Plokščių tektonika - tai šiuolaikinė geologinė paradigma, aiškinanti litosferos judėjimą. Ji teigia, kad Žemės plutą sudaro santykinai stabilūs blokai - tektoninės plokštės, kurios tarpusavyje juda. Šios plokštės nuolat juda (iki 16 cm per metus) ir sąveikauja tarpusavyje, todėl jų plotai nuolat kinta - plečiasi arba mažėja. Naujosios globalinės tektonikos teorija teigia, kad Žemės mantijoje vyksta nuolatinė medžiagų apytaka (konvekcija), t. y. nuo branduolio ribos kyla karštos, plastiškos, kietos medžiagos srautai (plumai), kurie skleisdamiesi mantijoje skaldo litosferą į atskiras plokštes, judančias astenosferos paviršiumi (vyksta spredingas). Mantijos plumų viršūnėse išsilydžiusi magma išsilieja Žemės paviršiuje arba įsiskverbia į jos plutą.
Šiandien mokslas supranta, kad kietas viršutinis Žemės apvalkalas vadinamas Žemės pluta, kuri skiriama į žemyninę ir vandenyninę. Žemės pluta kartu su viršutine mantija yra vadinama litosfera. Litosfera nėra vientisa, o sudaryta iš atskirų plokščių, kurios nuolat juda. Plokščių judėjimas vyksta dėl šiluminės kilmės mantijos srautų - konvekcijos. Šios energijos šaltinis - šilumos pernešimas iš labai įkaitusio Žemės branduolio (apie 5000 °C). Įkaitusios uolienos plečiasi, jų tankis mažėja, ir uolienos kyla aukštyn, užleisdamos vietą atvėsusioms ir tankesnėms medžiagoms. Viršutinėje šio ciklo dalyje medžiagos juda horizontaliai ir traukia tektonines plokštes. Greta šiluminės energijos egzistuoja ir daugiau jėgų, įtakojančių litosferos plokščių judėjimą, būtent, vandenyninei plutai grimztant į mantiją, bazaltinės uolienos virsta eklogitais - uolienomis, tankesnėmis ir sunkesnėmis už įprastines mantijos uolienas - peridotitus.
Plokščių sąveikos tipai
Plokščių sandūrose formuojasi trijų tipų pakraščiai: konstruktyvieji (plokštės tolsta viena nuo kitos), destruktyvieji (plokštės spaudžia viena kitą) ir konservatyvieji (plokštės slysta viena palei kitą).
Konstruktyvieji pakraščiai
Konstruktyvieji pakraščiai susidaro ties viena nuo kitos tolstančiomis plokštėmis. Atsirandantį plyšį užpildo į viršų besiveržianti karšta magma, kuri vėsdama pati tampa plokštės dalimi. Jeigu konstruktyvusis pakraštys yra vandenyno dugne (pvz., Atlanto vidurio kalnagūbris, Pietvakarių Indijos vandenyno kalnagūbris), šie procesai vandenyną kasmet paplatina keliais centimetrais.
Destruktyvieji pakraščiai
Pirmuoju atveju, kai sunkesnė vandenyninė plokštė susiduria su lengvesne žemynine plokšte, ji nyra gilyn, formuodama gilius povandeninius lovius, o dar giliau - nirimo, arba subdukcijos, zoną. Šioje zonoje plokščių pakraščiai dėl trinties trupa ir lydosi. Ištirpusi plokštės uoliena yra lengvesnė, negu mantija, todėl magma kyla aukštyn ir išsiverždama formuoja ugnikalnius bei ištisas vulkaninių kalnų grandines, tokius kaip Andai, Kaskadiniai kalnai. Antruoju atveju, susidūrus dviem vandenyninėm plokštėm, senesnioji (taigi labiau atvėsusi ir sunkesnė) grimzta po jaunesniąja, ir tokioje sandūroje formuojasi vulkaninių salų lankai, pavyzdžiui, Marianų, Vanuatu ir Saliamono salos Ramiajame vandenyne, Antilų salos Atlanto vandenyne. Jeigu tarpusavyje susiduria dvi žemyninės plokštės, formuojasi raukšliniai kalnai (Himalajai, Alpės).
