Czy zastanawiałeś się kiedyś, jak kształtowała się powierzchnia naszej planety przez miliony lat? Odpowiedź leży w koncepcji tektoniki płyt. Tektonika płyt to teoria, która sugeruje, że litosfera składa się z masywnych płyt, które oddziałują na siebie. Oddziałujące na siebie płyty tworzą struktury geomorfologiczne, takie jak góry i grzbiety oceaniczne. Jednak to nie wszystko. Tektonika płyt powoduje również śmiertelne trzęsienia ziemi i erupcje wulkanów.
Co to jest tektonika płyt?
Tektonika płyt to teoria naukowa opisująca ruch i zachowanie litosfery Ziemi. Opiera się na założeniu, że litosfera składa się z kilku dużych i małych płyt, które są w ciągłym ruchu. Płyty te mogą zbliżać się do siebie, odsuwać od siebie lub przesuwać obok siebie. Tektonika płyt jest odpowiedzialna za tworzenie gór, trzęsienia ziemi i wulkany, a także za kształtowanie krajobrazu Ziemi na przestrzeni milionów lat.
Teoria tektoniki płyt składa się z trzech głównych elementów. Pierwszym składnikiem jest dryf kontynentalny, co sugeruje, że kontynenty były kiedyś jednym lądem i od tego czasu się od siebie oddaliły. Pomysł ten został po raz pierwszy zaproponowany przez Alfreda Wegenera w 1912 r. Drugim elementem jest rozszerzanie się dna morskiego, co wyjaśnia, w jaki sposób nowa skorupa oceaniczna powstaje na grzbietach śródoceanicznych i jest odpychana od tych grzbietów przez ruch otaczających płyt. Teorię tę rozwinęli w latach 60. XX wieku Harry Hess i Robert Dietz.1 Trzecim elementem są granice płyt, czyli obszary, w których spotykają się różne płyty.
Rodzaje granic płyt
Istnieją trzy rodzaje granic płyt: granica rozbieżna, granica zbieżna i granica transformacji (granica przesuwana).2
Rozbieżne granice płyt to obszary, w których płyty oddalają się od siebie. Ten ruch tworzy szczelinę lub szczelinę między płytami, co pozwala magmie z płaszcza na podniesienie się i zestalenie w nową skorupę. Proces ten nazywany jest rozprzestrzenianiem się dna morskiego. Rift Wschodnioafrykański i Płaskowyż Islandzki to dwa przykłady rozbieżnych granic płyt.
Zbieżne granice płyt to obszary, w których płyty zbliżają się do siebie. Kiedy spotykają się dwie płyty, jedna płyta zwykle tonie pod drugą w procesie zwanym subdukcją. Tworzy to głęboki rów i może prowadzić do erupcji wulkanów i trzęsień ziemi. Himalaje, gdzie płyta indyjska zderza się z płytą euroazjatycką, oraz Rów Japoński, gdzie płyta pacyficzna zapada się pod płytę euroazjatycką, to dwa przykłady zbieżnych granic płyt.
Granice płyt transformacyjnych to obszary, w których płyty przesuwają się względem siebie w poziomie. Granice te są związane z dużymi uskokami, które mogą powodować trzęsienia ziemi. Uskok północnoanatolijski w Turcji i uskok San Andreas w Stanach Zjednoczonych to dwa przykłady granic płyt transformacyjnych, w których płyty tektoniczne przesuwają się poziomo względem siebie.
Przyczyny ruchu płyt
Ruch płyt tektonicznych to proces geologiczny, który kształtuje powierzchnię naszej planety. Na ten ruch wpływają różne siły, które powodują przesuwanie się, zderzanie i rozdzielanie płyt.
Konwekcja płaszcza: Jedną z głównych przyczyn ruchu płyt jest konwekcja płaszcza. Płaszcz to gorąca, stopiona warstwa skalna między skorupą ziemską a jądrem. Gdy jest ogrzewany przez rdzeń, unosi się w kierunku powierzchni, niosąc ze sobą płyty tektoniczne. Gdy płyty przesuwają się nad płaszczem, są one albo rozsuwane, albo zbliżane, w zależności od kierunku prądów konwekcyjnych.
