77. ^ Маккензи и Паркер 1967 .
  78. ^ Тарп М. (1982) Картирование дна океана - с 1947 по 1977 год. В: Дно океана: памятный том Брюса Хизена, стр. 19–31. Нью-Йорк: Уайли.
  79. ^ Колтис, Николас; Жеро, Мелани; Ульврова, Мартина (2017). «Взгляд мантийной конвекции на глобальную тектонику». Обзоры наук о Земле . 165 : 120–150. Бибкод : 2017ESRv..165..120C . doi : 10.1016/j.earscirev.2016.11.006 .
  80. ^ Берковичи, Дэвид (2003). «Поколение тектоники плит в результате мантийной конвекции». Письма о Земле и планетологии . 205 (3–4): 107–121. Бибкод : 2003E&PSL.205..107B . дои : 10.1016/S0012-821X(02)01009-9 .
  81. ^ Крамери, Фабио; Конрад, Клинтон П.; Монтези, Лоран; Литгоу-Бертеллони, Каролина Р. (2019). «Динамичная жизнь океанической плиты». Тектонофизика . 760 : 107–135. Бибкод : 2019Tectp.760..107C . дои : 10.1016/j.tecto.2018.03.016 .
  82. ^ Мосс и Уилсон 1998 .
  83. ^ Конди 1997 .
  84. ^ Lliboutry 2000 .
  85. ^ Кранендонк, В.; Мартин, Дж. (2011). «Начало тектоники плит». Наука . 333 (6041): 413–14. Бибкод : 2011Sci...333..413V . дои : 10.1126/science.1208766 . ПМИД   21778389 . S2CID   206535429 .
  86. ^ «Тектоника плит могла начаться через миллиард лет после рождения Земли Паппас, отчет S LiveScience об исследовании PNAS от 21 сентября 2017 года» . Живая наука . 21 сентября 2017 г. Архивировано из оригинала 23 сентября 2017 г. Проверено 23 сентября 2017 г.
  87. ^ Драбон, Надя; Байерли, Бенджамин Л.; Байерли, Гэри Р.; Вуден, Джозеф Л.; Виденбек, Майкл; Вэлли, Джон В.; Китадзима, Коуки; Бауэр, Энн М.; Лоу, Дональд Р. (21 апреля 2022 г.). «Дестабилизация долгоживущей гадейской протокры и начало повсеместного плавления воды в возрасте 3,8 млрд лет назад» . АГУ Прогресс . 3 (2). Бибкод : 2022AGUA....300520D . дои : 10.1029/2021AV000520 .
  88. ^ Торсвик, Тронд Хельге. «Методы реконструкции» . Архивировано из оригинала 23 июля 2011 г. Проверено 18 июня 2010 г.
  89. ^ Перейти обратно: а б Торсвик и Стейнбергер 2008 .
  90. ^ Батлер 1992 .
  91. ^ Скотезе, ЧР (20 апреля 2002 г.). «Климатическая история» . Проект Палеомап . Архивировано из оригинала 15 июня 2010 г. Проверено 18 июня 2010 г.
  92. ^ Чжао и др. 2002 .
  93. ^ Чжао и др. 2004 .
  94. ^ Хастерок, Деррик; Халпин, Жаклин А.; Коллинз, Алан С.; Хэнд, Мартин; Кример, Корне; Гард, Мэтью Г.; Слава, Стейн (2022). «Новые карты геологических провинций и тектонических плит мира». Обзоры наук о Земле . 231 . Бибкод : 2022ESRv..23104069H . doi : 10.1016/j.earscirev.2022.104069 .
  95. ^ Ван Дейк, Янпитер (2023). «Новая глобальная тектоническая карта. Анализ и последствия». Терра Нова . 35 (5): 343–369. Бибкод : 2023TeNov..35..343V . дои : 10.1111/TER.12662 .
  96. ^ Перейти обратно: а б Валенсия, О'Коннелл и Саселов, 2007 г.
  97. ^ Кастинг 1988 года .
  98. ^ Бортман, Генри (26 августа 2004 г.). «Была ли Венера жива? «Знаки, вероятно, есть» » . Space.com . Архивировано из оригинала 24 декабря 2010 г. Проверено 8 января 2008 г.
  99. ^ Сон 1994 .
  100. ^ Чжун и Зубер 2001 .
  101. ^ Эндрюс-Ханна, Зубер и Банердт 2008 .
  102. ^ Вулперт, Стюарт (9 августа 2012 г.). «Ученый Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе обнаружил тектонику плит на Марсе» . Инь, Ан . Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе . Архивировано из оригинала 14 августа 2012 г. Проверено 13 августа 2012 г.
  103. ^ Коннерни и др. 1999 , Коннерни и др. 2005 г.
  104. ^ Харрисон 2000 .
  105. ^ Дайчес, Престон; Браун, Дуэйн; Бакли, Майкл (8 сентября 2014 г.). «Ученые нашли свидетельства «ныряния» тектонических плит на Европе» . НАСА . Архивировано из оригинала 4 апреля 2019 г. Проверено 8 сентября 2014 г.
  106. ^ Содерблом и др. 2007 .
  107. ^ Валенсия, Диана; О'Коннелл, Ричард Дж. (2009). «Масштабирование конвекции и субдукция на Земле и суперземлях». Письма о Земле и планетологии . 286 (3–4): 492–502. Бибкод : 2009E&PSL.286..492V . дои : 10.1016/j.epsl.2009.07.015 .
  108. ^ ван Хек, HJ; Тэкли, Пи Джей (2011). «Тектоника плит на суперземлях: столь же или более вероятна, чем на Земле». Письма о Земле и планетологии . 310 (3–4): 252–61. Бибкод : 2011E&PSL.310..252В . дои : 10.1016/j.epsl.2011.07.029 .
  109. ^ О'Нил, К.; Ленардич, А. (2007). «Геологические последствия сверхразмерных Земель» . Письма о геофизических исследованиях . 34 (19): L19204. Бибкод : 2007GeoRL..3419204O . дои : 10.1029/2007GL030598 .
  110. ^ Стерн, Роберт Дж. (июль 2016 г.). «Необходима ли тектоника плит для развития технологических видов на экзопланетах?» . Геонаучные границы . 7 (4): 573–580. Бибкод : 2016GeoFr...7..573S . дои : 10.1016/j.gsf.2015.12.002 .

Источники

Книги

Статьи

Коутс, Роберт Р. (1962), «Тип магмы и структура земной коры Алеутской дуги», В кн.: Кора Тихоокеанского бассейна. Монография Американского геофизического союза, 6, стр. 92–109. , Серия геофизических монографий, 6 : 92, Bibcode : 1962GMS.....6...92C , doi : 10.1029/GM006p0092 , ISBN  9781118669310

В Викибуке «Историческая геология» есть страница на тему: Тектоника плит: обзор.
Викискладе есть медиафайлы по теме тектоники плит .

Видео

Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Plate_tectonics&oldid=1234067064"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 380a02d37c4342f34218fd2bcaa29a77__1720775100
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/38/77/380a02d37c4342f34218fd2bcaa29a77.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Plate tectonics - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)