Kontinentale und ozeanische Platten. Plattentektonik. Bewegung der tektonischen Platten der Erde

Lithosphärenplatten– große starre Blöcke der Lithosphäre der Erde, begrenzt durch seismisch und tektonisch aktive Störungszonen.

Die Platten sind in der Regel durch tiefe Verwerfungen getrennt und bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von 2-3 cm pro Jahr relativ zueinander durch die viskose Schicht des Mantels. Wo Kontinentalplatten zusammenlaufen, kollidieren sie und bilden sich Berggürtel . Bei der Interaktion der kontinentalen und ozeanischen Platte wird die Platte mit der ozeanischen Kruste unter die Platte mit der kontinentalen Kruste gedrückt, was zur Bildung von Tiefseegräben und Inselbögen führt.

Die Bewegung der Lithosphärenplatten ist mit der Bewegung der Materie im Erdmantel verbunden. In bestimmten Teilen des Erdmantels gibt es starke Wärme- und Materieströme, die aus seinen Tiefen an die Oberfläche des Planeten aufsteigen.

Mehr als 90 % der Erdoberfläche sind bedeckt 13 -größte Lithosphärenplatten.

Riss– ein riesiger Bruch in der Erdkruste, der während ihrer horizontalen Ausdehnung entsteht (d. h. dort, wo die Flüsse von Wärme und Materie auseinanderlaufen). In Rifts kommt es zu Magmaausflüssen, es entstehen neue Verwerfungen, Horsts und Gräben. Es bilden sich mittelozeanische Rücken.

Erste Kontinentaldrift-Hypothese (d. h. horizontale Bewegung der Erdkruste), die zu Beginn des 20. Jahrhunderts vorgeschlagen wurde A. Wegener. Auf dieser Grundlage erstellt Lithosphärentheorie t. Nach dieser Theorie ist die Lithosphäre kein Monolith, sondern besteht aus großen und kleinen Platten, die auf der Asthenosphäre „schweben“. Als Grenzflächen werden Lithosphärenplatten bezeichnet seismische Gürtel - das sind die „unruhigsten“ Gebiete des Planeten.

Die Erdkruste wird in stabile (Plattformen) und mobile Bereiche (gefaltete Bereiche – Geosynklinale) unterteilt.

- mächtige Unterwassergebirgsstrukturen im Meeresboden, die meist eine mittlere Position einnehmen. In der Nähe von mittelozeanischen Rücken bewegen sich lithosphärische Platten auseinander und es entsteht junge basaltische ozeanische Kruste. Der Prozess wird von intensivem Vulkanismus und hoher Seismizität begleitet.

Kontinentale Riftzonen sind beispielsweise das Ostafrikanische Riftsystem, das Baikal Rift System. Rifts sind wie mittelozeanische Rücken durch seismische Aktivität und Vulkanismus gekennzeichnet.

Plattentektonik- eine Hypothese, die darauf hindeutet, dass die Lithosphäre in große Platten unterteilt ist, die sich horizontal durch den Mantel bewegen. In der Nähe von mittelozeanischen Rücken bewegen sich Lithosphärenplatten auseinander und wachsen aufgrund des aus dem Erdinneren aufsteigenden Materials; In Tiefseegräben bewegt sich eine Platte unter eine andere und wird vom Erdmantel absorbiert. Dort, wo Platten kollidieren, entstehen Faltenstrukturen.

. - Hauptlithosphärenplatten. - - - Lithosphärenplatten Russlands.

Woraus besteht die Lithosphäre?

Zu diesem Zeitpunkt, an der Grenze gegenüber der Verwerfung, Kollision lithosphärischer Platten. Diese Kollision kann je nach Art der kollidierenden Platten unterschiedlich ablaufen.

• Wenn ozeanische und kontinentale Platten kollidieren, sinkt die erste unter die zweite. Dadurch entstehen Tiefseegräben, Inselbögen (japanische Inseln) oder Gebirgszüge (Anden).
• Wenn zwei kontinentale Lithosphärenplatten kollidieren, werden an dieser Stelle die Ränder der Platten in Falten gequetscht, was zur Bildung von Vulkanen und Gebirgszügen führt. So entstand der Himalaya an der Grenze der Eurasischen und Indo-Australischen Platte. Wenn es im Zentrum des Kontinents Berge gibt, bedeutet dies im Allgemeinen, dass es einst der Ort einer Kollision zwischen zwei zu einer einzigen verschmolzenen Lithosphärenplatten war.

Somit ist die Erdkruste in ständiger Bewegung. In seiner irreversiblen Entwicklung sind die beweglichen Bereiche Geosynklinale- werden durch langfristige Umbauten in relativ ruhige Gebiete umgewandelt - Plattformen.

Lithosphärenplatten Russlands.

Russland liegt auf vier Lithosphärenplatten.

• Eurasische Platte– die meisten westlichen und nördlichen Teile des Landes,
• Nordamerikanische Platte– nordöstlicher Teil Russlands,
• Amur-Lithosphärenplatte– südlich von Sibirien,
• Platte des Ochotskischen Meeres– Ochotskisches Meer und seine Küste.

Abbildung 2. Karte der Lithosphärenplatten in Russland.

In der Struktur lithosphärischer Platten werden relativ flache antike Plattformen und mobile Faltgürtel unterschieden. In stabilen Bereichen der Plattformen gibt es Ebenen und im Bereich der Faltengürtel Gebirgszüge.

Abbildung 3. Tektonische Struktur Russlands.

