Литосфера. строение литосферы. факторы рельефообразования

Австралийская литосферная плита

Эта литосферная плита имеет в составе австралийский континент, части Новой Гвинеи, Новой Зеландии и бассейн Индийского океана. Площадь, которую занимает плита, составляет примерно 47 млн км2. Она движется со скоростью около 6,2-7 см в год.

Изначально Австралия была соединена с Индией и Антарктидой. Это происходило до тех пор, пока около 100 млн лет назад от нее не откололась Индия и 85 млн лет назад – Антарктида. Позднее Австралийская плита слилась с Индийской, образовав Индо-Австралийскую плиту. Но, как показывают исследования, эти плиты снова разделились.

На северо-востоке Австралийская плита граничит с Тихоокеанской, на юге – с Антарктической.

Литосферные плиты и их движение. Океаническая и континентальная кора Земли

Взаимодействие плит также приводит к формированию двух различных типов земной коры — океанической и континентальной. Поскольку в океанах, как правило, находятся стыки различных литосферных плит, их кора постоянно изменяется — разламывается или поглощается другими плитами. На месте разломов возникает непосредственный контакт с мантией, откуда поднимается раскаленная магма. Остывая под воздействием воды, она создает тонкий слой из базальтов — основной вулканической породы. Таким образом, океаническая кора полностью обновляется раз в 100 миллионов лет — самые старые участки, которые находятся в Тихом океане, достигают максимального возраста в 156–160 млн лет.

Важно! Океаническая кора — это не вся та земная кора, что находится под водой, а лишь ее молодые участки на стыке материков. Часть континентальной коры находится под водой, в зоне стабильных литосферных плит

Возраст океанической коры (красный соответствует молодой коре, синий — старой).

Кора Земли разделена разломами на литосферные плиты, представляющие собой огромные цельные блоки, достигающие верхних слоев мантии. Они являются крупными стабильными частями земной коры и находятся в непрерывном движении, скользя по поверхности Земли. Литосферные плиты состоят либо из материковой, либо из океанической коры, а в некоторых континентальный массив сочетается с океаническим. Выделяют 7 наиболее крупных литосферных плит, которые занимают 90% поверхности нашей планеты: Антарктическая, Евразийская, Африканская, Тихоокеанская, Индо-Австралийская, Южноамериканская, Североамериканская. Кроме них существуют десятки плит средних размеров и много мелких. Между средними и крупными плитами находятся пояса в виде мозаик из мелких плит коры.

Теория тектоники литосферных плит

Теория литосферных плит изучает их движение и процессы, связанные с этим движением. Данная теория гласит о том, что причиной глобальных тектонических изменений является горизонтальное перемещение блоков литосферы — плит. Тектоника литосферных плит рассматривает взаимодействие и движение блоков земной коры.

Теория Вагнера

О том, что литосферные плиты горизонтально перемещаются, впервые высказал предположение в 1920-х годах Альфред Вагнер. Он выдвинул гипотезу о «дрейфе континентов», но она в то время не была признана достоверной. Позже, в 1960-х годах, проводились исследования океанического дна, в результате которых подтвердились догадки Вагнера о горизонтальном движении плит, а также выявлено наличие процессов расширения океанов, причиной которых является формирование океанической коры (спрединг). Основные положения теории в 1967-68 годах сформулировали американские геофизики Дж. Айзекс, К. Ле Пишон, Л. Сайкс, Дж. Оливер, У. Дж. Морган. Согласно этой теории границы плит находятся в зонах тектонической, сейсмической и вулканической активности. Границы бывают дивергентными, трансформными и конвергентными.

Движение литосферных плит

Литосферные плиты приходят в движение вследствие перемещения вещества, находящегося в верхней мантии. В зонах рифтов это вещество прорывает кору, расталкивая плиты. Большая часть рифтов располагается на океаническом дне, так как там земная кора гораздо тоньше. Наиболее крупные рифты, которые существуют на суше, находятся возле озера Байкал и Великих Африканских озер. Движение литосферных плит происходит со скоростью 1-6 см за год. Когда они между собой сталкиваются, на их границах возникают горные системы при наличии материковой коры, а в случае, когда одна из плит имеет кору океанического происхождения, образуются глубоководные желоба.

