Placas tectónicas
Definición 1
Una placa tectónica es una parte móvil de la litosfera que se mueve sobre la astenosfera como un bloque relativamente rígido.
Observación 1
La tectónica de placas es la ciencia que estudia la estructura y dinámica de la superficie terrestre. Se encontró que la zona dinámica superior de la Tierra está fragmentada en placas que se mueven a lo largo de la astenosfera. La tectónica de placas describe en qué dirección se mueven las placas litosféricas, así como las características de su interacción.
Toda la litosfera se divide en placas más grandes y más pequeñas. La actividad tectónica, volcánica y sísmica ocurre a lo largo de los bordes de las placas, lo que lleva a la formación de grandes cuencas montañosas. Los movimientos tectónicos pueden cambiar la topografía del planeta. En el lugar de su conexión, se forman montañas y colinas, en los puntos de divergencia, se forman depresiones y grietas en el suelo.
Actualmente, continúa el movimiento de las placas tectónicas.
Movimiento de placas tectónicas
Las placas litosféricas se mueven entre sí a una velocidad media de 2,5 cm por año. Cuando las placas se mueven, interactúan entre sí, especialmente a lo largo de los límites, provocando deformaciones importantes en la corteza terrestre.
Como resultado de la interacción de las placas tectónicas entre sí, se formaron cadenas montañosas masivas y sistemas de fallas asociadas (por ejemplo, el Himalaya, los Pirineos, los Alpes, los Urales, el Atlas, los Apalaches, los Apeninos, los Andes, el sistema de fallas de San Andrés, etc. .).
La fricción entre las placas causa la mayoría de los terremotos del planeta, la actividad volcánica y la formación de pozos oceánicos.
Las placas tectónicas incluyen dos tipos de litosfera: corteza continental y corteza oceánica.
Una placa tectónica puede ser de tres tipos:
- plato continental,
- placa oceánica,
- plato mixto.
Teorías del movimiento de las placas tectónicas
En el estudio del movimiento de las placas tectónicas, un mérito especial pertenece a A. Wegener, quien sugirió que África y la parte oriental de América del Sur antes eran un solo continente. Sin embargo, después de la falla que ocurrió hace muchos millones de años, comenzó un desplazamiento de partes de la corteza terrestre.
Según la hipótesis de Wegener, en una astenosfera plástica se ubicaron plataformas tectónicas con diferentes masas y una estructura rígida. Se encontraban en un estado inestable y se movían todo el tiempo, como resultado de lo cual chocaban, se superponían entre sí y se formaban zonas de expansión de losa y juntas. En los lugares de colisiones, se formaron áreas con mayor actividad tectónica, se formaron montañas, erupciones de volcanes y terremotos. El desplazamiento se produjo a un ritmo de hasta 18 cm por año. Magma penetró las fallas de las capas profundas de la litosfera.
Algunos investigadores creen que el magma que sale a la superficie se enfría gradualmente y forma una nueva estructura en el fondo. La corteza terrestre no utilizada, bajo la influencia de la deriva de las placas, se hundió en las entrañas y se convirtió nuevamente en magma.
La investigación de Wegener abordó los procesos de vulcanismo, el estudio del estiramiento de la superficie del fondo del océano, así como la estructura interna de líquido viscoso de la tierra. Los trabajos de A. Wegener se convirtieron en la base para el desarrollo de la teoría de la tectónica de placas.
Los estudios de Schmelling demostraron la existencia de un movimiento convectivo dentro del manto que conduce al movimiento de las placas litosféricas. El científico creía que la razón principal del movimiento de las placas tectónicas es la convección térmica en el manto del planeta, en la que las capas inferiores de la corteza terrestre se calientan y suben, y las capas superiores se enfrían y descienden gradualmente.
La posición principal en la teoría de la tectónica de placas está ocupada por el concepto de entorno geodinámico, una estructura característica con una cierta proporción de placas tectónicas. En un mismo escenario geodinámico se observa el mismo tipo de procesos magmáticos, tectónicos, geoquímicos y sísmicos.
La teoría de la tectónica de placas no explica completamente la conexión entre los movimientos de las placas y los procesos que ocurren en las profundidades del planeta. Se necesita una teoría que pueda describir la estructura interna de la tierra misma, los procesos que tienen lugar en sus profundidades.
Posiciones de la tectónica de placas moderna:
- la parte superior de la corteza terrestre incluye la litosfera, que tiene una estructura frágil, y la astenosfera, que tiene una estructura plástica;
- la principal razón del movimiento de las placas es la convección en la astenosfera;
- la litosfera moderna consta de ocho grandes placas tectónicas, unas diez placas medianas y muchas pequeñas;
- las pequeñas placas tectónicas se ubican entre las grandes;
- la actividad magmática, tectónica y sísmica se concentra en los límites de las placas;
- el movimiento de las placas tectónicas obedece al teorema de rotación de Euler.
Tipos de movimientos de placas tectónicas
Hay diferentes tipos de movimientos de placas tectónicas:
- movimiento divergente: dos placas divergen y entre ellas se forma una cadena montañosa submarina o un abismo en el suelo;
- movimiento convergente: dos placas convergen y una placa más delgada se mueve debajo de una placa más grande, lo que resulta en la formación de cadenas montañosas;
- Movimiento deslizante: las losas se mueven en direcciones opuestas.
Dependiendo del tipo de movimiento, se distinguen placas tectónicas divergentes, convergentes y deslizantes.
La convergencia conduce a la subducción (una placa está encima de la otra) o colisión (dos placas se aplastan y se forman cadenas montañosas).
La divergencia conduce a la propagación (separación de placas y formación de dorsales oceánicas) y al rifting (formación de una falla en la corteza continental).
El tipo de movimiento transformante de las placas tectónicas implica su movimiento a lo largo de la falla.
Figura 1. Tipos de movimientos de placas tectónicas. Author24 - intercambio en línea de trabajos de estudiantes
La semana pasada, el público estaba agitado por la noticia de que la península de Crimea se está moviendo hacia Rusia no solo gracias a la voluntad política de la población, sino también de acuerdo con las leyes de la naturaleza. ¿Qué son las placas litosféricas y en cuál de ellas está ubicada geográficamente Rusia? ¿Qué los hace moverse y hacia dónde? ¿Qué territorios todavía quieren "unirse" a Rusia y cuáles amenazan con "escapar" a los Estados Unidos?
"Y nos vamos a alguna parte"
Sí, todos vamos a alguna parte. Mientras lee estas líneas, se mueve lentamente: si está en Eurasia, luego hacia el este a una velocidad de aproximadamente 2-3 centímetros por año, si está en América del Norte, luego a la misma velocidad hacia el oeste, y si en algún lugar del fondo del Océano Pacífico (¿cómo llegaste allí?), luego te lleva hacia el noroeste 10 centímetros por año.
Si te sientas y esperas unos 250 millones de años, te encontrarás en un nuevo supercontinente que unirá toda la tierra, en el continente de Pangea Ultima, que lleva el nombre del antiguo supercontinente Pangea, que existió hace solo 250 millones de años.
Por lo tanto, la noticia de que "Crimea se mueve" difícilmente puede llamarse noticia. En primer lugar, porque Crimea, junto con Rusia, Ucrania, Siberia y la Unión Europea, es parte de la placa litosférica euroasiática y todos se han estado moviendo juntos en la misma dirección durante los últimos cien millones de años. Sin embargo, Crimea también forma parte del llamado Cinturón móvil mediterráneo, se encuentra en la placa escita y la mayor parte de la parte europea de Rusia (incluida la ciudad de San Petersburgo), en la plataforma de Europa del Este.
Y aquí es donde a menudo surge la confusión. El hecho es que, además de grandes áreas de la litosfera, como las placas euroasiáticas o norteamericanas, existen "mosaicos" más pequeños completamente diferentes. Si es muy condicional, entonces la corteza terrestre está compuesta de placas litosféricas continentales. Ellos mismos están compuestos por plataformas antiguas y muy estables.y zonas de construcción de montañas (antiguas y modernas). Y las plataformas ya están divididas en losas: secciones más pequeñas de la corteza, que constan de dos "capas", el sótano y la cubierta, y los escudos, afloramientos de "una sola capa".
La cubierta de estas placas no litosféricas consiste en rocas sedimentarias (por ejemplo, piedra caliza compuesta por muchas conchas de animales marinos que vivieron en el océano prehistórico sobre la superficie de Crimea) o magmáticas (expulsadas de volcanes y masas de lava solidificadas). Una fLas losas de cimentación y los escudos suelen estar formados por rocas muy antiguas, principalmente de origen metamórfico. Este es el nombre de las rocas ígneas y sedimentarias que se han hundido en las profundidades de la corteza terrestre, donde, bajo la influencia de altas temperaturas y tremendas presiones, les ocurren diversos cambios.
En otras palabras, la mayor parte de Rusia (con la excepción de Chukotka y Transbaikalia) se encuentra en la placa litosférica euroasiática. Sin embargo, su territorio está "dividido" entre la placa de Siberia Occidental, el escudo de Aldan, las plataformas de Siberia y Europa del Este y la placa de Scythian.
