PŁYTY TEKTONICZNE: TEORIA, RODZAJE, RUCH, KONSEKWENCJE - GEOGRAFIA - 2026

Płyty tektoniczne lub litosferyczne to bloki lub fragmenty, na które podzielona jest litosfera, które poruszają się ciągnięte przez płaszcz Ziemi. Płyty te zostały uformowane z płaszcza i ponownie z nim zintegrowane w ciągłym procesie od ostatnich 3 miliardów lat.

Z teorii Wegenera (dryf kontynentalny) i Hessa (ekspansja dna oceanu) utrwalono teorię tektoniki płyt. Teoria ta postuluje istnienie dwóch podstawowych typów płyt tektonicznych, oceanicznej i kontynentalnej.

Główne płyty tektoniczne. Źródło: USGS - wersja hiszpańska Daroca90 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Litosfera ma kilkadziesiąt płyt tektonicznych o różnej wielkości, a 8 największych to: euroazjatycka, afrykańska, australijska, północnoamerykańska, południowoamerykańska, z Nazca, Pacyfiku i Antarktydy. Płyty te poruszają się dzięki dynamice płaszcza i litosfery, dzięki prądom konwekcyjnym generowanym przez strumień cieplny.

Napięcie przepływu płaszcza ciągnie sztywną skorupę, która pęka i oddziela się tworząc płyty. Kiedy płyty oceaniczne rozdzielają się, magma (stopiony bazalt) wypływa na powierzchnię i tworzy się nowe dno oceanu.

Teoria płyt

Geneza teorii płyt

Teoria pojawia się początkowo wraz z propozycjami Alfreda Wegenera w 1915 r. W sprawie dryfu kontynentalnego. Wegener postulował, że wszystkie kontynenty zostały zjednoczone, a następnie podzielone, rozdzielone i zderzone.

Wegener wyciągnął swoje wnioski, badając geologię i kontury kontynentów, a także dane dotyczące rozmieszczenia skamieniałości fauny i flory. Na przykład, porównując wschodni kraniec Ameryki Południowej z zachodnim krańcem Afryki, zauważa się, że pasują one do siebie jak dwa elementy układanki.

Później, w 1960 roku Harry Hess zaproponował teorię ekspansji dna oceanu, wyjaśniając mechanizm tektoniki płyt. Później teorię wzmocniły prace Johna Tuzo Wilsona dotyczące poszerzenia dna oceanu oraz propozycje Jasona Morgana z 1963 roku dotyczące istnienia piór płaszczowych.

W miarę gromadzenia dowodów na skład i dynamikę skorupy i płaszcza Ziemi utrwalono teorię tektoniki płyt.

Kształtowanie Ziemi

Ziemia powstała jako część Układu Słonecznego w procesie kondensacji wirującego pyłu kosmicznego poddanego przyciąganiu grawitacyjnemu. Ta masa pyłu została poddana działaniu wysokich temperatur, a podczas ochładzania wzrastała jego gęstość i grawitacja.

Ten proces nadał jej obecny zaokrąglony kształt, wybrzuszający się w równiku i spłaszczony na biegunach (spłaszczona sferoida).

Warstwy

Przyciąganie grawitacyjne określiło, że najgęstsze materiały znajdowały się w środku, a najmniejsza na zewnątrz. Chłodzenie tej geoidy od zewnątrz do wewnątrz określało strukturę zróżnicowanych koncentrycznych warstw.

Warstwa zewnętrzna stwardniała po ochłodzeniu 4,4 miliarda lat temu, tworząc stosunkowo cienką (5-70 km) skorupę złożoną z krzemianów zwaną skorupą. Gęstość skorupy kontynentalnej jest mniejsza niż gęstość skorupy oceanicznej.

Warstwy Ziemi. Źródło: wektoryzacja i tłumaczenie z wersji angielskiej przez Jeremy'ego Kempa. Na podstawie elementów ilustracji wykonanej przez USGS. http://pubs.usgs.gov/publications/text/inside.html / Public domain

Pod skorupą znajduje się lepka warstwa o długości około 2855 km zwana płaszczem, a na końcu żarzący się rdzeń utworzony głównie z żelaza. Ten rdzeń o średnicy około 3.481 km jest podzielony na dwie warstwy: wewnętrzny rdzeń z litego żelaza i niklu oraz zewnętrzny rdzeń płynny.

