Что такое литосферные плиты: обозначения крупнейших участков на тектонической карте мира и названия древнейших из них

Что такое литосфера в географии?

География — это область научных исследований, которая решает проблемы взаимосвязи характеристик природы и поверхности Земли и жизни человека.
Литосфера — это твердая оболочка Земли, влияющая на формирование рельефа поверхности. Структура литосферы образована земной корой и верхним подвижным слоем мантии. Формирование земной поверхности происходит за счет блоков литосферы.

Определение литосферы

Литосфера (λίθος — «камень» и σφαίρα — «шар») — это название твердой земной оболочки, которая полностью покрывает планету, защищая ее от температуры горячего ядра, достигающей 60 000 ° C. Литосфера расположена между атмосфера и гидросфера вверху и астеносфера внизу. Толщина твердой оболочки Земли неоднородна и на разных участках колеблется от десятков до нескольких сотен километров.

Химический аспект — земная кора

Если разделить Землю на слои, руководствуясь различиями в химическом составе, верхним слоем планеты будет земная кора. Это относительно тонкая оболочка, оканчивающаяся на глубине от 5 до 130 километров ниже уровня моря: океаническая кора тоньше, а континентальная кора в горных районах толще. Хотя 75% массы коры составляют только кремний и кислород (не чистый, связанный в составе различных веществ), он отличается наибольшим химическим разнообразием среди всех слоев Земли.

Строение земной коры

Не последнюю роль играет и богатство минералов: различные вещества и смеси, созданные на протяжении миллиардов лет истории планеты. Земная кора содержит не только «естественные» минералы, созданные геологическими процессами, но также огромное органическое наследие, такое как нефть и уголь, а также инородные включения метеоритов.

Физический аспект — литосфера

Исходя из физических характеристик Земли, таких как твердость или упругость, мы получим немного иную картину: внутренняя часть планеты будет окутана литосферой (у других греков lithos, сфера «каменистая, твердая» и «сфайра»). Она намного толще земной коры: литосфера простирается на 280 километров вглубь суши и захватывает твердую верхнюю часть мантии!

Характеристики этой оболочки полностью соответствуют названию — это единственный твердый слой Земли помимо внутреннего ядра. Однако сила относительна: литосфера Земли — одна из самых подвижных в Солнечной системе, поэтому планета не раз меняла свой облик. Но для значительного сжатия, изгиба и других упругих изменений требуются тысячи лет, если не больше.

Последствия смещения литосферных плит. Самым известным местом такого типа является разлом Сан-Андреас в Калифорнии

• Интересный факт: у планеты может не быть поверхностной коры. Таким образом, поверхность Меркурия — это его застывшая мантия; Ближайшая к Солнцу планета давно потеряла свою кору из-за многочисленных столкновений.

Подводя итог, можно сказать, что земная кора — это верхняя и химически отличная часть литосферы, твердая оболочка Земли. Изначально у них был практически одинаковый состав. Но когда только нижележащая астеносфера и высокие температуры влияли на глубины, гидросфера, атмосфера, остатки метеоритов и живых организмов активно участвовали в образовании минералов на поверхности.

Строение литосферы

Если посмотреть на Землю в разрезе по полюсам, можно выделить: земную кору, пограничный слой, мантию, ядро.

Литосфера включает: земную кору, переходный слой и самый высокий и самый вязкий слой мантии.

Литосфера, о которой мы сейчас говорим, составляет всего около 1% радиуса Земли, но именно этот 1% позволяет жизни существовать на планете.

Земная кора — это самый внешний слой литосферы. Убедиться в неоднородности земной коры можно, стоя на берегу и глядя на обрыв скромной реки, где перекрываются слои разных пород. Минералы, найденные при раскопках (нефть, газ, железная руда, алмазы), рассказывают ученым о процессах, происходивших на планете миллионы лет назад.

Земная кора — не только самый высокий слой литосферы, но и самый тонкий: ее размер колеблется от 80 километров в горных районах планеты до 30 километров на равнинах. По типу земная кора делится на океаническую и континентальную. Это деление характерно только для Земли; на других планетах такого разделения нет, по свидетельству космических аппаратов и марсоходов.

