5 tektonika plyt - Lecture notes 5 PDF

Preview

Summary

wykład 5...

Description

TEKTONIKA PŁYT Teoria tektoniki płyt przyjmuje, Ŝe litosfera nie jest ciągła, lecz składa się z kilkunastu sztywnych płyt tektonicznych zwanych teŜ krami, które przemieszczają się po plastycznej astenosferze

1

Twórcą hipotezy dryfu kontynentów jest Alfred Wegener, który w roku 1915 opublikował prace p.t. „Powstanie kontynentów i oceanów”. Przedstawił w niej na mapach rozmieszczenie lądów i oceanów w trzech epokach geologicznych.

Alfred Wegener (1880 – 1930) UwaŜał on, ze bloki kontynentalne zbudowane ze skał lŜejszych zanurzone są w podłoŜu o większej gęstości i właściwościach plastycznych co umoŜliwiało przemieszczanie się bloków kontynentalnych w poziomie. Argumenty Alfreda Wegenera: 2

1. podobieństwo linii brzegowej, zauwaŜone zresztą juŜ wcześniej (F. Bacon, C. Pellegrini, H. Baker)

2. podobieństwo, a nawet identyczność budowy geologicznej obszarów połoŜonych po obu stronach Atlantyku

3. występowanie podobnych i identycznych przedstawicieli fauny i flory na róŜnych kontynentach w minionych epokach geologicznych.

3

Wegener przyjął istnienie w przeszłości jednego kontynentu Pangea, który rozpadł się w triasie na szereg mniejszych bloków kontynentalnych.

Dryf kontynentów umoŜliwiał powstawanie łańcuchów górskich (dryf zachodni) Kordylierów i Andów, a ucieczka od biegunów doprowadziła do zderzenia Europy i Azji w wyniku czego powstały Alpidy, a zderzenie Dekanu z Azją – powstanie Himalajów. Wegener uwaŜał, Ŝe siłami sprawczymi ruchu kontynentów ku zachodowi były siły pływowe, a wyniku ruchu wirowego powstała „siła odbiegunowa”, która przesuwała kontynenty w kierunku równika. Wyjaśnienie przyczyny ruchu kontynentów było najsłabszym punktem hipotezy - cała teoria została odrzucona. Powrócono do niej po latach. Rozwój nauk geologicznych dostarczył nowych dowodów na istnienie ruchów poziomych w skorupie ziemskiej. W roku 1929 Artur Holmes zwrócił uwagę na znaczenie ruchów konwekcyjnych w płaszczu ziemi, które mogły unosi ć lŜejsze kontynenty ku górze. Ta koncepcja uznawana jest aktualnie za najbardziej prawdopodobną. Mechanizm napędowy stanowią prądy konwekcyjne powstające w górnym płaszczu Ziemi (w astenosferze). Prądy wstępujące – oddalanie płyt, prądy zstępujące – zbliŜanie płyt.

4

W roku 1960 H. Hess z Uniwersytetu Princeton stworzył hipotezę rozrastania się dna morskiego i zanurzania nadmiaru skorupy, która jest wciągana do płaszcza ziemi. Hipoteza Hessa rozrastania się – ekspansji (spreding) została zaakceptowana i potwierdzona przez Kanadyjczyka J. Tuzo Wilsona, który wykazał, Ŝe dno oceaniczne rozrasta się odcinkami wzdłuŜ tzw. uskoków przekształcających. Prawie równocześnie model ekspansji dna morskiego został wzbogacony o nowe argumenty. Dostarczały ich wyniki badań magnetycznych dna oceanicznego, które pozwoliły nawet na obliczenie tempa spredingu (2 cm rocznie). Wykazały one, Ŝe okresowa zmiana (rewersja) biegunów magnetycznych pozwala na wyodrębnienie w skałach dna oceanicznego anomalii dodatnich i ujemnych rozłoŜonych pasmowo. Z magmatyzmem Ziemi wiąŜą się równieŜ badania kierunku pola magnetycznego w skałach o właściwościach magnetycznych na lądzie (wędrówki bieguna).

W ten sposób do argumentów znanych wcześniej przybyły:

5

4. budowa dna oceanu. Istnienie grzbietów oceanicznych i rowów i wiek skał nie większy od 200 mln lat i większy w miarę oddalania od grzbietu oceanicznego 5. Paleomagnetyzm wskazujący na „wędrówkę” biegunów i dający moŜliwość odtworzenia szerokości geograficznej i kierunków linii siła pola magnetycznego, 6. Strefy aktywności wulkanicznej i trzęsień ziemi, które są ostro zarysowane i ciągłe. Nie pokrywają się one z granicami kontynentów i oceanów. Wskazany rozwój myśli geologicznej doprowadził do powstania teorii płyt litosfery, zgodnie z którą skorupa ziemska podzielona jest na kilkanaście duŜych płyt ograniczonych przez silnie aktywne grzbiety i rowy. Niektóre płyty złoŜone są tylko ze skorupy oceanicznej inne obejmują kontynenty i oceany. Prędkość ruchu 1 – 18 cm/rok. Płyty nieustannie przemieszczają się, zmieniając w dziejach Ziemi układ kontynentów.

6

Jak moŜe wyglądać układ kontynentów w przyszłości?

W określeniu granic między płytami litosfery bardzo pomocne okazały się badania sejsmiczne prowadzone dynamicznie od początku w XX wieku. Strefy występowania trzęsień pokrywają się z granicami płyt litosfery.

