Kiedy stoisz na ziemi, wydaje Ci się, że pod stopami jest bardzo twarda i stabilna. Wszystkie góry, które widzisz, wyglądają solidnie i niezmiennie. Prawda jest jednak taka, że ukształtowanie terenu Ziemi zmieniało się i przemieszczało wiele razy na przestrzeni milionów lat. Te formy terenu znajdują się na tzw. płytach tektonicznych.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Definicja płyt tektonicznych dla dzieci polega na myśleniu o skorupie ziemskiej jako dużych płytach poruszających się po płynnym płaszczu. Powstają góry i trzęsienia ziemi wstrząsają granicami płyt tektonicznych, gdzie powstają i opadają nowe formy terenu.
Jaka jest definicja płyty tektonicznej?
Aby zdefiniować płyty tektoniczne, najlepiej zacząć od opisu składników Ziemi. Ziemia składa się z trzech warstw: skorupy, płaszcza i jądra. Skorupa to powierzchnia Ziemi, na której żyją ludzie. To jest twarda powierzchnia, po której chodzisz każdego dnia. Jest to cienka warstwa, cieńsza pod oceanem i grubsza w miejscach, gdzie występują pasma górskie, np. w Himalajach. Skorupa służy jako izolacja dla środka Ziemi. Tuż pod skórką płaszcz jest solidny. Solidna część płaszcza połączona ze skorupą tworzy tak zwaną litosferę, która jest skalista. Ale im głębiej w głąb Ziemi idziesz, płaszcz staje się stopiony i ma bardzo gorącą skałę, która może formować się i rozciągać bez pękania. Ta część płaszcza nazywana jest astenosferą.
Najlepszym sposobem na zdefiniowanie płyt tektonicznych jest to, że są one częściami litosfery, które rozpadają się na ogromne płyty skalne lub płyty skorupy ziemskiej. Jest kilka naprawdę dużych płyt i kilka mniejszych. Niektóre z głównych płyt obejmują płyty afrykańskie, antarktyczne i północnoamerykańskie. Płyty tektoniczne w zasadzie unoszą się na astenosferze lub stopionym płaszczu. Choć dziwnie się o tym myśli, w rzeczywistości unosisz się na tych płytach zwanych płytami tektonicznymi. A pod płaszczem jądro Ziemi jest bardzo gęste. Jego zewnętrzna warstwa jest płynna, a wewnętrzna warstwa rdzenia jest stała. Ten rdzeń składa się z żelaza i niklu i jest niezwykle twardy i gęsty.
Pierwszą osobą, która wysnuła teorię o istnieniu płyt tektonicznych, był niemiecki geofizyk Alfred Wegener w 1912 roku. Zauważył, że kształty zachodniej Afryki i wschodniej Ameryki Południowej wyglądały tak, jakby pasowały do siebie jak puzzle. Wyświetlanie kuli ziemskiej, która pokazuje te dwa kontynenty i ich dopasowanie, to świetny sposób na zademonstrowanie tektoniki płyt dla dzieci. Wegener uważał, że kontynenty musiały być kiedyś ze sobą połączone i jakoś oddzielone przez wiele milionów lat. Nazwał ten superkontynent Pangaea, a ideę przemieszczania się kontynentów nazwał „dryfem kontynentalnym”. Wegener odkrył następnie, że paleontolodzy znaleźli pasujące zapisy kopalne zarówno w Ameryce Południowej, jak i… Afryka. To wzmocniło jego teorię. Znaleziono inne skamieniałości pasujące do wybrzeży Madagaskaru i Indii, a także Europy i Ameryki Północnej. Znalezione gatunki roślin i zwierząt nie mogły podróżować przez ogromne oceany. Niektóre przykłady skamielin obejmują gada lądowego Cynognata z Afryki Południowej i Ameryki Południowej, a także roślinę Glossopteris z Antarktydy, Indii i Australii.
Kolejną wskazówką były ślady starożytnych lodowców w skałach Indii, Afryki, Australii i Ameryki Południowej. W rzeczywistości naukowcy zwani paleoklimatologami wiedzą, że te prążkowane skały dowiodły, że lodowce istniały na tych kontynentach około 300 milionów lat temu. Natomiast Ameryka Północna nie była wówczas pokryta lodowcami. Wegener nie był w stanie, dzięki swojej ówczesnej technologii, w pełni wyjaśnić, jak działał dryf kontynentalny. Później, w 1929 roku, Arthur Holmes zasugerował, że płaszcz przeszedł konwekcję termiczną. Jeśli kiedykolwiek widziałeś gotującą się wodę w garnku, możesz zobaczyć, jak wygląda konwekcja: ciepło powoduje, że gorąca ciecz unosi się na powierzchnię. Na powierzchni ciecz rozprzestrzenia się, schładza i opada z powrotem. To dobra wizualizacja tektoniki płyt dla dzieci i pokazuje, jak działa konwekcja płaszcza. Holmes uważał, że konwekcja termiczna w płaszczu powoduje wzorce ogrzewania i chłodzenia, które mogą prowadzić do powstania kontynentów, a następnie ponownie je rozbić.