Russland liegt auf zwei antiken Plattformen (Osteuropa und Sibirien). Innerhalb der Plattformen gibt es Platten Und Schilde. Eine Platte ist ein Abschnitt der Erdkruste, dessen gefaltete Basis mit einer Schicht aus Sedimentgesteinen bedeckt ist. Im Gegensatz zu Platten haben Schilde sehr wenig Sediment und nur eine dünne Erdschicht.

In Russland werden der Baltische Schild auf der osteuropäischen Plattform und die Aldan- und Anabar-Schilde auf der sibirischen Plattform unterschieden.

Abbildung 4. Plattformen, Platten und Schilde auf dem Territorium Russlands.

Zusammen mit einem Teil des oberen Erdmantels besteht er aus mehreren sehr großen Blöcken, den sogenannten Lithosphärenplatten. Ihre Dicke variiert zwischen 60 und 100 km. Die meisten Platten umfassen sowohl kontinentale als auch ozeanische Kruste. Es gibt 13 Hauptplatten, von denen 7 die größten sind: Amerikanisch, Afrikanisch, Indo- und Amur-Platte.

Die Platten liegen auf einer Kunststoffschicht des oberen Erdmantels (Asthenosphäre) und bewegen sich langsam relativ zueinander mit einer Geschwindigkeit von 1-6 cm pro Jahr. Diese Tatsache wurde durch den Vergleich von Bildern festgestellt, die von künstlichen Erdsatelliten aufgenommen wurden. Sie deuten darauf hin, dass die Konfiguration in der Zukunft völlig anders sein könnte als die heutige, da bekannt ist, dass sich die amerikanische Lithosphärenplatte in Richtung Pazifik bewegt und die eurasische Platte sich der afrikanischen, indo-australischen und auch der afrikanischen Platte nähert Pazifik. Die amerikanische und die afrikanische Lithosphärenplatte bewegen sich langsam auseinander.

Die Kräfte, die die Divergenz lithosphärischer Platten verursachen, entstehen, wenn sich das Mantelmaterial bewegt. Kraftvolle Aufwärtsströme dieser Substanz drücken die Platten auseinander, reißen die Erdkruste auseinander und bilden tiefe Verwerfungen darin. Aufgrund von Unterwasserausbrüchen von Lava bilden sich Schichten entlang von Verwerfungen. Durch das Einfrieren scheinen sie Wunden – Risse – zu heilen. Allerdings nimmt die Dehnung wieder zu und es kommt erneut zu Brüchen. Also allmählich zunehmend, Lithosphärenplatten divergieren in verschiedene Richtungen.

An Land gibt es Verwerfungszonen, die meisten davon befinden sich jedoch in den Meeresrücken, wo die Erdkruste dünner ist. Die größte Verwerfung an Land befindet sich im Osten. Es erstreckt sich über 4000 km. Die Breite dieser Verwerfung beträgt 80-120 km. Seine Außenbezirke sind übersät mit ausgestorbenen und aktiven Arten.

Entlang anderer Plattengrenzen werden Plattenkollisionen beobachtet. Es geschieht auf unterschiedliche Weise. Wenn Platten, von denen eine ozeanische und die andere kontinentale Kruste aufweist, einander näher kommen, sinkt die vom Meer bedeckte Lithosphärenplatte unter die kontinentale Platte. In diesem Fall erscheinen Bögen () oder Gebirgszüge (). Wenn zwei Platten mit kontinentaler Kruste kollidieren, werden die Ränder dieser Platten zu Gesteinsfalten zerdrückt und es entstehen Gebirgsregionen. So entstanden sie beispielsweise an der Grenze der Eurasischen und Indo-Australischen Platte. Das Vorhandensein von Berggebieten in den inneren Teilen der Lithosphärenplatte lässt darauf schließen, dass es einst eine Grenze aus zwei Platten gab, die fest miteinander verschmolzen und in eine einzige, größere Lithosphärenplatte umgewandelt wurden. Daher können wir eine allgemeine Schlussfolgerung ziehen: die Grenzen lithosphärischer Platten sind bewegliche Bereiche, auf die Vulkane, Zonen, Berggebiete, mittelozeanische Rücken, Tiefseesenken und Gräben beschränkt sind. Sie entstehen an der Grenze lithosphärischer Platten, deren Ursprung mit Magmatismus verbunden ist.

Eine charakteristische geologische Struktur mit einem bestimmten Plattenverhältnis. In derselben geodynamischen Umgebung finden dieselben tektonischen, magmatischen, seismischen und geochemischen Prozesse statt.

Geschichte der Theorie

Grundlage der theoretischen Geologie zu Beginn des 20. Jahrhunderts war die Kontraktionshypothese. Die Erde kühlt ab wie ein Bratapfel und es entstehen Falten in Form von Gebirgszügen. Diese Ideen wurden durch die Theorie der Geosynklinalen entwickelt, die auf der Grundlage der Untersuchung gefalteter Formationen erstellt wurde. Diese Theorie wurde von James Dana formuliert, der der Kontraktionshypothese das Prinzip der Isostasie hinzufügte. Nach diesem Konzept besteht die Erde aus Graniten (Kontinenten) und Basalten (Ozeane). Wenn sich die Erde zusammenzieht, entstehen in den Ozeanbecken Tangentialkräfte, die auf die Kontinente drücken. Letztere erheben sich zu Gebirgszügen und stürzen dann ein. Das bei der Zerstörung entstehende Material lagert sich in den Vertiefungen ab.

