Tektoninės plokštės: Žemės judančioji jėga

Plokščių tektonika - šiuolaikinė geologinė paradigma apie litosferos judėjimą. Ji teigia, kad Žemės plutą sudaro santykinai stabilūs blokai - tektoninės plokštės, kurios tarpusavyje juda. Plokštės nuolat juda (iki 16 cm per metus) ir sąveikauja tarpusavyje, todėl jų plotai nuolat kinta - plečiasi arba mažėja. Plokščių judėjimas vyksta dėl šiluminės kilmės mantijos srautų - konvekcijos. Šios energijos šaltinis - šilumos pernešimas iš labai įkaitusio Žemės branduolio (apie 5000 °C). 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.

Paviršinę kietąją Žemės planetos sluoksnį sudaro kieta ir trapi litosfera ir elastinga astenosfera. Litosferą sudaro septynios didžiosios plokštės ir dešimtys vidutinių ir mažųjų plokščių. Tektoninės plokštės - litosferą sudarančios plokštės, plūduriuojančios ant pusiau išsilydžiusių sunkesnės mantijos uolienų. Žemyninės plokštės lengvesnės ir storesnės (25-70 km), jos dengia apie trečdalį Žemės paviršiaus. Seniausioms žemyninėms uolienoms jau 4 mlrd. metų, jas dengia storas nuosėdų sluoknis. Vandenyninių plokščių storis apie 6-11 km, vidutinis slūgsojimo gylis apie 4,5 km žemiau jūros lygio. Jos sunkesnės ir geologiškai žymiai jaunesnės už žemynines plokštes - seniausi jų klodai tėra vos 200 mln. metų amžiaus, o nuosėdų sluoksnis plonas.

Tektoninės plokštės skirstomos į didžiąsias ir mažąsias. Tektoninių plokščių klasifikacija nėra universali, nes kai kurie šaltiniai mini dešimt didžiųjų plokščių, aukščiau pateiktąjį sąrašą papildydami Kokosų, Naskos ir Indijos plokštėmis. Dar kiti šaltiniai Australijos ir Indijos plokštę įvardija kaip Indijos-Australijos plokštę ir t. t.

Plokščių sandūros ir jų 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 vulkaninius 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; pavardės rašybos variantai Vėgeneris, Vegėneris), kuris 1912 m. sausio 6 d. 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 (Abraham Ortelius), Frensio Beikono (Francis Bacon), Theodoro Christopho Lilienthalio, Aleksandro von Humbolto (Alexander von Humboldt), 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.

Prarasti žemynai ir Marso plokščių tektonika

Pradingęs „Didžiosios Adrijos“ žemynas, susiformavo maždaug prieš 240 mln. metų - jis atskilo nuo Gondvanos - pietinio superžemyno, kurį sudarė dabartinė Afrika, Antarktida, Pietų Amerika, Australija ir kitos didelės sausumos masės. Didžioji Adrija buvo didžiulis žemynas. Jis driekėsi nuo tos vietos, kur dabar yra Alpės, iki Irano, nors ir ne visas jis buvo virš vandens. Panašu, kad tai buvo salų arba salynų grandinė, teigia pagrindinis naujo tyrimo autorius, Utrechto universiteto (Nyderlandai) Žemės mokslų fakulteto pasaulinės tektonikos ir paleogeografijos katedros vadovas Douwe van Hinsbergenas. D.Hinsbergenas su kolegomis ištisą dešimtmetį rinko ir analizavo uolienas, kurios kadaise buvo šio senovinio kontinento dalis. Kalnų, kuriuose pavyko rasti Didžiosios Adrijos uolienų, esama net trijose dešimtyse valstybių, teigė tyrimo vadovas. Adrija priklausė Afrikos tektoninei plokštei (bet nebuvo Afrikos žemyno dalis, nes du žemynus skyrė vandenynas), kuri iš lėto sprūdo po Eurazijos tektonine plokšte toje vietoje, kur dabar yra pietinė Europa. Maždaug prieš 100-120 mln. metų Didžioji Adrija atsitrenkė į Europą ir pradėjo smukti po ja, tačiau kai kurios Adrijos uolienos buvo pernelyg lengvos, todėl nenuskendo į Žemės mantiją - jos buvo „nugremžtos“. Mokslininkas siūlė palygint tai su delno pakišimu po stalu ir lėtu stūmimu tolyn. Rankovė susiraukšlėja. Iš tokio susiraukšlėjimo susidarė kalnų grandinės - tokios, kaip Alpių. Be to, senovinės uolienos liko paviršiuje, kur jas gali surasti geologai.

