Литосферой называют всю твердую оболочку планеты Земля. Верхний слой литосферы – земная кора, под которой расположен верхний слой земной мантии. Нижняя часть литосферы называется астеносферой. Астеносфера характеризуется более низкой скоростью сейсмических волн. Твердая земная оболочка состоит из относительно стабильных платформ и складчатых поясов (подвижных областей).

Наиболее значимые и стабильные части земной оболочки называют литосферными плитами. Такие плиты имеют границы. Границы литосферных плит обуславливаются тремя факторами:

• Сейсмической активностью
• Тектонической активностью
• Вулканической активностью

Также они делятся на три вида:

• Трансформные
• Конвергентные
• Дивергентные

Плиты литосферы обладают характерной особенностью – они постоянно меняют свои очертания. Существует два вида коры – океаническая и континентальная. Плиты могут быть сложены как исключительно из океанической коры, так и из симбиоза океанической и континентальной коры. Восемь наиболее крупных литосферных плит покрывают более 90% площади поверхности планеты.

Тектоника плит

Изучением движения литосферных плит по относительно подвижной астеносфере занимаются геологи. Этому явлению посвящен раздел геологии под называнием «Тектоника плит». Это относительно новый раздел в науке. Он берет начало в 20-х годах прошлого века. Первым теорию о движении плит выдвинул немецкий метеоролог Альфред Вегенер. Но теория была отвергнута, возрождение этой теории произошло лишь сорок лет спустя – в 60-х годах.

В современной науке считается доказанным, что движение плит по горизонтальным траекториям происходит за счет конвекции. Энергия для обеспечения этих процессов генерируется вследствие разности температур.

Образование и эволюция плит

«Предшественники» литосферных плит, блоки коры, появились на планете в период архея (от 4 до 2,5 миллиардов лет назад). Примерно в тот же период началось их перемещение. Однако тектоника плит в ее современном виде сформировалась на Земле в период протерозоя (от 2500 до 540 миллионов лет назад).

Отдельная область исследований – это восстановление движения плит, которое происходило в прошлом. На данный момент тектоника плит исследована вплоть до периода архея. В ходе исследований ученым удалось установить, что каждые 400-600 миллионов лет континенты объединяются, образуя один гигантский мегаконтинент. Континенты в современном виде образовались примерно 200 миллионов лет назад, и произошло это в результате раскола огромного единого, который носил название Пангея.

Также установлено, что сейчас континенты находятся в стадии максимального разъединения. Известно, что Тихий океан уменьшается, а Атлантический, наоборот, становится шире. Крупный полуостров Индостан движется в северном направлении, и постепенно сминает Евразийскую плиту.

Ученые установили, что в ранние периоды существования плит тепловой поток из недр Земли был гораздо более интенсивным. Поэтому кора имела меньшую мощность, а, следовательно, и давление под корой было существенно меньше.

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.

Скорость движения плит литосферы

Плиты движется очень медленно. Наползать друг на друга они могут со скоростью примерно 1-6 сантиметров в год. Отдаляться друг от друга литосферные плиты способны с более высокой скоростью – 10-18 сантиметров в год. Геологическая активность, которую можно ощутить и увидеть на поверхности планеты – образование гор, извержение вулканов и землетрясения, происходят именно из-за взаимодействия между материками.

Движение плит в вертикальном направлении имеет гораздо меньшую интенсивность — до двух десятков миллиметров в год. Разломы образуются в результате разрыва плит, которые, в свою очередь, случаются при движении литосферной плиты в вертикальном направлении. В образовавшиеся разломы устремляется расплавленная лава. При остывании лава образует магматические породы, которые заполняют полости. Но, так как движение плит непрерывно, растяжение постепенно нарастает, и вскоре образуются новые и новые разломы.

Таким образом, за счет магматических пород литосферы постоянно увеличиваются и изменяют конфигурацию, а плиты расходятся в стороны. Зона, в которой находится горизонтальная полоса расхождения, называется рифтовой зоной.

Виды движения плит

В результате столкновения материковых плит образуются складчатые горы. Если плиты расходятся, в океанах образуются срединно-океанические хребты, а на континентах – трещины и разломы. Если сталкиваются материковая и океаническая плиты, возникают глубоководные желобы и горы.