7

Między płytami istnieją trzy rodzaje granic:  ROZBIEśNE (dywergentne) – skorupa powstaje,  ZBIEśNE (konwergentne) – skorupa jest niszczona  PRZEKSZTAŁCAJĄCE (transformacyjne, przesuwcze) – skorupa nie powstaje i nie jest niszczona

WzdłuŜ GRANIC ROZBIEśNYCH dochodzi do rozsuwania się płyt. Najbardziej widoczne są one między płytami oceanicznymi. Powstają tam śródoceaniczne grzbiety o szerokości nawet 1000 km i wysokości 2 – 3 tys. m czasem nad poziom morza. Zachodzi tu rozrastanie się dna morskiego - spreding i przejawia się intensywny wulkanizm (Islandia)

8

Badania magnetyzmu dna oceanicznego wykazały, Ŝe jest ono namagnesowane w róŜniące się wiekiem pasy – równoległe do osi grzbietu śródoceanicznego: młodsze bliŜej grzbietu, a starsze dalej.

Świadczy to o ciągłym tworzeniu się w osi grzbietu nowej litosfery oceanicznej. Ten proces to spreding – rozrastanie się dna oceanicznego. Najstarsze dno oceaniczne liczy180 mln lat.

9

Grzbiet oceaniczny - wydłuŜony, podwodny, system górski w oceanach; ma bardzo rozczłonkowane zbocza i bywa rozcięty wzdłuŜ linii grzbietowej przez dolinę ryftową

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

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

10

Granice rozbieŜne występuje równieŜ na kontynentach. Powstają doliny ryftowe, np. dolina ryftowa we wschodniej Afryce, rów Renu

GRANICE ZBIEśNE (konwergentne) - płyty zbliŜają si ę do siebie Granica zbieŜna jest granicą kolidującą. Powstaje tu tzw. strefa subdukcji – strefa, wzdłuŜ której jedna z płyt wsuwa się pod sąsiednią. Jest to strefa trzęsień ziemi - strefa Benioffa - wiek najstarszych fragmentów. Subdukcja jest odpowiedzialna za znikanie z powierzchni Ziemi płyt oceanicznych - wiek najstarszych fragmentów płyt oceanicznych - ok. 180 milionów lat. WzdłuŜ linii kontaktu płyt powstają obniŜenia – rowy oceaniczne JeŜeli kolidują dwie płyty oceaniczne, to kaŜda moŜe ulec subdukcji.

11

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

Andy – na granicy zbieŜnej płyt: Nazca i Południowoamerykańskiej

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

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

GRANICE PRZESUWCZE (przekształcające) WzdłuŜ granic przesuwczych następuje poziomy ruch płyt względem siebie. Powstają tam bardzo duŜe napręŜenia rozładowujące się w intensywnych trzęsieniach ziemi. Płyty litosfery przesuwają się wzdłuŜ siebie nie niszcząc skorupy ziemskiej. (np. uskok Św. Andrzeja w Kaliforni przesuwa się 48 mm/rok)

12

Teoria tektoniki płyt logicznie tłumaczy wszystkie procesy diastroficzne, magmowe i metamorficzne zachodzące w obrębie skorupy ziemskiej: - trzęsienia ziemi związane są z granicami płyt litosfery, - łańcuchy górskie powstają w wyniku zderzania się bloków kontynentalnych i w wyniku procesów zachodzących w strefie subdukcji, - metamorfizm skał jest związany z ich pogrąŜaniem się w głębokie części litosfery i górny płaszcz w strefach subdukcji, - magmatyzm w pasmach górskich wiąŜe się z wytapianiem się magmy z podsuwającej się litosfery oceanicznej i jej przedzieraniem się ku powierzchni górnej płyty.

Rozmieszczenie wulkanów na kuli ziemskiej

13

Trzęsienia ziemi

Główne łańcuchy górskie

14

Zjawiska, jakie zachodzą na granicach płyt: Typ granicy Rodzaj płyt Topografia Zjawisko geologiczne ROZBIEśNA

oceanicznooceaniczna

(DYWERGENTNA)

Grzbiety środkowooceaniczne

kontynentalno Doliny kontynentalna ryftowe

ZBIEśNA Oceaniczno(KONWERGE oceaniczna NTNA)

Łuki wysp, Rowy oceaniczne

rozrost dna oceanicznego, płytkie trzęsienia ziemi, wypływy magmy, wulkany rozstępowanie kontynentów, trzęsienia ziemi, wypływy magmy, wulkany Subdukcja, głębokie trzęsienia ziemi, wypływy magmy, wulkany, deformacje skał

Współczesny przykład Grzbiet Śród-Atlantycki

Ryft WschodnioAfrykański Zachodnie Aleuty

Oceaniczno- Góry i rowy Subdukcja, głębokie kontynentalna oceaniczne trzęsienia ziemi,wypływy Andy magmy, wulkany, deformacje skał

TRANSFOR MACYJNA (PRZESUW CZA)

kontynentalno Góry Głębokie trzęsienia ziemi, kontynentalna Deformacje skał Oceaniczno- Załamanie osi Trzęsienia ziemi Oceaniczna grzbietów oceanicznych

Himalaje

kontynentalno Małe Trzęsienia ziemi, kontynentalna przemieszcze Deformacje skał nia łańcuchów górskich, Deformacje wzdłuŜ uskoków

Uskok Andrzeja

Załamanie na wschodnim Pacyfiku, Wypietrzenie na południowym Pacyfiku Św.

15...