Właściwości mechaniczne warstw i sił napędowych tektoniki płyt

Z punktu widzenia mechaniki tektonicznej płyt najbardziej istotnymi warstwami są skorupa i płaszcz.

Skórka jest sztywna, chociaż z pewną plastycznością i razem z górną warstwą płaszcza tworzy litosferę. Jest podzielony na fragmenty lub płyty o różnych rozmiarach, zwane płytami tektonicznymi.

Astenosfera

Płaszcz z kolei składa się z dwóch różnych warstw, górnej i dolnej płaszcza. Górny płaszcz jest mniej lepki, ale płynny, podczas gdy dolny (poddany wyższemu ciśnieniu i temperaturze) jest bardziej lepki.

Górna warstwa płaszcza nazywana jest astenosferą i odgrywa ważną rolę, będąc w bezpośrednim kontakcie z litosferą. Astenosfera powoduje ruch płyt tektonicznych, czyli dryf kontynentalny i tworzy nowe dno oceanu w grzbietach.

Z drugiej strony generuje gorące punkty lub obszary gromadzenia się magmy pod skorupą z powodu piór płaszcza. Są to pionowe kanały magmy, które sięgają od astenosfery do skorupy.

Czynniki i siły procesowe

Gęstość materiałów, z których składa się planeta, oraz siła grawitacji determinowały układ warstw. Rosnące ciśnienie i temperatura wewnątrz Ziemi definiują właściwości mechaniczne tych warstw, czyli ich sztywność lub płynność.

Z drugiej strony, siły, które sprzyjają ruchowi materiałów wewnątrz Ziemi, to strumień cieplny i grawitacja. W szczególności konwekcyjne przenoszenie ciepła jest kluczem do zrozumienia ruchu tektonicznego płyt.

Konwekcja objawia się cyrkulacją materii płaszcza, w której cieplejsze dolne warstwy unoszą się i wypierają chłodniejsze warstwy górne, które opadają. Warstwy, które się wznoszą, tracą ciepło, a te, które opadają, zwiększają swoją temperaturę, napędzając tym samym cykl.

Grzbiety oceanu

Na niektórych obszarach głębokiego oceanu występują wulkaniczne pasma górskie, czyli obszary, w których nastąpiło pęknięcie płyt. Te pęknięcia powstają w wyniku naprężeń generowanych przez ruch litosfery popychany przez astenosferę.

Przepływ lepkiego płaszcza napina sztywną skorupę i oddziela płyty tektoniczne. Na tych obszarach, zwanych grzbietami śródoceanicznymi, stopiony bazalt unosi się pod wpływem ciśnienia wewnętrznego i wypływa przez skorupę, tworząc nowe dno oceanu.

Rodzaje płyt tektonicznych

Płyty tektoniczne są zasadniczo dwojakiego rodzaju, oceaniczne i kontynentalne, tworząc w ten sposób trzy możliwości zbieżnych granic między płytami. Są to zbieganie się płyt kontynentalnych z jednym oceanem, jednego oceanu z drugim oceanem i jednego kontynentu z drugim kontynentem.

Płyty oceaniczne

Tworzą je skorupa oceaniczna (gęstsza niż kontynentalna) i zbudowane są z krzemianów żelaza i magnezu (skały maficzne). Skorupa tych płyt jest cieńsza (średnio 7 km) w porównaniu ze skorupą kontynentalną i zawsze jest pokryta wodami morskimi.

Płyty kontynentalne

Skorupa kontynentalna składa się z krzemianów sodu, potasu i glinu (skały felsic), które mają mniejszą gęstość niż skorupa oceaniczna. Jest to płyta o grubszej skorupie, osiągająca w pasmach górskich nawet 70 km grubości.

Jest to tak naprawdę płyta mieszana, w której choć dominuje skorupa kontynentalna, występują również części oceaniczne.

Płyty tektoniczne świata

Mapa granic tektonicznych płyt. Daroca90 / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Tradycyjnie rozpoznawanych jest 7 dużych płyt tektonicznych: euroazjatyckiej, afrykańskiej, australijskiej, północnoamerykańskiej, południowoamerykańskiej, Pacyfiku i Antarktydy. Istnieją również płyty pośrednie, takie jak Nazca, Filipiny, Coco i Karaiby oraz inne bardzo małe.

Niektóre z niewielkich rozmiarów to Anatolia i Morze Egejskie, a tylko na zachodnim Pacyfiku znajduje się ponad 20 małych płyt tektonicznych.