Grawitacja: Grawitacja Ziemi powoduje, że płyty tektoniczne zbiegają się lub oddalają od siebie. Ruch ten powoduje powstawanie zbieżnych lub rozbieżnych granic. Kiedy płyty się zbiegają, mogą tworzyć pasma górskie lub powodować erupcje wulkanów. Kiedy się rozejdą, może to spowodować powstanie dolin ryftowych i grzbietów oceanicznych.
Obrót Ziemi: Płyty poruszają się wokół planety w wyniku obrotu Ziemi, powodując powstawanie nowych granic lub rekonfigurację istniejących.
Siły zewnętrzne: Siły zewnętrzne, takie jak uderzenia asteroid lub ruchy lodowców, również mogą wpływać na ruch płyt. Uderzenia asteroid mogą powodować trzęsienia ziemi i tworzyć nowe granice, podczas gdy ciężar lodowca może obniżać skorupę ziemską, powodując zmiany w rozmieszczeniu płyt tektonicznych.
Dryf kontynentalny
W 1912 roku niemiecki naukowiec Alfred Wegener zaproponował coś radykalnego. Zauważył, że linie brzegowe Ameryki Południowej i Afryki pasują do siebie idealnie jak kawałki układanki.3 To skłoniło go do zasugerowania, że oba kontynenty były kiedyś połączone. Ale, niestety, jego teoria została początkowo odrzucona przez społeczność naukową. Dlaczego? Ponieważ nie potrafili wyjaśnić, w jaki sposób kontynenty mogą się poruszać.
Fotografia: Fama Clamosa (Wikimedia) ©️CC BY-SA 4.0
Jednak sytuacja się zmieniła, gdy podobne skamieniałości znaleziono na różnych kontynentach. Na przykład mezozaur, starożytny gad, został odkryty zarówno w Ameryce Południowej, jak iw Afryce, co wskazuje, że kontynenty były kiedyś połączone. Co więcej, po przeciwnych stronach Oceanu Atlantyckiego znaleziono skały w tym samym wieku i składzie. Wszystko to wspierało ideę, że kiedyś byli częścią tego samego lądu.
Jak zatem przemieszczały się kontynenty? Mechanizmem dryfu kontynentów jest tektonika płyt. Skorupa ziemska składa się z kilku dużych płyt, które są w ciągłym ruchu. Kiedy te płyty zderzają się, tworzą pasma górskie i aktywność wulkaniczną. I odwrotnie, gdy płyty się rozsuwają, mogą tworzyć doliny ryftowe i grzbiety oceaniczne.
Ruch kontynentów wywarł znaczący wpływ na klimat i ekosystemy Ziemi. W miarę przesuwania się kontynentów zmieniły się wzorce prądów oceanicznych, wpływając na globalne wzorce klimatyczne. Ruch ten umożliwił również ewolucję odrębnych ekosystemów w różnych częściach świata, umożliwiając ewolucję gatunków w izolacji.
Jakie są płyty Ziemi?
Powierzchnia naszej planety jest podzielona na siedem masywnych elementów przypominających układanki, zwanych płytami tektonicznymi. Każda płyta nosi nazwę kontynentu lub oceanu, pod którym się znajduje.
Fotografia: United States Geological Survey
Płyta Pacyfiku jest największą ze wszystkich płyt. Zajmuje około jednej trzeciej powierzchni Ziemi. Jest otoczony Pacyficznym Pierścieniem Ognia, czyli obszarem, w którym występuje duża aktywność wulkaniczna i trzęsienia ziemi. Ta płyta jest również odpowiedzialna za powstanie Wysp Hawajskich.
Płyta północnoamerykańska znajduje się głównie pod Ameryką Północną, w tym w USA, Kanadzie i niektórych częściach Meksyku. Rozciąga się do Oceanu Atlantyckiego i obejmuje Grenlandię. Uskok San Andreas w Kalifornii wyznacza granicę między płytami Ameryki Północnej i Pacyfiku.
