Ruch płyt tektonicznych, powstawanie kontynentów i dna oceanicznego - orogeneza.
Płyta tektoniczna (płyta/kra litosfery/litosferyczna) - największa jednostka podziału litosfery, zgodnie z teorią tektoniki płyt. Płyty litosfery graniczą ze sobą wzdłuż stref o wzmożonej sejsmiczności, jednakże same zachowują stosunkowo dużą spójność i sztywność. Wyróżnia się płyty kontynentalne i oceaniczne.
Płyty tektoniczne:
• większe
o Płyta Pacyficzna
o Płyta Północnoamerykańska
o Płyta Południowoamerykańska
o Płyta Eurazjatycka
o Płyta Afrykańska
o Płyta Indoaustralijska
o Płyta Antarktyczna
• mniejsze
o Płyta Juan de Fuca
o Płyta Karaibska
o Płyta Kokosowa
o Płyta Nazca
o Płyta Scotia
o Płyta Helleńska
o Płyta Arabska
o Płyta Irańska
o Płyta Filipińska
o Płyta Birmańska
o Płyta Sundajska
Podstawowe założenia
W budowie zewnętrznych warstw Ziemi wyróżnia się dwie główne części o odmiennych właściwościach fizycznych: litosferę i astenosferę. Zewnętrzna litosfera jest chłodniejsza i bardziej sztywna, podczas gdy leżąca głębiej astenosfera - cieplejsza i bardziej plastyczna.
Teoria tektoniki płyt przyjmuje, że litosfera nie jest ciągła, lecz składa się z kilkunastu sztywnych płyt tektonicznych, zwanych też krami, które przemieszczają się pod wpływem ruchów konwekcyjnych plastycznej astenosfery.
Miejsca gdzie stykają się płyty tektoniczne znane są jako granice płyt tektonicznych. Ich konfiguracja nawiązuje do przebiegu takich zjawisk geologicznych jak trzęsienia ziemi oraz występowanie takich form topograficznych jak góry, wulkany, rowy oceaniczne czy grzbiety śródoceaniczne.
Płyty tektoniczne dzieli się na kontynentalne i oceaniczne, które różnią się między sobą gęstością właściwą. Ich zachowanie się na powierzchni astenosfery opisuje teoria izostazji.
Granice płyt tektonicznych
Wyróżnia się trzy główne rodzaje granic płyt tektonicznych ze względu na sposób w jaki płyty poruszają się względem siebie. Dla każdej z nich charakterystyczne są pewne zjawiska na powierzchni ziemi.
Rodzaje granic płyt tektonicznych:
granice rozbieżne - gdy ruch płyt odbywa się w kierunku przeciwnym do ich wspólnej granicy. W miejscach rozchodzenia się płyt w ryftach grzbietów śródoceanicznych wciska się magma, wynoszona ku górze z wnętrza astenosfery. Zastygając, rozsuwa je, a jednocześnie tworzy nowe fragmenty dna morskiego, które wobec tego jest o wiele młodsze niż same płyty. Mamy wówczas do czynienia ze zjawiskiem rozszerzanie dna oceanicznego
granice zbieżne - gdy płyty poruszają się ku sobie. Wówczas jedna z nich pogrąża się pod drugą w tzw. strefie subdukcji. Zapadająca się płyta ulega pochłonięciu w górnym płaszczu. Produkty powstałe podczas jej stopienia są źródłem wulkanizmu na powierzchni górnej płyty, tworząc tzw. łuk magmowy.
granice przesuwcze - gdy ruch 2 płyt zachodzi równolegle do granicy między nimi. W tym przypadku litosfera nie jest ani tworzona, ani pochłaniana. Takimi granicami są uskoki transformacyjne przecinające grzbiety śródoceaniczne. Czasami sięgają one na obszar litosfery kontynentalnej, jak np. uskok San Andreas w Kalifornii.