В континентальной коре есть три слоя горных пород:

• осадочные — образованы породами осадочного и вулканического происхождения;
• гранит — образован породами метаморфического горного происхождения, которые представлены кварцем и полевым шпатом;
• в формировании участвовали базальты — магматические породы.

Океаническая кора сложена осадочными и базальтовыми слоями.

Под земной корой, которая в точности повторяет ее контуры и отделяет ее от мантии, находится пограничный слой или поверхность Мохоровичича. Граница Мохоровичича представляет собой тонкий слой пепла, который образуется в результате электрического разряда молнии, попадающего в верхний слой мантии.

Огромное давление между мантией и земной корой привело к тому, что слой пепла был сжат и, когда передаются сейсмические волны, он ведет себя как плотное, почти монолитное вещество. Поверхность Мохоровичича выполняет функции водной, электрической и теплоизоляции.

Шуба делится на два слоя:

• верхний, принадлежащий литосфере;
• нижний, оборачивающий сердечник накаливания.

Ядро, жидкое снаружи и плотное внутри, в основном состоит из железа и никеля.

В верхнем слое мантии образуется раскаленная магма, которая ищет выхода через разломы земной коры в точках соприкосновения тектонических плит. И именно в недрах обычный уголь под воздействием давления и температуры превращается в самый стойкий (и тем более драгоценный) камень — алмаз.

Состав континентальной и океанической литосферы

Во-первых, нам нужно отличать океаническую литосферу от континентальной литосферы. Эта дифференциация в основном связана с тем, что континентальная и океаническая кора имеют очень разный минералогический состав.

Континентальная кора, представляющая верхнюю часть континентальной литосферы, в основном состоит из кислых магматических пород, таких как граниты. Океаническая кора, представляющая верхнюю часть океанической литосферы, в основном состоит из так называемых основных магматических пород, таких как базальты и габри.

Однако разделение континентальной и океанической литосфер можно рассматривать и с точки зрения состава верхней мантии. Субконтинентальная литосферная мантия обеднена некоторыми химическими элементами по сравнению с океанической литосферной мантией, состав которой близок к составу примитивной мантии.

Границы литосферы

Характеристики литосферы имеют разные очертания. Нижние границы размыты, что связано с вязкой средой, высокой теплопроводностью и скоростью сейсмических волн. Верхний предел — это кора и мантия, которые достаточно толсты, чтобы изменяться только из-за пластичности породы.

Функции литосферы

Твердая оболочка земной поверхности выполняет геологические и экологические функции, определяющие течение жизни на планете. Участвует в подземных водах, нефти, газе, месторождениях геофизического значения, процессах, участии различных сообществ. Среди наиболее важных функций:

• Ресурс;
• Геодинамический;
• Геохимик;
• Геофизический.

Функции проявляются под воздействием естественных и искусственных факторов, которые связаны с развитием планеты, деятельностью человека и формированием различных экологических систем.

Температура и толщина литосферы

В отличие от границы Мохо, которая является границей между корой и мантией и характеризуется значительной разницей в минералогическом составе, основание литосферы определяется изотермой с температурой 1300 ° С. Граница между литосферой и астеносфера (нижележащая мантия) — это не изменение состава, а изменение реологического поведения мантии, которое происходит при этой температуре. Средняя толщина континентальной литосферы составляет около 100 километров, а толщина океанической литосферы — около 70 километров.

Однако эта толщина может сильно различаться в разных частях земного шара в зависимости от температуры мантии: в регионах с «холодной» мантией, таких как старая континентальная кора (кратоны), литосфера будет толще, достигая 200 километров, а в регионах с «горячей» мантией литосфера может быть чрезвычайно тонкой. Например, на океанических хребтах, где формируется океаническая литосфера, толщина литосферы составляет всего около десяти километров! В науках о Земле температура обычно тесно связана с возрастом, поэтому океаническая литосфера постепенно утолщается по мере охлаждения, перемещаясь от гребня (где он формируется) к зонам субдукции или периферии континентов. По мере охлаждения и сжатия океаническая литосфера становится более плотной и имеет тенденцию постепенно опускаться. Следовательно, дно океана глубже в самых старых регионах и мельче на уровне хребта.