Probablemente, el director del Instituto de Astronomía Aplicada (IPA RAS), Doctor en Ciencias Físicas y Matemáticas, Alexander Ipatov, anunció el movimiento de las dos últimas placas. Y luego, en una entrevista con Indicator, aclaró: “Estamos inmersos en observaciones que nos permiten determinar la dirección de movimiento de las placas de la corteza terrestre. La placa sobre la que se ubica la estación Simeiz se mueve a una velocidad de 29 milímetros por año hacia el noreste, es decir, hacia donde Rusia Y la placa donde se encuentra Peter se está moviendo, se podría decir, hacia Irán, hacia el sur-suroeste ".Sin embargo, este no es un descubrimiento de este tipo, porque este movimiento ha existido durante varias décadas y comenzó en la era Cenozoica.
La teoría de Wegener fue aceptada con escepticismo, principalmente porque no podía ofrecer un mecanismo satisfactorio para explicar el movimiento de los continentes. Creía que los continentes se movían, rompiendo la corteza terrestre como rompehielos a través del hielo, gracias a la fuerza centrífuga de la rotación de la Tierra y las fuerzas de las mareas. Sus oponentes dijeron que los continentes "rompehielos" en el proceso de movimiento cambiarían su apariencia más allá del reconocimiento, y las fuerzas centrífugas y de marea son demasiado débiles para servir como un "motor" para ellos. Un crítico calculó que si la fuerza de la marea fuera lo suficientemente fuerte como para mover los continentes tan rápidamente (Wegener estimó su velocidad en 250 centímetros por año), detendría la rotación de la Tierra en menos de un año.
A fines de la década de 1930, la teoría de la deriva continental fue rechazada por anticientífica, pero a mediados del siglo XX tuvo que volver a ella: se descubrieron las dorsales oceánicas y resultó que en la zona de estas crestas se formaba continuamente una nueva corteza, debido a la cual los continentes estaban "dispersos" ... Los geofísicos investigaron la magnetización de rocas a lo largo de las dorsales oceánicas y encontraron "bandas" con magnetización multidireccional.
Resultó que la nueva corteza oceánica "registra" el estado del campo magnético de la Tierra en el momento de la formación, y los científicos recibieron una excelente "regla" para medir la velocidad de este transportador. Entonces, en la década de 1960, la teoría de la deriva continental regresó por segunda vez, ya finalmente. Y esta vez, los científicos pudieron comprender qué impulsa a los continentes.
"Témpanos de hielo" en el océano hirviendo
"Imagina un océano donde flotan témpanos de hielo, es decir, hay agua en él, hay hielo y, por ejemplo, algunos témpanos de hielo tienen balsas de madera congeladas. El hielo son placas litosféricas, las balsas son continentes y flotan en el material del manto ", explica el miembro correspondiente de RAS, Valery Trubitsyn, investigador jefe de O.Yu. Schmidt.
En la década de 1960, presentó una teoría de la estructura de los planetas gigantes y, a fines del siglo XX, comenzó a crear una teoría matemáticamente fundamentada de la tectónica continental.
La capa intermedia entre la litosfera y el núcleo de hierro caliente en el centro de la Tierra, el manto, está formado por rocas de silicato. La temperatura varía de 500 grados Celsius en la parte superior a 4000 grados Celsius en el borde del núcleo. Por tanto, desde una profundidad de 100 kilómetros, donde la temperatura ya supera los 1300 grados, el material del manto se comporta como una resina muy espesa y fluye a una velocidad de 5 a 10 centímetros por año, dice Trubitsyn.
Como resultado, aparecen células convectivas en el manto, como en una cacerola de agua hirviendo, áreas donde la materia caliente se eleva desde un borde y se enfría desde el otro.
"Hay unas ocho células tan grandes en el manto y muchas más pequeñas", dice el científico. Las dorsales oceánicas (por ejemplo, en el centro del Atlántico) son el lugar donde el material del manto sube a la superficie y donde nace una nueva corteza. Además, hay zonas de subducción, lugares donde una placa comienza a "deslizarse" debajo de la adyacente y hundirse en el manto. Las zonas de subducción son, por ejemplo, la costa oeste de América del Sur. Los terremotos más poderosos ocurren aquí.
“Así, las placas participan en la circulación convectiva del material del manto, que se solidifica temporalmente mientras está en la superficie. Al sumergirse en el manto, el material de la placa se calienta y vuelve a ablandarse”, explica el geofísico.
Además, corrientes separadas de materia (penachos) se elevan desde el manto hasta la superficie, y estas corrientes tienen todas las posibilidades de destruir a la humanidad. Después de todo, son las plumas del manto las que causan la aparición de supervolcanes (ver). Dichos puntos no están conectados de ninguna manera con las placas litosféricas y pueden permanecer en su lugar incluso cuando las placas se mueven. Cuando emerge la pluma, aparece un volcán gigante. Hay muchos volcanes de este tipo, están en Hawai, Islandia, un ejemplo similar es la Caldera de Yellowstone. Los supervolcanes pueden generar erupciones miles de veces más poderosas que la mayoría de los volcanes comunes como el Vesubio o el Etna.
"Hace 250 millones de años, tal volcán en el territorio de la Siberia moderna mató a casi todos los seres vivos, solo sobrevivieron los antepasados de los dinosaurios", dice Trubitsyn.
Vinieron juntos - dispersos
Las placas litosféricas están compuestas por una corteza oceánica basáltica relativamente pesada y delgada y continentes más livianos, pero mucho más gruesos. Una placa con un continente y una corteza oceánica "congelada" a su alrededor puede avanzar, mientras que la pesada corteza oceánica se hunde debajo de su vecina. Pero cuando los continentes chocan, ya no pueden sumergirse uno debajo del otro.
Por ejemplo, hace unos 60 millones de años, la placa india se separó de lo que se convirtió en África y se dirigió al norte, y hace unos 45 millones de años se encontró con la placa euroasiática, donde los Himalayas, las montañas más altas de la Tierra, crecieron en la colisión. sitio.
El movimiento de las placas tarde o temprano unirá todos los continentes en uno, como hojas en un remolino convergen en una isla. En la historia de la Tierra, los continentes se han unido y desintegrado aproximadamente cuatro o seis veces. El último supercontinente Pangea existió hace 250 millones de años, antes de que fuera el supercontinente Rodinia, hace 900 millones de años, antes que él, dos más. “Y parece que pronto comenzará la unificación del nuevo continente”, aclara el científico.
Explica que los continentes actúan como un aislante térmico, el manto debajo de ellos comienza a calentarse, aparecen corrientes ascendentes y, por lo tanto, los supercontinentes se desintegran nuevamente después de un tiempo.
Estados Unidos "quitará" a Chukotka
Las placas litosféricas grandes están dibujadas en los libros de texto, cualquiera puede nombrarlas: placa antártica, euroasiática, norteamericana, sudamericana, india, australiana, pacífica. Pero en los límites entre las losas, surge un verdadero caos de una multitud de micro-losas.
Por ejemplo, la frontera entre la Placa de América del Norte y la Placa Euroasiática no corre en absoluto a lo largo del Estrecho de Bering, sino mucho más al oeste, a lo largo de Chersky Ridge. Chukotka resulta así formar parte de la Placa de América del Norte. Al mismo tiempo, Kamchatka se encuentra en parte en la zona de la microplaca de Okhotsk y en parte en la zona de la microplaca del mar de Bering. Y Primorye se encuentra en la hipotética placa de Amur, cuyo borde occidental linda con el lago Baikal.
Ahora el borde oriental de la placa euroasiática y el borde occidental de la placa norteamericana "giran" como engranajes: América gira en sentido antihorario y Eurasia gira en sentido horario. Como resultado, Chukotka puede finalmente desprenderse "a lo largo de la costura", y en este caso, puede aparecer una costura circular gigante en la Tierra, que pasará por el Océano Atlántico, Índico, Pacífico y Ártico (donde aún está cerrada). Y la propia Chukotka seguirá moviéndose "en la órbita" de América del Norte.
Velocímetro de la litosfera
La teoría de Wegener ha revivido, sobre todo porque los científicos tienen la capacidad de medir con precisión el desplazamiento de los continentes. Ahora usan sistemas de navegación por satélite para esto, pero hay otros métodos. Todos ellos son necesarios para construir un único sistema de coordenadas internacional: el marco de referencia terrestre internacional (ITRF).
Uno de estos métodos es la interferometría de radio de línea de base muy larga (VLBI). Su esencia radica en las observaciones simultáneas con la ayuda de varios radiotelescopios en diferentes puntos de la Tierra. La diferencia de tiempo entre las señales recibidas permite determinar el desplazamiento con gran precisión. Otras dos formas de medir la velocidad son las observaciones del telémetro láser por satélite y las mediciones Doppler. Todas estas observaciones, incluido el uso de GPS, se llevan a cabo en cientos de estaciones, todos estos datos se reúnen y, como resultado, obtenemos una imagen de la deriva continental.
