Tektonika desek

Desková tektonika  je moderní vědecká představa v geotektonice o struktuře a pohybu litosféry , podle níž se zemská kůra skládá z relativně celistvých bloků - litosférických desek , které jsou vůči sobě v neustálém pohybu. Současně se v expanzních zónách ( středooceánské hřbety a kontinentální rifty) v důsledku šíření ( anglicky  seafloor spreading  - šíření mořského dna) vytváří nová oceánská kůra a stará je absorbována v subdukčních zónách . . Teorie deskové tektoniky vysvětluje výskyt zemětřesení ,vulkanická činnost a procesy budování hor , z větší části omezené na hranice desek.

Myšlenka pohybu bloků kůry byla poprvé předložena v teorii kontinentálního driftu , kterou navrhl Alfred Wegener ve dvacátých letech minulého století. Tato teorie byla zpočátku odmítnuta. Oživení myšlenky pohybů v pevné skořápce Země („ mobilismus “) nastalo v 60. letech 20. století, kdy byla v důsledku studií reliéfu a geologie oceánského dna získána data naznačující procesy expanze (rozšíření) oceánské kůry a subdukce některých částí kůry pod jiné (subdukce). Kombinace těchto myšlenek se starou teorií kontinentálního driftu dala vzniknout moderní teorii deskové tektoniky, která se brzy stala uznávaným konceptem v geovědách .

V teorii deskové tektoniky zaujímá klíčové postavení koncept geodynamického prostředí  - charakteristická geologická stavba s určitým poměrem desek. Ve stejném geodynamickém prostředí dochází ke stejnému typu tektonických, magmatických, seismických a geochemických procesů.

Historie teorie

Základem teoretické geologie na počátku 20. století byla hypotéza kontrakce . Země chladne jako pečené jablko a objevují se na ní vrásky v podobě horských pásem. Tyto myšlenky byly vyvinuty teorií geosynklinály , vytvořené na základě studia zvrásněných útvarů. Tuto teorii formuloval James Dana , který k hypotéze kontrakce přidal princip isostazie . Podle tohoto pojetí se Země skládá z žuly ( kontinenty ) a čediče (oceány). Když je Země stlačena v oceánech - prohlubních , vznikají tangenciální síly, které vyvíjejí tlak na kontinenty. Ty se zvedají do horských pásem a pak se zhroutí. Materiál, který se získá v důsledku destrukce, se ukládá do prohlubní.

Proti tomuto schématu se postavil německý meteorolog Alfred Wegener . 6. ledna 1912 měl přednášku na schůzi Německé geologické společnosti o kontinentálním driftu . Výchozím předpokladem pro vytvoření teorie byla shoda obrysů západního pobřeží Afriky a východní části Jižní Ameriky . Pokud jsou tyto kontinenty posunuty, pak se shodují, jako by vznikly v důsledku rozdělení jednoho mateřského kontinentu.

Wegener se nespokojil se shodou obrysů pobřeží (které byly před ním opakovaně zaznamenány), ale začal intenzivně pátrat po důkazech teorie. Za tímto účelem studoval geologii pobřeží obou kontinentů a našel mnoho podobných geologických komplexů, které se shodovaly, když byly spojeny, stejně jako pobřeží. Dalším směrem dokazování teorie se staly paleoklimatické rekonstrukce, paleontologické a biogeografické argumenty . Mnoho zvířat a rostlin má na obou stranách Atlantského oceánu omezené rozsahy . Jsou si velmi podobní, ale dělí je mnoho kilometrů vody a je těžké předpokládat, že překročili oceán .

Kromě toho začal Wegener hledat geofyzikální a geodetické důkazy. Úroveň těchto věd však v té době zjevně nestačila k tomu, aby zafixovala současný pohyb kontinentů. V roce 1930 Wegener zemřel během expedice do Grónska , ale před svou smrtí už věděl, že vědecká komunita jeho teorii nepřijala.

Zpočátku byla teorie kontinentálního driftu vědeckou komunitou přijímána příznivě, ale v roce 1922 byla vážně kritizována několika známými odborníky najednou. Hlavním argumentem proti teorii byla otázka síly , která pohybuje deskami. Wegener věřil, že kontinenty se pohybují po čedičích oceánského dna, ale to vyžadovalo obrovské úsilí a nikdo nedokázal pojmenovat zdroj této síly. Jako zdroj pohybu desek byla navržena Coriolisova síla , slapové jevy a některé další , ale ty nejjednodušší výpočty ukázaly, že všechny k přesunu obrovských kontinentálních bloků absolutně nestačí.