Darüber hinaus begann Wegener mit der Suche nach geophysikalischen und geodätischen Beweisen. Allerdings reichte das Niveau dieser Wissenschaften damals eindeutig nicht aus, um die moderne Bewegung der Kontinente zu erfassen. 1930 starb Wegener während einer Expedition in Grönland, doch schon vor seinem Tod wusste er, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft seine Theorie nicht akzeptierte.

Anfänglich Theorie der Kontinentalverschiebung wurde von der wissenschaftlichen Gemeinschaft positiv aufgenommen, wurde jedoch 1922 von mehreren namhaften Spezialisten heftig kritisiert. Das Hauptargument gegen die Theorie war die Frage nach der Kraft, die die Platten bewegt. Wegener glaubte, dass sich die Kontinente entlang der Basalte des Meeresbodens bewegten, dies erforderte jedoch eine enorme Kraft, und niemand konnte die Quelle dieser Kraft nennen. Als Quelle der Plattenbewegung wurden die Corioliskraft, Gezeitenphänomene und einige andere vorgeschlagen, aber die einfachsten Berechnungen zeigten, dass sie alle absolut nicht ausreichten, um riesige Kontinentalblöcke zu bewegen.

Kritiker von Wegeners Theorie konzentrierten sich auf die Frage nach der Kraft, die die Kontinente bewegte, und ignorierten all die vielen Fakten, die die Theorie sicherlich bestätigten. Im Wesentlichen fanden sie einen einzigen Punkt, bei dem das neue Konzept machtlos war, und ohne konstruktive Kritik lehnten sie die Hauptbeweise ab. Nach dem Tod von Alfred Wegener wurde die Theorie der Kontinentalverschiebung verworfen und zu einer Randwissenschaft, und der überwiegende Teil der Forschung wurde weiterhin im Rahmen der Geosynklinentheorie durchgeführt. Allerdings musste sie auch nach Erklärungen für die Geschichte der Tierbesiedlung der Kontinente suchen. Zu diesem Zweck wurden Landbrücken erfunden, die die Kontinente verbanden, aber in die Tiefen des Meeres stürzten. Dies war eine weitere Geburt der Legende von Atlantis. Es ist erwähnenswert, dass einige Wissenschaftler das Urteil der Weltbehörden nicht akzeptierten und weiterhin nach Beweisen für eine Kontinentalbewegung suchten. Tak du Toit ( Alexander du Toit) erklärte die Entstehung des Himalaya-Gebirges durch die Kollision von Hindustan und der Eurasischen Platte.

Der träge Kampf zwischen den Fixisten, wie Befürworter des Fehlens nennenswerter horizontaler Bewegungen genannt wurden, und den Mobilisten, die argumentierten, dass sich die Kontinente tatsächlich bewegen, entbrannte in den 1960er Jahren mit neuer Kraft, als er als Ergebnis der Untersuchung des Meeresbodens wurden Hinweise zum Verständnis der „Maschine“ namens Erde gefunden.

In den frühen 1960er Jahren wurde eine Reliefkarte des Meeresbodens erstellt, die zeigte, dass sich in der Mitte der Ozeane mittelozeanische Rücken befinden, die sich 1,5 bis 2 km über die mit Sedimenten bedeckten Tiefseeebenen erheben. Diese Daten ermöglichten R. Dietz (Englisch)Russisch und G. Hessou (Englisch)Russisch stellte 1963 die Spreading-Hypothese auf. Nach dieser Hypothese findet im Erdmantel Konvektion mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 cm/Jahr statt. Die aufsteigenden Zweige der Konvektionszellen transportieren Mantelmaterial unter die mittelozeanischen Rücken, wodurch der Meeresboden im axialen Teil des Rückens alle 300–400 Jahre erneuert wird. Kontinente schwimmen nicht auf der ozeanischen Kruste, sondern bewegen sich entlang des Mantels und werden passiv in lithosphärische Platten „verlötet“. Nach dem Ausbreitungskonzept sind Ozeanbecken labile und instabile Strukturen, während Kontinente stabil sind.

Alter des Meeresbodens (rote Farbe entspricht junger Kruste)

Die gleiche treibende Kraft (Höhenunterschied) bestimmt den Grad der elastischen horizontalen Kompression der Erdkruste durch die Kraft der viskosen Reibung der Strömung gegen die Erdkruste. Das Ausmaß dieser Kompression ist im Bereich des Aufstiegs der Mantelströmung gering und nimmt zu, wenn sie sich dem Ort des Abstiegs der Strömung nähert (aufgrund der Übertragung von Druckspannungen durch die stationäre harte Kruste in Richtung vom Ort des Aufstiegs). zum Ort des Abstiegs der Strömung). Oberhalb der absteigenden Strömung ist die Kompressionskraft in der Kruste so groß, dass von Zeit zu Zeit die Festigkeit der Kruste überschritten wird (im Bereich niedrigster Festigkeit und höchster Spannung) und es zu einer unelastischen (plastischen, spröden) Verformung der Kruste kommt - ein Erdbeben. Gleichzeitig werden ganze Gebirgszüge, beispielsweise der Himalaya, aus der Stelle der Krustenverformung herausgedrückt (in mehreren Stufen).

Bei der plastischen (spröden) Verformung nimmt die darin enthaltene Spannung – die Druckkraft an der Erdbebenquelle und ihrer Umgebung – sehr schnell ab (im Verhältnis zur Krustenverschiebung während eines Erdbebens). Aber unmittelbar nach dem Ende der inelastischen Verformung setzt sich der durch das Erdbeben unterbrochene sehr langsame Spannungsanstieg (elastische Verformung) aufgrund der sehr langsamen Bewegung der viskosen Mantelströmung fort und beginnt den Zyklus der Vorbereitung auf das nächste Erdbeben.