Основные положения тектоники плит сводятся к нескольким пунктам

1. В верхней каменной части Земли существуют две оболочки, которые значительно отличаются по геологическим характеристикам. Этими оболочками являются жесткая и хрупкая литосфера и находящаяся под ней подвижная астеносфера. Подошва литосферы представляет собой раскаленную изотерму температурой 1300°С.
2. Литосфера состоит из непрерывно движущихся по поверхности астеносферы плит земной коры.

Литосферные плиты Земли представляют собой огромные глыбы. Их фундамент образован сильно смятыми в складки гранитными метаморфизированными магматическими породами. Названия литосферных плит будут приведены в статье ниже. Сверху они прикрыты трех-четырехкилометровым «чехлом». Он сформирован из осадочных пород. Платформа имеет рельеф, состоящий из отдельных горных хребтов и обширных равнин. Далее будет рассмотрена теория движения литосферных плит.

Литосферные плиты

Несмотря на то, что литосфера на девяносто процентов состоит из четырнадцати литосферных плит, многие с этим утверждением не согласны и рисуют свои тектонические карты, говоря о том, что существует семь больших и около десяти малых. Это разделение довольно условно, поскольку с развитием науки учёные или выделяют новые плиты, или же признают определенные границы несуществующими, особенно когда речь идёт про малые плиты.

Стоит отметить, что самые крупные тектонические плиты очень хорошо различимы на карте и ими являются:

• Тихоокеанская – самая большая плита планеты, вдоль границ которой происходят постоянные столкновения тектонических плит и образуются разломы – это является причиной её постоянного уменьшения;
• Евразийская – покрывает почти всю территорию Евразии (кроме Индостана и Аравийского полуострова) и содержит наибольшую часть материковой коры;
• Индо-Австралийская – в её состав входит австралийский континент и индийский субконтинент. Из-за постоянных столкновений с Евразийской плитой находится в процессе разлома;
• Южно-Американская – состоит из южноамериканского материка и части Атлантического океана;
• Северо-Американская – состоит из североамериканского континента, части северо-восточной Сибири, северо-западной части Атлантического и половины Северного Ледовитого океанов;
• Африканская – состоит из африканского материка и океанической коры Атлантического и Индийского океанов. Интересно, что соседствующие с ней плиты движутся в противоположную от неё сторону, поэтому здесь находится наибольший разлом нашей планеты;
• Антарктическая плита – состоит из материка Антарктида и близлежащей океанической коры. Из-за того, что плиту окружают срединно-океанические хребты, остальные материки от неё постоянно отодвигаются.

Платформы и роль конвекционных потоков

Требуются миллионы лет, чтобы сформировать зрелый океан, а в районах, расположенных на границах литосферных плит, происходит наибольшее количество мощных землетрясений и извержений вулканов. Теория тектоники предполагает, что вся поверхность Земли разделена на ряд основных и второстепенных платформ, которые передвигаются по астеносфере со скоростью нескольких сантиметров в год, состоят из континентальной, океанической коры, или сочетают оба типа. Названия литосферных плит (крупных):

• Североамериканская.
• Южноамериканская.
• Тихоокеанская.
• Наска.
• Евразийская.
• Африканская.
• Антарктическая.
• Индо-Австралийская.
• Сомалийская.

Территория России, как и вся Евразия, расположена в зоне большой Евразийской плиты и только два полуострова — Камчатский и Чукотский, находятся на Североамериканской. Несколько более мелких платформ включают Арабскую, Шотландскую, Карибскую и другие. Все они сочетаются друг с другом как кусочки мозаики, а их перемещение за миллионы лет привело к открытию и закрытию океанов и расхождению континентов.

Движением литосферных плит управляют конвекционные потоки в нижней мантии Земли. Её породы достаточно горячие, чтобы стать текучими, менее плотными и подняться в зоне срединно-океанических хребтов, обеспечивая образование новой коры. По обе стороны от них постепенно отходят отдельные плиты. Края платформ, расположенные ближе к береговой линии материков, значительно старше. Со временем составляющая их порода охлаждается и становится более плотной, затем опускается ниже соседней литосферной плиты и проникает в мантию. Этот процесс погружения называется субдукцией.