Kritici Wegenerovy teorie postavili do popředí otázku síly, která hýbe kontinenty, a ignorovali všechna ta mnohá fakta, která teorii bezpodmínečně potvrzovala. Ve skutečnosti našli jediný problém, ve kterém byl nový koncept bezmocný, a bez konstruktivní kritiky odmítli hlavní důkazy. Po smrti Alfreda Wegenera byla teorie kontinentálního driftu opuštěna, vzhledem k postavení okrajové vědy , a naprostá většina výzkumů se nadále odehrávala v rámci teorie geosynklinály . Pravda, také musela hledat vysvětlení k historii osídlení zvířat na kontinentech. Za tímto účelem byly vynalezeny pozemní mosty, které spojovaly kontinenty, ale ponořily se do hlubin moře. To byl další zrod legendy o Atlantidě . Někteří vědci neuznali verdikt světových úřadů a pokračovali v hledání důkazů o pohybu kontinentů. Takže Alexander du Toit vysvětlil vznik himálajských hor srážkou Hindustanu a Euroasijské desky .

Pomalý boj mezi fixisty, jak se říkalo zastáncům absence výrazných horizontálních pohybů, a mobilisty, kteří tvrdili, že se kontinenty pohybují, se s novou silou rozhořel v 60. letech, kdy v důsledku studia dna oceánů, klíče k pochopení „stroje“ zvaného Země.

Na počátku 60. let 20. století byla sestavena topografická mapa dna Světového oceánu, která ukázala, že středooceánské hřbety se nacházejí ve středu oceánů , které se tyčí 1,5–2 km nad hlubinnými pláněmi pokrytými sedimenty. Tato data umožnila R. Dietz a G. Hess v letech 1962-1963 předložit hypotézu šíření . Podle této hypotézy dochází v plášti ke konvekci rychlostí asi 1 cm/rok. Vzestupné větve konvekčních buněk vynášejí pod středooceánskými hřbety materiál pláště, který každých 300-400 let obnovuje dno oceánu v axiální části hřbetu. Kontinenty neplavou na oceánské kůře, ale pohybují se podél pláště a jsou pasivně „připájeny“ do litosférických desek. Podle konceptu šíření jsou oceánské pánve nestabilní struktury, zatímco kontinenty jsou stabilní.

V roce 1963 získala hypotéza šíření silnou podporu v souvislosti s objevem páskových magnetických anomálií na dně oceánu. Byly interpretovány jako záznam zvratů zemského magnetického pole , zaznamenaný při magnetizaci bazaltů oceánského dna. Poté zahájila desková tektonika svůj triumfální pochod ve vědách o Zemi. Stále více vědců chápalo, že než ztrácet čas obhajováním konceptu fixismu, je lepší podívat se na planetu z pohledu nové teorie a konečně začít podávat skutečná vysvětlení nejsložitějších pozemských procesů.

Desková tektonika byla nyní potvrzena přímým měřením rychlostí desek pomocí radiační interferometrie ze vzdálených kvasarů a měřeními pomocí satelitních navigačních systémů GPS . [1] Výsledky mnohaletého výzkumu plně potvrdily hlavní ustanovení teorie deskové tektoniky.

Současný stav deskové tektoniky

Během posledních desetiletí desková tektonika výrazně změnila své základy. Nyní je lze formulovat takto:

  1. divergence (divergence), vyjádřená riflingem a šířením;
  2. konvergence (konvergence), vyjádřená subdukcí a srážkou;
  3. strike-slip pohyby podél transformačních geologických zlomů.

Existují dva zásadně odlišné typy zemské kůry – kontinentální kůra (starší) a oceánská kůra (ne starší než 200 milionů let). Některé litosférické desky jsou složeny výhradně z oceánské kůry (příkladem je největší pacifická deska), jiné se skládají z bloku kontinentální kůry zapájené do oceánské kůry.

Více než 90 % povrchu Země v moderní době pokrývá 8 největších litosférických desek:

Mezi středně velké desky patří Arabská deska , stejně jako Cocos Plate a Juan de Fuca Plate , zbytky obrovské Faralonské desky , která tvořila významnou část dna Tichého oceánu, ale nyní zmizela v subdukční zóně pod Ameriky.