Por ejemplo, Crimea Simeiz, donde se ubican una estación de detección láser y una estación satelital para determinar las coordenadas, "viaja" hacia el noreste (en un acimut de unos 65 grados) a una velocidad de unos 26,8 milímetros por año. Zvenigorod, cerca de Moscú, se mueve aproximadamente un milímetro por año más rápido (27,8 milímetros por año) y mantiene el rumbo hacia el este, unos 77 grados. Y, digamos, el volcán hawaiano Mauna Loa se mueve hacia el noroeste dos veces más rápido: 72,3 milímetros por año.
Las placas litosféricas también pueden deformarse y sus partes pueden "vivir sus propias vidas", especialmente en las fronteras. Aunque la escala de su independencia es mucho más modesta. Por ejemplo, Crimea todavía se mueve independientemente hacia el noreste a una velocidad de 0.9 milímetros por año (y al mismo tiempo crece en 1.8 milímetros), y Zvenigorod se mueve a la misma velocidad en algún lugar hacia el sureste (y hacia abajo, por 0, 2 milímetros). por año).
Trubitsyn dice que esta independencia se explica en parte por la "historia personal" de diferentes partes de los continentes: las partes principales de los continentes, plataformas, pueden ser fragmentos de placas litosféricas antiguas que han "crecido junto" con sus vecinos. Por ejemplo, la cresta de los Urales es una de las costuras. Las plataformas son relativamente rígidas, pero las partes que las rodean pueden deformarse y moverse a voluntad.
Las placas litosféricas tienen una alta rigidez y son capaces de conservar su estructura y forma sin cambios durante mucho tiempo en ausencia de influencias externas.
Movimiento de la placa
Las placas litosféricas están en constante movimiento. Este movimiento, que tiene lugar en las capas superiores, se debe a la presencia de corrientes convectivas presentes en el manto. Las placas litosféricas tomadas por separado se acercan, divergen y se deslizan entre sí. Cuando las placas se acercan entre sí, surgen zonas de compresión y el consiguiente empuje (obducción) de una de las placas sobre la adyacente, o el empuje (subducción) de las formaciones adyacentes. Cuando ocurre la divergencia, aparecen zonas de tensión con grietas características a lo largo de los límites. Al deslizarse, se forman fallas, en cuyo plano se observan placas adyacentes.
Resultados de movimiento
En las áreas de convergencia de enormes placas continentales, cuando chocan, surgen cadenas montañosas. De manera similar, en una época surgió el sistema montañoso del Himalaya, formado en el borde de las placas Indoaustraliana y Eurasiática. Los arcos de islas y las depresiones de aguas profundas son el resultado de la colisión de placas litosféricas oceánicas con formaciones continentales.
En las zonas axiales de las dorsales oceánicas, aparecen fisuras (de la Grieta inglesa - falla, grieta, hendidura) de una estructura característica. Tales formaciones de la estructura tectónica lineal de la corteza terrestre, que tienen cientos y miles de kilómetros de largo, decenas o cientos de kilómetros de ancho, surgen como resultado del estiramiento horizontal de la corteza terrestre. Las grietas de tamaños muy grandes suelen denominarse sistemas, cinturones o zonas de grietas.
Dado que cada placa litosférica es una sola placa, se observa una mayor actividad sísmica y vulcanismo en sus fallas. Estas fuentes están ubicadas dentro de zonas bastante estrechas, en cuyo plano surgen la fricción y los desplazamientos mutuos de las placas adyacentes. Estas zonas se denominan cinturones sísmicos. Las trincheras de aguas profundas, las dorsales oceánicas y los arrecifes son regiones móviles de la corteza terrestre ubicadas en los límites de las placas litosféricas individuales. Esto confirma una vez más que el curso de la formación de la corteza terrestre en estos lugares todavía se está desarrollando con bastante intensidad.
No se puede negar la importancia de la teoría de las placas litosféricas. Ya que es ella quien es capaz de explicar la presencia de montañas en algunas zonas de la Tierra, en otras -. La teoría de las placas litosféricas permite explicar y prever la ocurrencia de fenómenos catastróficos que pueden ocurrir en el área de sus límites.
La base de la geología teórica a principios del siglo XX fue la hipótesis de la contracción. La tierra se enfría como una manzana cocida y aparecen arrugas en forma de cadenas montañosas. Estas ideas fueron desarrolladas por la teoría de geosinclinas, creadas sobre la base del estudio de estructuras plegadas. Esta teoría fue formulada por James Dana, quien agregó el principio de isostasia a la hipótesis de la contracción. Según este concepto, la Tierra está compuesta por granitos (continentes) y basaltos (océanos). Cuando la Tierra se contrae en las depresiones de los océanos, surgen fuerzas tangenciales que presionan los continentes. Estos últimos se elevan hacia las cadenas montañosas y luego se derrumban. El material que resulta de la destrucción se deposita en las depresiones.
Además, Wegener comenzó a buscar evidencia geofísica y geodésica. Sin embargo, en ese momento el nivel de estas ciencias claramente no era suficiente para registrar el movimiento moderno de los continentes. En 1930, Wegener murió durante una expedición a Groenlandia, pero antes de su muerte ya sabía que la comunidad científica no aceptaba su teoría.
Inicialmente teoría de la deriva continental fue recibido favorablemente por la comunidad científica, pero en 1922 fue severamente criticado por varios especialistas reconocidos a la vez. El principal argumento en contra de la teoría fue la cuestión de la fuerza que mueve las placas. Wegener creía que los continentes se mueven a lo largo de los basaltos del fondo del océano, pero esto requirió un gran esfuerzo y nadie pudo nombrar la fuente de esta fuerza. Como fuente de movimiento de las placas se propuso la fuerza de Coriolis, los fenómenos de mareas y algunos otros, sin embargo, los cálculos más simples mostraron que todos ellos son absolutamente insuficientes para el movimiento de enormes bloques continentales.
Los críticos de la teoría de Wegener pusieron en primer plano la cuestión de la fuerza que mueve los continentes e ignoraron todos los muchos hechos que apoyaban incondicionalmente la teoría. De hecho, encontraron el único tema en el que el nuevo concepto era impotente y rechazaron la evidencia principal sin una crítica constructiva. Tras la muerte de Alfred Wegener, la teoría de la deriva continental fue rechazada, recibiendo el estatus de ciencia marginal, y la gran mayoría de las investigaciones continuaron desarrollándose en el marco de la teoría de las geosinclinas. Es cierto que también tuvo que buscar una explicación de la historia de la dispersión de animales en los continentes. Para ello, se inventaron puentes terrestres que conectaban los continentes, pero que se hundían en las profundidades del mar. Este fue otro nacimiento de la leyenda de Atlantis. Vale la pena señalar que algunos científicos no aceptaron el veredicto de las autoridades mundiales y continuaron buscando evidencia del movimiento de los continentes. So du Tua ( Alexander du toit) explicó la formación de las montañas del Himalaya por la colisión de Indostán y la placa euroasiática.
La lenta lucha entre los fijadores, como se llamaba a los partidarios de la ausencia de un desplazamiento horizontal significativo, y los movilistas que argumentaban que los continentes aún se movían, estalló con renovado vigor en la década de 1960, cuando, como resultado del estudio del océano. Floor, las claves para entender la "máquina" llamada Land.
A principios de la década de 1960, se compiló un mapa topográfico del suelo oceánico mundial, que mostró que en el centro de los océanos hay dorsales oceánicas, que se elevan 1,5-2 km por encima de las llanuras abisales cubiertas de sedimentos. Estos datos permitieron a R. Diez y Harry Hess presentar la hipótesis de la difusión en -1963. Según esta hipótesis, la convección se produce en el manto a una velocidad de aproximadamente 1 cm / año. Las ramas ascendentes de las células de convección transportan material del manto debajo de las dorsales oceánicas, que renuevan el fondo oceánico en la parte axial de la cresta cada 300-400 años. Los continentes no flotan sobre la corteza oceánica, sino que se mueven a lo largo del manto, siendo pasivamente "soldados" a las placas litosféricas. Según el concepto de expansión, las cuencas oceánicas de la estructura son inestables, inestables, mientras que los continentes son estables.
La misma fuerza impulsora (diferencia de altura) determina el grado de compresión horizontal elástica de la corteza por la fuerza de fricción viscosa del flujo contra la corteza terrestre. La magnitud de esta compresión es pequeña en la región del ascenso del flujo del manto y aumenta a medida que se acerca al lugar de descenso del flujo (debido a la transferencia de esfuerzo de compresión a través de la corteza sólida estacionaria en la dirección desde el lugar de ascenso al lugar de descenso del caudal). Por encima del flujo descendente, la fuerza de compresión en la corteza es tan grande que de vez en cuando se excede la resistencia de la corteza (en la región de la resistencia más baja y la tensión más alta), una deformación inelástica (plástica, quebradiza) de la corteza. ocurre - un terremoto. Al mismo tiempo, cadenas montañosas enteras se exprimen del lugar de deformación de la corteza, por ejemplo, el Himalaya (en varias etapas).