Общая характеристика

Литосфера граничит с гидросферой и атмосферой вверху, и с астеносферой внизу. Толщина этой оболочки значительно варьирует и составляет от 10 до 200 км. на разных участках планеты. На континентах литосфера толще, чем в океанах. Литосфера не представляет собой единое целое – она образована отдельными плитами, которые лежат на астеносфере и постепенно передвигаются по ней. Выделяют семь крупных литосферных плит и несколько маленьких. Границы между ними являются зонами сейсмической активности. На территории России соединяются две такие плиты – Евразийская и Североамериканская. Строение литосферы Земли представлено тремя слоями:

• земная кора;
• пограничный слой;
• верхняя мантия.

Рассмотрим каждый слой подробнее.

Рис. 1. Слои литосферы

Движение тектонических плит

Литосферные плиты, соединяясь и разъединяясь, всё время изменяют свои очертания. Это даёт возможность учёным выдвигать теорию о том, что около 200 млн. лет назад литосфера имела лишь Пангею — один-единственный континент, впоследствии расколовшийся на части, которые начали постепенно отодвигаться друг от друга на очень маленькой скорости (в среднем около семи сантиметров в год).

Когда происходит столкновение океанической и континентальной плит, край океанической коры погружается под материковую, при этом с другой стороны океанической плиты её граница расходится с соседствующей с ней плитой. Граница, вдоль которой происходит движение литосфер, называется зоной субдукции, где выделяют верхние и погружающиеся края плиты. Интересно, что плита, погружаясь в мантию, начинает плавиться при сдавливании верхней части земной коры, в результате чего образуются горы, а если к тому же прорывается магма – то и вулканы.

В местах, где тектонические плиты соприкасаются друг с другом, расположены зоны максимальной вулканической и сейсмической активности: во время движения и столкновения литосферы, земная кора разрушается, а когда они расходятся, образуются разломы и впадины (литосфера и рельеф Земли связаны друг с другом). Это является причиной того, что вдоль краёв тектонических плит расположены наиболее крупные формы рельефа Земли – горные хребты с активными вулканами и глубоководные желоба.

Рельеф

Не удивляет, что движение литосфер непосредственно влияет на внешний вид нашей планеты, а разнообразие рельефа Земли поражает (рельеф – это совокупность неровностей на земной поверхности, которые находятся над уровнем моря на разной высоте, а потому основные формы рельефа Земли условно делят на выпуклые (материки, горы) и вогнутые – океаны, речные долины, ущелья).

Стоит заметить, что суша занимает только 29% нашей планеты (149 млн. км2), а литосфера и рельеф Земли состоят в основном из равнин, гор и низкогорья. Что касается океана, то его средняя глубина составляет немногим меньше четырёх километров, а литосфера и рельеф Земли в океане состоят из материковой отмели, берегового склона, океанического ложа и абиссальных или глубоководных желобов. Большая часть океана обладает сложным и разнообразным рельефом: здесь есть равнины, котловины, плато, возвышенности, хребты высотой до 2 км.

Тихоокеанская литосферная плита

Эта литосферная плита занимает самую большую площадь на Земле – около 103,3 млн км2. Основная часть плиты состоит из океанической коры, но она включает и материковую область (Новая Зеландия, Калифорния). Скорость ее перемещения – около 56-102 мм в год.

Между Тихоокеанской и Североамериканской литосферными плитами есть разлом Сан-Андреас, который появился после исчезновения плиты Фараллон. Из-за него происходят землетрясения, магнитуда которых доходит до 9 пунктов.

Литосферная плита Скотия

Другое ее название – Скоша. Эта плита находится на краю южной части Атлантического и Южного океанов. Она занимает площадь примерно в 1,6 млн км2. Скорость ее движения – 2,5 см в год.

Это небольшого размера плита, движение которой контролируется 2 плитами, окружающими ее: Южноамериканской и Антарктической. Скотия состоит из океанической коры и материковых фрагментов, расположенных вокруг одноименного моря. В настоящее время плита практически полностью погружена под воду, за исключением небольших островов.

Как двигаются литосферные плиты

Потому что со временем всё меняется.