Płyta Eurazjatycka obejmuje większość Eurazji, w tym Wielką Brytanię, Europę kontynentalną, Rosję i Chiny. Rozciąga się również do Oceanu Arktycznego i Atlantyckiego. Zderzenie płyty indyjskiej z płytą euroazjatycką utworzyło pasmo górskie Himalajów.
Płyta Afrykańska znajduje się pod Afryką, Madagaskarem i częściami Oceanu Atlantyckiego. Płyta południowoamerykańska i płyta afrykańska oddalają się od siebie na grzbiecie środkowoatlantyckim. Grzbiet Śródatlantycki jest tym, co stworzyło Ocean Atlantycki.
Płyta Antarktyczna znajduje się głównie pod Antarktydą i otaczającym ją dnem oceanicznym. Oddziałuje z płytą Pacyfiku na grzbiecie Pacyfiku i Antarktydy, czyli tam, gdzie dwie płyty oddalają się od siebie.
Płyta indo-australijska, która obejmuje subkontynent indyjski, Australię i część Azji Południowo-Wschodniej, powstała, gdy płyty indyjska i australijska stopiły się w okresie eocenu. Jest ograniczony grzbietem środkowoindyjskim, gdzie płyta oddala się od płyty afrykańskiej.
Wreszcie płyta południowoamerykańska znajduje się głównie pod Ameryką Południową, w tym części Oceanu Atlantyckiego i Pacyfiku. Andy powstały w wyniku zderzenia płyty południowoamerykańskiej z płytą Nazca wzdłuż zbieżnej granicy.
Zdarzenia tektoniczne: trzęsienia ziemi i erupcje wulkanów
Interakcja między płytami tektonicznymi jest kluczowym czynnikiem wpływającym na trzęsienia ziemi, do których dochodzi, gdy skorupa ziemska doświadcza nagłych i szybkich ruchów.
W miarę przesuwania się płyt tektonicznych w skorupie ziemskiej narastają naprężenia, co może prowadzić do powstawania uskoków. Te uskoki to przerwy w skorupie ziemskiej, w których skały po obu stronach przerwy poruszają się względem siebie. Kiedy naprężenia w skorupie ziemskiej stają się zbyt duże, skały wzdłuż uskoku mogą się nagle przesunąć, uwalniając energię w postaci fal sejsmicznych. To nagłe uwolnienie energii powoduje trzęsienia ziemi.
Rodzaj występującego trzęsienia ziemi zależy od rodzaju granicy płyt, na której występuje trzęsienie ziemi. Na rozbieżnych granicach trzęsienia ziemi są na ogół mniej dotkliwe, ponieważ ruch płyt jest powolny i stopniowy. I odwrotnie, na zbieżnych granicach trzęsienia ziemi mogą być niezwykle silne, ponieważ płyty zbliżają się do siebie, powodując znacznie większe nagromadzenie naprężeń. Subdukcja jednej płyty pod drugą na zbieżnych granicach może również powodować erupcje wulkanów, które są innym rodzajem zagrożenia geologicznego.
Ruch płyt tektonicznych ma również znaczący wpływ na wulkanizm. Aktywność wulkaniczna jest często powiązana z granicami płyt, szczególnie zbieżnymi granicami, w których jedna płyta jest subdukowana pod drugą. Granice transformacji i rozbieżne granice mogą również powodować aktywność wulkaniczną, chociaż takie zdarzenia są z nimi rzadziej kojarzone.
- „History of Ocean Basins„, Harry HESS, Petrologic Studies, A. E. J. Engel, Harold L. James, B. F. Leonard, Geological Society of America, 1962[↩]
- „The Little Book of Planet Earth”, Rolf MEISSNER, Copernicus, 2002nd edition, ISBN: 978-0387952581[↩]
- „The History of Continental Drift – Alfred Wegener”, archived from bbm.me.uk[↩]