Con la deformación plástica (frágil), muy rápidamente (a la velocidad de desplazamiento de la corteza durante un terremoto) disminuye y la tensión en ella es la fuerza de compresión en la fuente del terremoto y sus alrededores. Pero inmediatamente después del final de la deformación inelástica, un aumento muy lento de la tensión (deformación elástica), interrumpido por el terremoto, continúa debido al movimiento muy lento del flujo del manto viscoso, comenzando el ciclo de preparación para el próximo terremoto.
Así, el movimiento de las placas es consecuencia de la transferencia de calor desde las zonas centrales de la Tierra por magma muy viscoso. En este caso, parte de la energía térmica se convierte en trabajo mecánico para vencer las fuerzas de fricción, y parte, que atraviesa la corteza terrestre, se irradia al espacio circundante. Entonces, nuestro planeta es, en cierto sentido, una máquina térmica.
Existen varias hipótesis sobre el motivo de la alta temperatura del interior de la Tierra. A principios del siglo XX se popularizó la hipótesis de la naturaleza radiactiva de esta energía. Parecía que estaba confirmado por estimaciones de la composición de la corteza superior, que mostraba concentraciones muy significativas de uranio, potasio y otros elementos radiactivos, pero luego resultó que el contenido de elementos radiactivos en las rocas de la corteza terrestre es completamente insuficiente para proporcionar el flujo observado de calor profundo. Y el contenido de elementos radiactivos en la sustancia subcrustal (en una composición cercana a los basaltos del fondo del océano), podría decirse, es insignificante. Sin embargo, esto no excluye un contenido suficientemente alto de elementos radiactivos pesados que generan calor en las zonas centrales del planeta.
Otro modelo explica el calentamiento por diferenciación química de la Tierra. El planeta era originalmente una mezcla de silicatos y sustancias metálicas. Pero simultáneamente con la formación del planeta, comenzó su diferenciación en capas separadas. La parte de metal más densa se precipitó hacia el centro del planeta y los silicatos se concentraron en las capas superiores. En este caso, la energía potencial del sistema disminuyó y se convirtió en energía térmica.
Otros investigadores creen que el calentamiento del planeta se produjo como resultado de la acumulación cuando los meteoritos golpearon la superficie de un cuerpo celeste naciente. Esta explicación es dudosa: durante la acreción, el calor se liberó prácticamente en la superficie, desde donde fue fácilmente al espacio, y no a las regiones centrales de la Tierra.
Fuerzas secundarias
La fuerza de fricción viscosa que surge de la convección térmica juega un papel decisivo en los movimientos de las placas, pero además de esto, otras fuerzas, más pequeñas, pero también importantes, actúan sobre las placas. Estas son las fuerzas de Arquímedes, que aseguran la flotación de la corteza más ligera sobre la superficie del manto más pesado. Fuerzas de marea debidas a los efectos gravitacionales de la Luna y el Sol (la diferencia en sus efectos gravitacionales sobre puntos de la Tierra a diferentes distancias de ellos). Ahora hay una "joroba" de marea en la Tierra, provocada por la atracción de la Luna en promedio unos 36 cm. Anteriormente, la Luna estaba más cerca y esto era a gran escala, la deformación del manto provoca su calentamiento. Por ejemplo, el vulcanismo observado en Io (la luna de Júpiter) es causado precisamente por estas fuerzas: la marea en Io es de unos 120 m. Y también las fuerzas que surgen de los cambios en la presión atmosférica en diferentes partes de la superficie de la tierra: las fuerzas de la presión atmosférica a menudo cambian en un 3%, lo que equivale a una capa continua de agua de 0,3 m de espesor (o granito de al menos 10 cm de espesor). Además, este cambio puede ocurrir en una zona de cientos de kilómetros de ancho, mientras que el cambio en las fuerzas de las mareas se produce de forma más suave, a distancias de miles de kilómetros.
Límites divergentes o límites de expansión de placas
Estos son los límites entre placas que se mueven en direcciones opuestas. En el relieve de la Tierra, estos límites se expresan por fisuras, en ellos prevalecen las deformaciones por tracción, el espesor de la corteza se reduce, el flujo de calor es máximo y se produce el vulcanismo activo. Si se forma tal límite en el continente, entonces se forma una grieta continental, que en el futuro puede convertirse en una cuenca oceánica con una grieta oceánica en el centro. En las fisuras oceánicas, se forma una nueva corteza oceánica como resultado de la propagación.
Grietas oceánicas
Diagrama de la estructura de la dorsal oceánica
Grietas continentales
La división del continente en partes comienza con la formación de una grieta. La corteza se vuelve más delgada y se separa, y comienza el magmatismo. Se forma una depresión lineal extendida con una profundidad de unos cientos de metros, que está limitada por una serie de fallas. Después de esto, dos escenarios son posibles: o la expansión de la grieta se detiene y se llena de rocas sedimentarias, convirtiéndose en un aulacógeno, o los continentes continúan separándose y entre ellos, ya en fisuras típicamente oceánicas, la corteza oceánica comienza a formarse. formulario.
Fronteras convergentes
Los límites convergentes son los límites donde chocan las placas. Hay tres opciones posibles:
- Plato continental con oceánico. La corteza oceánica es más densa que la corteza continental y se hunde debajo del continente en una zona de subducción.
- Placa oceánica con oceánica. En este caso, una de las placas se arrastra debajo de la otra y también se forma una zona de subducción, sobre la cual se forma un arco de isla.
- Plato continental con continental. Se produce una colisión, aparece una poderosa zona plegada. Los Himalayas son un ejemplo clásico.
En casos raros, la corteza oceánica se empuja sobre la corteza continental: obducción. Gracias a este proceso surgieron los ofiolitos de Chipre, Nueva Caledonia, Omán y otros.
En las zonas de subducción, la corteza oceánica es absorbida, y así se compensa su aparición en las dorsales oceánicas. En ellos tienen lugar procesos extremadamente complejos, interacciones entre la corteza y el manto. Entonces, la corteza oceánica puede arrastrar bloques de la corteza continental hacia el manto, que, debido a su baja densidad, son exhumados nuevamente en la corteza. Así surgen los complejos metamórficos de presiones ultraaltas, uno de los objetos más populares de la investigación geológica moderna.
La mayoría de las zonas de subducción modernas se encuentran a lo largo de la periferia del Océano Pacífico, formando el Anillo de Fuego del Pacífico. Los procesos que ocurren en la zona de convergencia de placas se consideran legítimamente como uno de los más complejos en geología. En él se mezclan bloques de diferentes orígenes, formando una nueva corteza continental.
Márgenes continentales activos
Margen continental activo
Se produce un margen continental activo donde la corteza oceánica se hunde debajo del continente. El estándar de este entorno geodinámico es la costa oeste de América del Sur, a menudo se le llama andino tipo de margen continental. El margen continental activo se caracteriza por numerosos volcanes y, en general, un magmatismo potente. Los derretimientos tienen tres componentes: la corteza oceánica, el manto por encima y el fondo de la corteza continental.
Una interacción mecánica activa de las placas oceánica y continental tiene lugar bajo el margen continental activo. Son posibles varios escenarios de equilibrio dependiendo de la velocidad, la edad y el grosor de la corteza oceánica. Si la placa se mueve lentamente y tiene un espesor relativamente bajo, entonces el continente raspa la cubierta sedimentaria de ella. Las rocas sedimentarias se trituran en pliegues intensos, se metamorfosean y pasan a formar parte de la corteza continental. La estructura resultante se llama cuña de acreción... Si la velocidad de la placa que se hunde es alta y la capa sedimentaria es delgada, entonces la corteza oceánica borra el fondo del continente y lo atrae hacia el manto.
Arcos de islas
Arco de la isla
Los arcos de islas son cadenas de islas volcánicas sobre una zona de subducción que ocurren donde una placa oceánica se hunde debajo de otra placa oceánica. Las islas Aleutianas, Kuriles, Marianas y muchos otros archipiélagos se pueden nombrar como arcos isleños modernos típicos. Las islas japonesas también se denominan a menudo arco de islas, pero su base es muy antigua y de hecho están formadas por varios complejos de arcos de islas en diferentes momentos, por lo que las islas japonesas son un microcontinente.
Los arcos de islas se forman cuando chocan dos placas oceánicas. En este caso, una de las placas resulta estar debajo y es absorbida por el manto. En la placa superior, se forman volcanes de arco insular. El lado curvo del arco de isla se dirige hacia la placa absorbida. En este lado, hay una trinchera de aguas profundas y un canal de antearco.
Detrás del arco de la isla, hay una cuenca de arco posterior (ejemplos típicos: Mar de Okhotsk, Mar de China Meridional, etc.) en la que también puede producirse la propagación.
