Реферат: Основные понятия глобальной тектоники
Среди внутриплитных
процессов особое место заняли явления долговременного базальтового магматизма в
некоторых районах, так называемые горячие точки.
Горячие точки
На дне океанов
расположены многочисленные вулканические острова. Некоторые из них расположены
в цепочках с последовательно изменяющимся возрастом. Классическим примером
такой подводной гряды стал Гавайский подводный хребет. Он поднимается над
поверхностью океана в виде Гавайских островов, от которых на северо-запад идёт
цепочка подводных гор с непрерывно увеличивающимся возрастом, некоторые из
которых, напр., атолл Мидуэй, выходят на поверхность. На расстоянии порядка 3000 км от Гавайев цепь немного поворачивает на север, и называется уже Императорским хребтом. Он
прерывается в глубоководном желобе перед Алеутской островной дугой.
Для объяснения этой
удивительной структуры было сделано предположение, что под Гавайскими островами
находится горячая точка — место, где к поверхности поднимается горячий
мантийный поток, который проплавляет двигающуюся над ним океаническую кору.
Таких точек сейчас на Земле установлено множество. Мантийный поток, который их
вызывает, был назван плюмом. В некоторых случаях предполагается исключительно
глубокое происхождение вещества плюмов, вплоть до границы ядро — мантия.
Траппы и океанические
плато
Кроме долговременных
горячих точек, внутри плит иногда происходят грандиозные излияния расплавов,
которые на континентах формируют траппы, а в океанах океанические плато.
Особенность этого типа магматизма в том, что он происходит за короткое в
геологическом смысле время порядка нескольких миллионов лет, но захватывает
огромные площади (десятки тысяч км?) и изливается колоссальный объём базальтов,
сравнимый с их количеством, кристаллизующимся в срединно-океанических хребтах.
Известны сибирские
траппы на Восточно-Сибирской платформе, траппы плоскогорья Декан на
Индостанском континенте и многие другие. Причиной образования траппов также
считаются горячие мантийные потоки, но в отличие от горячих точек они действуют
кратковременно, и разница между ними не совсем ясна.
Горячие точки и траппы
дали основания для создания так называемой плюмовой геотектоники, которая
утверждает, что значительную роль в геодинамических процессах играет не только
регулярная конвекция, но и плюмы. Плюмовая тектоника не противоречит тектонике
плит, а дополняет её.
4 Тектоника плит как система наук
4.1 Карта тектонических
плит
Сейчас тектонику уже
нельзя рассматривать как чисто геологическую концепцию. Она играет ключевую
роль во всех науках о Земле, в ней выделилось несколько методических подходов с
разными базовыми понятиями и принципами.
С точки зрения
кинематического подхода, движения плит можно описать геометрическими законами
перемещения фигур на сфере.
Земля
рассматривается как мозаика плит разного размера, перемещающихся
относительно друг друга и самой планеты.
Палеомагнитные
данные позволяют восстановить положение магнитного полюса относительно каждой плиты на разные моменты
времени.
Обобщение данных по
разным плитам привело к реконструкции всей последовательности относительных
перемещений плит. Объединения этих данных с информацией, полученной из
неподвижных горячих точек, сделало возможным определить абсолютные перемещения
плит и историю движения магнитных полюсов Земли.
Теплофизический подход
рассматривает Землю как тепловую машину , в которой тепловая энергия частично
превращается в механическую. В рамках этого подхода движение вещества во
внутренних слоях Земли моделируется как поток вязкой жидкости, описываемый
уравнениями Навье — Стокса. Мантийная конвекция сопровождается фазовыми
переходами и химическими реакциями, которые играют определяющую роль в
структуре мантийных течений. Основываясь на данных геофизического зондирования,
результатах теплофизических экспериментов и аналитических и численных расчётах,
учёные пытаются детализировать структуру мантийной конвекции, найти скорости
потоков и другие важные характеристики глубинных процессов. Особенно важны эти
данные для понимания строения самых глубоких частей Земли — нижней мантии и
ядра, которые недоступны для непосредственного изучения, но, несомненно,
оказывают огромное влияние на процессы, идущие на поверхности планеты.
Геохимический подход.
Для геохимии тектоника плит важна как механизм непрерывного обмена веществом и
энергией между различными оболочками Земли. Для каждой геодинамической
обстановки характерны специфические ассоциации горных пород. В свою очередь, по
этим характерным особенностям можно определить геодинамическую обстановку, в
которой образовалась порода.
