Teoria tektoniki płyt

Transkrypt

1 Teoria tektoniki płyt

2 Wędrówka kontynentów Wędrówka kontynentów W latach 20-tych XX w. dwóch naukowców: Alfred Wegener (Niemcy) oraz Aleksander Du Toit (RPA) zwrócili uwagę na możliwość przemieszczania się kontynentów. Argumenty przemawiające za dryfem kontynentów: 1. Porównanie zarysu kontynentów po obu stronach Oceanu Atlantyckiego. Obraz najlepszego dopasowania kontynentów po obu stronach Oceanu Atlantyckiego (Bullard i współpracownicy (1968). wykład nr 4 Tektonika płyt

3 Dryf kontynentów Dryf kontynentów W latach 20-tych XX w. dwóch naukowców: Alfred Wegener (Niemcy) oraz Aleksander Du Toit (RPA) zwrócili uwagę na możliwość przemieszczania się kontynentów. Argumenty przemawiające za dryfem kontynentów: 1. Porównanie zarysu kontynentów po obu stronach Oceanu Atlantyckiego. 2. Rozprzestrzenienie niektórych współczesnych i kopalnych zwierząt i roślin. Współcześnie przyjmowanym poglądem była teoria głosząca o istnieniu lądowych połączeń (pomostów) pomiędzy kontynentami. Lystrosaurus gad Trias Cynognathus gad Trias Mesosaurus gad Perm Paproć Glossopteris: a) drzewo; c) liść z przyczepionym organem wytwarzającym nasiona. Perm.

4 Dryf kontynentów Lystrosaurus Cynognathus Glossopteris Mesosaurus

5 Dryf kontynentów - Gondwana Afryka Płw. Indyjski Lystrosaurus Trias Ameryka Południowa Antarktyda Australia Cynognathus Trias Mesosaurus Perm Glossopteris Perm

6 Dryf kontynentów Dryf kontynentów W latach 20-tych XX w. dwóch naukowców: Alfred Wegener (Niemcy) oraz Aleksander Du Toit (RPA) zwrócili uwagę na możliwość przemieszczania się kontynentów. Argumenty przemawiające za dryfem kontynentów: 1. Porównanie zarysu kontynentów po obu stronach Oceanu Atlantyckiego. 2. Rozprzestrzenienie niektórych współczesnych i kopalnych zwierząt i roślin. Alternatywnym i współcześnie przyjmowanym poglądem byłą teoria głosząca o istnieniu lądowych połączeń (pomostów) pomiędzy kontynentami. 3. Lepsze dopasowanie obszarów objętych zlodowaceniem w karbonie. równik Ameryk Płd. Afryka Bieg. płd. Płw. Ind. Antarktyda Australia

7 Dryf kontynentów Dryf kontynentów W latach 20-tych XX w. dwóch naukowców: Alfred Wegener (Niemcy) oraz Aleksander Du Toit (RPA) zwrócili uwagę na możliwość przemieszczania się kontynentów. Argumenty przemawiające za dryfem kontynentów: 1. Porównanie zarysu kontynentów po obu stronach Oceanu Atlantyckiego. 2. Rozprzestrzenienie niektórych współczesnych i kopalnych zwierząt i roślin. Alternatywnym i współcześnie przyjmowanym poglądem byłą teoria głosząca o istnieniu lądowych połączeń (pomostów) pomiędzy kontynentami. 3. Lepsze dopasowanie obszarów objętych zlodowaceniem w karbonie. 4. Ogólne podobieństwo sekwencji skalnej wieku karbon jura w południowej części Ameryki Płd., Afryki, Australii oraz na Płw. Indyjskim.