Colisión de continentes
Choque de continentes
La colisión de las placas continentales provoca el colapso de la corteza y la formación de cadenas montañosas. Un ejemplo de colisión es el cinturón montañoso alpino-Himalaya, formado como resultado del cierre del océano Tetis y una colisión con la placa euroasiática de Indostán y África. Como resultado, el grosor de la corteza aumenta significativamente, bajo el Himalaya es de 70 km. Se trata de una estructura inestable, intensamente destruida por la erosión superficial y tectónica. En la corteza con un grosor muy aumentado, se está produciendo el derretimiento de granitos de rocas sedimentarias e ígneas metamorfoseadas. Así es como se formaron los batolitos más grandes, por ejemplo, Angara-Vitimsky y Zerendinsky.
Transformar fronteras
Donde las placas se mueven en un curso paralelo, pero a diferentes velocidades, surgen fallas de transformación: fallas de cizallamiento grandiosas que están muy extendidas en los océanos y raras en los continentes.
Transformar fallas
En los océanos, las fallas de transformación corren perpendiculares a las dorsales oceánicas (MOR) y las dividen en segmentos con un ancho promedio de 400 km. La parte activa de la falla de transformación se encuentra entre los segmentos de la cresta. En esta área, los terremotos y la formación de montañas ocurren constantemente, se forman numerosas estructuras de plumas alrededor de la falla: empujes, pliegues y grabens. Como resultado, las rocas del manto a menudo quedan expuestas en la zona de la falla.
A ambos lados de los segmentos MOR, hay partes inactivas de fallas de transformación. No hay movimientos activos en ellos, pero se expresan claramente en el relieve del fondo del océano mediante elevaciones lineales con una depresión central.
Las fallas de transformación forman una cuadrícula regular y, obviamente, no surgen por casualidad, sino por razones físicas objetivas. La combinación de datos de simulación numérica, experimentos termofísicos y observaciones geofísicas permitió descubrir que la convección del manto tiene una estructura tridimensional. Además del flujo principal del MOR, surgen corrientes longitudinales en la celda convectiva debido al enfriamiento de la parte superior del flujo. Este material enfriado se precipita hacia abajo a lo largo de la dirección principal del flujo del manto. Es en las zonas de esta corriente de hundimiento menor donde se ubican las fallas transformadoras. Este modelo concuerda bien con los datos sobre el flujo de calor: su disminución se observa sobre las fallas de transformación.
Cambios entre continentes
Los límites de las placas de corte en los continentes son relativamente raros. Quizás el único ejemplo actualmente activo de un límite de este tipo es la Falla de San Andrés, que separa la Placa de América del Norte de la Placa del Pacífico. La falla de San Andrés de 800 millas es una de las regiones más sísmicamente activas del planeta: las placas se desplazan entre sí en 0,6 cm por año, los terremotos con una magnitud de más de 6 unidades ocurren en promedio una vez cada 22 años. La ciudad de San Francisco y la mayor parte del Área de la Bahía de San Francisco se construyen en las inmediaciones de esta grieta.
Procesos intraplaca
Las primeras formulaciones de la tectónica de placas argumentaron que el vulcanismo y los fenómenos sísmicos se concentran a lo largo de los límites de las placas, pero pronto quedó claro que también se estaban produciendo procesos tectónicos y magmáticos específicos dentro de las placas, que también se interpretaron dentro del marco de esta teoría. Entre los procesos intraplaca, un lugar especial lo ocupan los fenómenos del magmatismo basáltico a largo plazo en algunas regiones, los llamados puntos calientes.
Puntos calientes
Hay numerosas islas volcánicas en el fondo de los océanos. Algunos de ellos están encadenados con un cambio constante de edad. La cresta submarina de Hawai es un ejemplo clásico de tal cresta submarina. Se eleva sobre la superficie del océano en forma de las islas hawaianas, desde donde una cadena de montes submarinos con una edad en continuo aumento corre hacia el noroeste, algunos de los cuales, por ejemplo, el atolón de Midway, salen a la superficie. A una distancia de unos 3000 km de Hawai, la cadena gira ligeramente hacia el norte y ya se llama Imperial Ridge. Se interrumpe en una profunda trinchera frente al arco de las islas Aleutianas.
Para explicar esta asombrosa estructura, se sugirió que hay un punto caliente debajo de las islas hawaianas, un lugar donde un flujo de manto caliente sube a la superficie, lo que derrite la corteza oceánica que se mueve sobre él. Hay muchos puntos de este tipo en la Tierra ahora. La corriente del manto que los causa se ha denominado penacho. En algunos casos, se asume el origen extremadamente profundo de la materia de la pluma, hasta el límite entre el núcleo y el manto.
Trampas y mesetas oceánicas
Además de los puntos calientes a largo plazo, a veces hay derrames masivos de derretimiento dentro de las placas, que forman trampas en los continentes y mesetas oceánicas en los océanos. La peculiaridad de este tipo de magmatismo es que ocurre en poco tiempo en el sentido geológico - del orden de varios millones de años, pero cubre grandes áreas (decenas de miles de km²); al mismo tiempo, se vierte un volumen colosal de basaltos, comparable a su número que cristaliza en las dorsales oceánicas.
Hay trampas siberianas en la plataforma de Siberia Oriental, trampas de la meseta de Deccan en el continente indio y muchas otras. También se cree que los flujos del manto caliente son responsables de la formación de trampas, pero a diferencia de los puntos calientes, actúan durante un corto período de tiempo y la diferencia entre ellos no está del todo clara.
Los puntos calientes y las trampas dieron lugar a la creación de los llamados penacho de geotectónica, que afirma que no solo la convección regular, sino también las plumas juegan un papel importante en los procesos geodinámicos. La tectónica de pluma no contradice la tectónica de placas, pero la complementa.
La tectónica de placas como sistema de ciencias
Ahora la tectónica ya no puede considerarse un concepto puramente geológico. Desempeña un papel clave en todas las geociencias, ha distinguido varios enfoques metodológicos con diferentes conceptos y principios básicos.
Desde el punto de vista enfoque cinemático, los movimientos de las placas pueden describirse mediante las leyes geométricas del movimiento de las figuras en la esfera. La tierra se ve como un mosaico de placas de diferentes tamaños, que se mueven entre sí y con el planeta mismo. Los datos paleomagnéticos nos permiten reconstruir la posición del polo magnético con respecto a cada placa en diferentes puntos en el tiempo. La generalización de datos para diferentes placas condujo a la reconstrucción de toda la secuencia de desplazamientos relativos de las placas. La combinación de estos datos con información de puntos calientes fijos permitió determinar los movimientos absolutos de las placas y la historia del movimiento de los polos magnéticos de la Tierra.
Enfoque termofísico considera a la Tierra como un motor térmico, en el que la energía térmica se convierte parcialmente en energía mecánica. En el marco de este enfoque, el movimiento de la materia en las capas internas de la Tierra se modela como un flujo de fluido viscoso descrito por las ecuaciones de Navier-Stokes. La convección del manto va acompañada de transiciones de fase y reacciones químicas, que juegan un papel decisivo en la estructura de las corrientes del manto. Con base en los datos de los sondeos geofísicos, los resultados de experimentos termofísicos y cálculos analíticos y numéricos, los científicos están tratando de detallar la estructura de la convección del manto para encontrar las tasas de flujo y otras características importantes de procesos profundamente arraigados. Estos datos son especialmente importantes para comprender la estructura de las partes más profundas de la Tierra: el manto inferior y el núcleo, que son inaccesibles para el estudio directo, pero sin duda tienen un gran impacto en los procesos que tienen lugar en la superficie del planeta.
Enfoque geoquímico... Para la geoquímica, la tectónica de placas es importante como mecanismo para el intercambio continuo de materia y energía entre las distintas capas de la Tierra. Cada escenario geodinámico se caracteriza por asociaciones de rocas específicas. A su vez, estos rasgos característicos se pueden utilizar para determinar el entorno geodinámico en el que se formó la roca.
Enfoque histórico... En términos de la historia del planeta Tierra, la tectónica de placas es la historia de los continentes que se unen y se dividen, el nacimiento y extinción de cadenas volcánicas, el surgimiento y cierre de océanos y mares. Ahora bien, para los grandes bloques de la corteza, la historia de los desplazamientos se ha establecido con gran detalle y durante un período de tiempo considerable, pero para las losas pequeñas, las dificultades metodológicas son mucho mayores. Los procesos geodinámicos más complejos ocurren en las zonas de colisión de placas, donde se forman cadenas montañosas, compuestas por muchos pequeños bloques heterogéneos: terrenos. Al estudiar las Montañas Rocosas, nació una dirección especial de la investigación geológica: el análisis de terrenos, que incorporó un conjunto de métodos para identificar terrenos y reconstruir su historia.
Tectónica de placas en otros planetas
Actualmente no hay evidencia de tectónica de placas moderna en otros planetas del sistema solar. Los estudios de la estación espacial Mars Global Surveyor del campo magnético indican la posibilidad de tectónica de placas en Marte en el pasado.