- Płyty główne

• Płyta Afrykańska
• Płyta Antarktyczna
• Talerz arabski
• Talerz Kokosów
• Tablica Juana de Fuca
• Płyta Nazca
• Płyta karaibska
• Pacific Plate
• Płyta euroazjatycka
• Płyta filipińska
• Talerz indo-australijski
• Płyta północnoamerykańska
• Odznaka Scotia
• Płyta Ameryki Południowej
• Australijski talerz

Poniżej opisano niektóre z najważniejszych:

Płyta euroazjatycka

Ta płyta tektoniczna obejmuje Europę, prawie całą Azję, część Północnego Atlantyku i Arktykę. Azja nie obejmuje Hindustanu, Azji Południowo-Wschodniej i Dalekowschodniej Syberii, Mongolii i Chin.

Jest to głównie kontynentalna płyta tektoniczna z rozbieżnymi granicami na grzbiecie atlantyckim na zachodzie. Na południu przedstawia zbieżną granicę z płytami afrykańskimi, arabskimi i indyjskimi, a na wschodzie z różnymi mniejszymi płytami kontynentalnymi.

Płyta Afrykańska

Obejmuje to wschodni Atlantyk i prawie cały kontynent afrykański, z wyjątkiem jego wschodniego pasa, który odpowiada płytom arabskim i somalijskim. Granice tej płyty są rozbieżne na całym jej obwodzie, z wyjątkiem jej kontaktu z płytą euroazjatycką, która jest zbieżna.

Australijski talerz

Australijska płyta tektoniczna obejmuje Australię, Nową Zelandię i części południowo-zachodniego Pacyfiku. Australijska płyta pokazuje rozbieżne granice na południu i zachodzie, podczas gdy na północy i wschodzie jej granice są zbieżne.

Płyta północnoamerykańska

Obejmuje cały subkontynent północnoamerykański po Półwysep Jukatan, Grenlandię, część Islandii, obszary zachodniego Atlantyku Północnego i Arktykę. Granice tej płyty są rozbieżne od grzbietu Atlantyku na wschodzie i zbieżne na Pacyfiku.

Na wybrzeżu Pacyfiku oddziałuje z dwoma małymi płytami z przekształcającymi się granicami (Coco i Juan de Fuca).

Płyta Ameryki Południowej

Obejmuje subkontynent o tej samej nazwie i ma inne granice niż grzbiet atlantycki. Podczas gdy po zachodniej stronie pokazuje zbieżne granice z płytą Nazca, na południowym zachodzie z Antarktydą, a na północy oddziałuje z płytą karaibską.

Pacific Plate

Jest to płyta oceaniczna z rozbieżnymi granicami od grzbietu Pacyfiku, oddzielająca ją od płyty Nazca. Z drugiej strony na północy i zachodzie ma zbieżne granice z płytami północnoamerykańskimi, euroazjatyckimi, filipińskimi i australijskimi.

Płyta Antarktyczna

Ta płyta tektoniczna obejmuje cały szelf kontynentalny Antarktydy i ocean o tej samej nazwie, z rozbieżnymi granicami na jego obwodzie.

Płyta Nazca

Składa się z płyty oceanicznej, która przechodzi w zachodnie wybrzeże płyty południowoamerykańskiej (konwergencja). Podczas gdy rozchodzi się na północy z płytą Coco, a na południu z Antarktydą.

Z drugiej strony, na zachodzie oddziela się od płyty Pacyfiku od jej grzbietu, a jej zderzenie z płytą południowoamerykańską dało początek pasmu górskiego Andów.

- Płyty pomocnicze

• Płyta Amuria
• Płyta Apulijska lub Adriatycka
• Bird Head Plate lub Doberai
• Talerz arabski
• Talerz Altiplano
• Płyta anatolijska
• Płyta Birmy
• Płyta North Bismarck
• Płyta South Bismarck
• Talerz Chiloé
• Płyta Futuna
• Gorda's Plate
• Tablica Juana Fernándeza
• Talerz Kermadec
• Płyta Manus
• Płyta Maoke
• Talerz nubijski
• Płyta Ochocka
• Talerz Okinawa
• Talerz Panama
• Talerz wielkanocny
• Płyta Sandwich
• Płyta szetlandzka
• Timor Plate
• Talerz Tonga
• Płytka sondy
• Tablica z Karoliny
• Talerz mariana
• Płyta Nowych Hebrydów
• Północne Andy Plate

Ruchy tektoniczne płyt

Płyty tektoniczne lub ograniczone fragmenty litosfery poruszają się przenoszone przez ruch astenosfery. Prądy konwekcyjne powodują ruch lepkiego materiału płaszcza, tworząc komórki cyrkulacyjne.

