Дивергенция
О том, что Пангея $ 135$ млн. лет тому назад распалась на Лавразию и Гондвану, утверждал еще А. Вегенер. Его гипотеза была названа мобилизмом. Гипотеза стала теорией во второй половине прошлого века. Движение плит литосферы было зафиксировано из космоса.
Земную кору образуют $15$ литосферных плит, из них $ 6$ плит являются самыми крупными.
К ним относятся:
- Евразийская плита;
- Североамериканская плита;
- Южноамериканская плита;
- Австралийская плита;
- Антарктическая плита;
- Тихоокеанская плита.
Скорость движения плит по разным оценкам составляет от $1$ мм-1$8$ см в год.
Относительные перемещения плит могут быть трех типов:
- Дивергенция;
- Конвергенция;
- Сдвиговые перемещения.
Дивергенция или расхождение выражается рифтингом и спредингом.
Раздвижение плит происходит вдоль дивергентных границ. Эти границы в рельефе планеты представлены рифтами, где преобладают деформации растяжения. Кора имеет пониженную мощность, а тепловой поток максимален, в результате происходит интенсивная вулканическая деятельность. В зависимости от того, где находится дивергентная граница, зависит дальнейшее развитие – если граница на континенте, то формируется континентальный рифт. В дальнейшем он может превратиться в океанический бассейн. Рифты на океанической коре приурочены к центральным частям срединно-океанических хребтов, где образуется новая океаническая кора. Её образование происходит за счет того, что из астеносферы поступает магматический базальтовый расплав.
Образование новой океанической коры за счет поступления мантийного вещества получило название спрединг
Срединно-океанические хребты делят на быстро-спрединговые – скорость раздвижения плит составляет $8$-$16$ см в год и медленно-спрединговые. Последние имеют отчетливо выраженную центральную депрессию. Это рифт глубиной $4$-$5$ тыс. метров. Образовавшийся рифт становится началом раскола континента. Постепенно формируется линейная впадина, имеющая глубину сотни метров и ограниченная серией сбросов.
Дальнейшее развитие событий может идти по двум вариантам:
- Прекращение расширения рифта, заполнение его осадочными породами и превращение в авлакоген;
- Раздвижение континентов продолжается и начинается формирование океанической коры.
Авлакоген – это линейная подвижная зона внутри платформы
Конвергенция
Конвергенция – это схождение плит, которое выражается субдукцией и коллизией.
Существует несколько вариантов взаимодействия плит при их столкновении:
- Столкновение двух океанических плит;
- Столкновение океанической плиты с континентальной;
- Столкновение двух континентальных плит.
Характер столкновения плит может быть разный, в зависимости от этого возможны различные процессы. Процесс субдукции возникает тогда, когда более тяжелая океанская плита поддвигается под континентальную плиту или другую океаническую. Если сталкиваются две океанические плиты, то погружаться будет более древняя, потому что она уже остывшая и плотная. Субдукция связана с формированием новой континентальной коры.
Иногда при взаимодействии континентальной и океанской плит возникает процесс обдукции, но он бывает значительно реже и в наши дни нигде не установлен. Но, тем не менее, участки с эпизодами обдукции известны и произошли они в недавнее геологическое время. В процессе обдукции часть океанской литосферы надвигается на край континентальной плиты. Кора континентальных плит более легкая, чем вещество мантии, поэтому при их столкновении погрузиться в неё не может, что приводит к процессу коллизии. В ходе этого процесса края континентальных плит дробятся и сминаются. В результате происходит формирование крупных надвигов и рост горных сооружений. Например, при столкновении Индостанской и Евразийской плит, произошел рост горных систем Гималаев и Тибета, а океан Тетис в результате этого был закрыт – коллизия завершает закрытие океанического бассейна. Современные конвергентные границы имеют общую протяженность около $57$ тыс. км. Их них $45$ тыс. км являются субдукционными, а остальные относятся к коллизионным границам.
Сдвиговые перемещения по трансформным разломам
Параллельное движение плит и их разная скорость приводит к трансформным разломам, которые представляют собой сдвиговые нарушения. Они очень редки на материках и широко распространены в океанах. В океане эти разломы направлены перпендикулярно срединно-океаническим хребтам и разбивают их на сегменты. На таких участках практически постоянны землетрясения и горообразование. Надвиги, складки, грабены формируются вокруг разлома. На материках такие сдвиговые границы довольно редки и достаточно активным примером такой границы является разлом Сан-Андреас. Он отделяет Тихоокеанскую плиту от Североамериканской плиты. Сан-Андреас тянется на $800$ миль и относится к самым сейсмоактивным районам планеты. Смещение плит здесь относительно друг друга происходит на $0,6$ см в год, а землетрясения, которые возникают один раз в $22$ года, имеют магнитуду более $6$ единиц. В зоне повышенной опасности находится город Сан-Франциско и большая часть бухты одноименного названия, потому что они находятся в непосредственной близости от разлома. Движение плит объясняется мантийной конвекцией, которая является основной их причиной. Конвекция образуется благодаря мантийным теплогравитационным течениям, а источником энергии для них служит разность температуры между центральными областями Земли и частями, близкими к поверхности. Породы, нагретые в центральных зонах, начинают расширяться, уменьшается их плотность и, уступая место более холодным, они всплывают. В результате непрерывности этого процесса возникают замкнутые упорядоченные конвективные ячейки. В её верхней части течение вещества почти горизонтальное, что и определяет перемещение плит.
Если говорить в общем, то под зонами дивергентных границ располагаются восходящие ветви конвективных ячей, а под зонами конвергентных границ – нисходящие ветви и основной причиной движения литосферных плит является «волочение» конвективными течениями.
Можно назвать еще ряд факторов, действующих на плиты:
- Гравитационное «соскальзывание» литосферной плиты;
- Затягивание в зонах субдукции холодной океанской плиты в горячую;
- Гидравлическое расклинивание базальтами в зонах срединно-океанических хребтов.
Литосферные плиты состоят из океанских и континентальных частей. Ученые считают, что присутствие в составе плиты континента должно «тормозить» движение всей плиты. Так оно и есть, быстрее движутся чисто океанские плиты – Наска, Тихоокеанская. Медленнее движутся плиты, в составе которых большую площадь занимают континенты – Евразийская, Североамериканская, Южноамериканская, Антарктическая, Африканская.
Условно выделяют две группы мезанизмов, которые приводят в движение плиты:
- Силы мантийного «волочения»;
- Силы, приложенные к краям плит.
Хотя для каждой плиты движущие механизмы оцениваются индивидуально. Перемещения литосферных плит можно описать на основе теоремы Эйлера. Его теорема утверждает, что у любого вращения трехмерного пространства есть ось и вращение можно описать такими параметрами как координаты оси вращения и угол поворота. При помощи теоремы можно реконструировать положение континентов в прошлые геологические эпохи. Ученые пришли к выводу, анализируя данные о перемещении континентов, что каждые $400$-$600$ млн. лет они снова объединяются в единый суперконтинент, который в дальнейшем подвергается распаду.