Síla, která pohybuje deskami

K horizontálnímu pohybu desek dochází v důsledku tepelně-gravitačních proudů pláště - konvekce . Zdrojem energie pro tyto proudy je teplotní rozdíl mezi centrálními oblastmi Země, které mají velmi vysokou teplotu (podle odhadů je teplota jádra asi 5000 °C) a teplotou na jejím povrchu. Horniny ohřáté v centrálních zónách Země se roztahují (viz tepelná roztažnost ), jejich hustota klesá a plavou, čímž ustupují klesajícím chladnějším a tedy hustším hmotám, které již odevzdaly část tepla zemské kůře. Tento proces přenosu tepla (důsledek nadnášení lehkých horkých hmot a potápění těžkých studených hmot) probíhá nepřetržitě a má za následek konvektivní proudění. Tyto toky se uzavírají do sebe a tvoří stabilní konvektivní buňky, které jsou ve směrech proudění konzistentní se sousedními buňkami. Přitom v horní části buňky probíhá proudění hmoty v téměř vodorovné rovině a právě tato část proudění táhne desky velkou silou ve stejném horizontálním směru díky obrovské viskozitě plášťová záležitost. Pokud by byl plášť zcela tekutý - viskozita plastového pláště pod kůrou by byla malá (například jako voda), pak by příčné seismické vlny nemohly procházet vrstvou takové látky s nízkou viskozitou . A zemská kůra by byla proudem takové látky unášena poměrně malou silou. Ale kvůli vysokému tlaku, při relativně nízkých teplotách panujících na povrchu Mohorovichich a níže, je zde viskozita látky pláště velmi vysoká (takže v měřítku let je látka zemského pláště kapalná (tekutá), a na stupnici sekund je pevná).

Hnací silou toku viskózní hmoty pláště přímo pod kůrou je rozdíl ve výškách volného povrchu pláště mezi oblastí vzestupu a poklesu konvekčního toku. Tento výškový rozdíl, dalo by se říci, velikost odchylky od izostázy, je tvořen rozdílem v hustotě mírně teplejší (ve vzestupné části) a mírně chladnější hmoty, neboť hmotnost více a méně horkých sloupců v rovnováze je stejné (při různé hustotě). Polohu volného povrchu ve skutečnosti nelze změřit, lze ji pouze vypočítat (výška povrchu Mohoroviče + výška sloupce plášťové hmoty, která je hmotnostně ekvivalentní vrstvě světlejší kůry nad povrchem Mohoroviče ). [2]

Stejná hnací síla (výškový rozdíl) určuje míru pružného horizontálního stlačení kůry silou viskózního tření proudění o zemskou kůru. Velikost tohoto stlačení je v oblasti vzestupného proudění pláště malá a s přibližováním se k místu sestupu proudění se zvětšuje (v důsledku přenosu tlakového napětí přes nepohyblivou pevnou kůru ve směru od místa stoupání do místa proudění). sestup toku). Nad klesajícím prouděním je tlaková síla v kůře tak velká, že čas od času dojde k překročení pevnosti kůry (v oblasti nejnižší pevnosti a nejvyššího napětí), k nepružné (plastické, křehké) deformaci kůry. vzniká kůra – zemětřesení. Přitom jsou z místa deformace kůry (v několika fázích) vytlačována celá pohoří, např. Himaláje. [2]

Při plastické (křehké) deformaci velmi rychle klesá napětí v kůře (rychlostí posunu kůry při zemětřesení), tedy tlaková síla ve zdroji zemětřesení a jeho okolí. Ale bezprostředně po skončení nepružné deformace pokračuje velmi pomalý nárůst napětí (elastická deformace) přerušený zemětřesením v důsledku velmi pomalého pohybu viskózního plášťového toku, čímž se spustí cyklus přípravy na další zemětřesení.

Pohyb desek je tedy důsledkem přenosu tepla z centrálních zón Země velmi viskózním magmatem. V tomto případě se část tepelné energie přemění na mechanickou práci k překonání třecích sil a část, která prošla zemskou kůrou, je vyzařována do okolního prostoru. Naše planeta je tedy v jistém smyslu tepelný stroj .

Existuje několik hypotéz ohledně příčiny vysoké teploty v nitru Země. Na začátku 20. století byla populární hypotéza o radioaktivní povaze této energie. Zdálo se, že to potvrzují odhady složení svrchní kůry, které vykazovaly velmi významné koncentrace uranu , draslíku a dalších radioaktivních prvků , ale později se ukázalo, že obsah radioaktivních prvků v horninách zemské kůry je zcela nedostatečný aby byl zajištěn pozorovaný tok hlubokého tepla. A obsah radioaktivních prvků v subkrustální látce (složením blízkým čedičům dna oceánu) lze říci, že je zanedbatelný. To však nevylučuje dostatečně vysoký obsah těžkých radioaktivních prvků, které vytvářejí teplo v centrálních zónách planety.