Mechanizmy powodujące ruch płyt
Według teorii Artura Holmesa, którą wysunął na początku lat 30., przyczyną dryfu kontynentów są działające w płaszczu Ziemi prądy konwekcyjne. Twierdził on, że kontynenty są unoszone przez płaszcz dzięki działającym w nim prądom. W miejscach gdzie działają prądy wstępujące, skorupa kontynentu rozrywa się i pęka, a jej fragmenty oddalają się od siebie. W miejscach gdzie działają prądy zstępujące zachodzi ściskanie i powstają łańcuchy górskie oraz rowy oceaniczne.
Tektonika płyt
(teoria wędrówki płyt tektonicznych; gr. τεκτων, tekton, czyli "budujący") - teoria geologiczna, stanowiąca współczesne rozwinięcie teorii Wegenera. Zaczęła się kształtować w latach 50-tych i 60-tych XX wieku i wkrótce zrewolucjionizowała wiedzę o ewolucji oblicza Ziemi.
Kształtowanie się powierzchni Ziemi
Kształtowanie powierzchni Ziemi zaczęło się od fazy wyjściowej. Zakończyła się ona około 2mld 700mln lat temu. Powierzchniowe warstwy globu cechowała wielka ruchliwość. Gdyby nie ta ruchliwość oraz procesy lądotwórcze i orogeniczne już po 100mln lat czynniki zewnętrzne doprowadziły by do likwidacji urozmaiconej rzeźby kontynentów. W okresie tym nie istniały jeszcze bloki kontynentalne, a jedynie archipelagi wysp. Podlegały one procesom górotwórczym.
Druga faza trwała od 2,7mld lat do 1,8mld lat temu. Następowało wtedy łączenie się archipelagów wysp i formowanie sztywnych elementów kontynentów. Łączące się elementy litosfery podlegały procesom tektonicznym. Odbywały się one na dużych obszarach i w ogromnych odstępach czasowych. Przez to formowały się sztywne fragmenty litosfery tzw. kratony. W dalszych dziejach ziemi nie podlegały one fałdowaniom lecz tylko pękaniu i powolnym ruchom pionowym. Występowały wtedy też różne strefy klimatyczne i działały zróżnicowane procesy zewnętrzne. Na powierzchni lądów rozwijały się i zanikały pokrywy lodowe. Dowodem na to są osady lodowcowe tzw. tility (gliny lodowcowe w formie skały zwięzłej).
Trzecia faza- faza tektoniki płyt (kier) rozpoczęła się 1,8mld lat temu. Nadal trwał ruch sztywnych fragmentów litosfery. Formowały się oceany, najpierw długie lecz stosunkowo wąskie o nieustannie obniżającym i rozszerzającym się dnie. Tam gromadziły się grube warstwy osadów, które podczas zsuwania kratonów były fałdowane i wypiętrzane formując systemy górskie. Około 700mln lat temu istniał jakiś prastary wszechląd , utworzony z fragmentów litosfery, otoczony wszechoceanem. Rozpadł się on na wiele elementów porozdzielanych oceanami: preuralskim, prekaledońskim, prehercyńskim, a może nawet oceanem Tetydy. Wskutek wciąż trwających przemieszczeń litosfery zanikł ocean prekaledoński. Likwidacja oceanów i spiętrzanie położonych w nich osadów doprowadziły do uformowania pasm górotworu kaledońskiego. Potem zanikł ocean prehercyński i preuralski. Na ich miejsce pojawiły się systemy górskie hercynidów i uralidów. W rezultacie około 200mln lat temu istniał na Ziemi wszechląd otoczony wszechoceanem. Około 2000mln lat temu zaczął się wielki dryft kontynentów. Najpierw doszło do pęknięcia Wszechlądu na część północną Laurazję i południową Gondwanę. Począł się rozwierać ocean Tetydy. Najpierw rozpoczęło się tworzenie środkowego Atlantyku, potem południowego. Zaczęła też powstawać przestrzeń wodna między Afryką a Antarktydą, stanowiąca nadal wielki ląd z Australią. Przez Tetydę ruszył na północ oderwany od Afryki blok Indii. Środkowy Atlantyk zaczął rozszerzać się na północ. Ameryka odłączyła się od Grenlandii nadal połączone j z Europą. Potem doszło do ich rozerwania. Przemieszczające się na zachód bloki Ameryki PN i PD deformowały swoje zachodnie krańce, tworząc systemy górskie. Potem nastąpił proces zanikania oceanu Tetydy, blok Indii zderzył się z Azją, zapoczątkowane zostało intensywne fałdowanie i wypiętrzania Himalajów. Na skutek odłączenia się Australii od Antarktydy powstał ocean Indyjski. Afryka i Europa tak dalece się zbliżyły że zaczęły formować Alpy, Pireneje i Kaukaz. Z oceanu Tetydy powstało Morze Śródziemne.