Исторический подход. В
смысле истории планеты Земля, тектоника плит — это история соединяющихся и
раскалывающихся континентов, рождения и угасания вулканических цепей, появления
и закрытия океанов и морей. Сейчас для крупных блоков коры история перемещений
установлена с большой детальностью и за значительный промежуток времени, но для
небольших плит методические трудности много большие. Самые сложные
геодинамические процессы происходят в зонах столкновения плит, где образуются
горные цепи, сложенные множеством мелких разнородных блоков — террейнов. При
изучении Скалистых гор зародилось особое направление геологических исследований
— террейновый анализ, который вобрал в себя комплекс методов, по выделению
террейнов и реконструкции их истории.
4.2 Тектоника плит на
других планетах
В настоящее время нет
подтверждений современной тектоники плит на других планетах Солнечной системы.
Исследования магнитного поля Марса , проведённые в 1999 космической станцией
Mars Global Surveyor указывают на возможность тектоники плит на Марсе в
прошлом.
Некоторые процессы
ледяной тектоники на Европе аналогичны процессам, происходящим на Земле. Первые
блоки континентальной коры, кратоны, возникли на Земле в архее , тогда же
начались их горизонтальные перемещения, но полный комплекс признаков действия
механизма тектоники плит современного типа встречается только в позднем протерозое.
До этого мантия,
возможно, имела иную структуру массопереноса, в которой большую роль играли не
установившиеся конвективные потоки, а турбулентная конвекция и плюмы .
В прошлом поток тепла
из недр планеты был больше, поэтому кора была тоньше, давление под более тонкой
(в разы) корой было ниже (также в разы). А при существенно более низком
давлении и чуть большей температуре вязкость мантийных конвекционных потоков
непосредственно под корой была намного ниже нынешней. Поэтому в коре, плывущей
на поверхности манийного потока, менее вязкого, чем сегодня, возникали лишь
сравнительно небольшие упругие деформации. И механические напряжения, порождаемые
в коре менее вязкими, чем сегодня, конвекционными потоками, были недостаточны
для превышения предела прочности пород коры. Поэтому и не было такой
тектонической активности, как в настоящее время.
4.3 Прошлые перемещения
плит
Пангея
(Рис. 4 «Приложение 2» )
Восстановление прошлых
перемещений плит — один из основных предметов геологических исследований. С
различной степенью детальности положение континентов и блоков, из которых они
сформировались, реконструировано вплоть до архея.
Из анализа перемещений
континентов было сделано эмпирическое наблюдение, что континенты каждые 400—600
млн. лет собираются в огромный материк, содержащий в себе почти всю континентальную
кору — суперконтинент. Современные континенты образовались 200—150 млн. лет
назад, в результате раскола суперконтинента Пангеи. Сейчас континенты находятся
на этапе почти максимального разъединения. Атлантический океан расширяется, а
Тихий океан закрывается. Индостан движется на север и сминает Евразийскую
плиту, но, видимо, ресурс этого движения уже почти исчерпан, и в скором
геологическом времени в Индийском океане возникнет новая зона субдукции, в
которой океаническая кора Индийского океана будет поглощаться под Индийский
континент.
4.4 Влияние перемещений
плит на климат
Расположение больших
континентальных массивов в приполярных областях способствует общему понижению
температуры планеты, так как на континентах могут образовываться покровные
оледенения. Чем шире развито оледенение, тем больше альбедо планеты и тем ниже
среднегодовая температура.
Кроме того, взаимное
расположение континентов определяет океаническую и атмосферную циркуляцию.
Однако простая и
логичная схема: континенты в приполярных областях — оледенение, континенты в
экваториальных областях — повышение температуры, оказывается неверной при
сопоставлении с геологическими данными о прошлом Земли.
Четвертичное оледенение
действительно произошло, когда в районе Южного полюса оказалась Антарктида, и в
северном полушарии Евразия и Северная Америка приблизились к Северному полюсу. С
другой стороны, сильнейшее протерозойское оледенение, во время которого Земля
оказалась почти полностью покрыта льдом, произошло тогда, когда большая часть
континентальных массивов находилась в экваториальной области.
Кроме того,
существенные изменения положения континентов происходят за время порядка
десятков миллионов лет, в то время как, суммарная продолжительность ледниковых
эпох составляет порядка нескольких миллионов лет, и во время одной ледниковой
эпохи происходят циклические смены оледенений и межледниковых периодов. Все эти
климатические изменения происходят быстро по сравнению со скоростями
перемещения континентов, и поэтому движение плит не может быть их причиной.
Из вышесказанного
следует, что перемещения плит не играют определяющей роли в климатических
изменениях, но могут быть важным дополнительным фактором, «подталкивающим» их.
Заключение
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5 |