К примеру, иногда плиты начинаются вести себя «неправильно», то есть, либо меняют свою скорость, либо направление движения. Так, в последнее время (счёт идёт на миллионы лет) скорость движения почти всех тектонических плит возросла в 2 раза. Хотя, согласно предположениям учёных, она, наоборот, должна была уменьшиться. 

Самым вероятным объяснением данного феномена является наличие в земной мантии огромных запасов воды (предположительно, намного превосходящих запасы воды, находящиеся на поверхности). Считают, что именно вода размягчает мантию, за счёт чего плиты движутся быстрее.

Литосферные плиты — крупнейшие блоки литосферы. Земная кора вместе с частью верхней мантии состоит из нескольких очень больших блоков, которые называются литосферными плитами. Их толщина различна — от 60 до 100 км. Большинство плит включают в себя как материковую, так и океаническую кору. Выделяют 13 основных плит, из них 7 наиболее крупных: Американская, Африканская, Антарктическая, Индо-Австралийская, Евразийская, Тихоокеанская, Амурская.

Плиты лежат на пластичном слое верхней мантии (астеносфере) и медленно движутся друг относительно друга со скоростью 1-6 см в год. Этот факт был установлен в результате сопоставления снимков, сделанных с искусственных спутников Земли. Они позволяют предположить, что конфигурация материков и океанов в будущем может быть совершенно отличной от современной, так как известно, что Американская литосферная плита движется навстречу Тихоокеанской, а Евразийская сближается с Африканской, Индо-Австралийской, а также с Тихоокеанской. Американская и Африканская литосферные плиты медленно расходятся.

Силы, которые вызывают расхождение литосферных плит, возникают при перемещении вещества мантии. Мощные восходящие потоки этого вещества расталкивают плиты, разрывают земную кору, образуя в ней глубинные разломы. За счет подводных излияний лав по разломам формируются толщи магматических горных пород. Застывая, они как бы залечивают раны — трещины. Однако растяжение вновь усиливается, и снова возникают разрывы. Так, постепенно наращиваясь, литосферные плиты расходятся в разные стороны.

Зоны разломов есть на суше, но больше всего их в океанических хребтах на дне океанов, где земная кора тоньше.

Глубина плит литосферы

Учитывая физические характеристики Земли (упругость, твердость), можно сказать, что литосфера «укутывает внутреннюю часть Земли. Простирается она почти на 300 километров вглубь планеты. Интересный факт: помимо земного ядра литосфера – единственный твердый слой. Прочность литосферы – относительное понятие, так как плиты, из которых она состоит, находятся в постоянном движении. Именно вследствие этого движения наша планета постоянно видоизменяется на протяжении всего существования.

Движение литосферных плит – уникальное явление, отличающее Землю от других планет. Если, например, на Луне ландшафт и рельеф образовывались на протяжении миллионов лет от ударов метеоритами, то земной рельеф – результат «работы» плит литосферы.

Движение литосферных плит. Теории дрейфа материков и литосферных плит

Согласно современной теории литосферных плит вся литосфера узкими и активными зонами — глубинными разломами — разделена на отдельные блоки, перемещающиеся в пластичном слое верхней мантии относительно друг друга со скоростью 2-3 см в год. Эти блоки называются литосферными плитами.

Особенность литосферных плит — их жесткость и способность при отсутствии внешних воздействий длительное время сохранять неизменными форму и строение.

Литосферные плиты подвижны. Их перемещение по поверхности астеносферы происходит под влиянием конвективных течений в мантии. Отдельные литосферные плиты могут расходиться, сближаться или скользить друг относительно друга. В первом случае между плитами возникают зоны растяжения с трещинами вдоль границ плит, во втором — зоны сжатия, сопровождаемые надвиганием одной плиты на другую (надвигание — обдукция; поддвигание — субдукция), в третьем — сдвиговые зоны — разломы, вдоль которых происходит скольжение соседних плит.

В местах схождения континентальных плит происходит их столкновение, образуются горные пояса. Так возникла, например, на границе Евразийской и Индо-Австралийской плиты горная система Гималаи (рис. 1).

Рис. 1. Столкновение континентальных литосферных плит

При взаимодействии континентальной и океанической плит, плита с океанической земной корой пододвигается под плиту с континентальной земной корой (рис. 2).