RUCH PŁYT LITOSFERY
Ruch płyt litosfery spowodowany jest konwekcją cieplną w płaszczu Ziemi. Płyty mogą być biernie poruszane przez prądy konwekcyjne lub same stanowić część strumienia konwekcyjnego (w przypadku płyt ulegających subdukcji). Do obliczania prędkości ruchu płyt wykorzystuje się na ogół badania paleomagnetyzmu dna oceanicznego. W ciągu ostatnich lat do pomiaru prędkości płyt użyto metod geodezyjnych, m.in. interferometrii o bardzo długiej bazie (VLBI). Pomiary pozwalają określić prędkość płyt względem siebie. Obecnie najszybciej porusza się płyta pacyficzna względem płyty Nazca (ok. 15 cm/rok w pobliżu grzbietu Galapagos). Na ogół płyty poruszają się ze względną prędkością rzędu kilku centymetrów na rok. Ameryka Północna odsuwa się od Europy z prędkością ok.1,5 cm/rok.
Teoria płyt litosfery jest aktualnie najbardziej akceptowaną teorią geotektoniczną wyjaśniająca przyczyny fałdowań i powstawania gór, tłumacząca jednocześnie zmiany w rozkładzie kontynentów i mórz w dotychczasowej historii Ziemi.
Teoria zakłada istnienie w strukturze ziemskiej litosfery kilkunastu odrębnych płyt litosfery, które rozdzielone są strefami o wzmożonej aktywności sejsmicznej. Te sztywne segmenty bez przerwy zmieniają swe wzajemne położenie, przesuwając się po głębiej leżącej astenosferze, którą uważa się za główny poziom tworzenia się ognisk magmy i główne źródło procesów magmowych. Przemieszczanie się płyt jest efektem rozrastania się dna oceanicznego - procesu polegającego na tworzeniu się nowej litosfery oceanicznej w strefach akrecji. Proces rozprzestrzeniania się dna oceanicznego wywołany jest występowaniem w obrębie płaszcza Ziemi prądów konwekcyjnych. Wstępujące prądy konwekcyjne, dochodząc do litosfery kontynentalnej, podgrzewają ją od spodu i nadtapiają jej skały, po czym ochładzając się stopniowo rozchodzą się horyzontalnie w przeciwnych kierunkach. W efekcie powstaje dużych rozmiarów nabrzmienie, które następnie pod wpływem rozciągania pęka tworząc ryft. Procesowi temu towarzyszy wdzieranie się w powstałą szczelinę świeżej magmy bazaltowej, stanowiącej początkowe stadium tworzącej się litosfery oceanicznej. Od tego momentu rozpoczyna się stałe rozszerzanie się wąskiego początkowo rowu, powodowane przez następujące po sobie dostarczanie magmy bazaltowej z płaszcza Ziemi, krzepnięcie jej w szczelinie ryftu i ponowne rozrywanie szczeliny, która napełniana jest kolejną porcją magmy. Po pewnym czasie do pierwotnie znajdującego się na lądzie rowu wdziera się woda morska i powstaje rów morski (przykładem jest Morze Czerwone), jeszcze później formuje się grzbiet