Jiný model vysvětluje zahřívání chemickou diferenciací Země. Zpočátku byla planeta směsí silikátových a kovových látek. Ale současně s formováním planety začala její diferenciace na samostatné skořápky. Hustší kovová část se vrhla do středu planety a silikáty byly koncentrovány v horních skořápkách. V tomto případě se potenciální energie systému snížila a změnila se na tepelnou energii.

Jiní vědci se domnívají, že k zahřívání planety došlo v důsledku narůstání během dopadů meteoritů na povrch rodícího se nebeského tělesa. Toto vysvětlení je pochybné – při akreci se teplo uvolnilo téměř na povrch, odkud snadno uniklo do vesmíru, nikoli do centrálních oblastí Země.

Drobné síly

Rozhodující roli v pohybech desek hraje síla viskózního tření vznikající tepelnou konvekcí, ale kromě ní na desky působí i další, menší, ale také důležité síly. To jsou síly Archiméda , které zajišťují vznesení lehčí kůry na povrchu těžšího pláště. Slapové síly , způsobené gravitačním vlivem Měsíce a Slunce (rozdíl v jejich gravitačním vlivu na body Země v různých vzdálenostech od nich). Nyní je slapový „hrb“ na Zemi způsobený přitažlivostí Měsíce v průměru asi 36 cm. Dříve byl Měsíc blíže, a to ve větším měřítku, deformace pláště vede k jeho zahřívání. Například vulkanismus pozorovaný na Io (měsíc Jupitera) je způsoben právě těmito silami - příliv na Io je asi 120 m. Stejně jako síly vznikající změnami atmosférického tlaku na různých částech zemského povrchu - atmosférické tlakové síly se poměrně často mění o 3 %, což odpovídá souvislé vrstvě vody o tloušťce 0,3 m (nebo žule o tloušťce alespoň 10 cm). Navíc k této změně může dojít v zóně široké stovky kilometrů, zatímco změna slapových sil probíhá plynuleji – na vzdálenosti tisíců kilometrů.

Divergentní nebo oddělovací hranice desek

To jsou hranice mezi deskami pohybujícími se v opačných směrech. V zemském reliéfu jsou tyto hranice vyjádřeny puklinami, převládají v nich tahové deformace, zmenšuje se tloušťka kůry, je maximální tepelný tok, dochází k aktivnímu vulkanismu. Pokud se na kontinentu vytvoří taková hranice, pak se vytvoří kontinentální trhlina, která se později může změnit v oceánskou pánev s oceánskou trhlinou ve středu. V oceánských trhlinách má šíření za následek vznik nové oceánské kůry.

Ocean Rifts

Na oceánské kůře jsou trhliny omezeny na centrální části středooceánských hřbetů. Tvoří novou oceánskou kůru. Jejich celková délka je více než 60 tisíc kilometrů. Je v nich vázáno mnoho hydrotermálních pramenů , které odvádějí značnou část hlubinného tepla a rozpuštěných prvků do oceánu. Vysokoteplotní zdroje se nazývají černé kuřáky , jsou s nimi spojeny značné zásoby barevných kovů .

Kontinentální trhliny

Rozdělení kontinentu na části začíná vytvořením trhliny . Kůra se ztenčuje a vzdaluje se, začíná magmatismus . Vzniká rozšířená lineární prohlubeň o hloubce kolem stovek metrů, která je omezena řadou normálních zlomů . Poté jsou možné dva scénáře: buď se expanze trhliny zastaví a ta se zaplní sedimentárními horninami , přemění se v aulakogen , nebo se kontinenty dále vzdalují a mezi nimi, již v typicky oceánských trhlinách, se začne tvořit oceánská kůra. .

Konvergentní hranice

Konvergentní hranice jsou hranice, kde se desky srážejí. Jsou možné tři možnosti ( Hranice konvergentní desky ):

  1. Kontinentální deska s oceánskou. Oceánská kůra je hustší než kontinentální kůra a subdukty pod kontinentem v subdukční zóně .
  2. Oceánská deska s oceánskou. V tomto případě jedna z desek podlézá druhou a také vzniká subdukční zóna, nad kterou se vytváří ostrůvkový oblouk .
  3. Kontinentální deska s kontinentálním. Dojde ke kolizi , objeví se silná složená oblast. Klasickým příkladem jsou Himaláje .

Ve vzácných případech je oceánská kůra tlačena na kontinentální kůru - obdukce . Prostřednictvím tohoto procesu vznikly ofiolity Kypru , Nové Kaledonie , Ománu a dalších.