Что такое литосферные плиты в географии?

Литосферные плиты — это огромные и устойчивые участки земной коры. Эти блоки лежат на подвижном верхнем слое мантии, расплавленном слое магматических пород. Следовательно, блоки находятся в постоянном горизонтальном движении. Пластины смещены друг относительно друга. Скорость передвижения достигает 5-18 см в год.

Процесс формирования литосферных плит

Литосфера состоит в основном из кристаллических веществ, образовавшихся в результате охлаждения магмы при достижении поверхности. Описание строения платформ указывает на их неоднородность. Процесс формирования земной коры происходил давно и продолжается по сей день. Через микротрещины в породе расплавленная жидкая магма выходила на поверхность, создавая причудливые новые формы. Его свойства менялись с изменением температуры и образовывались новые вещества. По этой причине минералы, обнаруженные на разных глубинах, различаются по своим характеристикам.

Поверхность земной коры зависит от влияния гидросферы и атмосферы. Выветривание происходит постоянно. Под воздействием этого процесса формы меняются, а минералы дробятся, изменяя свои характеристики с постоянным химическим составом. Из-за атмосферных воздействий поверхность разрыхлилась, появились трещины и микровпадины. В этих местах образовались отложения, которые мы называем почвой.

Основные литосферные плиты Земли

Большая часть земной поверхности, около 90%, покрыта 14 большими литосферными плитами. Это:

• Австралийское блюдо
• Антарктическое блюдо
• Арабский субконтинент
• Африканское блюдо
• Евразийское блюдо
• Индостанское блюдо
• Кокосовое блюдо
• Плита Наски
• Тихоокеанское блюдо
• Плита Шотландии
• Североамериканское блюдо
• Сомалийское блюдо
• Южноамериканское блюдо
• Филиппинское блюдо

Литосферные плиты России

Россия расположена на четырех литосферных плитах.

• Евразийская плита — большая часть западной и северной частей страны,
• Североамериканская плита — северо-восток России,
• Амурская литосферная плита — Южная Сибирь,
• Охотская плита — Охотское море и его побережье.

В строении литосферных плит выделяются относительно плоские древние платформы и складчатые подвижные пояса. Равнины расположены на устойчивых участках платформ, а горные хребты — в области складчатых поясов.

Россия расположена на двух древних платформах (Восточноевропейская и Сибирская). Внутри платформ есть пластины и щиты. Плита — это участок земной коры, складчатое основание которого покрыто слоем осадочной породы. Щиты, в отличие от плит, имеют очень мало осадка и только тонкий слой почвы.

В России выделяют Балтийский щит на Восточно-Европейской платформе и Алданский и Анабарский щиты на Сибирской платформе.

Расположение плит

Посмотрим, где расположены литосферные плиты. Земная кора состоит из 8 крупнейших плит, 6 из которых — континенты, одна занята Тихим океаном, одна примыкает к Евразии (Индостан).

Кроме них различают тарелки меньших размеров — средние и маленькие.

В местах схождения плит фиксируются землетрясения разной интенсивности и вулканическая активность.

Список самых крупных плит (в скобках указана площадь, млн км2): Тихоокеанская (103,3), Североамериканская (75,9), Евразийская (67,8), Африканская (61,3), Антарктическая (60, 9), Австралийская (47) , Южная Америка (43,6).

Взаимодействие плит

В районе океанического хребта плиты расходятся с образованием вулканических пород в космосе (рифтовая зона). На границе с материками океаническая плита «погружается» под материк, образуются прибрежные горные хребты (Анды) и извергаются вулканы.

Когда сближаются две океанические плиты, одна ныряет, в океане образуется цепочка вулканических островов (Японские, Курильские острова).

Когда континентальные плиты соприкасаются, образуются большие горные системы и плато (Гималаи с Тибетом).

Как двигаются литосферные плиты?

Согласно современному научному подходу к движению плит, земная кора состоит из относительно цельных блоков — литосферных плит, которые находятся в постоянном движении относительно друг друга.