8 Dryf kontynentów Aleksander Du Toit

9 Dryf kontynentów rozpad Gondwany wczesna kreda

10 Dryf kontynentów rozpad Gondwany późna kreda

11 Dryf kontynentów rozpad Gondwany kreda/paleogen (trzeciorzęd)

12 Dryf kontynentów rozpad Gondwany paleogen

13 Dryf kontynentów rozpad Gondwany paleogen

14 Dryf kontynentów rozpad Gondwany stan dzisiejszy

15 Dryf kontynentów Dryf kontynentów W latach 20-tych XX w. dwóch naukowców: Alfred Wegener (Niemcy) oraz Aleksander Du Toit (RPA) zwrócili uwagę na możliwość przemieszczania się kontynentów. Argumenty przemawiające za dryfem kontynentów: 1. Porównanie zarysu kontynentów po obu stronach Oceanu Atlantyckiego. 2. Rozprzestrzenienie niektórych współczesnych i kopalnych zwierząt i roślin. Alternatywnym i współcześnie przyjmowanym poglądem byłą teoria głosząca o istnieniu lądowych połączeń (pomostów) pomiędzy kontynentami. 3. Lepsze dopasowanie obszarów objętych zlodowaceniem w karbonie. 4. Ogólne podobieństwo sekwencji skalnej wieku perm jura coraz starsze wulkany w południowej części Ameryki Płd., Afryki, Australii oraz na Płw. Indyjskim. 5. Gujoty - góry pochodzenia wulkanicznego w postaci stożków ze ściętymi przez erozję morską wierzchołkami, leżącymi poniżej poziomu oceanu. Plama gorąca efekt wulkanizmu nie związanego z granicami płyt litosfery. Powstaje w wyniku z obecności w górnym płaszczu stref o anomalnie wysokiej temperaturze i niewielkim zasięgu lateralnym (zwanego pióropuszem płaszcza). Powoduje to przetapianie wyżej ległej skorupy, generowanie ognisk magmy i powstawanie wulkanu. pióropusz płaszcza skorupa oceaniczna przemieszczająca się ponad pióropuszem płaszcza

16 Spreding dna oceanicznego 70 Ma 60 Ma 50 Ma 42 Ma 30 Ma Midway

17 Dryf kontynentów Dryf kontynentów W latach 20-tych XX w. dwóch naukowców: Alfred Wegener (Niemcy) oraz Aleksander Du Toit (RPA) zwrócili uwagę na możliwość przemieszczania się kontynentów. Argumenty przemawiające za dryfem kontynentów: 1. Porównanie zarysu kontynentów po obu stronach Oceanu Atlantyckiego. 2. Rozprzestrzenienie niektórych współczesnych i kopalnych zwierząt i roślin. Alternatywnym i współcześnie przyjmowanym poglądem byłą teoria głosząca o istnieniu lądowych połączeń (pomostów) pomiędzy kontynentami. wiek skorupy oceanicznej 3. Lepsze dopasowanie obszarów objętych zlodowaceniem w karbonie. 4. Ogólne podobieństwo sekwencji skalnej wieku perm jura w południowej części Ameryki Płd., Afryki, Australii oraz na Płw. Indyjskim. 5. Gujoty. 6. Młody wiek den oceanicznych. kenozoik kreda jura (maks. 180 Ma)

18 płaszcz Tektonika płyt Tektonika płyt - teoria objaśniająca wędrówkę oraz budowę płyt tektonicznych; gr. τεκτων, tekton, czyli "budujący. Teoria, stanowiąca współczesne rozwinięcie teorii Wegenera. Zaczęła się kształtować w latach 50-tych i 60-tych XX wieku i wkrótce zrewolucjonizowała wiedzę o ewolucji oblicza Ziemi. skorupa oceaniczna skorupa kontynentalna Podstawowe założenia W budowie zewnętrznych warstw Ziemi wyróżnia się dwie główne części litosferę i astenosferę, które różnią się od siebie właściwościami fizycznymi. Litosfera jest chłodniejsza i bardziej sztywna, podczas gdy astenosfera cieplejsza i bardziej plastyczna. Górny płaszcz Astenosfera Płaszcz Jądro wewnętrzne Jądro zewnętrzne płaszcz skorupa

19 Tektonika płyt Podstawowe założenia Teoria tektoniki płyt przyjmuje, że litosfera nie jest ciągła, lecz składa się z kilkunastu sztywnych płyt tektonicznych, które przemieszczają się względem siebie. Miejsca gdzie stykają się płyty tektoniczne znane są jako granice płyt tektonicznych. Ich konfiguracja nawiązuje do przebiegu epicentrów trzęsień ziemi oraz występowania wulkanów, rowów oceanicznych oraz grzbietów śródoceanicznych. euroazjatycka północnoamerykańska euroazjatycka Juan De Fuca indoaustralijska filipińska pacyficzna kokosowa nazca karaibska południowoamerykańska afrykańska arabska scotia antarktyczna granica dywergentna granica konwergentna granica przesuwcza

20 Tektonika płyt typy granic płyt konwergentna granica płyt uskok transformujący dywergentna granica płyt konwergentna granica płyt ryft kontynentalny (młoda granica płyt) łuk wyspowy rów oceaniczny wulkan grzbiet śródocean. rów ocean. litosfera skorupa ocean. skorupa ocean. plama gorąca astenosfera astenosfera granica dywergentna granica konwergentna granica przesuwcza

21 Spreading (rozszerzanie) dna oceanicznego Grzbiet śródoceaniczny - to wąska strefa, w której gorąca materia dostarczana z płaszcza Ziemi, krystalizując tworzy skorupę oceaniczną. Napływająca od dołu lekka, gorąca materia w wyniku spadku ciśnienia ulega topnieniu i rozszerza się. Prowadzi to do powstania wypukłej i podłużnej formy morfologicznej czyli grzbietu. uskoki dolina ryftowa skały wulkaniczne skorupa oceaniczna nowy basen oceaniczny