Somit ist die Bewegung der Platten eine Folge der Wärmeübertragung aus den zentralen Zonen der Erde durch sehr viskoses Magma. Dabei wird ein Teil der Wärmeenergie zur Überwindung von Reibungskräften in mechanische Arbeit umgewandelt und ein Teil, nachdem er die Erdkruste passiert hat, in den umgebenden Raum abgestrahlt. Unser Planet ist also gewissermaßen eine Wärmekraftmaschine.

Über die Ursache der hohen Temperatur im Erdinneren gibt es mehrere Hypothesen. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts war die Hypothese der radioaktiven Natur dieser Energie populär. Dies schien durch Schätzungen der Zusammensetzung der oberen Erdkruste bestätigt zu werden, die sehr hohe Konzentrationen an Uran, Kalium und anderen radioaktiven Elementen zeigten. Später stellte sich jedoch heraus, dass der Gehalt an radioaktiven Elementen in den Gesteinen der Erdkruste völlig unzureichend war um den beobachteten Tiefenwärmefluss bereitzustellen. Und der Gehalt an radioaktiven Elementen im subkrustalen Material (das in seiner Zusammensetzung den Basalten des Meeresbodens ähnelt) kann als vernachlässigbar bezeichnet werden. Dies schließt jedoch einen relativ hohen Gehalt an schweren radioaktiven Elementen nicht aus, die in den zentralen Zonen des Planeten Wärme erzeugen.

Ein anderes Modell erklärt die Erwärmung durch chemische Differenzierung der Erde. Der Planet war ursprünglich eine Mischung aus Silikat und metallischen Substanzen. Aber gleichzeitig mit der Entstehung des Planeten begann seine Differenzierung in einzelne Schalen. Der dichtere Metallteil strömte in die Mitte des Planeten und Silikate konzentrierten sich in den oberen Schalen. Gleichzeitig verringerte sich die potentielle Energie des Systems und wurde in thermische Energie umgewandelt.

Andere Forscher gehen davon aus, dass die Erwärmung des Planeten auf die Akkretion bei Meteoriteneinschlägen auf der Oberfläche des entstehenden Himmelskörpers zurückzuführen ist. Diese Erklärung ist zweifelhaft – während der Akkretion wurde Wärme fast an der Oberfläche freigesetzt, von wo sie leicht in den Weltraum und nicht in die zentralen Regionen der Erde entwich.

Sekundärkräfte

Bei den Bewegungen von Platten spielt die durch thermische Konvektion entstehende viskose Reibungskraft eine entscheidende Rolle, darüber hinaus wirken aber auch andere, kleinere, aber auch wichtige Kräfte auf die Platten. Dies sind die Kräfte des Archimedes, die dafür sorgen, dass eine leichtere Kruste auf der Oberfläche eines schwereren Mantels schwimmt. Gezeitenkräfte, die durch den Gravitationseinfluss von Mond und Sonne verursacht werden (der Unterschied in ihrem Gravitationseinfluss auf Punkte der Erde in unterschiedlichen Entfernungen von ihnen). Jetzt beträgt der durch die Anziehungskraft des Mondes verursachte Gezeiten-„Buckel“ durchschnittlich etwa 36 cm. Zuvor war der Mond näher dran, und dies führte zu einer starken Verformung des Erdmantels. Beispielsweise wird der auf Io (einem Mond des Jupiter) beobachtete Vulkanismus genau durch diese Kräfte verursacht – die Flut auf Io beträgt etwa 120 m – und auch durch die Kräfte, die durch Änderungen des atmosphärischen Drucks an verschiedenen Teilen der Erdoberfläche entstehen – atmosphärisch Die Druckkräfte ändern sich häufig um 3 %, was einer durchgehenden Wasserschicht von 0,3 m Dicke (oder mindestens 10 cm dickem Granit) entspricht. Darüber hinaus kann diese Änderung in einer Zone mit einer Breite von Hunderten von Kilometern auftreten, während die Änderung der Gezeitenkräfte gleichmäßiger erfolgt – über Entfernungen von Tausenden von Kilometern.

Divergente Grenzen oder Plattengrenzen

Dies sind Grenzen zwischen Platten, die sich in entgegengesetzte Richtungen bewegen. In der Topographie der Erde äußern sich diese Grenzen als Rifts, in denen Zugverformungen vorherrschen, die Dicke der Kruste abnimmt, der Wärmefluss maximal ist und aktiver Vulkanismus auftritt. Bildet sich eine solche Grenze auf einem Kontinent, dann entsteht ein Kontinentalgraben, der später in ein ozeanisches Becken mit einem ozeanischen Graben im Zentrum übergehen kann. In ozeanischen Rifts entsteht durch Ausbreitung neue ozeanische Kruste.

Ozeanrisse

Schema der Struktur des mittelozeanischen Rückens

In der ozeanischen Kruste sind Rifts auf die zentralen Teile der mittelozeanischen Rücken beschränkt. In ihnen bildet sich neue ozeanische Kruste. Ihre Gesamtlänge beträgt mehr als 60.000 Kilometer. Mit ihnen sind viele verbunden, die einen erheblichen Teil der Tiefenwärme und gelösten Elemente in den Ozean befördern. Hochtemperaturquellen werden als schwarze Raucher bezeichnet und sind mit erheblichen Vorkommen an Nichteisenmetallen verbunden.