В то же время в зонах расширения (срединно-океанические хребты и континентальные рифты) в результате расширения морского дна образуется новая океаническая кора, а старая поглощается в зонах субдукции.

Тепловая конвекция в веществе мантии возникает как эффективный механизм передачи тепловой энергии от ядра Земли и представляет собой конвективные ячейки размером до нескольких тысяч километров. Выше восходящих потоков мантийного вещества, т.е теплого и менее плотного, расположены диффузионные зоны дна океана.

Нисходящие струи охлажденного и более плотного материала мантии переносят литосферные плиты в зоны субдукции. Движение плит происходит из-за вязкого сцепления материала верхней мантии, находящегося в конвективном движении, с неравномерным основанием литосферы.

Современные движения литосферных плит регистрируются несколькими методами, наиболее распространенными из которых являются методы космической геодезии. Современные GPS-приемники способны регистрировать движения пластин с точностью до долей миллиметра в год.

Последствия движения литосферных плит также можно наблюдать при сейсмических дислокациях — нарушениях сплошности горных пород в результате землетрясений, которые, в свою очередь, являются результатом мгновенной релаксации земной коры.

Известный пример сейсмического смещения — забор на ферме в Калифорнии, недалеко от Сан-Франциско, разделенный на две части, смещенные друг относительно друга по разлому Сан-Андреас на несколько метров.

Расширение возможностей для исследования

Появление сейсмической томографии привело к переходу этой науки на качественно новый уровень. В середине восьмидесятых годов прошлого века глубинная геодинамика стала наиболее перспективным и молодым направлением из всех существующих наук о Земле. Однако решение новых задач осуществлялось не только с помощью сейсмотомографии. На помощь пришли и другие науки. К ним, в частности, относится экспериментальная минералогия.

Благодаря наличию нового оборудования стало возможным изучать поведение веществ при температурах и давлениях, соответствующих максимальным на глубинах мантии. Кроме того, в исследованиях использовались методы изотопной геохимии. Эта наука изучает, в частности, изотопное равновесие редких элементов, а также благородных газов в различных оболочках Земли. В этом случае показатели сравниваются с данными метеорита. Используются методы геомагнетизма, с помощью которых ученые пытаются выявить причины и механизм переворотов магнитного поля.

Современная картина

Гипотеза платформенной тектоники продолжает обеспечивать удовлетворительное объяснение развития коры океанов и континентов, по крайней мере, за последние три миллиарда лет. В то же время есть спутниковые измерения, по которым подтверждается, что главные литосферные плиты Земли не стоят на месте. В результате возникает определенный образ.

В поперечном сечении планеты есть три наиболее активных слоя. Пропускная способность каждого из них — несколько сотен километров. Предполагается, что им отводится основная роль в глобальной геодинамике. В 1972 году Морган подтвердил гипотезу восходящих мантийных джетов, выдвинутую в 1963 году Уилсоном. Эта теория объяснила явление внутриплитного магнетизма. В результате тектоника плюмов становится все более популярной с течением времени.

Геодинамика

С его помощью рассматривается взаимодействие достаточно сложных процессов, происходящих в мантии и коре. В соответствии с концепцией, изложенной Артюшковым в его работе «Геодинамика», гравитационная дифференциация вещества выступает в качестве основного источника энергии. Этот процесс отмечен в нижней мантии.

После отделения тяжелых компонентов (железа и т.д.) от породы остается более легкая масса твердых частиц. Он проникает в ядро. Положение самого легкого слоя под более тяжелым нестабильно. В связи с этим материал для хранения периодически собирается в достаточно большие блоки, которые плавают в верхних слоях. Размер этих образований составляет около ста километров. Этот материал лег в основу образования верхней мантии Земли.

Нижний слой, вероятно, представляет собой недифференцированное первичное вещество. В процессе эволюции планеты за счет нижней мантии растет верхняя мантия и увеличивается ядро. Легкие блоки чаще поднимаются в нижнюю мантию по каналам. Температура массы в них довольно высока. При этом значительно снижается вязкость. Повышению температуры способствует выделение большого объема потенциальной энергии в процессе подъема вещества в области силы тяжести на расстояние около 2000 км. Во время движения по этому каналу происходит сильный нагрев легких масс. В связи с этим в мантию попадает вещество, имеющее достаточно высокую температуру и значительно меньший вес, чем окружающие элементы.

