Tectonika płytek: Jak Piętnaście Warstw Górnego Łuku Przemodelują Planetę

Kryształ złożony na płyty

Zewnętrzna warstwa Ziemi, lithosfera, nie jest jednym ciągłą rynną — to około piętnastu gęstych płyt, każda o grubości 60 do 150 km, flotujących na wolno płynącym asthenosferie pod nimi. Płyty nie są pasywnymi pływakami: są one naciskane i ciągnące się przez samę termiczną maszynę, która je stworzyła, a miejsca spotkania dwóch płyt almost everything decydują o większości ciekawych cech geologii danej regionu — jego góry, trzęsienia ziemi, wulkanizm, nawet kształt wybrzeża.

Teoria przyjęta była na dekady. Alfred Wegener zaproponował przesunięcie kontynentów w 1912 roku na podstawie paszportowej pasywności kontynentów i pasujących foszylek po stronach oceanów, ale nie miał on mekanizmu i był głównie odrzucony. Dowód przybył w latach 60. XX wieku z dna morza: symetryczne paski alternującej polaryzacji magnetycznej po obu stronach grzbietu Atlantyckiego, utworzone podczas chłodzenia nowego krustu przez punkt Curie i zamknięcia w kierunku, w którym wskazywał się pol el Ziemi na dany czas. Tę pasmowanie magnetyczne dna morza nadal stanowią najwyraźniejsze dowody na ruch płytek i urodzaj nowego krustu na grzbietach.

Trzy rodzaje granic

Na granicy odchylającej platyny oddalają się od siebie i magma podnosi się, wypełniając pustkę — zamarzając w nową powierzchnię dna morskiego — mid-oceaniczne oznaki wzgórza, a na lądzie Rift Afryka Środkowa, który wolno tworzy nowy basen oceaniczny. Na granicy konvergentnej platyny się zderzają. Jeśli jedna jest morska, jest cięższa i opada pod drugą w procesie subdukcji, przynosząc wodę do mantelu, co spowoduje rozpuszczanie się i tworzenie łuku wulkanicznego (Andezy, Cascady); jeśli obie są kontynentalne, żadna nie może opadać pod drugą, a crusta po prostu zeskrobi się ku górze — tak powstały Himalaje swoje wysokość. Na granicy transformacyjnej platyny przesuwają się boki wzdłuż siebie bez tworzenia ani utraty crusty — Przecinawanie San Andreas jest przykładem typowym; ponieważ strony mogą zaszykać i przechowywać naprężenie przez wieki przed wybuchem, transformacyjne granice są często źródłem wielu trzęsień ziemi.

divergent   →  |  <---  --->  |   new crust, shallow quakes, rift valleys
convergent  →  |  --->  <---  |   subduction OR mountain building, deep quakes
transform   →  |  ^^^   vvv   |   strike-slip, shallow but often large quakes

Co rzeczywiście steruje pięcioma płytami skalnymi

Dekady temu podręczniki przypisywały całą odpowiedzialność konwekcji mantelu — ciepłe skały podnoszące się, chłodzące i opadające w wolno ruchomym kociołku wrzącej szopki, zaciskając na swoje miejsce płyty na ich szczycie. Nowa geodynamiczna teoria przypisuje większość odpowiedzialności sił działających na krawędziach płyt. Wywoływana przez ciężar — wagi chłodnych, gęstych płytek podciąganych, opadających pod wpływ grawitacji, jest teraz uważana za główną przyczynę ruchu — płyty z długimi krawędziami podciągającymi (np. płyta Pacjentów) poruszają się szybciej. Przyrostowa nacisk — nowo stworzone łukowe dna oceaniczne są wzbudzane i podniesione, a z powodu grawitacji odchylają się od tego topograficznego wzgórza, gdy starsze, chłodne i grubsze części przesuwały się dalej. Przyciąganie z podłoża mantelu prawdopodobnie również ma wpływ, ale teraz jest widziane jako efekt secyjny nałożony na wywoływane przez ciężar i przyrostowe naciśnięcie, a nie główny silnik.

Trzęsienia ziemi jako proces stick-slip

Kamień przy zablokowanej granicy płyt zachowuje się elastycznie: napięcia tworzy przez lata lub wieki, podczas gdy przekładnia pozostaje zablokowana przez siłę stacjonarną, a następnie raptownie relaksuje się, gdy napięcia przeważy nad tą siłą — ruch stick-slip, taki sam mechanizm, który sprawia, że łańcuch fletniczy śpiewa. Wysokość energii zwalczanej jest proporcjonalna do wielkości momentu magnetycznego M = (2/3)·log₁₀(M₀) − 10.7, gdzie moment sejsmiczny M₀ to iloczyn powierzchni rozpadu ruchu i średniej przesunięcia pomnożonego przez twardość krzesełka; ponieważ jest to logarytm dziesiętny energii, każda kolejna stopa na skali reprezentuje około 32 razy większą zwalczaną energię, a nie liniowy skok. Zgubienia płyty produkcji największych trzęsień ziemi — takich jak wydarzenia megathrust, np. Chile 1960 (M9.5) — z powodu enormousnej powierzchni kontaktowej między dwoma płytami, przez którą może dojść do przesunięcia.

Czytanie granic na podstawie powierzchni

Każdy typ granicy zostawia charakterystyczny otwór, który można odczytać na mapie. Zony divergenckie pokazują gęste, niskomagnetyczne trzęsieństwa rozciągnięte w liniowej wybrzeżce lub rzeźbiu, dodatkowo towarzyszą aktywna vulkanizm z basaltowym, niskosilicjonistycznym wulkanizmem. Zony konwergencji subdukcji pokazują charakterystyczny wzór pierwszy opisany przez Wadati i Beniofa: głębokość trzęsień rośnie ciągle w głąb, oddalając się od brzegu, śledząc płaszczyznę zanurzonego płyty do 700 km, towarzyszący temu jest łuk eksplozyjnych, wysokosilicjonistycznych wulkanów około 100–200 km za brzegiem. Zony transformacyjne pokazują gęste trzęsieństwa skupione w nartcu bez znaczącego towarzyszącego vulkanizmu, ponieważ nie jest tworzone ani zanurzane żadne materiały do rozpuszczenia.

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Plate Tectonics i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.