Marso paviršių netolimoje praeityje formavo plokščių tektonika, teigiama naujame tyrime. Mokslininkai ilgą laiką manė, kad plokščių tektonika, kai didžiulės plutos plokštės traukiasi viena nuo kitos, susiduria ir neria viena po kita, neegzistuoja niekur kitur Saulės sistemoje, išskyrus Žemę. „Marsas yra pirminėje plokščių tektonikos stadijoje. Jei A. Yin teisus, gyvybei raudonojoje planetoje įsitvirtinti galėjo būti lengviau nei manė mokslininkai. A.Yin analizavo apie 100 nuotraukų, kurias padarė NASA „Mars Odyssey“ ir „Mars Reconnaissance Orbiter“ kosminiai aparatai. Pavyzdžiui, jis pastebėjo stačias uolas, kurias galima palyginti su uolomis Kalifornijos Mirties slėnyje, kurias sukūrė sprūdžiai. Nuotraukose taip pat matyti labai lygi ir plokščia kanjono sienos pusė. Be to, raudonojoje planetoje yra ilgos, tiesios ugnikalnių grandinės, įskaitant tris, kurie sudaro Tarsijos kalnyną, netoli didžiulio Olimpo kalno. Šios linijinės grandinės galėjo susiformuoti judant plokštei, esančiai virš „karštojo“ Marso mantijos taško. Marse taip pat yra ilgiausia ir giliausia kanjonų sistema Saulės sistemoje. Marinerio slėnis driekiasi beveik 4 tūkst. Mokslininkai jau keturis dešimtmečius svarsto, kaip Marinerio slėnis susiformavo. „Iš pradžių apie plokščių tektoniką negalvojau, tačiau kuo ilgiau analizavau, tuo labiau įsitikinau, kad Marsas daug labiau skiriasi nuo to, ko tikėjosi kiti mokslininkai. Pamačiau, kad teiginys, jog tai tiesiog didžiulis plyšys, kuris atsivėrė, yra neteisinga. Iš tiesų tai plokštės, kuri juda horizontaliai, riba. „Sluoksnis skyla ir ilgą atstumą juda horizontaliai. Marinerio slėnis žymi dviejų plokščių, kurios viena kitos atžvilgiu horizontaliai pajudėjo maždaug 150 kilometrų, susitikimo tašką, teigė mokslininkas. „Žemės „kiaušinio lukštas“ labai suskilęs, taigi jos paviršius turi tiek daug plokščių. Marsas suskilęs tik šiek tiek, tačiau vieną dieną gali tapti labai suskilęs. Tačiau viskas vyksta labai lėtai dėl mažo planetos dydžio, nes ten mažiau procesą skatinančios terminės energijos. „Manau, sprūdis vis dar aktyvus, tačiau ne kiekvieną dieną.