Kontinentale Risse

Der Zerfall des Kontinents in Teile beginnt mit der Bildung eines Grabenbruchs. Die Kruste wird dünner und löst sich auf, und der Magmatismus beginnt. Es entsteht eine ausgedehnte lineare Senke mit einer Tiefe von etwa Hunderten von Metern, die durch eine Reihe von Verwerfungen begrenzt wird. Danach sind zwei Szenarien möglich: Entweder stoppt die Ausdehnung des Rifts und er füllt sich mit Sedimentgesteinen und verwandelt sich in ein Aulacogen, oder die Kontinente bewegen sich weiter auseinander und zwischen ihnen beginnt sich bereits in typischen ozeanischen Rifts ozeanische Kruste zu bilden .

Konvergente Grenzen

Konvergente Grenzen sind Grenzen, an denen Platten kollidieren. Drei Optionen sind möglich (Konvergente Plattengrenze):

1. Kontinentale Platte mit ozeanischer Platte. Die ozeanische Kruste ist dichter als die kontinentale Kruste und sinkt in einer Subduktionszone unter den Kontinent.
2. Ozeanische Platte mit ozeanischer Platte. In diesem Fall kriecht eine der Platten unter die andere und es entsteht ebenfalls eine Subduktionszone, über der sich ein Inselbogen bildet.
3. Kontinentalplatte mit kontinentaler Platte. Es kommt zu einer Kollision und es entsteht ein mächtiger gefalteter Bereich. Ein klassisches Beispiel ist der Himalaya.

In seltenen Fällen wird ozeanische Kruste auf kontinentale Kruste geschoben – Obduktion. Dank dieses Prozesses entstanden Ophiolithe aus Zypern, Neukaledonien, Oman und anderen Ländern.

Subduktionszonen absorbieren ozeanische Kruste und kompensieren so deren Auftreten an mittelozeanischen Rücken. In ihnen finden äußerst komplexe Wechselwirkungsprozesse zwischen Kruste und Mantel statt. So kann die ozeanische Kruste Blöcke kontinentaler Kruste in den Erdmantel ziehen, die aufgrund ihrer geringen Dichte wieder in die Kruste exhumiert werden. So entstehen metamorphe Komplexe ultrahoher Drücke, eines der beliebtesten Objekte moderner geologischer Forschung.

Die meisten modernen Subduktionszonen liegen an der Peripherie des Pazifischen Ozeans und bilden den Pazifischen Feuerring. Die in der Plattenkonvergenzzone ablaufenden Prozesse gelten zu Recht als die komplexesten der Geologie. Es vermischt Blöcke unterschiedlicher Herkunft und bildet eine neue kontinentale Kruste.

Aktive Kontinentalränder

Aktiver Kontinentalrand

Ein aktiver Kontinentalrand entsteht dort, wo ozeanische Kruste unter einen Kontinent abtaucht. Als Maßstab dieser geodynamischen Situation gilt oft die Westküste Südamerikas; Anden Art des Kontinentalrandes. Der aktive Kontinentalrand ist durch zahlreiche Vulkane und allgemein starken Magmatismus gekennzeichnet. Schmelzen bestehen aus drei Komponenten: der ozeanischen Kruste, dem darüber liegenden Mantel und der unteren kontinentalen Kruste.

Unterhalb des aktiven Kontinentalrandes gibt es eine aktive mechanische Wechselwirkung zwischen der ozeanischen und der kontinentalen Platte. Je nach Geschwindigkeit, Alter und Dicke der ozeanischen Kruste sind mehrere Gleichgewichtsszenarien möglich. Bewegt sich die Platte langsam und hat sie eine relativ geringe Dicke, dann kratzt der Kontinent die Sedimentdecke von ihr ab. Sedimentgesteine ​​werden zu intensiven Falten zerkleinert, umgewandelt und werden Teil der kontinentalen Kruste. Die resultierende Struktur heißt Akkretionskeil. Wenn die Geschwindigkeit der subduzierenden Platte hoch und die Sedimentbedeckung dünn ist, dann löscht die ozeanische Kruste den Boden des Kontinents aus und zieht ihn in den Mantel.

Inselbögen

Inselbogen

Inselbögen sind Ketten vulkanischer Inseln über einer Subduktionszone, die dort auftreten, wo eine ozeanische Platte unter eine andere ozeanische Platte subduziert. Typische moderne Inselbögen sind die Aleuten-, Kurilen- und Marianeninseln sowie viele andere Archipele. Die japanischen Inseln werden auch oft als Inselbogen bezeichnet, aber ihre Gründung ist sehr alt und tatsächlich wurden sie zu unterschiedlichen Zeiten von mehreren Inselbogenkomplexen gebildet, sodass die japanischen Inseln ein Mikrokontinent sind.

Inselbögen entstehen, wenn zwei ozeanische Platten kollidieren. In diesem Fall landet eine der Platten am Boden und wird vom Erdmantel absorbiert. Auf der oberen Platte bilden sich Inselbogenvulkane. Die gekrümmte Seite des Inselbogens ist zur absorbierten Platte gerichtet. Auf dieser Seite gibt es einen Tiefseegraben und eine Forearc-Mulde.

Hinter dem Inselbogen liegt ein Back-Arc-Becken (typische Beispiele: Ochotskisches Meer, Südchinesisches Meer etc.), in dem es auch zu Ausbreitungen kommen kann.