- „przenośnik taśmowy”

Materiał płaszcza górnej warstwy (astenosfera) opada w niższej temperaturze, spychając gorący materiał poniżej. Ten cieplejszy materiał jest mniej gęsty i unosi się, wypierając materię i powodując jej ruch w poziomie, aż ostygnie i ponownie opada.

Ruch w litosferze. Źródło: USGS / domena publiczna

Ten strumień lepkiego wypływu z płaszcza ciągnie płyty tektoniczne utworzone z materiału stałego (litosfery).

Nowe dno oceanu

Kiedy płyty tektoniczne poruszają się, magma (stopiony bazalt) z płaszcza wyłania się w punktach separacji. Ten wyłaniający się bazalt tworzy nowe dno oceanu, spychając stare podłoże poziomo, a skorupa rozszerza się.

Subdukcja

Gdy dno oceanu się rozszerza, zderza się z masami kontynentu. Ponieważ to dno jest gęstsze niż szelf kontynentalny, opada pod nim (subdukcja), więc topi się i ponownie staje się częścią płaszcza.

W ten sposób materiał podlega cyklowi napędzanemu przez konwekcję, a płyty tektoniczne dryfują po powierzchni planety.

- Dryf kontynentalny

Ruch płaszcza spowodowany konwekcją i ruchami płyt tektonicznych litosfery powoduje dryf kontynentalny. To jest względne przemieszczenie kontynentów względem siebie.

Od czasu powstania płyt tektonicznych około 3 miliardów lat temu, w różnym czasie łączyły się i dzieliły. Ostatnia wielka zbieżność większości mas kontynentalnych miała miejsce 300 milionów lat temu, wraz z powstaniem superkontynentu Pangea.

Następnie, w miarę kontynuowania ruchów, Pangea ponownie rozpadła się, tworząc obecne kontynenty, które nadal się poruszają.

Rodzaje granic między płytami

Płyty tektoniczne stykają się ze sobą, tworząc trzy podstawowe typy granic w zależności od ich ruchu względnego. Kiedy dwie płyty zderzają się ze sobą, określa się to jako zbieżną lub destrukcyjną granicę, czy to ortogonalną (zderzającą się czołowo), czy ukośną.

Z drugiej strony, gdy płyty oddalają się od siebie, nazywa się to granicą rozbieżną lub konstruktywną, co ma miejsce w przypadku grzbietów oceanicznych. Przykładem rozbieżnej granicy jest oddzielenie płyty południowoamerykańskiej i afrykańskiej od grzbietu Oceanu Atlantyckiego.

Podczas gdy dwie płyty ocierają się na boki poruszając się w przeciwnych kierunkach wzdłuż uskoku transformacji, nazywa się to granicą transformacji. W Kalifornii dochodzi do przekształcenia granicy między płytami północnoamerykańskimi i pacyficznymi, tworząc uskok San Andrés.

Wzrost Himalajów jest spowodowany zderzeniem płyty indyjskiej z płytą euroazjatycką, która jest ortogonalną zbieżną granicą. W tym przypadku jest to zbieżność dwóch płyt kontynentalnych, więc zachodzi odwodzenie (integracja dwóch mas kontynentalnych podnosząca relief).

Kierunek ruchu

Ze względu na ruch obrotowy Ziemi, płyty tektoniczne poruszają się, obracając się wokół wyimaginowanej osi. Ruch ten oznacza, że ​​dwie zderzające się płyty zmieniają kąt, przechodząc od całkowicie zbieżnej (ortogonalnej) granicy do ukośnej.

Następnie będą poruszać się na boki w przeciwnych kierunkach (granica transformacji) i ostatecznie przyjmą ruch rozbieżny, rozdzielając się.

Prędkość ruchu

Opisane kierunki ruchu są postrzegane w okresach milionów lat, ponieważ skala dryfu kontynentów jest mierzona w milimetrach na rok. Dlatego w skali człowieka nie jest łatwo dostrzec ideę przemieszczenia płyt tektonicznych.