Konservatyvieji pakraščiai
Vienos palei kitą slystančių plokščių pakraščiai vadinami konservatyviaisiais, arba transforminiais, kadangi jų sandūroje Žemės pluta nei formuojasi, nei nyksta. Tokia uolienų dislokacija vadinama stūmiu, kuris gali būti kairysis (jeigu uolienos pasislenka į kairę) arba dešiniuoju (poslinkis į dešinę). Vienas iš garsiausių konservatyviųjų lūžių yra šv. Andrejaus lūžis (angl. San Andreas fault) Šiaurės Amerikoje, nutįsęs skersai Kalifornijos pakrantės regionų.
Istorinė perspektyva: nuo geosinklinalių iki plokščių tektonikos
Ankstesnioji teorija, aiškinusi Žemės plutos struktūros ypatybes, buvo Dž. Deno geosinklinalių teorija, kurios iškelta kontrakcijos hipotezė (XX a. pradžia) teigė, kad Žemė vėsdama, panašiai kaip keptas obuolys, raukšlėjasi, ir jos paviršiuje atsiranda raukšlės - kalnai. Šios teorijos šalininkai teigė izostazijos principą, pasak kurio Žemę sudaro granitai (žemynai) ir bazaltai (okeanai). Traukiantis Žemei, okeanuose susidaro jėgos, kurios spaudžia žemynus, todėl šie kyla, formuojasi kalnus, o paskui lūžinėja.
Šiai schemai prieštaravo vokiečių mokslininkas meteorologas Alfredas Vegeneris (1880-1930), kuris 1912 m. sausio 6 d. paskelbė mokslinę hipotezę, kad prieš daug milijonų metų visi žemynai jungėsi ir sudarė vieną didžiulį žemyną Pangėją (gr. - visa žemė). Vėliau Pangėja suskilo į atskiras dalis, kurios viena nuo kitos nutolo. Tokį judėjimą A. Vėgeneris aiškino. Viena iš paskatų sukurti šią teoriją buvo ankstesni pastebėjimai, kad Afrikos ir Pietų Amerikos pakrančių kontūrai sutampa taip tiksliai, tarsi jiedu būtų susidarę, skilus vienam anksčiau egzistavusiam žemynui. Šis sutapimas buvo pastebėtas dar iki jo - flamandų kartografo Abrahamo Ortelijaus, Frensio Beikono, Theodoro Christopho Lilienthalio, Aleksandro fon Humbolto darbuose; kapitonas Antonijas Snider-Pellegrinis 1858 m žemėlapyje pademonstravo abiejų Amerikų, Afrikos ir Europos kontūrų sutapimą. Vegeneris nepasitenkino pakrančių kontūrų sutapimu, bet ištyrė abiejų kontinentų geologinius bruožus ir rado daug geologinių kompleksų, kurie sutapdavo analogiškai su kranto linijų sutapimu. Kita argumentų grupė šiai teorijai patvirtinti buvo paleoklimatinės rekonstrukcijos, paleontologijos ir biogeografijos duomenys, pavyzdžiui, kad daug gyvūnų ir augalų rūšių turi arealus abiejose Atlanto pusėse.