Kontinentalkollision

Kollision der Kontinente

Die Kollision von Kontinentalplatten führt zum Kollaps der Kruste und zur Bildung von Gebirgszügen. Ein Beispiel für eine Kollision ist der Alpen-Himalaya-Gebirgsgürtel, der durch die Schließung des Tethys-Ozeans und die Kollision mit der Eurasischen Platte von Hindustan und Afrika entstanden ist. Dadurch nimmt die Dicke der Kruste deutlich zu; sie erreicht unter dem Himalaya 70 km. Dies ist eine instabile Struktur; sie wird durch Oberflächen- und tektonische Erosion stark zerstört. In der Kruste mit stark erhöhter Mächtigkeit werden Granite aus metamorphosierten Sediment- und Eruptivgesteinen erschmolzen. So entstanden die größten Batholithen, zum Beispiel Angara-Vitimsky und Zerendinsky.

Grenzen verändern

Wenn sich Platten in parallelen Bahnen, aber mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bewegen, entstehen Transformstörungen – enorme Scherstörungen, die in den Ozeanen weit verbreitet und auf Kontinenten selten sind.

Fehler umwandeln

In den Ozeanen verlaufen Transformationsstörungen senkrecht zu mittelozeanischen Rücken (MORs) und unterteilen diese in Segmente mit einer durchschnittlichen Breite von 400 km. Zwischen den Kammsegmenten befindet sich ein aktiver Teil der Transformationsstörung. In diesem Gebiet kommt es ständig zu Erdbeben und Gebirgsbildung; rund um die Verwerfung bilden sich zahlreiche federnde Strukturen – Überschiebungen, Falten und Gräben. Dadurch werden in der Störungszone häufig Mantelgesteine ​​freigelegt.

Auf beiden Seiten der MOR-Segmente gibt es inaktive Teile von Transformationsfehlern. In ihnen gibt es keine aktiven Bewegungen, aber sie äußern sich deutlich in der Topographie des Meeresbodens durch lineare Hebungen mit einer zentralen Senke.

Transformationsfehler bilden ein regelmäßiges Netzwerk und entstehen offensichtlich nicht zufällig, sondern aus objektiven physikalischen Gründen. Durch eine Kombination aus numerischen Modelldaten, thermophysikalischen Experimenten und geophysikalischen Beobachtungen konnte herausgefunden werden, dass die Mantelkonvektion eine dreidimensionale Struktur aufweist. Zusätzlich zur Hauptströmung aus dem MOR entstehen in der Konvektivzelle Längsströmungen durch die Abkühlung des oberen Teils der Strömung. Diese abgekühlte Substanz strömt entlang der Hauptströmungsrichtung des Mantels nach unten. In den Zonen dieser sekundären absteigenden Strömung befinden sich Transformationsstörungen. Dieses Modell stimmt gut mit den Daten zum Wärmefluss überein: Oberhalb von Transformationsfehlern wird eine Abnahme des Wärmeflusses beobachtet.

Kontinentale Verschiebungen

Strike-Slip-Plattengrenzen auf Kontinenten sind relativ selten. Das vielleicht einzige derzeit aktive Beispiel einer Grenze dieser Art ist die San-Andreas-Verwerfung, die die Nordamerikanische Platte von der Pazifischen Platte trennt. Die 800 Meilen lange San-Andreas-Verwerfung ist eines der seismisch aktivsten Gebiete der Erde: Platten bewegen sich pro Jahr um 0,6 cm relativ zueinander, Erdbeben mit einer Stärke von mehr als 6 Einheiten ereignen sich durchschnittlich alle 22 Jahre. Die Stadt San Francisco und ein Großteil der San Francisco Bay Area liegen in unmittelbarer Nähe dieser Verwerfung.

Prozesse innerhalb der Platte

Die ersten Formulierungen der Plattentektonik argumentierten, dass sich Vulkanismus und seismische Phänomene entlang der Plattengrenzen konzentrieren, doch bald wurde klar, dass innerhalb der Platten auch spezifische tektonische und magmatische Prozesse ablaufen, die ebenfalls im Rahmen dieser Theorie interpretiert wurden. Unter den Intraplattenprozessen nahmen die Phänomene des langfristigen basaltischen Magmatismus in einigen Bereichen, den sogenannten Hot Spots, einen besonderen Platz ein.

Hotspots

Auf dem Grund der Ozeane liegen zahlreiche Vulkaninseln. Einige von ihnen befinden sich in Ketten mit sukzessiv wechselndem Alter. Ein klassisches Beispiel für einen solchen Unterwasserrücken ist der Hawaiian Underwater Ridge. Es erhebt sich in Form der Hawaii-Inseln über die Meeresoberfläche, von denen sich nach Nordwesten eine Kette von Seebergen mit kontinuierlich zunehmendem Alter erstreckt, von denen einige, beispielsweise das Midway-Atoll, an die Oberfläche kommen. In einer Entfernung von etwa 3000 km von Hawaii dreht sich die Kette leicht nach Norden und wird Imperial Ridge genannt. Es wird in einem Tiefseegraben vor dem Aleuten-Inselbogen unterbrochen.

Um diese erstaunliche Struktur zu erklären, wurde vermutet, dass es unter den Hawaii-Inseln einen Hot Spot gibt – einen Ort, an dem ein heißer Mantelstrom an die Oberfläche aufsteigt, der die darüber schwebende ozeanische Kruste schmilzt. Mittlerweile sind auf der Erde viele solcher Punkte installiert. Die Mantelströmung, die sie verursacht, wird Plume genannt. Teilweise wird ein außergewöhnlich tiefer Ursprung des Plume-Materials bis hin zur Kern-Mantel-Grenze angenommen.