22 Spreading i konwekcja materii w płaszczu Ziemi Konwekcja - proces przenoszenia ciepła wynikający z ruchu materii w postaci dowolnej substancji, np. powietrza, wody, piasku itp. Czasami przez konwekcję rozumie się również sam ruch materii związany z różnicami temperatur, który prowadzi do przenoszenia ciepła. Ruch ten precyzyjniej nazywa się prądem konwekcyjnym. strefa subdukcji grzbiet śródoceaniczny gorąca materia płaszcza litosfera chłodzi się oddalając się od grzbietu ochłodzona litosfera zanurza się w płaszczu astenosfera

23 Mechanizm napędzający płyty Niektóre płyty (np. pacyficzna) mają bardzo duże rozmiary i wydaje się być mało prawdopodobne, aby w płaszczu istniały komórki konwekcyjne tak dużych rozmiarów. Badania geofizyczne wskazują, że pod płytą pacyficzną znajduje się co najmniej kilka komórek konwekcyjnych. Siła wypadkowa powstała w efekcie ich działania nie może być odpowiedzialna za przemieszczanie się płyt litosfery. Co więcej, astenosfera zbudowana jest z materiału zbyt słabego mechanicznie, by konwekcja w jej obrębie mogła stanowić siłę napędową dla tektoniki płyt. Zatem, jeśli nie konwekcja to co? konwergentna granica płyt uskok transformujący dywergentna granica płyt konwergentna granica płyt ryft kontynentalny (młoda granica płyt) łuk wyspowy rów oceaniczny wulkan grzbiet śródocean. rów ocean. litosfera skorupa ocean. skorupa ocean. plama gorąca astenosfera

24 Mechanizm napędzający płyty Najważniejszymi siłami, które oddziaływając na płyty litosfery mogą powodować ich przemieszczanie się są: Siła ciągnąca jest wywołana przez zanurzającą się w astenosferze płytę litosfery. Oddalająca się od grzbietu śródoceanicznego litosfera ochładza się. Prowadzi to do zwiększenia gęstości materiału, który ją buduje. W pewnym momencie gęstość płyty litosfery jest większa aniżeli gęstość podścielającego ją płaszcza. To prowadzi do subdukcji czyli zanurzania się starej, chłodnej i cięższej listosfery w gorącym i lżejszym płaszczu jedynie pod wpływem własnego ciężaru. Siła pchająca powstaje w obrębie litosfery w pobliżu grzbietu śródoceanicznego. Nowo utworzona litosfera wraz z oddalaniem się od grzbietu śródoceanicznego ulega ochłodzeniu i zwiększa się jej grubość. W ten sposób, wraz z oddalaniem się od osi grzbietu, granica pomiędzy sztywną litosferą i plastyczną astenosferą zanurza się coraz głębiej. To powoduje, że u podstawy litosfery wraz z oddalaniem się od grzbietu śródoceanicznego powstaje różnica ciśnień. Związana z nią siła, zorientowana poziomo i skierowana na zewnątrz, powoduje oddalanie się płyt litosfery od siebie. Plamy gorąca w obrębie grzbietu śródoceanicznego wywołują podniesienie uformowanej listosfery ponad miejscem, w którym znajduje się plama gorąca. W efekcie siła pchająca w tych miejscach ma znacznie większą wartość. konwergentna granica płyt uskok transformujący dywergentna granica płyt konwergentna granica płyt ryft kontynentalny (młoda granica płyt) łuk wyspowy rów oceaniczny wulkan grzbiet śródocean. rów ocean. litosfera skorupa ocean. skorupa ocean. plama gorąca astenosfera

25 Tektonika płyt granice dywergentne

26 Tektonika płyt granice dywergentne, punkty potrójne Morze Śródziemne arabska afrykańska indyjska Afryka Wschodnia Wyżyna Abisyńska ryft Morza Czerwonego ryft Zatoki Adeńskiej afrykańska Ocean Indyjski ryft afrykański wznoszący się pióropusz płaszcza

27 Budowa wnętrza Ziemi warstwa D oraz pióropusze płaszcza skorupa skorupa ocean stała plastyczna litosfera płaszcz jądro zewn. jądro wewn. płaszcz stałe płynne astenosfera mezosfera warstwa D jądro zewnętrzne jądro stałe jądro wewnętrzne Pióropusz płaszcza - pionowy strumień rozgrzanej materii, objawiający się na powierzchni Ziemi w postaci intensywnego wulkanizmu. Nad pióropuszem płaszcza tworzy się zwykle kopułowate nabrzmienie o wysokości do 2 km i średnicy do tysiąca km, w obrębie którego odbywają się procesy wulkaniczne.