Dekady później badania dna oceanicznego ujawniły grzbiety oceaniczne, anomalie geomagnetyczne, masywne rowy oceaniczne, uskoki i łuki wysp, które wydawały się wspierać idee Holmesa. Harry Hess i Robert Deitz następnie wysnuli teorię, że ma miejsce rozprzestrzenianie się dna morskiego, co jest przedłużeniem tego, co domyślił się Holmes. Rozprzestrzenianie się dna morskiego oznaczało, że dno oceanu rozciągało się od środka i zapadało na krawędziach, i zostało zregenerowane. Holenderski geodeta Felix Vening Meinesz znalazł coś całkiem interesującego w oceanie: pole grawitacyjne Ziemi nie było tak silne w najgłębszych partiach morza. Dlatego opisał ten obszar o niskiej gęstości jako ściągany do płaszcza przez prądy konwekcyjne. Radioaktywność w płaszczu powoduje ciepło, które prowadzi do konwekcji, a tym samym do ruchu płyty.
Z czego wykonane są płyty tektoniczne?
Płyty tektoniczne to połamane kawałki skorupy ziemskiej lub litosfery. Inna ich nazwa to płyty ze skorupy ziemskiej. Skorupa kontynentalna jest mniej gęsta, a oceaniczna jest gęstsza. Te sztywne płyty mogą poruszać się w różnych kierunkach, stale się przesuwając. Tworzą „kawałki układanki” Ziemi, które pasują do siebie jako masy lądowe. Są to ogromne, skaliste i kruche części powierzchni Ziemi, które poruszają się pod wpływem prądów konwekcyjnych w płaszczu Ziemi.
Ciepło konwekcyjne jest wytwarzane przez pierwiastki promieniotwórcze, uran, potas i tor, głęboko w smolistym płaszczu płynnym w astenosferze. Jest to obszar o niesamowitym ciśnieniu i upale. Konwekcja powoduje wypychanie w górę grzbietów śródoceanicznych i dna oceanicznego, a w lawie i gejzerach widać ślady gorącego płaszcza. Gdy magma wznosi się, porusza się w przeciwnych kierunkach, co powoduje rozerwanie dna morskiego. Następnie pojawiają się pęknięcia, pojawia się więcej magmy i powstaje nowy ląd. Same grzbiety śródoceaniczne tworzą największe geologiczne cechy Ziemi. Mają długość kilku tysięcy mil i łączą baseny oceaniczne. Naukowcy odnotowali stopniowe rozszerzanie się dna morskiego w Oceanie Atlantyckim, Zatoce Kalifornijskiej i Morzu Czerwonym. Powolne rozprzestrzenianie się dna morskiego trwa, rozpychając płyty tektoniczne. W końcu grzbiet przesunie się w kierunku płyty kontynentalnej i zanurkuje pod nią w tak zwanej strefie subdukcji. Ten cykl powtarza się przez miliony lat.
Co to jest granica płyty?
Granice płyt to granice płyt tektonicznych. Gdy płyty tektoniczne przesuwają się i poruszają, tworzą pasma górskie i zmieniają teren w pobliżu granic płyt. Trzy różne typy granic płyt pomagają dalej definiować płyty tektoniczne.
Rozbieżne granice płyt opisują scenariusz, w którym dwie płyty tektoniczne oddalają się od siebie. Granice te są często niestabilne, z erupcjami lawy i gejzerami wzdłuż tych szczelin. Magma przesącza się w górę i twardnieje, tworząc nową skórkę na krawędziach talerzy. Magma staje się rodzajem skały zwanej bazaltem, która znajduje się pod dnem oceanu; nazywa się to również skorupą oceaniczną. Rozbieżne granice płyt są zatem źródłem nowej skorupy. Przykładem na lądzie o rozbieżnej granicy płyt jest uderzająca cecha zwana Great Rift Valley w Afryce. W odległej przyszłości kontynent prawdopodobnie się tutaj rozpadnie.