В результате внезапного высвобождения энергии, образованной движением тектонических плит, происходят землетрясения. Явление движения лавы внутри земной коры и появления ее на поверхности называют вулканизмом.

Чем дальше от рифтовой зоны расположена область плиты, тем она холоднее и тяжелее. За счет огромной массы эта часть плиты проседает, а на поверхности Земли образуются понижения рельефа.

Мощность литосферы

Под «мощностью» литосферы в геологии подразумевается ее толщина. Средний показатель мощности литосферы на суше, в среднем, составляет 35-40 километров. Любопытная особенность литосферы состоит в том, что, чем древнее горы над ней, тем мощнее ее слой. Так, под древними горами Гималаями мощность литосферы достигает 90 километров.

Самые тонкие области литосферы располагаются под океанами – там ее средняя мощность около десяти километров, а под некоторыми областями Тихого океана – всего пять километров. Определяют толщину земной коры при помощи измерения скорости распространения сейсмических волн.

Таким образом, плиты литосферы по вертикали включают в себя земную кору и верхнюю часть мантии. Помимо крупнейших, существуют также малые плиты. Разделение литосферных плит на большие и малые зависит от начальной скорости их относительного смещения и характерного линейного размера.

Верхняя часть литосферы сложена, в основном, из гранитов, ее плотность составляет 3,22 г на кубический сантиметр. Благодаря такой плотности плиты обладают плавучестью и не погружаются в вязкую астеносферу.

Значение тектоники

Тектоника плит – одна из важнейших наук, изучающих Землю. По значимости она сравнима с астрономической гелиоцентрической концепцией и открытием ДНК. Тектоника является своеобразным связующим звеном, объединившим различные науки о жизни планеты Земля.

Земная кора и верхний, твердый слой мантии образуют так называемую . Есть два типа литосферы. Океаническая литосфера имеет океаническую кору толщиной около 6 км. Она в основном покрыта морем. Материковую литосферу покрывает материковая кора толщиной от 35 до 70 км. Большей частью эта кора выступает над , образуя сушу.

Плиты

Горные породы и минералы

Движущиеся плиты

Плиты земной коры постоянно перемещаются в разных направлениях, хотя и очень медленно. Средняя скорость их движения равна 5 см в год. Примерно с такой же скоростью растут ваши ногти. Поскольку все плиты плотно прилегают друг к другу, движение любой из них действует на окружающие плиты, заставляя и их постепенно перемещаться. Плиты могут перемещаться по-разному, что можно видеть на их границах, но причины, вызывающие движение плит, ученым пока неизвестны. Видимо, этот процесс может не иметь ни начала, ни конца. Тем не менее некоторые теории утверждают, один тип движения плит может быть, так сказать, «первичным», а от него уже приходят в движение все прочие плиты.

Один из типов движения плит - это «подныривание» одной плиты под другую. Некоторые ученью полагают, что именно этот тип движения вызывает все прочие перемещения плит. На некоторых границах расплавленная порода, пробиваясь на поверхность между двумя плитами, затвердевает по их краям, расталкивая эти плиты. Этот процесс тоже может вызывать перемещение всех других плит. Считается также, что, помимо первичного толчка, движение плит стимулируют гигантские тепловые потоки, циркулирующие в мантии (см. статью « «).

Дрейфующие материки

Ученые полагают, что со времени образования первичной земной коры движение плит изменяло положение, очертания и размеры материков и океанов. Этот процесс назвали тектоникой плит . Приводятся разные доказательства этой теории. Например, очертания таких материков, как Южная Америка и Африка, выглядят так, будто они когда-то составляли единое целое. Обнаружилось и несомненное сходство в строении и возрасте горных пород, слагающих древние горные цепи на обоих материках.

Литосферные плиты имеют высокую жесткость и способны в течение продолжительного времени сохранять без изменений свое строение и форму при отсутствии воздействий со стороны.

Движение плит

Литосферные плиты находятся в постоянном движении. Это движение, происходящее в верхних слоях , обусловлено наличием присутствующих в мантии конвективных течений. Отдельно взятые литосферные плиты сближаются, расходятся и скользят относительно друг друга. При сближении плит возникают зоны сжатия и последующее надвигание (обдукция) одной из плит на соседнюю, или поддвигание (субдукция) расположенных рядом образований. При расхождении появляются зоны растяжения с характерными трещинами, возникающими вдоль границ. При скольжении образуются разломы, в плоскости которых наблюдается близлежащих плит.