28 Budowa wnętrza Ziemi pióropusze płaszcza euroazjatycka euroazjatycka pacyficzna indoaustr. płd. ameryk. afrykańska antarktyczna

29 Konwekcja materii w płaszczu Ziemi

30 Płyty litosferyczne euroazjatycka euroazjatycka północnoamerykańska Juan De Fuca filipińska karaibska afrykańska arabska pacyficzna kokosowa indoaustralijska nazca południowoamerykańska scotia antarktyczna granica dywergentna granica konwergentna granica przesuwcza

31 Tektonika płyt typy granic płyt konwergentna granica płyt uskok transformujący dywergentna granica płyt konwergentna granica płyt ryft kontynentalny (młoda granica płyt) łuk wyspowy rów oceaniczny wulkan grzbiet śródocean. rów ocean. litosfera skorupa ocean. skorupa ocean. plama gorąca astenosfera astenosfera granica dywergentna granica konwergentna granica przesuwcza

32 Granice przesuwcze typy uskoków uskok zrzutowy, normalny pow. uskokowa uskok zrzutowy, odwrócony przed powstaniem uskoku uskok przesuwczy uskok zrzutowo-przesuwczy

33 Granice przesuwcze typy uskoków uskok przesuwczy uskok zrzutowy, normalny uskok zrzutowy, odwrócony

34 Granice przesuwcze

35 Granice przesuwcze

36 Granice przesuwcze euroazjatycka Morze Czarne uskok blok anatolijski arabska Afryka

37 Płyty litosferyczne euroazjatycka euroazjatycka północnoamerykańska Juan De Fuca filipińska karaibska afrykańska arabska pacyficzna kokosowa indoaustralijska nazca południowoamerykańska scotia antarktyczna granica dywergentna granica konwergentna granica przesuwcza

38 Tektonika płyt typy granic płyt konwergentna granica płyt uskok transformujący dywergentna granica płyt konwergentna granica płyt ryft kontynentalny (młoda granica płyt) łuk wyspowy rów oceaniczny wulkan grzbiet śródocean. rów ocean. litosfera skorupa ocean. skorupa ocean. plama gorąca astenosfera astenosfera granica dywergentna granica konwergentna granica przesuwcza

39 Granice konwergentne typu ocean - ocean Rów oceaniczny to silnie wydłużone obniżenie dna oceanu o głębokości znacznie poniżej średniego poziomu den basenów oceanicznych. Pryzma akrecyjna to struktura powstała z nagromadzenia materiału skalnego, który został zdarty z subdukowanej płyty listosfery. Łuk wyspowy to pas wulkanów, które formują w wyniku topnienia osadów znajdujących się na subdukowanej płycie. Łuk wyspowy powstaje ponad strefą subdukcji. skorupa oceaniczna rów oceaniczny pryzma akrecyjna basen przedłukowy łuk wyspowy basen załukowy poziom morza subdukowana litosfera magma głęb. ok. 100 km astenosfera ogniska trzęsień Ziemi

40 Granice konwergentne typu ocean - ocean Aleuty Rów oceaniczny to miejsce, w którym płyty litosfery pogrążają się w astenosferę czyli ulegają subdukcji, np. Rów Mariański, Rów Aleucki, Rów Peruwiańsko-Chilijski. Łuk wyspowy to pas wulkanów, które formują w wyniku topnienia osadów znajdujących się na subdukowanej płycie. Łuk wyspowy powstaje ponad strefą subdukcji, np. Wyspy Aleuckie, Wyspy Kurylskie, Filipiny, Mariany.

41 Granice konwergentne typu ocean - kontynent skorupa oceaniczna skorupa kontynentalna subdukowana litosfera litosfera astenosfera astenosfera trzęsienia ziemi płytkie średnie głębokie

42 Płyty litosferyczne euroazjatycka euroazjatycka północnoamerykańska Juan De Fuca indoaustralijska filipińska pacyficzna kokosowa nazca karaibska południowoamerykańska afrykańska scotia antarktyczna granica dywergentna granica konwergentna granica przesuwcza

43 Granice konwergentne typu kontynent kontynent kontynentalny łuk wyspowy Płw. Indysjki osady szelfu kont. pryzma akrecyjna Tybet basen ocean. skorupa kont. subdukująca astenosfera topnienie Himalaje 10 Ma lat temu Płw. Indysjki Tybet 38 Ma lat temu szew 55 Ma lat temu 71 Ma lat temu astenosfera

44 Wulkany Wulkany szczelinowe doliny ryftowe Wulkany tarczowe wulkanizm wewnątrzpłynowy stratowulkany wulkanizm nadsubdukcyjny maary - wulkanizm nadsubdukcyjny stratowulkan wulkany szczelinowe wulkany tarczowe maary

45 Kolizja Płw. Dekan i Eurazji tektonika ucieczkowa Chiny Tajlandia Płw. Dekan Malezja

46