Iš pradžių mokslo bendruomenė žemynų dreifo teoriją priėmė palankiai, bet jau po poros metų pradėta griežtai kritikuoti. Svarbiausias oponentų klausimas, į kurį Vegeneris neturėjo atsakymo - kokia jėga judina Žemės plutos plokštes? Buvo daromos prielaidos, kad šis judėjimas vyksta dėl Koriolio jėgos, potvynių ir kt., bet paprasčiausi apskaičiavimai parodė, kad visų šių jėgų visiškai nepakanka pajudinti kolosaliems kontinentų blokams. Kadangi atsakymo į šį klausimą nebuvo, be konstruktyvios kritikos buvo ignoruoti visi kiti gausūs faktai, palankūs Vegenerio teorijai. Po Vegenerio mirties 1930 m. Vegenerio teorija atgimė XX a septintajame dešimtmetyje, kai buvo sudarytas Pasaulinio vandenyno reljefo žemėlapis, kuriame matėsi, kad vandenynų centre driekiasi vandenynų vidurio kalnagūbriai, 1,5-2 km iškylantys virš abisalinių lygumų. Remdamiesi šiais naujais duomenimis, Robertas S. Dietzas ir Haris Hesas 1962-1963 m. iškėlė spredingo teoriją (angl. seaflood spreading - jūros dugno plėtimasis). Anot šios teorijos, mantijoje vyksta konvekcija (maždaug 1 cm per metus). Kylantys konvekciniai srautai kelia mantijos medžiagą, kuri kas 300-400 metų atnaujina vandenyno dugną ties kalnagūbrio ašies pagrindu. Patys kontinentai ne plaukia vandenynų pluta, o slenka mantija, būdami litosferos plokščių dalimi. Šią teoriją patvirtino ir 1963 m.
Žemynų judėjimas
Litosfera ir jos sandara
Litosfera (gr. λίθος [lithos] 'akmuo' + σφαῖρα [sphaira] 'rutulys') - kietas viršutinis Žemės apvalkalas. Tai 100-200 km storio kietas sluoksnis, sudarytas daugiausiai iš kristalinių ir nuosėdinių uolienų. Litosfera guli ant klampios astenosferos. Žemės pluta storiausia yra žemynuose - nuo 30 iki 150 km (lygumose 30-40 km, kalnuose 40-150 km). Žemynuose žemės plutą sudaro 4 sluoksniai: nuosėdinis arba išorinis, metamorfinis, granitinis ir bazaltinis. Žemyninės plutos apačioje driekiasi irgi bazaltinis sluoknis, tik dvigubai storesnis negu po vandenynais. Po bazaltiniu sluoksniu (po Moho paviršiumi) dažnai aptinkama eklogitų. Bazaltinį sluoksnį dengia stora rūgščių, daugiausia granitinių ir metamorfinių uolienų danga, kurios tankis 2,65 g/cm3. Granitinės plutos apatinę dalį dažniausiai sudaro tikri granitai, virš jų būna amfibolitiniai gneisai, o dar aukščiau - žalieji skalūnai. Bendras žemynų granitinės plutos storis maždaug lygus bazaltinei plutai - apie 20 km. Didesnėje žemynų dalyje ant granitinės plutos slūgso dar 0,5-2,0 km ir daugiau storio nuosėdinių uolienų, kurių tankis 2,4-2,5 g/cm3. Kai kur nuosėdinių uolienų dangos nėra ir granitinės plutos paviršius yra atidengtas.
Žemės pluta skiriasi nuo branduolio ir mantijos savita kristaline medžiagos agregatine būsena. Ji sudaryta iš natūralių junginių - mineralų, kurie savo ruožtu jungiasi į mineralų bendrijas - uolienas. Yra atpažinta daugiau nei 2 000 mineralų, bet uolienas sudaro ne daugiau kaip 200 mineralų deriniai. Gausiausią mineralų grupę sudaro silikatai - silicio ir deguonies junginiai su kaliu, natriu, kalciu, magnio ir geležimi. Labai dažnai dalį silicio pakeičia aliuminis - susidaro aliumosilikatai. Aliumosilikatų grupėje svarbiausi yra feldšpatai: kalio feldšpatas - ortoklazas, natrio - albitas, kalcio - anortitas. Jiems artimi yra feldšpatidai, turintys mažiau silicio rūgšties: kalio feldšpatidas - leucitas, natrio - nefelinas. Iš kitų aliumosilikatų galima paminėti piroksenus (pav. augitas), amfibolus (pav. Žemės plutoje apie 60 % masės sudaro feldšpatai ir feldšpatidai, 16 % piroksenai ir amfibolai, 4 % - žėručiai. Apie 12 % masės tenka kvarcui, kuris kartu yra ir silikatas, ir oksidas. Iš kitų paminėtinas opalas (amorfinis silicio hidroksidas), hematitas, magnetitas, limonitas, korundas.