Из-за низкой плотности легкий материал плавает в верхних слоях на глубину 100-200 километров и менее. При понижении давления температура плавления компонентов вещества снижается. После первичной дифференцировки на уровне ядра-мантии происходит вторичная. На небольшой глубине легкое вещество частично плавится. Во время дифференциации выделяются более плотные вещества. Они опускаются в нижние слои верхней мантии. Соответственно возникают самые легкие компоненты, которые выделяются.

Комплекс движений веществ в мантии, связанный с перераспределением масс разной плотности в результате дифференциации, называется химической конвекцией. Увеличение легких масс происходит с периодичностью около 200 миллионов лет. В то же время вторжение в верхнюю мантию наблюдается не везде. В нижнем слое каналы расположены на довольно большом расстоянии друг от друга (до нескольких тысяч километров).

Описание процессов

В ловушке аномальный слой при остывании сжимается на 1-2 километра. Кора расположена на верхних раковинах. В образовавшейся депрессии начинают накапливаться отложения. Их серьезность способствует еще большему опусканию литосферы. В результате глубина котловины может варьироваться от 5 до 8 км. В то же время при уплотнении мантии в нижней части базальтового слоя коры можно отметить фазу превращения породы в эклогит и гранулитовый гранат. Из-за потока тепла, уходящего от аномального вещества, вышележащая мантия нагревается, и ее вязкость уменьшается. В связи с этим наблюдается постепенный сдвиг нормального накопления.

Теория дрейфа континентов

До начала 19 и 20 веков геологи предполагали, что основные формы рельефа неизменны и что большинство геоморфологических объектов (горных хребтов) можно объяснить вертикальным движением земной коры по принципу геосинклиналей. Однако даже в эпоху Великих географических открытий было замечено, что противоположные берега Атлантического океана и края континентальных шельфов имеют похожие формы. Их шаблоны так же легко подключить, как и конструктор знак равно

С тех пор было предложено множество теорий, объясняющих эту кажущуюся совместимость, но гипотеза о твердой Земле затруднила разработку. Все изменилось с открытием радия и связанных с ним свойств в 1896 году. Стало возможным более точно определить предполагаемый возраст планеты. Расчеты показали, что даже если бы он начал свою эволюцию как раскаленное тело, его температура могла бы упасть до нынешних значений за несколько десятков миллионов лет. Ученые пришли к выводу, что Земля намного старше, чем они думали, и что ее ядро ​​все еще достаточно горячее, чтобы быть жидким.

История открытия

Теория тектоники плит возникла из гипотезы дрейфа континентов, предложенной немецким метеорологом и исследователем Арктики Альфредом Вегенером в 1912 году. Он предположил, что современные континенты образуют единую суперконтинентальную область суши Пангеи, и сравнил их с низкорасположенными айсбергами. Плотность гранита плавает в плотнейшем море базальта. Его основные аргументы:

• Противоположные континентальные побережья часто совпадают.
• Сравнение горных поясов и типов горных пород: если собрать континенты, хребты Западной Африки, Северной Америки, Гренландии и Западной Европы сходятся.
• Распространение окаменелостей растений и животных на отдельных континентах взаимосвязано. Например, останки мезозавра были найдены на юге Африки и в Южной Америке. Они сохранились в речных отложениях, поэтому палеонтологи пришли к выводу, что рептилии жили в пресноводной среде и не могли путешествовать через океан. Либо континенты соседствовали друг с другом, либо мезозавр эволюционировал отдельно и одновременно на двух континентах, что маловероятно. Ископаемый папоротник в настоящее время встречается во многих частях мира с различным климатом. Вегенер считал, что его распространение можно объяснить огромной площадью до распада единого континента.
• Исследователь собрал геологические данные, которые показали, что горные породы, образовавшиеся 200 миллионов лет назад в Индии, Австралии, Южной Америке и Южной Африке, демонстрировали признаки континентального оледенения. При нынешней географии такое явление потребовало бы глобального похолодания планеты. Однако в то же время на востоке США были тропические болота. Очевидно, что не весь мир был заморожен, и это явление можно объяснить в случае расположения континентов около Южного полюса.