En el pasado [ ¿Cuándo?] el flujo de calor del interior del planeta era mayor, por lo que la corteza era más delgada, la presión debajo de la corteza mucho más delgada también era mucho menor. Y a una presión significativamente más baja y una temperatura ligeramente más alta, la viscosidad de los flujos de convección del manto directamente debajo de la corteza era mucho más baja que la actual. Por lo tanto, en la corteza que flota en la superficie del flujo del manto, que es menos viscosa que en la actualidad, solo surgieron deformaciones elásticas relativamente pequeñas. Y las tensiones mecánicas generadas en la corteza por corrientes de convección que son menos viscosas que las actuales fueron insuficientes para superar la resistencia última de las rocas de la corteza. Por lo tanto, tal vez, no hubo tal actividad tectónica como en un momento posterior.
Movimientos de placa pasados
Para obtener más información sobre este tema, consulte: Historial de movimiento de losas.
La reconstrucción de los movimientos de placas del pasado es uno de los principales temas de investigación geológica. Con diversos grados de detalle, la posición de los continentes y los bloques a partir de los cuales se formaron se ha reconstruido hasta el Arcaico.
A partir del análisis de los movimientos de los continentes, se hizo una observación empírica de que los continentes cada 400-600 millones de años se reúnen en un continente enorme que contiene casi toda la corteza continental, un supercontinente. Los continentes modernos se formaron hace 200-150 millones de años, como resultado de la división del supercontinente Pangea. Ahora los continentes se encuentran en una etapa de separación casi máxima. El Océano Atlántico se expande y el Pacífico se acerca. Indostán se está moviendo hacia el norte y aplastando la placa euroasiática, pero, aparentemente, el recurso de este movimiento está casi agotado, y pronto en tiempo geológico aparecerá una nueva zona de subducción en el Océano Índico, en la que se verá la corteza oceánica del Océano Índico. absorbido bajo el continente indio.
Influencia de los movimientos de las placas en el clima
La ubicación de grandes macizos continentales en las regiones polares contribuye a una disminución generalizada de la temperatura del planeta, ya que se pueden formar capas de hielo en los continentes. Cuanto más ancha es la glaciación, mayor es el albedo del planeta y menor es la temperatura media anual.
Además, la posición relativa de los continentes determina la circulación oceánica y atmosférica.
Sin embargo, un esquema simple y lógico: continentes en las regiones circumpolares - glaciación, continentes en las regiones ecuatoriales - un aumento de temperatura, resulta incorrecto cuando se compara con los datos geológicos sobre el pasado de la Tierra. La glaciación cuaternaria realmente ocurrió cuando la Antártida estaba en la región del Polo Sur, y en el hemisferio norte, Eurasia y América del Norte se acercaron al Polo Norte. Por otro lado, la glaciación Proterozoica más fuerte, durante la cual la Tierra estuvo casi completamente cubierta de hielo, ocurrió cuando la mayoría de los macizos continentales se encontraban en la región ecuatorial.
Además, se producen cambios significativos en la posición de los continentes durante un tiempo del orden de decenas de millones de años, mientras que la duración total de las épocas glaciales es del orden de varios millones de años, y durante una época glacial los cambios cíclicos de las glaciaciones. y ocurren períodos interglaciares. Todos estos cambios climáticos están ocurriendo rápidamente en relación con la velocidad a la que se mueven los continentes y, por lo tanto, el movimiento de las placas no puede ser la causa.
De lo anterior se desprende que los movimientos de las placas no juegan un papel decisivo en los cambios climáticos, pero pueden ser un factor adicional importante para "empujarlos".
Importancia de la tectónica de placas
La tectónica de placas ha jugado un papel en las ciencias de la tierra comparable al concepto heliocéntrico en astronomía o al descubrimiento del ADN en genética. Antes de la adopción de la teoría de la tectónica de placas, las ciencias de la tierra eran descriptivas. Alcanzaron un alto nivel de excelencia en la descripción de objetos naturales, pero rara vez pudieron explicar las razones de los procesos. En diferentes ramas de la geología, podrían dominar conceptos opuestos. La tectónica de placas ha vinculado las diversas ciencias de la tierra, dándoles poder predictivo.
ver también
Notas (editar)
Literatura
- Wegener A. El origen de continentes y océanos / per. con él. P.G. Kaminsky, ed. P.N. Kropotkin. - L .: Nauka, 1984.- 285 p.
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- Khain, Victor Efimovich. Los principales problemas de la geología moderna. Moscú: Scientific World, 2003.
Enlaces
En ruso- Khain, Viktor Efimovich Geología moderna: problemas y perspectivas
- V.P. Trubitsyn, V.V. Rykov. Convección del manto y tectónica global de la tierra Instituto Conjunto de Física de la Tierra RAS, Moscú
- Causas de fallas tectónicas, deriva continental y balance térmico físico del planeta (USAP)
- Khain, Viktor Efimovich Tectónica de placas, sus estructuras, movimientos y deformaciones
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Según moderno teoría de la placa litosférica toda la litosfera está dividida por zonas estrechas y activas (fallas profundas) en bloques separados que se mueven en la capa plástica del manto superior entre sí a una velocidad de 2-3 cm por año. Estos bloques se llaman placas litosféricas.
Por primera vez, la hipótesis del movimiento horizontal de los bloques de la corteza fue formulada por Alfred Wegener en la década de 1920 en el marco de la hipótesis de la "deriva continental", pero esta hipótesis no recibió apoyo en ese momento.
Solo en la década de 1960, los estudios del fondo oceánico proporcionaron evidencia concluyente de los movimientos horizontales de las placas y los procesos de expansión de los océanos debido a la formación (expansión) de la corteza oceánica. El resurgimiento de las ideas sobre el papel predominante de los movimientos horizontales tuvo lugar en el marco de la dirección "movilista", cuyo desarrollo condujo al desarrollo de la teoría moderna de la tectónica de placas. Las principales disposiciones de la tectónica de placas fueron formuladas en 1967-68 por un grupo de geofísicos estadounidenses: WJ Morgan, C. Le Pichon, J. Oliver, J. Isaacs, L. Sykes en el desarrollo de las ideas anteriores (1961-62). de los científicos estadounidenses G. Hess y R. Digz sobre la expansión (extensión) del suelo oceánico.
Se argumenta que los científicos no están completamente seguros de qué está causando estos mismos cambios y cómo se designaron los límites de las placas tectónicas. Existen innumerables teorías diferentes, pero ninguna de ellas explica completamente todos los aspectos de la actividad tectónica.
Descubramos al menos cómo lo imaginan ahora.
Wegener escribió: "En 1910, se me ocurrió por primera vez la idea de mover continentes ... cuando me llamó la atención la similitud de las costas a ambos lados del Océano Atlántico". Sugirió que en el Paleozoico temprano había dos grandes continentes en la Tierra: Laurasia y Gondwana.
Laurasia era el continente del norte, que incluía los territorios de la Europa moderna, Asia sin India y América del Norte. El continente sur: Gondwana unió los territorios modernos de América del Sur, África, Antártida, Australia e Indostán.
Entre Gondwana y Laurasia fue el primer marisco - Tetis, como una enorme bahía. El resto del espacio de la Tierra estaba ocupado por el océano Panthalassa.
Hace unos 200 millones de años, Gondwana y Laurasia se unieron en un solo continente: Pangea (Pan - universal, Ge - Tierra)
Hace aproximadamente 180 millones de años, el continente Pangea nuevamente comenzó a separarse en sus partes componentes, que se mezclaron en la superficie de nuestro planeta. La división se llevó a cabo de la siguiente manera: primero, reaparecieron Laurasia y Gondwana, luego Laurasia se dividió y luego Gondwana se dividió. Debido a la división y divergencia de partes de Pangea, se formaron océanos. Los océanos Atlántico e Índico pueden considerarse jóvenes; viejo - Tranquilo. El Océano Ártico se ha aislado con un aumento de la masa terrestre en el hemisferio norte.
A. Wegener encontró muchas confirmaciones de la existencia de un solo continente de la Tierra. La existencia en África y América del Sur de los restos de animales antiguos, los listosaurios, le pareció especialmente convincente. Eran reptiles, similares a pequeños hipopótamos, que vivían solo en cuerpos de agua dulce. Esto significa que no podrían nadar grandes distancias en agua de mar salada. Encontró evidencia similar en el reino vegetal.
Interés por la hipótesis del movimiento de los continentes en los años 30 del siglo XX. disminuyó levemente, pero en la década del 60 volvió a revivir, cuando, como resultado de estudios del relieve y geología del fondo oceánico, se obtuvieron datos que indicaban los procesos de expansión (esparcimiento) de la corteza oceánica y "buceo" de algunas partes de la corteza debajo de otros (subducción).
La estructura de la grieta continental.
La parte superior pedregosa del planeta está dividida en dos capas, significativamente diferentes en propiedades reológicas: la litosfera rígida y frágil y la astenosfera plástica y móvil subyacente.