Apie 90 % žemės plutos (iki Moho paviršiaus) masės sudaro magminės kilmės uolienos, susidariusios kristalizuojantis magmai. Ties Moho paviršiumi pasirodo peridotitų, piroksenitų, iš kurių sudaryta viršutinė mantijos dalis. Bazaltinę vandenynų plutą iš viršaus dengia tik plonas purių nuosėdų sluoksnis. Atvirame vandenyne ne storesnis kaip 0,4-1,0 km. Tik vandenynų pakraščiuose nuosėdų danga yra kelis kartus, o kartais ir dešimteriopai storesnė. Ji visur labai jauna - mezozojaus arba kainozojaus eros. Skiriamos atsparios sritys - vandenyninės platformos, kurioms būdingas gylis - apie 4 000 m. Tai vandenyno guolis, kuris užima 53 % vandenynų ploto. Vandenynines platformas skiria judrios povandeninių kalnų sritys, kurios užima apie 16 % vandenynų ploto. Nekonsoliduotai vandenyninei plutai reikia skirti ir giliausius povandeninius įlinkius - lovius (iki 9-12 km gylio), užimančius apie 1 % vandenynų ploto.
Viršutinė mantija yra nuo 10 iki 410 km storio, uolienų tankis yra nuo 4,07 iki 4,68 g/cm3 ir jos temperatūra vyrauja aukštesnė nei 1000 °C. Viršutinėje mantijoje yra išskiriamas sluoksnis, pasižymintis padidintu plastiškumu. Astenosferos paviršiaus gylis yra maždaug 70 km vandenynuose ir, vidutiniškai, 250 km žemynuose. Pado gylis siekia 700 km. Ant šio sluoksnio plaukioja žemės plutos tektoninės plokštės.
Superkontinentai ir Žemės evoliucija
Tektoninės plokštės visą laiką juda viena kitos atžvilgiu, nes jas traukia konvekciniai astenosferos srautai. Istorijoje egzistavo kelios superkontinentų fazės. Rodinija - pirmasis, susidaręs maždaug prieš 1200 mln. m. ir gyvavęs iki 750 mln. Panotija (Vendo superkontinentas) - hipotetinis superkontinentas, egzistavęs nuo prieš 600 mln. m. iki prieš 550 mln. m. Pangėja - egzistavo Paleozojaus ir Mezozojaus erose - susiformavo prieš 300 mln. m. ir skilo prieš 180 mln. m.
Remiantis A.Vėgenerio iškelta žemynų dreifo hipoteze ir naujausiais tyrinėjimų rezultatais, XX a. pabaigoje mokslininkai sukūrė litosferos plokščių teoriją. Pagal ją, Žemės pluta ir viršutinės mantijos dalis suskilusi į įvairaus dydžio plokštes, kurios tarsi plaustai plūduriuoja ant plastiško mantijos sluoksnio. Skiriamos 7 didelės ir keliolika mažesnių plokščių. Didžiausios vadinamos žemynų vardais (išimtis - Ramiojo vandenyno), nors jų ribos ne visur sutampa su žemynų kontūrais. Vieną plokštę gali sudaryti ir žemyninė, ir vandenyninė pluta. Plokštes skiria lūžiai, einantys per visą Žemės plutą. Daug jų yra sausumoje, bet dar daugiau vandenynų dugne, kur Žemės pluta plonesnė. Žemės gelmėse vyrauja labai aukšta temperatūra, o uolienos primena tirštą akmeningą masę. Panašiai kaip į viršų kylantis šiltas oras ir besileidžiantis šaltas, taip ir išsilydžiusių uolienų srautai iš gelmių kyla į viršų, vėsta ir leidžiasi žemyn. Tiksliais prietaisais nustatyta, kad plokštės slenka kelių centimetrų per metus greičiu. Plokštės juda viena kitos atžvilgiu. Gretimos plokštės gali suartėti, tolti, slinkti viena palei kitą. Plokščių pakraščiai - aktyvūs Žemės plutos ruožai.
tags: #dvieju #litosferos #ploksciu #prasislinkimo #schema