śródoceaniczny. W miarę dalszego rozprzestrzeniania się dna oceanu najmłodsze partie bazaltu wypełniają szczelinę ryftu i budują grzbiet śródoceaniczny, natomiast najstarsze graniczą z brzegami kontynentów. Długi i wąski zbiornik morski rozrasta się do rozmiarów szerokiego oceanu, a stanowiące niegdyś jedną całość kontynenty coraz bardziej oddalają się od siebie (obecnie np. Ameryka Północna i Południowa w stosunku do Europy i Afryki). Ponieważ Ziemia nie zmienia swojej powierzchni, rozrastanie się litosfery w jednym miejscu (obecnie np. Ocean Atlantycki) musi powodować jej zmniejszanie się w innym miejscu (np. Ocean Spokojny). Proces ten nazywany jest subdukcją i zachodzi w strefach subdukcji, w których wychłodzone już prądy konwekcyjne zmieniają kierunek na zstępujący. Pochłanianie litosfery związane jest z reguły ze strefami głębokich rowów oceanicznych oraz łuków wyspowych i polega na zanurzaniu się krawędzi cienkiej litosfery oceanicznej pod grubą litosferą kontynentalną wzdłuż powierzchni zwanej strefą Benioffa. Towarzyszące temu procesowi silne, wzajemne tarcie między płytami powoduje wzrost temperatury i ciśnienia, a także powstawanie dużych naprężeń, które są przyczyną występowania trzęsień ziemi oraz zjawisk wulkanicznych, a także wypiętrzania się łańcuchów górskich (obecnie np. Andy)
Kontynent - podstawowa, obok oceanów, jednostka podziału świata. Odnosi się do olbrzymich pod względem powierzchni (rzędu kilku mln km2) obszarów lądu na Ziemi. Geografia fizyczna zwraca uwagę na aspekt "wyspiarski" kontynentów, które otoczone są ze wszystkich stron morzami i oceanami, a z innymi kontynentami połączone są co najwyżej wąskimi przesmykami (Ameryka Północna i Ameryka Południowa, Afryka i Azja). Jednak potoczne użycie tej nazwy odbiega od tej, niekiedy kontestowanej, definicji. Inni uważają, że za granice kontynentów uznać można wyraźne struktury geologiczne, np. góry. Definicja ta próbuje uzasadnić umownie przyjętą granicę między Europą i Azją przebiegającą przez góry Ural. Inni odrzucają wszelkie próby stworzenia definicji kontynentu uważając, że są to twory umowne, z których każdy jest charakterystyczny sam z sobie. Ponadto liczba kontynentów jest różna w tradycjach geograficznych poszczególnych krajów (podobnie jak liczba oceanów).
Generalnie, przyjmując pierwszą z przedstawionych wyżej definicji, można wyróżnić 6 kontynentów:
• Afrykę,
• Amerykę Południową,
• Amerykę Północną,
• Antarktydę,
• Australię,
• Eurazję.
Płyta oceaniczna - płyta tektoniczna (płyta litosfery) znajdująca się w całości lub w znacznej części pod oceanem (np. Płyta Nazca, Płyta Pacyficzna).