El fondo de la litosfera es una isoterma de aproximadamente 1300 ° C, que corresponde al punto de fusión (solidus) del material del manto a la presión litostática existente a profundidades de los primeros cientos de kilómetros. Las rocas que se encuentran en la Tierra por encima de esta isoterma son lo suficientemente frías y se comportan como un material duro, mientras que las rocas subyacentes de la misma composición se calientan lo suficiente y se deforman con relativa facilidad.
La litosfera está dividida en placas, que se mueven constantemente a lo largo de la superficie de la astenosfera plástica. La litosfera está dividida en 8 placas grandes, docenas de placas medianas y muchas pequeñas. Entre las losas grandes y medianas, hay cinturones compuestos por mosaicos de losas corticales pequeñas.
Los límites de las placas son áreas de actividad sísmica, tectónica y magmática; las regiones internas de las placas son débilmente sísmicas y se caracterizan por una manifestación débil de procesos endógenos.
Más del 90% de la superficie de la Tierra cae sobre 8 grandes placas litosféricas:
Algunas placas litosféricas están compuestas exclusivamente de corteza oceánica (por ejemplo, la placa del Pacífico), otras incluyen fragmentos de corteza oceánica y continental.
Diagrama de formación de grietas
Hay tres tipos de movimientos de placa relativos: divergencia (divergencia), convergencia (convergencia) y movimientos de cizallamiento.
Los límites divergentes son límites a lo largo de los cuales se separan las placas. El entorno geodinámico en el que se produce el proceso de estiramiento horizontal de la corteza terrestre, acompañado por la aparición de depresiones alargadas linealmente alargadas, ranuradas o en forma de zanja, se denomina rifting. Estos límites se limitan a las divisiones continentales y las dorsales oceánicas en las cuencas oceánicas. El término "rift" (del inglés rift - ruptura, grieta, brecha) se aplica a grandes estructuras lineales de origen profundo, formadas durante el estiramiento de la corteza terrestre. En términos de estructura, son estructuras en forma de graben. Las fisuras se pueden colocar tanto en la corteza continental como en la oceánica, formando un único sistema global orientado en relación con el eje geoide. En este caso, la evolución de las fisuras continentales puede conducir a la ruptura de la continuidad de la corteza continental y la transformación de esta fisura en una fisura oceánica (si la expansión de la fisura se detiene antes de la etapa de ruptura de la corteza continental, está lleno de sedimentos, convirtiéndose en un aulacógeno).
El proceso de deslizamiento de placas en zonas de fisuras oceánicas (dorsales medio oceánicas) se acompaña de la formación de una nueva corteza oceánica debido al deshielo basáltico magmático procedente de la astenosfera. Este proceso de formación de una nueva corteza oceánica debido a la afluencia de material del manto se llama propagación (del inglés spread - expandir, expandir).
La estructura de la dorsal oceánica. 1 - astenosfera, 2 - rocas ultrabásicas, 3 - rocas básicas (gabroides), 4 - un complejo de diques paralelos, 5 - basaltos del fondo oceánico, 6 - segmentos de la corteza oceánica que se formaron en diferentes momentos (IV con el envejecimiento) , 7 - cámara magmática poco profunda (con magma ultrabásico en la parte inferior y principal en la parte superior), 8 - sedimentos del fondo oceánico (1-3 a medida que se acumulan)
En el curso de la expansión, cada pulso de extensión está acompañado por la entrada de una nueva porción de manto fundido que, mientras se solidifica, acumula los bordes de las placas que divergen del eje MOR. Es en estas zonas donde se produce la formación de una joven corteza oceánica.
Colisión de placas litosféricas continentales y oceánicas
La subducción es el proceso de mover una placa oceánica debajo de una placa continental u otra oceánica. Las zonas de subducción se limitan a las partes axiales de las trincheras de aguas profundas, conjugadas con arcos de islas (que son elementos de márgenes activos). Los límites de subducción representan aproximadamente el 80% de la longitud de todos los límites convergentes.
Cuando las placas continental y oceánica chocan, un fenómeno natural es la base de la placa oceánica (más pesada) debajo del borde de la continental; cuando chocan dos oceánicos, el más antiguo (es decir, el más frío y denso) se hunde.
Las zonas de subducción tienen una estructura característica: sus elementos típicos son una trinchera de aguas profundas, un arco de islas volcánicas, una cuenca de arco posterior. Se forma una zanja de aguas profundas en la curva y la placa de subducción del submotor. A medida que se hunde, esta placa comienza a perder agua (la cual es abundante en sedimentos y minerales), esta última, como se sabe, reduce significativamente el punto de fusión de las rocas, lo que conduce a la formación de centros de fusión que alimentan a los volcanes de la isla. arcos. En la parte posterior de un arco volcánico, suele ocurrir cierto estiramiento, lo que determina la formación de una cuenca de arco posterior. En la zona de la cuenca del arco posterior, la tensión puede ser tan importante que conduce a la ruptura de la corteza de la placa y la apertura de la cuenca con la corteza oceánica (el llamado proceso de extensión del arco posterior).
El volumen de la corteza oceánica absorbida en las zonas de subducción es igual al volumen de la corteza que surge en las zonas de expansión. Esta posición enfatiza la opinión sobre la constancia del volumen de la Tierra. Pero esta opinión no es la única y definitivamente probada. Es posible que el volumen de los planos cambie de forma pulsante, o que haya una disminución en su disminución debido al enfriamiento.
El hundimiento de la placa subductora en el manto se rastrea por focos sísmicos que surgen en el contacto de las placas y dentro de la placa subductora (más fría y, por lo tanto, más frágil que las rocas del manto circundante). Esta zona focal sísmica se denominó zona Benioff-Zavaritsky. En las zonas de subducción comienza el proceso de formación de una nueva corteza continental. Un proceso de interacción mucho más raro entre las placas continental y oceánica es el proceso de obducción: el empuje de una parte de la litosfera oceánica hacia el borde de la placa continental. Cabe destacar que en el transcurso de este proceso se produce la separación de la placa oceánica, y solo avanza su parte superior, la corteza y varios kilómetros del manto superior.
Colisión de placas litosféricas continentales
Cuando las placas continentales chocan, cuya corteza es más liviana que el material del manto y, como resultado, no es capaz de sumergirse en ella, se produce el proceso de colisión. En el curso de la colisión, los bordes de las placas continentales en colisión se aplastan, arrugan y se forman sistemas de grandes empujes, lo que conduce al crecimiento de estructuras montañosas con una compleja estructura de plegado y empuje. Un ejemplo clásico de tal proceso es la colisión de la placa del Indostán con la euroasiática, acompañada por el crecimiento de los inmensos sistemas montañosos del Himalaya y el Tíbet. El proceso de colisión reemplaza al proceso de subducción, completando el cierre de la cuenca oceánica. Al mismo tiempo, al inicio del proceso de colisión, cuando los bordes de los continentes ya se han acercado, la colisión se combina con el proceso de subducción (el hundimiento de la corteza oceánica continúa bajo el borde del continente). El metamorfismo regional a gran escala y el magmatismo granitoide intrusivo son típicos de los procesos de colisión. Estos procesos conducen a la creación de una nueva corteza continental (con su capa típica de granito-gneis).
La principal causa del movimiento de las placas es la convección del manto causada por las corrientes de calor-gravedad del manto.
La fuente de energía de estas corrientes es la diferencia de temperatura entre las regiones centrales de la Tierra y la temperatura de sus partes cercanas a la superficie. En este caso, la parte principal del calor endógeno se libera en el límite del núcleo y el manto durante el proceso de diferenciación profunda, que determina la descomposición del material de condrita primaria, durante el cual la parte metálica se precipita hacia el centro, aumentando el núcleo. del planeta, y la parte de silicato se concentra en el manto, donde se diferencia aún más.
Las rocas calentadas en las zonas centrales de la Tierra se expanden, su densidad disminuye y se elevan, dando paso a masas hundidas más frías y por tanto más pesadas, que ya han desprendido parte del calor en las zonas cercanas a la superficie. Este proceso de transferencia de calor continúa de forma continua, lo que da como resultado la formación de células convectivas cerradas ordenadas. En este caso, en la parte superior de la celda, el flujo de materia ocurre casi en el plano horizontal, y es esta parte del flujo la que determina el movimiento horizontal de la materia de la astenosfera y las placas ubicadas en ella. En general, las ramas ascendentes de las células convectivas están ubicadas debajo de las zonas de límites divergentes (MOR y fisuras continentales), las ramas descendentes, debajo de las zonas de límites convergentes. Por tanto, la principal razón del movimiento de las placas litosféricas es el "arrastre" por las corrientes convectivas. Además, una serie de otros factores actúan sobre las placas. En particular, la superficie de la astenosfera resulta algo elevada por encima de las zonas de ramas ascendentes y más bajada en las zonas de inmersión, lo que determina el "deslizamiento" gravitacional de la placa litosférica ubicada sobre una superficie plástica inclinada. Además, hay procesos de tracción de la litosfera oceánica fría pesada en las zonas de subducción hacia la astenosfera caliente y, como consecuencia, menos densa, así como acuñamiento hidráulico por basaltos en las zonas MOR.