Na przykład płyta afrykańska zderza się z płytą euroazjatycką, tworząc pasmo górskie Betic na Półwyspie Iberyjskim z szybkością 5 mm / rok. Natomiast maksymalna zarejestrowana prędkość to przemieszczenie generowane we wschodnim grzbiecie Pacyfiku, które wynosi 15 mm / rok.

Konsekwencje ruchu

Ruch płyt tektonicznych uwalnia energię z wnętrza planety na granicach płyt mechanicznie (trzęsienia ziemi) i termicznie (wulkanizm). Z kolei przemieszczenia, wstrząsy i tarcia kształtują rzeźbę terenu i oceanów.

- Aktywność wulkaniczna

Strumień cieplny płaszcza i jego cyrkulacja przez konwekcję wypychają stopioną magmę lub bazalt w kierunku powierzchni, powodując erupcje wulkanów. Te z kolei powodują katastrofy, wyrzucając lawę, gazy i cząsteczki zanieczyszczające środowisko.

Wulkaniczne łuki wysp i kontynentalne łuki wulkaniczne

Zbieg dwóch płyt oceanicznych może wytworzyć łańcuchy wulkanów, które po wynurzeniu tworzą łuki wysp. Na zbieżności płyty oceanicznej z kontynentalną tworzą się kontynentalne łuki wulkaniczne, takie jak transkeksykański pas wulkaniczny.

- Aktywność sejsmiczna

Zderzenia płyt tektonicznych, a zwłaszcza granice transformacji, powodują ruchy sejsmiczne lub trzęsienia ziemi. Niektóre z nich osiągają wielkie rozmiary i negatywnie wpływają na ludzi, niszcząc infrastrukturę i powodując śmierć ludzi.

Wina San Andrés (Stany Zjednoczone). Źródło: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Kluft-photo-Carrizo-Plain-Nov-2007-Img_0327.jpg

Wśród konsekwencji tych zjawisk są fale pływowe lub tsunami, kiedy ruch sejsmiczny zachodzi w oceanie.

- Relief Ziemi

Ruch i interakcja płyt tektonicznych ze sobą modelują ukształtowanie terenu i dno oceanu. Wielkie pasma górskie na kontynencie, takie jak Andy i Appalachy, są produktem zbieżności płyt tektonicznych, gdy następuje subdukcja, i Himalajów przez uprowadzenie.

Z kolei ze względu na równowagę izostatyczną lub grawitacyjną, gdy jeden obszar unosi się, inny jest formowany jako zagłębienie lub równina. Ruchy płyt tektonicznych wywołują procesy rozkurczowe, takie jak uskoki, fałdy i inne.

- Pogoda

Rozmieszczenie mas kontynentalnych wpływa na reżim prądów morskich i klimat na świecie. Duże masy kontynentalne ze względu na zbieżność płyt tworzą bardziej suche wnętrza kontynentów, co z kolei wpływa na cykl wodny.

W ten sam sposób wzniesienia górskie powstałe w wyniku procesów subdukcji i odwodzenia wpływają na reżim wiatrowy i rozkład opadów.

Bibliografia

1. Alfaro, P., Alonso-Chaves, FM, Fernández, C. and Gutiérrez-Alonso, G. (2013). Tektonika płyt, integracyjna teoria działania planety. Podstawy koncepcyjne i dydaktyczne. Nauczanie nauk o ziemi.
2. Engel, AEJ i Engel, CG (1964). Skład bazaltów z grzbietu środkowoatlantyckiego. Nauka.
3. Fox, PJ i Gallo, DG (1984). Model tektoniczny dla granic z transformacją grzbietu-płytą kalenicową: Implikacje dla struktury litosfery oceanicznej. Tektonofizyka.
4. Pineda, V. (2004). Rozdział 7: Morfologia dna oceanu i charakterystyka linii brzegowej. W: Werlinger, C (red.). Biologia morska i oceanografia: koncepcje i procesy. Tom I.
5. Rodríguez, M. (2004). Rozdział 6: Tektonika płyt. W: Werlinger, C (red.). Biologia morska i oceanografia: koncepcje i procesy. Tom I.
6. Romanowicz, B. (2009). Grubość płyt tektonicznych. Nauka.
7. Searle, RC i Laughton, AS (1977). Badania sonarowe grzbietu środkowoatlantyckiego i strefy pęknięcia Kurczatowa. Journal of Geophysical Research.
8. Sudiro, P. (2014). Teoria ekspansji Ziemi i jej przejście od hipotezy naukowej do pseudonaukowej wiary. Hist. Geo Space Sci.