Рис. 2. Столкновение континентальной и океанической литосферных плит

В результате столкновения континентальной и океанической литосферных плит образуются глубоководные желоба и островные дуги.

Расхождение литосферных плит и образование в результате этого земной коры океанического типа показано на рис. 3.

Для осевых зон срединно-океанических хребтов характерны рифты (от англ. rift — расщелина, трещина, разлом) — крупная линейная тектоническая структура земной коры протяженностью в сотни, тысячи, шириной в десятки, а иногда и сотни километров, образовавшаяся главным образом при горизонтальном растяжении коры (рис. 4). Очень крупные рифты называются рифтовыми поясами, зонами или системами.

Так как литосферная плита представляет собой единую пластину, то каждый ее разлом — это источник сейсмической активности и вулканизма. Эти источники сосредоточены в пределах сравнительно узких зон, вдоль которых происходят взаимные перемещения и трения смежных плит. Эти зоны получили название сейсмических поясов. Рифы, срединно-океанические хребты и глубоководные желоба являются подвижными областями Земли и располагаются на границах литосферных плит. Это свидетельствует о том, что процесс формирования земной коры в этих зонах в настоящее время происходит очень интенсивно.

Рис. 3. Расхождение литосферных плит в зоне среди нно-океанического хребта

Рис. 4. Схема образования рифта

Больше всего разломов литосферных плит на дне океанов, где земная кора тоньше, однако встречаются они и на суше. Наиболее крупный разлом на суше располагается на востоке Африки. Он протянулся на 4000 км. Ширина этого разлома — 80-120 км.

Чем дальше от границ подвижных участков к центру литосферной плиты, тем более устойчивыми становятся участки земной коры.

В настоящее время можно выделить семь наиболее крупных плит (рис. 5). Из них самая большая по площади — Тихоокеанская, которая целиком состоит из океанической литосферы. Как правило, к крупным относят и плиту Наска, которая в несколько раз меньше по размерам, чем каждая из семи самых крупных. При этом ученые предполагают, что на самом деле плита Наска гораздо большего размера, чем мы видим ее на карте (см. рис. 5), так как значительная часть ее ушла под соседние плиты. Эта плита также состоит только из океанической литосферы.

Рис. 5. Литосферные плиты Земли

Примером плиты, которая включает как материковую, так и океаническую литосферу, может служить, например, Индо-Авст- ралийская литосферная плита. Почти целиком состоит из материковой литосферы Аравийская плита.

Теория литосферных плит имеет важное значение. Прежде всего, она может объяснить, почему в одних местах Земли расположены горы, а в других — равнины

С помощью теории литосферных плит можно объяснить и спрогнозировать катастрофические явления, происходящие на границах плит.

Строение литосферы

Термин «литосфера» был введен американским геологом Дж. Бареллом и свое происхождение берет от греческого слова «литос» — камень. Литосфера включает в себя  земную кору и твердую часть мантии,  соприкасающейся с астеносферой.

Земная кора – верхний слой литосферы, включающая в себя почти все элементы периодической таблицы Менделеева. 

Толщина и строение земной коры под океанами и континентами различаются. Глубина континентальной коры составляет 40-70 км, океаническая тоньше — показатель редко доходит до 15 км, поэтому континентальная как бы находится над уровнем моря. 

Континентальная кора – трехслойна. Верхний слой представлен осадочными породами, 2-ой — гранитом либо гнейсами, 3-ий состоит из базальта и  остальных метаморфических пород. У океанической коры средний слой отсутствует. Возрастные  показатели большей части пород материковой коры указывают на ее «преклонный» возраст относительно океанической коры. 

В основе земной коры лежат  горные породы и ископаемые. Горные породы представляют собой  естественные соединения множества минералов. Выделяют 3 вида горных пород:

1. Магматические. Образуются путем кристаллизации магмы под высокой  температурой и давлением:
   • глубинные ( интрузивные) – затвердение происходит в толще коры (гранит)
   • излившиеся (эффузивные) –  затвердение происходит вследствие извержения магмы на поверхность  (базальт)
2. Осадочные. Образуются путем скопления осадков на земной поверхности. Физико-химические изменения ранее образованных пород  дает начальный материал осадочным породам: 
   • обломочные —  образуются из пород, которые подверглись механическому воздействию, перемещению и отложению;
   • химические – формируются из веществ с хорошей растворимостью, в основном соли;
   • органические – появляются путем разложения живых организмов;
3. Метаморфические  —   являются следствием  изменения других горных пород под действием температуры и давления на глубине.