Naukowcy definiują granice płyt tektonicznych, które łączą się ze sobą jako granice zbieżne. Możesz zobaczyć dowody zbieżnych granic w niektórych łańcuchach górskich, szczególnie w poszarpanych pasmach. Wyglądają tak z powodu faktycznego zderzenia płyt tektonicznych, wyginających Ziemię. W ten sposób powstały Himalaje; płyta indyjska zbiegła się z płytą euroazjatycką. W ten sposób wiele milionów lat temu powstały znacznie starsze Appalachy. Góry Skaliste w Ameryce Północnej są młodszym przykładem gór powstałych na zbieżnych granicach. Wulkany często można znaleźć w zbieżnych granicach. W niektórych przypadkach te zderzające się płyty spychają skorupę oceaniczną do płaszcza. Stopi się i ponownie uniesie jak magma przez płytę, z którą się zderzył. Granit to rodzaj skały, która powstaje w wyniku tego zderzenia.
Trzeci rodzaj granicy płyty nazywa się granicą płyty transformacji. Ten obszar występuje, gdy dwie płyty przesuwają się obok siebie. Często pod tymi granicami znajdują się linie uskoków; czasami mogą istnieć kaniony oceaniczne. Tego rodzaju granice płyt nie zawierają magmy. Nie tworzy się ani nie rozkłada nowej skorupy na granicach płyt transformacyjnych. Chociaż granice płyt transformacyjnych nie tworzą nowych gór ani oceanów, są one miejscem sporadycznych trzęsień ziemi.
Co robią płyty podczas trzęsienia ziemi?
Granice płyt tektonicznych są również czasami nazywane liniami uskoku. Linie uskoków są niesławne jako lokalizacja trzęsień ziemi i wulkanów. Na tych granicach odbywa się duża aktywność geologiczna.
Na rozbieżnych granicach płyt, płyty oddalają się od siebie, a lawa często jest obecna. Obszar, w którym te płyty tworzą szczelinę, jest podatny na wstrząsy. Na zbieżnych granicach trzęsienia ziemi występują, gdy płyty tektoniczne zderzają się ze sobą, na przykład gdy zachodzi subdukcja i jeden ląd zanurza się pod drugim. Trzęsienia ziemi występują również, gdy płyty tektoniczne przesuwają się obok siebie na granicach płyt transformacyjnych. Gdy to robią, płytki generują duże napięcie i tarcie. Jest to najczęstsze miejsce trzęsień ziemi w Kalifornii. Te „strefy poślizgu” mogą prowadzić do płytkich trzęsień ziemi, ale mogą również powodować czasami silne trzęsienia ziemi. Usterka San Andreas jest doskonałym przykładem takiej usterki.
Tak zwany „Pierścień Ognia” w basenie Oceanu Spokojnego to obszar aktywnego ruchu płyt tektonicznych. W związku z tym wzdłuż tego „pierścienia” występują liczne wulkany i trzęsienia ziemi.
Wyspy Hawajskie nie są częścią „Pierścienia Ognia”. Są częścią tego, co nazywa się „gorącym punktem”, gdzie magma wzniosła się od płaszcza do skorupy. Magma wybucha jako lawa i tworzy wulkany tarczowe w kształcie kopuły. Sama wyspa Hawaje jest ogromnym wulkanem tarczowym, którego znaczna część znajduje się pod powierzchnią oceanu. Jeśli uwzględnisz część znajdującą się pod powierzchnią oceanu, ta góra jest znacznie wyższa niż Mount Everest! Gorące miejsca są domem dla trzęsień ziemi i erupcji, ale ostatecznie płyty tektoniczne, na których się znajdują, przesuną się, a wszelkie wulkany znikną. Małe wysepki zwane atolami to w rzeczywistości starożytne wulkany z gorących miejsc, które z czasem zapadły się.
Chociaż trzęsienia ziemi same w sobie są krótkotrwałymi i potężnymi zdarzeniami, są one tylko częścią krótkiego ruchu płyt tektonicznych na przestrzeni wielu milionów lat. Myśli o długofalowym ruchu całych kontynentów są zdumiewające. Naukowcy wiedzą z zapisu kopalnego i pasów magnetycznych na skałach na dnie oceanu, że kontynenty się przesunęły, a pole magnetyczne Ziemi uległo odwróceniu. W rzeczywistości zapisy skalne pokazują, że pole magnetyczne zmieniało się wielokrotnie, co kilkaset tysięcy lat. Datowanie tych magnetycznych skał dna oceanicznego pomaga naukowcom zrozumieć, jak dno oceanu zmienia się w czasie.
Za wiele milionów lat kontynenty będą prawdopodobnie wyglądały zupełnie inaczej niż obecnie. Wielką pewnością Ziemi jest to, że będzie ona nadal ulegać zmianom. Dowiedzenie się więcej o tym, jak działa tektonika płyt, tylko pogłębi twoje zrozumienie tej dynamicznej Ziemi.