Plokščių tektonikos modeliavimas ir ateities prognozės

Viename iš išsamiausių kada nors sudarytų tektoninių plokščių judėjimo modelių mokslininkai sutelkė milijardą metų į 40 sekundžių trukmės vaizdo klipą, taigi galime pamatyti, kaip šios milžiniškos uolienų plokštės sąveikauja laikui bėgant. Judėdamos, plokštės veikia klimatą, potvynius, gyvūnų migraciją ir jų evoliuciją, vulkaninę veiklą, metalų gamybą ir dar daugiau: jos yra ne tik planetos danga, bet ir gyvybės palaikymo sistema, veikianti viską, kas gyvena paviršiuje.„Pirmą kartą buvo sukurtas išsamus tektonikos modelis, įskaitant visas ribas“, - sakė geologas Michaelas Tetley.„Žmogaus laiko atžvilgiu viskas juda centimetrais per metus, tačiau, kaip matome iš animacijos, žemynai pabuvojo visur savo laiku. Tokia vieta kaip Antarktida, kurią šiandien matome kaip šaltą, ledinę nesvetingą vietą, iš tikrųjų kadaise buvo gana graži atostogų vieta ties pusiauju“. Šalia kaimynų esančios sausumos masės tampa tolimais pusbroliais ir atvirkščiai, ir jūs galite nustebti, kaip neseniai šalys ir žemynai įsikūrė pozicijose, kurias šiandien žinome. Suprasti šiuos judėjimus ir modelius yra labai svarbu, jei mokslininkai nori nuspėti, kokia bus gyvenama mūsų planeta ateityje ir kur rasime išteklių, reikalingi švarios energetikos ateičiai užtikrinti. Plokščių judėjimas įvertinamas ištyrus geologinį įrašą - magnetizmą, kuris teikia duomenis apie subkontinentų istorinę padėtį Žemės sukimosi ašies atžvilgiu ir uolienų mėginiuose užfiksuotų medžiagų tipus, kurie padeda suderinti praeities geologinių plokščių dėliones.

„Žemės planeta yra nepaprastai dinamiška, jos paviršius susideda iš plokščių, kurios nuolatos viena kitą stumia“, - sako geomokslininkas Sabinas Zahirovičius.„Šios plokštės juda tokiu pat greičiu, kaip auga mūsų nagai, bet kai milijardas metų sutalpinama į 40 sekundžių, atsiskleidžia hipnotizuojantis šokis. Vandenynai atsiveria ir užsidaro, žemynai išsisklaido ir periodiškai rekombinuojasi, kad susidarytų didžiuliai superkontinentai.“ Kuo toliau mokslininkai eina į praeitį, tuo sunkiau įvertinti, kaip judėjo plokštės, ir šiuo atveju nuo neoproterozojaus iki kambro (prieš 1000-520 mln. metų) epochos buvo kruopščiai suplanuotos ir suderintos, kad atitiktų daugiau šiuolaikinių įrašų, kuriuos turime. Lieka klausimų, kaip šios plokštės susiformavo pirmą kartą ir kada įvyko šis susidarymas, tačiau kiekvienas naujas duomenų taškas padeda mums suprasti senovės Žemės istoriją. Mokslininkai pripažįsta, kad jų darbe trūksta smulkesnių detalių, tačiau jie tikisi, kad tai gali būti naudingas šaltinis ir pagrindas būsimiems šių tektoninių plokščių judėjimo ir jų poveikio tyrimams.

Tektoninės plokštės yra masyvūs Žemės plutos gabalai, plūduriuojantys ant mantijos. Jų judėjimas sukelia žemės drebėjimus, ugnikalnių išsiveržimus, kalnų formavimąsi ir vandenynų tranšėjų vystymąsi, todėl jos yra pagrindiniai Žemės paviršiaus formavimo veiksniai. Konverguojančios ribos stumia plokštes viena į kitą, divergentinės ribos jas traukia, o transformuojančios ribos stumdo plokštes viena pro kitą. Kiekviena iš jų sukuria unikalius geologinius darinius, tokius kaip kalnai ar žemės drebėjimai. Vidurio Atlanto kalnagūbris yra divergentinė riba, Himalajai - konvergentinė riba, o San Andreaso lūžis - klasikinė transformacinė riba.

tags: #europos #tektonikos #judancios #plokstes