Auch die Hot-Spot-Hypothese wirft Einwände auf. So halten Sorokhtin und Ushakov in ihrer Monographie dies für unvereinbar mit dem Modell der allgemeinen Konvektion im Mantel und weisen auch darauf hin, dass die in hawaiianischen Vulkanen freigesetzten Magmen relativ kalt sind und nicht auf eine erhöhte Temperatur in der Asthenosphäre unter der Verwerfung hinweisen. „In dieser Hinsicht ist die Hypothese von D. Tarcott und E. Oxburgh (1978) fruchtbar, wonach lithosphärische Platten, die sich entlang der Oberfläche des heißen Mantels bewegen, gezwungen sind, sich an die variable Krümmung des Rotationsellipsoids der Erde anzupassen . Und obwohl sich die Krümmungsradien der Lithosphärenplatten unwesentlich ändern (nur um den Bruchteil eines Prozents), führt ihre Verformung zum Auftreten übermäßiger Zug- oder Scherspannungen in der Größenordnung von Hunderten von Balken im Körper großer Platten.“

Fallen und ozeanische Hochebenen

Zusätzlich zu langfristigen Hotspots kommt es manchmal zu enormen Schmelzausbrüchen innerhalb von Platten, die Fallen auf Kontinenten und ozeanische Hochebenen in Ozeanen bilden. Die Besonderheit dieser Art von Magmatismus besteht darin, dass er in einer kurzen geologischen Zeitspanne auftritt – in der Größenordnung von mehreren Millionen Jahren –, aber riesige Gebiete (Zehntausende km²) abdeckt; Gleichzeitig wird eine kolossale Menge an Basalten ausgeschüttet, vergleichbar mit der Menge, die in den mittelozeanischen Rücken kristallisiert.

Bekannt sind die Sibirischen Fallen auf der Ostsibirischen Plattform, die Fallen des Deccan-Plateaus auf dem Hindustan-Kontinent und viele andere. Auch heiße Mantelströme gelten als Ursache für die Bildung von Fallen, allerdings wirken sie im Gegensatz zu Hot Spots nur für kurze Zeit und der Unterschied zwischen ihnen ist nicht ganz klar.

Hot Spots und Fallen führten zur Entstehung der sogenannten Plume-Geotektonik, die besagt, dass nicht nur regelmäßige Konvektion, sondern auch Plumes eine bedeutende Rolle bei geodynamischen Prozessen spielen. Die Plume-Tektonik steht nicht im Widerspruch zur Plattentektonik, sondern ergänzt sie.

Plattentektonik als System der Wissenschaften

Nun kann Tektonik nicht mehr als rein geologisches Konzept betrachtet werden. Sie spielt in allen Geowissenschaften eine zentrale Rolle; in ihr haben sich mehrere methodische Ansätze mit unterschiedlichen Grundkonzepten und Prinzipien herausgebildet.

In Hinsicht auf Kinematischer Ansatz, können die Bewegungen der Platten durch die geometrischen Bewegungsgesetze von Figuren auf einer Kugel beschrieben werden. Die Erde wird als Mosaik aus Platten unterschiedlicher Größe betrachtet, die sich relativ zueinander und zum Planeten selbst bewegen. Mithilfe paläomagnetischer Daten können wir die Position des Magnetpols relativ zu jeder Platte zu verschiedenen Zeitpunkten rekonstruieren. Die Verallgemeinerung der Daten für verschiedene Platten führte zur Rekonstruktion der gesamten Abfolge der Relativbewegungen der Platten. Die Kombination dieser Daten mit Informationen von festen Hotspots ermöglichte die Bestimmung der absoluten Bewegungen der Platten und der Geschichte der Bewegung der Magnetpole der Erde.

Thermophysikalischer Ansatz betrachtet die Erde als Wärmekraftmaschine, in der thermische Energie teilweise in mechanische Energie umgewandelt wird. Bei diesem Ansatz wird die Bewegung der Materie in den inneren Schichten der Erde als Strömung einer viskosen Flüssigkeit modelliert, die durch die Navier-Stokes-Gleichungen beschrieben wird. Mit der Mantelkonvektion gehen Phasenübergänge und chemische Reaktionen einher, die eine entscheidende Rolle bei der Struktur der Mantelströmungen spielen. Basierend auf geophysikalischen Sondierungsdaten, den Ergebnissen thermophysikalischer Experimente sowie analytischer und numerischer Berechnungen versuchen Wissenschaftler, die Struktur der Mantelkonvektion detailliert zu beschreiben, Strömungsgeschwindigkeiten und andere wichtige Eigenschaften tiefer Prozesse zu ermitteln. Diese Daten sind besonders wichtig für das Verständnis der Struktur der tiefsten Teile der Erde – des unteren Mantels und Kerns, die für direkte Untersuchungen unzugänglich sind, aber zweifellos einen enormen Einfluss auf die Prozesse auf der Oberfläche des Planeten haben.

Geochemischer Ansatz. Für die Geochemie ist die Plattentektonik als Mechanismus für den kontinuierlichen Austausch von Materie und Energie zwischen den verschiedenen Erdschichten wichtig. Jede geodynamische Umgebung ist durch spezifische Gesteinsassoziationen gekennzeichnet. Diese charakteristischen Merkmale können wiederum zur Bestimmung der geodynamischen Umgebung verwendet werden, in der das Gestein entstanden ist.