V subdukčních zónách je oceánská kůra absorbována, a tím je kompenzován její výskyt ve středooceánských hřbetech . Probíhají v nich výjimečně složité procesy interakce mezi kůrou a pláštěm. Oceánská kůra tak může vtáhnout do pláště bloky kontinentální kůry, které jsou díky své nízké hustotě exhumovány zpět do kůry. Tak vznikají metamorfní komplexy ultravysokých tlaků, jeden z nejoblíbenějších objektů moderního geologického výzkumu.

Většina moderních subdukčních zón se nachází podél okraje Tichého oceánu , tvořící Tichý kruh ohně. Procesy probíhající v zóně konvergence desek jsou považovány za jedny z nejsložitějších v geologii. Mísí bloky různého původu a vytváří novou kontinentální kůru.

Aktivní kontinentální okraje

K aktivnímu kontinentálnímu okraji dochází tam, kde oceánská kůra klesá pod kontinent. Standardem tohoto geodynamického prostředí je západní pobřeží Jižní Ameriky , často se mu říká andský typ kontinentálního okraje. Aktivní kontinentální okraj je charakterizován četnými sopkami a silným magmatismem obecně. Taveniny mají tři složky: oceánskou kůru, plášť nad ní a spodní části kontinentální kůry.

Pod aktivním kontinentálním okrajem dochází k aktivní mechanické interakci mezi oceánskými a kontinentálními deskami. V závislosti na rychlosti, stáří a tloušťce oceánské kůry je možných několik rovnovážných scénářů. Pokud se deska pohybuje pomalu a má relativně malou tloušťku, pak z ní kontinent seškrabuje sedimentární obal. Sedimentární horniny jsou rozdrceny do intenzivních vrás, metamorfují a stávají se součástí kontinentální kůry. Výsledná struktura se nazývá akreční klín . Pokud je rychlost subdukující desky vysoká a sedimentární obal tenký, pak oceánská kůra vymaže dno kontinentu a vtáhne ho do pláště.

Ostrovní oblouky

Ostrovní oblouky jsou řetězce vulkanických ostrovů nad subdukční zónou, k nimž dochází tam, kde oceánská deska subdukuje pod jinou oceánskou desku. Aleutské ostrovy , Kurilské ostrovy , Mariánské ostrovy a mnoho dalších souostroví lze pojmenovat jako typické moderní ostrovní oblouky . Japonské ostrovy jsou také často označovány jako ostrovní oblouk, ale jejich základ je velmi starý a ve skutečnosti jsou tvořeny několika ostrovními obloukovými komplexy různých dob, takže japonské ostrovy jsou mikrokontinentem .

Ostrovní oblouky vznikají při srážce dvou oceánských desek. V tomto případě je jedna z desek dole a je absorbována do pláště. Na horní desce se tvoří ostrovní obloukové sopky. Zakřivená strana ostrůvkového oblouku směřuje k absorbované desce. Na této straně je hluboký příkop a předobloukový žlab.

Za ostrovním obloukem se nachází zadní oblouková pánev (typické příklady: Okhotské moře , Jihočínské moře atd.), ve kterém může také docházet k šíření.

Srážka kontinentů

Srážka kontinentálních desek vede k rozpadu kůry a vzniku horských pásem. Příkladem srážky je alpsko-himalájský horský pás , který vznikl uzavřením oceánu Tethys a srážkou s euroasijskou deskou Hindustanu a Afriky . Díky tomu se tloušťka kůry výrazně zvětšuje, pod Himalájemi je to 70 km. Jedná se o nestabilní stavbu, je intenzivně ničena povrchovou a tektonickou erozí . Žuly jsou taveny z metamorfovaných sedimentárních a vyvřelých hornin v kůře s ostře zvětšenou mocností . Tak vznikly největší batolity , např. Angara-Vitimsky a Zerenda .

Transformovat hranice

Tam, kde se desky pohybují paralelně, ale různou rychlostí, dochází k transformačním zlomům – grandiózním smykovým zlomům, které jsou rozšířené v oceánech a na kontinentech vzácné.

Transform Rifts

V oceánech probíhají transformační zlomy kolmo ke středooceánským hřbetům (MOR) a rozdělují je na segmenty v průměru 400 km široké. Mezi segmenty hřebene se nachází aktivní část transformačního zlomu. V této oblasti se neustále vyskytují zemětřesení a horská stavba, kolem zlomu se tvoří četné opeřené struktury - tahy, vrásy a drapáky. V důsledku toho jsou plášťové horniny často obnaženy v zlomové zóně.