Las principales fuerzas impulsoras de la tectónica de placas se aplican a la parte inferior de las partes intraplaca de la litosfera: las fuerzas de arrastre del manto FDO debajo de los océanos y FDC debajo de los continentes, cuya magnitud depende principalmente de la velocidad de la corriente astenosférica, y la última está determinada por la viscosidad y el espesor de la capa astenosférica. Dado que el espesor de la astenosfera debajo de los continentes es mucho menor y la viscosidad es mucho mayor que debajo de los océanos, la magnitud de la fuerza FDC es casi un orden de magnitud inferior a la magnitud de FDO. Debajo de los continentes, especialmente en sus partes antiguas (escudos continentales), la astenosfera casi se rompe, por lo que los continentes parecen estar "varados". Dado que la mayoría de las placas litosféricas de la Tierra actual incluyen partes tanto oceánicas como continentales, se debe esperar que la presencia de un continente en la placa generalmente “ralentice” el movimiento de toda la placa. Así es como sucede realmente (las más rápidas son las placas casi puramente oceánicas del Pacífico, Cocos y Nazca; las más lentas son las euroasiáticas, norteamericanas, sudamericanas, antárticas y africanas, una parte importante de las cuales están ocupadas por continentes). . Finalmente, en los límites de las placas convergentes, donde los bordes pesados y fríos de las placas litosféricas (losas) se hunden en el manto, su flotabilidad negativa crea una fuerza FNB (el índice en la designación de fuerza, del inglés "boyanza negativa"). La acción de este último conduce al hecho de que la parte subductora de la placa se hunde en la astenosfera y tira de toda la placa junto con ella, aumentando así la velocidad de su movimiento. Evidentemente, la fuerza FNB actúa de forma esporádica y solo en determinados escenarios geodinámicos, por ejemplo, en los casos de colapso de la losa antes descritos en el tramo de 670 km.
Por lo tanto, los mecanismos que impulsan las placas litosféricas se pueden asignar condicionalmente a los dos grupos siguientes: 1) asociado con el mecanismo de arrastre del manto aplicado a cualquier punto de la base de la placa, en la figura - las fuerzas FDO y FDC; 2) asociado con las fuerzas aplicadas a los bordes de las placas (mecanismo de fuerza de borde), en la figura, las fuerzas de FRP y FNB. El papel de este o aquel mecanismo impulsor, así como de esas u otras fuerzas, se evalúa individualmente para cada placa litosférica.
La combinación de estos procesos refleja el proceso geodinámico general, cubriendo áreas desde la superficie hasta zonas profundas de la Tierra. Actualmente, se está desarrollando una convección de manto de dos celdas con celdas cerradas (según el modelo de convección a través del manto) o convección separada en el manto superior e inferior con acumulación de losas debajo de las zonas de subducción (según un modelo de dos niveles) en el manto de la Tierra. Los polos probables del levantamiento de la materia del manto se encuentran en el noreste de África (aproximadamente debajo de la zona de unión de las placas africana, somalí y árabe) y en el área de la Isla de Pascua (debajo de la cordillera media del Océano Pacífico - el Levantamiento del Pacífico Oriental). El ecuador del hundimiento del material del manto corre a lo largo de una cadena aproximadamente continua de límites de placas convergentes a lo largo de la periferia del Pacífico y las partes orientales de los océanos Índico. (Convección) o (según un modelo alternativo) la convección pasará a través del manto debido a el colapso de losas en el tramo de 670 km. Esto, posiblemente, conducirá a la colisión de continentes y la formación de un nuevo supercontinente, el quinto en la historia de la Tierra.
Los desplazamientos de placas obedecen a las leyes de la geometría esférica y pueden describirse basándose en el teorema de Euler. El teorema de la rotación de Euler establece que cualquier rotación en el espacio tridimensional tiene un eje. Así, la rotación se puede describir mediante tres parámetros: las coordenadas del eje de rotación (por ejemplo, su latitud y longitud) y el ángulo de rotación. Sobre la base de esta posición, se puede reconstruir la posición de los continentes en eras geológicas pasadas. El análisis de los movimientos de los continentes llevó a la conclusión de que cada 400-600 millones de años se unen en un solo supercontinente, que sufre una mayor desintegración. Como resultado de la división de tal supercontinente Pangea, que ocurrió hace 200-150 millones de años, se formaron los continentes modernos.
La tectónica de placas es el primer concepto geológico general que podría probarse. Se llevó a cabo tal control. En los 70. se organizó un programa de perforación en aguas profundas. En el marco de este programa, el buque perforador "Glomar Challenger" perforó varios cientos de pozos, los cuales mostraron una buena convergencia de edades estimadas a partir de anomalías magnéticas con edades determinadas a partir de horizontes basálticos u sedimentarios. El esquema de distribución de las secciones de diferentes edades de la corteza oceánica se muestra en la Fig .:
La edad de la corteza oceánica basada en anomalías magnéticas (Kenneth, 1987): 1 - áreas de falta de datos y tierra; 2-8 - edad: 2 - Holoceno, Pleistoceno, Plioceno (0-5 Ma); 3 - Mioceno (5-23 Ma); 4 - Oligoceno (23–38 Ma); 5 - Eoceno (38–53 Ma); 6 - Paleoceno (53–65 Ma) 7 - Cretácico (65–135 Ma) 8 - Jurásico (135–190 Ma)
A finales de los 80. se completó otro experimento para comprobar el movimiento de las placas litosféricas. Se basó en la medición de líneas de base en relación con cuásares distantes. En dos placas, se seleccionaron puntos en los que, utilizando radiotelescopios modernos, se determinaron la distancia a los cuásares y su ángulo de declinación y, en consecuencia, se calcularon las distancias entre puntos en dos placas, es decir, se determinó la línea de base. La precisión de la determinación fue de los primeros centímetros. Varios años después, se repitieron las mediciones. Se obtuvo muy buena convergencia de los resultados calculados a partir de las anomalías magnéticas con los datos determinados a partir de las líneas de base.
Diagrama que ilustra los resultados de las mediciones del desplazamiento mutuo de las placas litosféricas obtenidas por el método de interferometría con una línea de base ultralarga - ISDB (Carter, Robertson, 1987). El movimiento de las placas cambia la longitud de la línea de base entre radiotelescopios ubicados en diferentes placas. El mapa del hemisferio norte muestra líneas de base que se han medido utilizando el método ISDB para proporcionar datos suficientes para hacer una estimación confiable de la tasa de cambio en su longitud (en centímetros por año). Los números entre paréntesis indican la cantidad de desplazamiento de la placa calculada a partir del modelo teórico. En casi todos los casos, los valores calculados y medidos están muy cerca.
Por lo tanto, la tectónica de placas se ha probado a lo largo de los años mediante varios métodos independientes. Es reconocido por la comunidad científica mundial como el paradigma de la geología en la actualidad.
Conociendo la posición de los polos y la velocidad del movimiento moderno de las placas litosféricas, la velocidad de expansión y absorción del fondo oceánico, es posible delinear la trayectoria del movimiento de los continentes en el futuro e imaginar su posición para un cierto período de tiempo.
Este pronóstico fue realizado por los geólogos estadounidenses R. Dietz y J. Holden. En 50 millones de años, según sus supuestos, los océanos Atlántico e Índico se expandirán a expensas del Pacífico, África se desplazará hacia el norte, y gracias a ello, el Mediterráneo se irá liquidando paulatinamente. El Estrecho de Gibraltar desaparecerá, y la España "convertida" cerrará el Cantábrico. África estará dividida por las grandes divisiones africanas y su parte oriental será desplazada hacia el noreste. El Mar Rojo se expandirá tanto que separará la Península del Sinaí de África, Arabia se moverá hacia el noreste y cerrará el Golfo Pérsico. India se moverá cada vez más hacia Asia, lo que significa que las montañas del Himalaya crecerán. California a lo largo de la falla de San Andrés se separará de América del Norte, y en este punto comenzará a formarse una nueva cuenca oceánica. Se producirán cambios importantes en el hemisferio sur. Australia cruzará el ecuador y entrará en contacto con Eurasia. Este pronóstico requiere un refinamiento significativo. Mucho aquí es todavía discutible y poco claro.
fuentes
http://www.pegmatite.ru/My_Collection/mineralogy/6tr.htm
http://www.grandars.ru/shkola/geografiya/dvizhenie-litosfernyh-plit.html
http://kafgeo.igpu.ru/web-text-books/geology/platehistory.htm
http://stepnoy-sledopyt.narod.ru/geologia/dvizh/dvizh.htm
Y déjame recordarte, pero interesante y así. Mira y El artículo original está en el sitio. InfoGlaz.rf El enlace al artículo del que se hizo esta copia es