Доказательства дрейфа континентов казались логичными, но были отвергнуты, потому что Вегенер не смог придумать приемлемый механизм перемещения огромных массивов суши. По его словам, они были вытолкнуты по каменистому дну океана из-за приливных сил почти так же, как плуг прорезает землю.

В 1947 году группа ученых во главе с Морисом Юингом с помощью исследовательского корабля Atlantis и ряда инструментов океанографического института Вудс-Холла подтвердила существование поднятия в центральной части Атлантического океана. Они обнаружили, что морское дно под слоем наносов состоит из базальта, а не из гранита, который является основой континентов. Океаническая кора также оказалась намного тоньше континентальной. Эти результаты подняли важные и интригующие вопросы.

С середины 20 века многие ученые начали распознавать странные магнитные колебания на дне океана с помощью магнитометров, разработанных во время Второй мировой войны для обнаружения подводных лодок. Это открытие не было неожиданностью, поскольку базальт — это вулканическая порода, богатая железом и содержащая сильно намагниченный минерал магнетит, который может искажать показания компаса. Эти наблюдения предоставили еще один способ изучения глубоководного дна океана.

По мере охлаждения вновь образованных гор такие породы регистрируют направление магнитного поля Земли в это время. Когда мы составили карту и составили карту, стало ясно, что модели с нормальной и обратной полярностью показывают некоторые каменные узоры. Когда слои на участках отдельных континентов очень похожи, это говорит о том, что породы сформировались в одном месте:

• Камни, идентичные минералам Ньюфаундленда и Нью-Брансуика, были найдены на территориях Шотландии и Ирландии.
• Каледонские горы в Европе и части горных хребтов Аппалачей в Северной Америке очень похожи по строению и литологии.

Плавающие материки

Американский геолог Гарри Хаммонд Хесс в 1960 году предположил, что вместо того, чтобы континенты дрейфовали через океаническую кору (как предполагалось ранее), океаническая кора и прилегающие континенты перемещаются вместе на одном шельфе или плите. В том же году Роберт Р. Коутс из Геологической службы США описал основные особенности субдукции Алеутских островов вдоль побережья Тихого океана. Вместе с остальными его работами его отношения легли в основу теории движения плит земной коры.

По ее словам, новая океаническая кора постоянно расширяется вдоль срединно-океанических хребтов и через миллионы лет входит в глубокие желоба по краю океана. При этом старая кора поглощается прибрежными районами, а новая извергается в виде магмы, образуя молодую. Фактически происходит постоянная «разработка», когда образование новой океанической коры и разрушение старой происходит одновременно. Так становится ясно:

• почему Земля не увеличивается с ростом морского дна;
• так мало дождя скапливается в океанах;
• океанические породы намного моложе континентальных.

Интересные факты

• Литосфера возникла в процессе постепенного высвобождения веществ из мантии Земли. Иногда подобные явления все же наблюдаются на дне океана, в результате чего появляются газ и вода.
• Толщина литосферы зависит от климата и природных условий. Следовательно, в холодных регионах он достигает максимального значения, а в теплых регионах остается на минимальном уровне. Верхний слой литосферы эластичен, а нижний — очень пластичен. Твердая оболочка Земли постоянно находится под воздействием воды и воздуха, которые вызывают атмосферные агенты. Когда порода распадается и ее состав не меняется, это физически; помимо химикатов: появляются новые вещества.
• В связи с тем, что литосфера находится в постоянном движении, меняется внешний вид планеты, ее рельеф, структура равнин, гор, невысоких гор. Человек постоянно воздействует на литосферу, и это участие не всегда полезно, в результате чего происходит сильное загрязнение оболочки. В первую очередь, это связано с накоплением мусора, применением ядов и удобрений, что меняет состав почвы, почвы и живых существ.