Na obou stranách segmentů MOR jsou neaktivní části transformačních poruch. K aktivním pohybům v nich nedochází, ale v topografii oceánského dna jsou jasně vyjádřeny jako lineární zdvihy s centrální prohlubní.

Transformační chyby tvoří pravidelnou mřížku a zjevně nevznikají náhodou, ale z objektivních fyzikálních důvodů. Kombinace dat numerického modelování, termofyzikálních experimentů a geofyzikálních pozorování umožnila zjistit, že plášťová konvekce má trojrozměrnou strukturu. Kromě hlavního toku z MOR vznikají v konvekční buňce podélné toky vlivem ochlazování horní části toku. Tato ochlazená hmota se řítí dolů podél hlavního směru toku pláště. Právě v zónách tohoto sekundárního sestupného toku se nacházejí transformační poruchy. Tento model je v dobré shodě s údaji o tepelném toku: je pozorován pokles přes transformační poruchy.

Posuny napříč kontinenty

Hranice smykových desek na kontinentech jsou poměrně vzácné. Snad jediným aktuálně aktivním příkladem tohoto typu hranice je zlom San Andreas , který odděluje Severoamerickou desku od Pacifiku . 800 mil dlouhý zlom San Andreas je jednou ze seismicky nejaktivnějších oblastí na planetě: desky se vůči sobě posunou o 0,6 cm za rok, zemětřesení o síle více než 6 jednotek se vyskytují v průměru jednou za 22 let. Město San Francisco a velká část oblasti Sanfranciského zálivu jsou postaveny v těsné blízkosti tohoto zlomu.

Procesy uvnitř plotny

První formulace deskové tektoniky tvrdily, že vulkanismus a seismické jevy jsou soustředěny podél hranic desek, ale brzy se ukázalo, že uvnitř desek probíhají specifické tektonické a magmatické procesy, které byly také interpretovány v rámci této teorie. Mezi vnitrodeskovými procesy zaujímaly zvláštní místo fenomény dlouhodobého čedičového magmatismu v některých oblastech, tzv. horké skvrny.

Hotspoty

Na dně oceánů se nachází četné vulkanické ostrovy. Některé z nich jsou umístěny v řetězcích s postupně se měnícím věkem. Klasickým příkladem takového podvodního hřebene je Havajský podmořský hřeben . Nad hladinou oceánu se tyčí v podobě Havajských ostrovů , z nichž se na severozápad rozprostírá řetězec podmořských hor s neustále se zvyšujícím věkem, z nichž některé, například atol Midway , vystupují na povrch. Ve vzdálenosti asi 3000 km od Havaje se řetěz stáčí mírně na sever a již se nazývá Imperial Range . Je přerušena v hlubokém žlabu před obloukem aleutského ostrova .

K vysvětlení této úžasné struktury bylo navrženo, že pod Havajskými ostrovy se nachází horká skvrna – místo, kde na povrch stoupá horký plášťový proud, který roztaví oceánskou kůru pohybující se nad ním. Na Zemi je nyní mnoho takových bodů. Plášťový tok, který je způsobuje, se nazývá vlečka . V některých případech se předpokládá výjimečně hluboký původ vlečné hmoty až k hranici jádra a pláště.

Námitky vzbuzuje i hypotéza hot spot. Sorokhtin a Ushakov to ve své monografii považují za neslučitelné s modelem obecné konvekce v plášti a také poukazují na to, že vybuchující magmata v havajských sopkách jsou relativně chladná a nenaznačují zvýšenou teplotu v astenosféře pod zlomem. . „V tomto ohledu je plodná hypotéza D. Tarkota a E. Oksburga (1978), podle níž jsou litosférické desky pohybující se po povrchu horkého pláště nuceny přizpůsobovat se proměnlivému zakřivení rotačního elipsoidu Země. A přestože se poloměry zakřivení litosférických desek mění nepatrně (pouze o zlomky procent), jejich deformace způsobuje v těle velkých desek vznik přebytečných tahových nebo smykových napětí v řádu stovek tyčí.

Pasti a oceánské náhorní plošiny

Kromě dlouhodobých hotspotů dochází někdy k grandiózním výlevům tavenin uvnitř desek, které tvoří pasti na kontinentech, a oceánských náhorních plošinách v oceánech . Zvláštností tohoto typu magmatismu je, že se vyskytuje v geologicky krátké době  - ​​v řádu několika milionů let, ale pokrývá rozsáhlé oblasti (desítky tisíc km²); přitom se vylévá kolosální objem čedičů, srovnatelný s jejich počtem, krystalizujících ve středooceánských hřbetech.