Historischer Ansatz. In Bezug auf die Geschichte des Planeten Erde ist Plattentektonik die Geschichte der Verbindung und des Auseinanderbrechens von Kontinenten, der Entstehung und des Niedergangs von Vulkanketten sowie der Entstehung und Schließung von Ozeanen und Meeren. Während für große Erdkrustenblöcke die Bewegungsgeschichte sehr detailliert und über einen beträchtlichen Zeitraum ermittelt werden konnte, sind die methodischen Schwierigkeiten bei kleinen Platten viel größer. Die komplexesten geodynamischen Prozesse finden in Plattenkollisionszonen statt, wo sich Gebirgszüge bilden, die aus vielen kleinen heterogenen Blöcken – Terranen – bestehen. Bei der Untersuchung der Rocky Mountains entstand eine besondere Richtung der geologischen Forschung – die Terrananalyse, die eine Reihe von Methoden zur Identifizierung von Terranen und zur Rekonstruktion ihrer Geschichte umfasste.

Dies ist eine moderne geologische Theorie über die Bewegung der Lithosphäre, nach der die Erdkruste aus relativ integralen Blöcken besteht – Lithosphärenplatten, die sich in ständiger Bewegung relativ zueinander befinden. Gleichzeitig wird in Expansionszonen (mittelozeanische Rücken und kontinentale Rifts) infolge der Ausbreitung des Meeresbodens eine neue ozeanische Kruste gebildet und die alte in Subduktionszonen absorbiert. Die Theorie der Plattentektonik erklärt das Auftreten von Erdbeben, vulkanischer Aktivität und Gebirgsbildungsprozessen, von denen die meisten auf Plattengrenzen beschränkt sind.

Die Idee der Bewegung von Krustenblöcken wurde erstmals in der Theorie der Kontinentalverschiebung vorgeschlagen, die Alfred Wegener in den 1920er Jahren vorstellte. Diese Theorie wurde zunächst abgelehnt. Die Wiederbelebung der Idee von Bewegungen in der festen Erdhülle („Mobilismus“) erfolgte in den 1960er Jahren, als als Ergebnis von Untersuchungen des Reliefs und der Geologie des Meeresbodens Daten gewonnen wurden, die darauf hinweisen Prozesse der Ausdehnung (Ausbreitung) der ozeanischen Kruste und der Subduktion einiger Teile der Kruste unter andere ( Subduktion). Durch die Kombination dieser Ideen mit der alten Theorie der Kontinentalverschiebung entstand die moderne Theorie der Plattentektonik, die bald zu einem allgemein akzeptierten Konzept in den Geowissenschaften wurde.

Eine Schlüsselstellung in der Theorie der Plattentektonik nimmt das Konzept der geodynamischen Lage ein – einer charakteristischen geologischen Struktur mit einem bestimmten Plattenverhältnis. In derselben geodynamischen Umgebung finden dieselben tektonischen, magmatischen, seismischen und geochemischen Prozesse statt.

Aktueller Stand der Plattentektonik

In den letzten Jahrzehnten hat die Plattentektonik ihre Grundprinzipien erheblich verändert. Heutzutage lassen sie sich wie folgt formulieren:

Der obere Teil der festen Erde ist in eine spröde Lithosphäre und eine plastische Asthenosphäre unterteilt. Konvektion in der Asthenosphäre ist die Hauptursache für Plattenbewegungen.

Die moderne Lithosphäre ist in 8 große Platten, Dutzende mittlere Platten und viele kleine unterteilt. Kleine Platten liegen in Bändern zwischen großen Platten. An den Plattengrenzen konzentrieren sich seismische, tektonische und magmatische Aktivitäten.

In erster Näherung werden Lithosphärenplatten als starre Körper beschrieben, und ihre Bewegung gehorcht dem Rotationssatz von Euler.

Es gibt drei Haupttypen relativer Plattenbewegungen

1) Divergenz (Divergenz), ausgedrückt durch Spaltung und Ausbreitung;

2) Konvergenz (Konvergenz), ausgedrückt durch Subduktion und Kollision;

3) Scherbewegungen entlang geologischer Verwerfungen transformieren.

Die Ausbreitung in den Ozeanen wird durch Subduktion und Kollision entlang ihrer Peripherie kompensiert, und der Radius und das Volumen der Erde bleiben bis zur thermischen Kompression des Planeten konstant (jedenfalls nimmt die Durchschnittstemperatur im Erdinneren über Milliarden von Jahren langsam ab). ).

Die Bewegung lithosphärischer Platten wird durch ihre Mitnahme durch konvektive Strömungen in der Asthenosphäre verursacht.

Es gibt zwei grundsätzlich unterschiedliche Arten der Erdkruste: die kontinentale Kruste (älter) und die ozeanische Kruste (nicht älter als 200 Millionen Jahre). Einige Lithosphärenplatten bestehen ausschließlich aus ozeanischer Kruste (ein Beispiel ist die größte pazifische Platte), andere bestehen aus einem Block kontinentaler Kruste, der in die ozeanische Kruste eingeschweißt ist.

Mehr als 90 % der Erdoberfläche der Neuzeit sind von den 8 größten Lithosphärenplatten bedeckt:

1. Australischer Ofen.

2. Antarktische Platte.

3. Afrikanischer Teller.

4. Eurasische Platte.

5. Hindustan-Teller.

6. Pazifische Platte.

7. Nordamerikanische Platte.

8. Südamerikanische Platte.

Zu den mittelgroßen Platten gehören die Arabische Platte sowie die Kokos-Platte und die Juan-de-Fuca-Platte, Überreste der riesigen Faralon-Platte, die einen Großteil des Bodens des Pazifischen Ozeans bildete, jetzt aber in der Subduktionszone unter Amerika verschwunden ist.