OROGENEZA [gr.], ruchy górotwórcze, górotwórczość, krótkotrwałe (w skali geol.), epizodyczne ruchy skorupy ziemskiej, zachodzące na znacznych obszarach, prowadzące do powstania gór (orogenu); powodują fałdowanie wcześniej nagromadzonych osadów, powstawanie nasunięć i płaszczowin, co znacznie zmniejsza szerokość strefy objętej deformacjami; procesom tym zwykle towarzyszą zjawiska magmatyzmu i metamorfizmu. Termin orogeneza, oznaczający powstawanie gór w sensie geol. — jako pasm fałdowych, niekiedy jest używany w odniesieniu do tworzenia się gór w sensie topograficznym, tj. do wypiętrzenia pewnych obszarów względem otoczenia wzdłuż pionowych uskoków, w postaci dużego zrębu (góry zrębowe). Przyczyny powstawania gór w obydwu znaczeniach są różnie tłumaczone przez poszczególne teorie geotektoniczne; do niedawna tworzenie się gór wiązano z istnieniem geosynklin i fałdowaniem nagromadzonych w nich osadów; obecnie za przyczynę powstawania gór są uważane kolizje płyt litosferycznych w strefach subdukcji (tektoniki płyt teoria). W historii Ziemi wyróżniono kilka głównych orogenez: prekambryjskie (Gotydy, Karelidy, Saamidy), orogenezę kaledońską, orogenezę hercyńską i orogenezę alpejską. W każdej orogenezie rozróżnia się kilka (niekiedy kilkanaście) faz orogenicznych, czyli okresów wzmożonych fałdowań. Poszczególne orogenezy zaznaczyły się na całej kuli ziemskiej, jednak natężenie fałdowań było różne na różnych obszarach, np. kimeryjskie fazy orogeniczne w Europie były b. słabe, natomiast w Azji i Ameryce Pn. doprowadziły do powstania ogromnych łańcuchów górskich.
W trakcie orogenezy dochodzi do:
• sfałdowania osadów w obrębie geosynkliny
• wypiętrzenia osadów w postaci łańcuchów gór fałdowych
• na kratonach orogeneza powoduje powstawanie pionowych przemieszczeń prowadzących do powstania gór zrębowych.
Główne orogenezy w historii geologicznej Ziemi to:
• orogeneza prekambryjska
• orogeneza kaledońska
• orogeneza hercyńska
• orogeneza alpejska
Subdukcja - proces polegający na wciąganiu jednej płyty litosferycznej (płyty oceanicznej) pod drugą (oceaniczną lub kontynentalną). Strefy subdukcji są jednym z rodzajów granic zbieżnych (konwergentnych, kolizyjnych) płyt litosfery.
Wyróżnia się trzy typy stref subdukcji:
typ andyjski - kra oceaniczna wciągana jest pod krę kontynentalną. Strefę kolizji wyznacza głębokomorski rów oceaniczny. W pewnej odległości od strefy powstaje orogen kolizyjny, w którym dochodzi do silnego sfałdowania osadów zdzieranych płyty oceanicznej, występuje intensywny wulkanizm oraz liczne trzęsienia ziemi. Strefy subdukcji tego typu występują we wschodnim obramowaniu Oceanu Spokojnego, u wybrzeży Ameryki Południowej: Rów Atakamski, Andy.
typ japoński - kra oceaniczna jest również wciągana pod krę kontynentalną, ale subdukcja związana jest z wytworzeniem się łuków wyspowych i basenu marginalnego (załukowego). Strefę kolizji podobnie jak w typie andyjskim wyznacza rów oceaniczny. Tak samo obszar ten charakteryzuje się dużą aktywnością wulkaniczną i sejsmiczną. Strefy tego typu występują w zachodnim obramowaniu Oceanu Spokojnego, wzdłuż wybrzeża Azji:
Rów oceaniczny Łuk wyspowy Basen marginalny
Rów Filipiński
Filipiny
Morze Południowochińskie
Rów Nansei-Shoto
Wyspy Riukiu
Morze Wschodniochińskie
Rów Japoński
Wyspy Japońskie
Morze Japońskie
Rów Kurylsko-Kamczacki
Kuryle
Morze Ochockie
Rów Aleucki
Aleuty
Morze Beringa
typ mariański - w tym przypadku kra oceaniczna wciągana jest pod inną krę oceaniczną, jednocześnie następuje kolizja dwóch łuków wyspowych, względnie łuku wyspowego i podmorskiego grzbietu. Strefy tego typu występują w zachodnim obramowaniu Oceanu Spokojnego: Rów Kermadec, Rów Tonga, Rów Mariański, Rów Bonin.