Sibiřské pasti jsou známé na Východosibiřské platformě , pasti Deccan Plateau na Hindustan kontinentu a mnoho dalších. Předpokládá se také, že pasti jsou způsobeny horkým pláštěm, ale na rozdíl od hotspotů jsou krátkodobé a rozdíl mezi nimi není zcela jasný.

Horká místa a pasti daly základ pro vznik tzv. vlečkové geotektoniky , která tvrdí, že nejen pravidelná konvekce, ale i vlečky hrají významnou roli v geodynamických procesech. Plume tektonika neodporuje deskové tektonice, ale doplňuje ji.

Desková tektonika jako systém věd

Na tektoniku již nelze pohlížet jako na čistě geologický pojem. Hraje klíčovou roli ve všech geovědách, bylo v ní identifikováno několik metodologických přístupů s různými základními pojmy a principy.

Z hlediska kinematického přístupu lze pohyb desek popsat geometrickými zákony pohybu obrazců na kouli . Země je vnímána jako mozaika desek různých velikostí, které se pohybují vůči sobě navzájem a vůči planetě samotné. Paleomagnetická data umožňují rekonstruovat polohu magnetického pólu vzhledem ke každé desce v různých časech. Zobecnění dat na různých deskách vedlo k rekonstrukci celé sekvence relativních posunů desek. Kombinace těchto dat s informacemi ze statických hotspotů umožnila určit absolutní pohyby desek a historii pohybu magnetických pólů Země.

Termofyzikální přístup považuje Zemi za tepelný stroj , ve kterém se tepelná energie částečně přeměňuje na energii mechanickou. V rámci tohoto přístupu je pohyb hmoty ve vnitřních vrstvách Země modelován jako proudění viskózní tekutiny, popsané Navier-Stokesovými rovnicemi . Plášťová konvekce je doprovázena fázovými přechody a chemickými reakcemi, které hrají rozhodující roli ve struktuře plášťových toků. Na základě geofyzikálních sondážních dat, výsledků termofyzikálních experimentů a analytických a numerických výpočtů se vědci snaží podrobně popsat strukturu konvekce pláště, najít průtoky a další důležité charakteristiky hlubinných procesů. Tyto údaje jsou důležité zejména pro pochopení struktury nejhlubších částí Země – spodního pláště a jádra, které jsou pro přímé studium nepřístupné, ale nepochybně mají obrovský vliv na procesy probíhající na povrchu planety.

Geochemický přístup . Pro geochemii je desková tektonika důležitá jako mechanismus pro nepřetržitou výměnu hmoty a energie mezi různými skořápkami Země. Každé geodynamické prostředí je charakterizováno specifickými asociacemi hornin. Tyto charakteristické rysy lze zase použít k určení geodynamického prostředí, ve kterém byla hornina vytvořena.

Historický přístup . Ve smyslu dějin planety Země je desková tektonika dějinami spojování a rozdělování kontinentů, zrodu a zániku vulkanických řetězců, vzniku a uzavření oceánů a moří. Nyní byla pro velké bloky kůry historie pohybů stanovena velmi podrobně a po značnou dobu, ale u malých desek jsou metodologické potíže mnohem větší. K nejsložitějším geodynamickým procesům dochází v zónách srážky desek, kde vznikají horská pásma složená z mnoha malých heterogenních bloků - terranů . Při studiu Skalistých hor se zrodil speciální směr geologického výzkumu - analýza terénu , která zahrnovala soubor metod pro identifikaci terranů a rekonstrukci jejich historie.

Desková tektonika na jiných planetách

V současné době neexistuje žádný důkaz pro moderní deskovou tektoniku na jiných planetách sluneční soustavy . Studie magnetického pole Marsu , provedené v roce 1999 vesmírnou stanicí Mars Global Surveyor , naznačují možnost deskové tektoniky na Marsu v minulosti.

Některé procesy ledové tektoniky na Europě jsou podobné těm na Zemi.

Kdy začala desková tektonika na Zemi

První bloky kontinentální kůry, kratony , vznikly na Zemi v Archaean , současně začaly jejich horizontální pohyby, ale úplný soubor známek mechanismu deskové tektoniky moderního typu se nachází až v pozdním proterozoiku . Před tím mohl mít plášť odlišnou strukturu přenosu hmoty, ve které velkou roli nehrálo ustálené konvektivní proudění, ale turbulentní proudění a vlečky .