Результаты движения

В областях схождения огромных континентальных плит, при их столкновении, возникают горные массивы. Подобным образом, в свое время возникла горная система Гималаи, образовавшаяся на границе Индо-Австралийской и Евразийской плит. Результатом столкновения океанических литосферных плит с континентальными образованиями являются островные дуги и глубоководные впадины.

В осевых зонах срединно-океанических хребтов возникают рифты (от англ. Rift – разлом, трещина, расщелина) характерной структуры. Подобные образования линейной тектонической структуры земной коры, имеющие протяженность сотни и тысячи километров, с шириной в десятки или сотни километров, возникают в результате горизонтальных растяжений земной коры. Рифты очень крупных размеров принято называть рифтовыми системами, поясами или зонами.

В виду того, что каждая литосферная плита является единой пластиной, в ее разломах наблюдается повышенная сейсмическая активность и вулканизм. Данные источники расположены в пределах достаточно узких зон, в плоскости которых возникают трения и взаимные перемещения соседних плит. Эти зоны называются сейсмическими поясами. Глубоководные желоба, срединно-океанические хребты и рифы представляют собой подвижные области земной коры, они расположены на границах отдельных литосферных плит. Это лишний раз подтверждает, что ход процесса формирования земной коры в данных местах и в настоящее время продолжается достаточно интенсивно.

Важность теории литосферных плит отрицать нельзя. Так как именно она способна объяснить наличие в одних областях Земли гор, в других – . Теория литосферных плит позволяет объяснить и предусмотреть возникновение катастрофических явлений, способных возникнуть в районе их границ.

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.

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.

Рис. 6. Очертания материков действительно представляются совместимыми

Теория дрейфа материков

Теория литосферных плит берет свое начало из теории дрейфа материков. Еще в XIX в. многие географы отмечали, что при взгляде на карту можно заметить, что берега Африки и Южной Америки при сближении кажутся совместимыми (рис. 6).

Появление гипотезы движения материков связывают с именем немецкого ученого Альфреда Вегенера (1880-1930) (рис. 7), который наиболее полно разработал эту идею.

Вегенер писал: «В 1910 г. мне впервые пришла в голову мысль о перемещении материков..., когда я поразился сходством очертаний берегов по обе стороны Атлантического океана». Он предположил, что в раннем палеозое на Земле существовали два крупных материка — Лавразия и Гондвана.

Лавразия — это был северный материк, который включал территории современной Европы, Азии без Индии и Северной Америки. Южный материк — Гондвана объединял современные территории Южной Америки, Африки, Антарктиды, Австралии и Индостана.

Между Гондваной и Лавразией находилось первое морс — Тетис, как огромный залив. Остальное пространство Земли было занято океаном Панталасса.

Около 200 млн лет назад Гондвана и Лавразия были объединены в единый континент — Пангею (Пан — всеобщий, Ге — земля) (рис. 8).

Рис. 8. Существование единого материка Пангеи (белое — суша, точки — неглубокое море)

Примерно 180 млн лет назад материк Пангея снова начал разделяться на составные части, которые перемешались но поверхности нашей планеты. Разделение происходило следующим образом: сначала вновь появились Лавразия и Гондвана, потом разделилась Лавразия, а затем раскололась и Гондвана. За счет раскола и расхождения частей Пангеи образовались океаны. Молодыми океанами можно считать Атлантический и Индийский; старым — Тихий. Северный Ледовитый океан обособился при увеличении суши в Северном полушарии.

Рис. 9. Расположение и направления дрейфа континентов в меловой период 180 млн лет назад

А. Вегенер нашел много подтверждений существованию единого материка Земли. Особенно убедительным показалось ему существование в Африке и в Южной Америке остатков древних животных — листозавров. Это были пресмыкающиеся, похожие на небольших гиппопотамов, обитавшие только в пресноводных водоемах. Значит, проплыть огромные расстояния по соленой морской воде они не могли. Аналогичные доказательства он нашел и в растительном мире.

Интерес к гипотезе движения материков в 30-е годы XX в. несколько снизился, но в 60-е годы возродился вновь, когда в результате исследований рельефа и геологии океанического дна были получены данные, свидетельствующие о процессах расширения (спрединга) океанической коры и «подныривания» одних частей коры под другие (субдукции).

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.