Superkontynent
Wielka masa lądu, w skład której wchodził więcej niż jeden współczesny kontynent. Ponieważ sama definicja kontynentu jest umowna i sporna, to podobnie jest z definicją superkontynentu. Zazwyczaj używa się ją w odniesieniu do dawnych okresów geologicznych, kiedy to współczesne kontynenty tworzyły większe całości. Niektóre superkontynenty obejmowały nieomal wszystkie obszary lądowe ówczesnego globu ziemskiego, inne skupiały mniejsze części (ale zawsze były one zlepkiem współczesnych kontynentów lub ich znacznych części). Powstawanie superkontynentów w historii Ziemi wynika z ruchów, jakim podlegają masy lądu zgodnie z teorią tektoniki płyt.
Terminu tego używa się także do określenia współczesnych obszarów, które tworzy kilka kontynentów, np. Eurazja, Eurafrazja czy Ameryka. W innych ujęciach te same obszary nazywane są po prostu kontynentami, a ich mniejsze części składowe subkontynentami lub częściami świata.
Formowanie się superkontynentów
Pangea
Do niedawna istniał pogląd, że w historii Ziemi przez bardzo długi okres czasu istniał tylko jeden superkontynent - Pangea. Jednak nowsze badania wykazały, że superkontynenty powstają co pewien czas. Masy kontynentalne skupiają się w jeden superkontynent, by później znowu się rozpaść. Takie cykle trwają około 250 milionów lat.
Olbrzymie masy lądu, jakimi są superkontynenty, blokują przepływ ciepła wewnątrz Ziemi, tym samym powodując przegrzanie astenosfery. W położonej wyżej litosferze dochodzi do licznych intruzji magmowych, litosfera wybrzusza się i wreszcie pęka. Następują wylewy magmy o składzie bazaltowym, które doprowadzają do rozerwania skorupy. W końcu w tym miejscu powstaje zagłębienie, które wypełnia się wodą. Obecnie, wśród naukowców toczy się debata, w jaki sposób formują się ponownie superkontynenty: czy dryf kontynentalny sprawia, że łączą się ponownie po przewędrowaniu dookoła planety, czy też oddalają się od siebie, by później znów się zbliżać.
Eurazja - największy kontynent na kuli ziemskiej, 54,9 mln km², 4,2 mld mieszkańców (1996), podzielony umownie na Europę i Azję. Termin Eurazja wprowadzono w XIX wieku dla podkreślenia ścisłego połączenia Azji z Europą.
Problem podziału nie jest łatwy, szczególnie tam gdzie brakuje wyraźnych granic naturalnych. Obecnie granica ta przebiega wzdłuż wschodnich podnóży Uralu od Zatoki Bajdarackiej na północy po rzekę Embę na południu, dalej od jej ujścia północnym wybrzeżem Morza Kaspijskiego. Następnie Obniżeniem Kumsko-Manyckim do ujścia Donu do Morza Azowskiego, dalej Cieśniną Kerczeńską, przez Morze Czarne, cieśninę Bosfor, Morze Marmara, cieśninę Dardanele, po wschodnie wybrzeże Morza Egejskiego. Dokładny przebieg tej granicy przedstawiony jest w haśle granica Europa-Azja.
Eurazja spośród wszystkich lądów Ziemi wyróżnia się dużymi kontrastami ukształtowania. To tu występują najwyższe łańcuchy górskie, wysokie i rozległe wyżyny, wielkie niziny i największe depresje.
Ameryka - część świata położona na półkuli zachodniej, w skład której wchodzą dwa kontynenty: Ameryka Północna i Ameryka Południowa. Rozciąga się na długości ponad 15,5 tys. km od Archipelagu Arktycznego po Ziemię Ognistą. Niekiedy na oznaczenie obu Ameryk używa się także określeń Nowy Świat lub półkula zachodnia.
• Ameryka Północna - Ameryka Południowa
• Ameryka Centralna - Ameryka Środkowa
• Ameryka Łacińska - Iberoameryka - Hispanoameryka - Luzytoameryka