V minulosti[ kdy? ] tepelný tok z útrob planety byl větší takže kůra byla tenčí tlak pod mnohem tenčí kůrou byl také mnohem nižší. A při výrazně nižším tlaku a mírně vyšší teplotě byla viskozita plášťových konvekčních proudů přímo pod kůrou mnohem nižší než ta současná. Proto v kůře plovoucí na povrchu toku pláště, která je méně viskózní než dnes, vznikaly jen relativně malé elastické deformace. A mechanická napětí generovaná v kůře méně viskózními než dnes konvekčními proudy nebyla dostatečná k tomu, aby překročila konečnou pevnost hornin kůry. Proto snad nedocházelo k takové tektonické aktivitě jako v pozdější době. .

Minulé pohyby talířů

Rekonstrukce minulých pohybů desek je jedním z hlavních předmětů geologického výzkumu. S různou mírou detailů byly pozice kontinentů a bloky, ze kterých se vytvořily, rekonstruovány až do archeanu.

Z analýzy pohybu kontinentů bylo provedeno empirické pozorování, že každých 400-600 milionů let se kontinenty shromažďují v obrovský kontinent obsahující téměř celou kontinentální kůru - superkontinent . Moderní kontinenty vznikly před 200-150 miliony let v důsledku rozdělení superkontinentu Pangea . Nyní jsou kontinenty ve fázi téměř maximálního oddělení. Atlantský oceán se rozšiřuje a Pacifik se uzavírá. Hindustan se pohybuje na sever a rozdrtí euroasijskou desku, ale zdá se, že zdroj tohoto pohybu je již téměř vyčerpán a v blízké budoucnosti se v Indickém oceánu objeví nová subdukční zóna , ve které oceánská kůra Indického oceánu bude pohlcen indickým kontinentem.

Vliv pohybu desek na klima

Umístění velkých kontinentálních mas v polárních oblastech přispívá k obecnému poklesu teploty planety, protože na kontinentech se mohou tvořit ledové příkrovy . Čím rozvinutější zalednění, tím větší albedo planety a nižší průměrná roční teplota.

Kromě toho relativní poloha kontinentů určuje oceánskou a atmosférickou cirkulaci.

Jednoduché a logické schéma: kontinenty v polárních oblastech – zalednění, kontinenty v rovníkových oblastech – nárůst teploty se však ve srovnání s geologickými údaji o minulosti Země ukazuje jako nesprávné. Ke čtvrtohornímu zalednění skutečně došlo, když se v oblasti jižního pólu objevila Antarktida a na severní polokouli se Eurasie a Severní Amerika přiblížily k severnímu pólu. Na druhou stranu k nejsilnějšímu proterozoickému zalednění , během kterého byla Země téměř úplně pokryta ledem, došlo v době, kdy se většina kontinentálních mas nacházela v rovníkové oblasti.

Kromě toho dochází k výrazným změnám polohy kontinentů v období asi desítek milionů let, přičemž celková doba trvání glaciálních epoch je asi několik milionů let a během jedné glaciální epochy dochází k cyklickým změnám zalednění a meziledových dob. . Všechny tyto klimatické změny probíhají rychle ve srovnání s rychlostmi, kterými se kontinenty pohybují, a proto nemůže být příčinou pohyb desek.

Z výše uvedeného vyplývá, že pohyby desek nehrají při změně klimatu rozhodující roli, ale mohou být důležitým dodatečným faktorem, který je „tlačí“.

Význam deskové tektoniky

Desková tektonika hrála roli ve vědách o Zemi srovnatelnou s heliocentrickým konceptem v astronomii nebo objevem DNA v genetice . Před přijetím teorie deskové tektoniky byly vědy o Zemi popisné. Dosáhli vysoké úrovně dokonalosti v popisu přírodních objektů, ale jen zřídka byli schopni vysvětlit příčiny procesů. V různých odvětvích geologie mohou dominovat opačné pojmy. Desková tektonika spojovala různé vědy o Zemi, dávala jim předpovědní sílu.

Viz také

Poznámky

  1. ↑ Astronet > Sférická astronomie . Získáno 27. února 2006. Archivováno z originálu 5. ledna 2007.
  2. ↑ 1 2 Shumilov V. N. Hlavní hybné síly zemětřesení, kontinentálního driftu a budování hor. Předpověď zemětřesení a spouštěcí síly Archivováno 1. října 2007 na Wayback Machine

Literatura

Odkazy

V angličtině

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích
 Geologie
teoretický
Dynamický
historický
Aplikovaný
jiný
Kategorie Geologie
 Země
Historie Země Planeta Země
Fyzikální vlastnosti Země
Skořápky Země
Geografie
a geologie
životní prostředí
viz také
  • Kategorie " Příroda "
  • Portál "Věda"