В недрах земли расположено скопление минералов и горных пород – полезные ископаемые.На поверхности или в земных недрах полезные ископаемые находятся в 3 физических состояниях: жидкие (нефть, мин. воды), твердые (руды, металлы), газообразные (природный газ). В зависимости от составляющих компонентов полезные ископаемые различают: горючие (газ, уголь), металлические (свинец, медь) и неметаллические( известняк, глина).

Исчерпаемый  предел некоторых видов полезных ископаемых требует рационального использования в нуждах человечества.

Изменения поверхности в прошлом

Возраст самой древней части континентальной коры, которая была обнаружена на Земле, составляет примерно 4,02 миллиарда лет. Наиболее раннему океаническому дну около 340 миллионов лет. Его нашли на востоке Средиземного моря.

Учёные считают, что движение литосферных плит началось 3,5 миллиарда лет назад. Этот вывод они сделали, исходя из добытых древних пород и минералов. Континенты на Земле были в течение всей её жизни. Но они успели несколько раз изменить свою конфигурацию.

Ради моделирования древнего движения плит было проведено огромное количество различных исследований. Из-за непрерывности этого процесса происходит постепенное формирование и разрушение континентов. В итоге образуется суперконтинент, включающий в себя всю сушу планеты.

Считается, что первый суперконтинент образовался более 2 млрд лет назад, и распался спустя 500 млн лет. Его назвали Колумбией.

Последними был Пангея. Он образовался около 300 млн лет назад. Распад произошёл спустя 125 млн лет. После разрыва суперконтинент разделился на 2: Прото-Лавразия и Прото-Гондвана. Между ними расположился огромный океан, который назвали Тетис.

Определённые исследования, проведённые геологами и астробиологами, показывают, что тектоника необходима для поддержания жизни на планете. Без движения коры не будет стабильной температуры. Также океаны исчерпают свои питательные вещества. А в 2015 году доказали, что тектоническая активность нужна для эволюции всех видов.

Теория на грани фантастики

Например, Иммануил Кант и Пьер Лаплас – учёные из Германии – считали, что Вселенная появилась из газовой туманности, а Земля – это постепенно остывающая планета, земная кора которой — не что иное, как охлаждённая поверхность.

Другой учёный, Отто Юльевич Шмидт, полагал, что Солнце при прохождении через газопылевое облако часть его захватило за собой. Его версия состоит в том, что наша Земля никогда не была полностью расплавленным веществом и изначально представляла собой холодную планету.

Если верить теории английского учёного Фреда Хойла, Солнце имело свою звезду-близнеца, которая взорвалась, подобно сверхновой. Почти все осколки отбросило на огромные расстояний, а небольшое количество оставшихся вокруг Солнца превратились в планеты. Один из таких осколков и стал колыбелью человечества.

Взгляд в прошлое

Почему раскололись на части «предки» наших материков? На этот вопрос попытался ответить еще в начале XX века немецкий ученый Альфред Вегенер. В книге «Происхождение материков и океанов» он писал: «В 1919 году я впервые подумал о перемещении материков … когда, изучая карту мира, я был удивлен сходством очертаний берегов по обе стороны Атлантического океана ». Его выводы о «плавание» по верхнему слою мантии отдельных частей Гондваны и Лавразии подтвердили и другие ученые и продолжают материки и океаны перемещаться и теперь? Так, они не остановились. Ведь все материки и океанические впадины — это крупные литосферные плиты, которые и в наше время медленно движутся по пластическому верхнему слою мантии со скоростью от одного до шестнадцати сантиметров в год. Однако иногда литосферные плиты могут «прыгать». Так, во время землетрясения в 1857 году севернее Сан-Франциско за несколько минут Тихоокеанская плита переместилась относительно Североамериканской на 10 см в северном направлении.

А в 1906 году обе плиты толчками «прыгнули» друг относительно друга на 6-8 м.