Тектоника плит: что это такое и как работает

Тектоника плит — это теория (версия гипотезы перемещения континентов Альфреда Вегенера, 1912 г.), согласно которой внешняя оболочка Земли разделена на большие плиты твердой породы, называемые «пластинами», которые скользят по мантии Земли, скалистому внутреннему слою над ядром Земли. Твердый внешний слой Земли, который включает в себя кору и самую верхнюю мантию, называется литосферой. Согласно Британской энциклопедии, ее толщина составляет 100 км. Под литосферой находится астеносфера — вязкий слой, податливый из-за глубокого тепла внутри Земли. Он смазывает нижние стороны тектонических плит Земли, позволяя литосфере перемещаться.

Движущей силой тектоники плит является конвекция в мантии. Горячий материал вблизи ядра Земли поднимается, а более холодная мантийная порода опускается. «Это похоже на кастрюлю, кипящую на плите», — отметил Ван дер Эльст.

Между тем, геологи представляют себе плиты над этой бурлящей мантией как бамперные автомобили; они неоднократно сталкиваются, склеиваются, а затем разрываются. Геологи называют места, где сегменты встречаются и делятся, границами плит. Считается, что они оборачиваются вокруг Земли, как швы на бейсболе. Существует три способа пересечения границ плит и каждый из них вызывает уникальную геологическую особенность.

Конвергентные границы возникают там, где плиты сталкиваются друг с другом. Там, где эти плиты встречаются, земная кора крошится и сгибается в горные хребты. Например, Индия и Азия объединились около 55 миллионов лет назад, чтобы создать Гималайские горы. Геологи обнаружили, что Швейцарские Альпы поднимаются быстрее, чем опускаются из-за эрозии, и, таким образом, растут с каждым годом, согласно исследованию 2020 года в журнале Earth-Science Reviews. Однако, когда масса горы становится слишком большой, чтобы противостоять гравитации, она перестает расти. По данным Гавайского университета в Маноа, эрозия также препятствует росту, изнашивая горы, но поскольку горы могут расти относительно быстро, эрозия обычно не побеждает.

Когда сходятся две океанические плиты, образуется глубокая впадина, такая как Марианская в северной части Тихого океана, которая считается самой глубокой точкой на Земле. Пример тектоники плит: фото Срединно-Атлантического хребта в долине Тингвеллир в Исландии.

Как следует из названия, расходящиеся границы — это тектонические границы, где плиты «расходятся» или раздвигаются. Это движение создает гигантские впадины на суше, такие как Восточноафриканский разлом. В океане этот же процесс создает срединно-океанические хребты. Горячая магма из мантии Земли поднимается на эти хребты, образуя новую океаническую кору и раздвигая плиты. Подводные горы и вулканы могут подниматься вдоль этого шва, в некоторых случаях образуя острова. Последний тип границы плит, границы преобразования, существует там, где плиты движутся боком по отношению друг к другу. Такое скользящее движение между границами плит вызывает землетрясение. По данным National Geographic, тектонические плиты движутся со скоростью от 3 до 5 сантиметров в год. Это примерно так же быстро, как растут ногти у человека!

Поскольку Земля сферическая, ее тектонические или литосферные плиты разбиты на десятки изогнутых секций (как треснутая яичная скорлупа). По данным Геологической службы США (USGS), размер каждой плиты колеблется от нескольких сотен до тысяч километров, и в зависимости от ее размера она классифицируется как «большая» и «маленькая».

Однако, согласно статье 2012 года в Nature, землетрясения за последние несколько десятилетий свидетельствуют о том, что индо-австралийская плита треснула 10 миллионов лет назад, создав отдельную индийскую и австралийскую плиты, которые могут увеличить количество основных плит до восьми. Тихоокеанская плита по-прежнему является самой большой из всех тектонических плит. Она находится под океаном и имеет размер 103 000 000 квадратных километров.

Список маленьких плит Земли включает Арабскую, Карибскую, Кокосовую, Филиппинскую, а также плиту Шотландии и Наска. Существуют и другие плиты, расположенные по всему миру.

Несмотря на то, что возраст Земли составляет 4,54 миллиарда лет, океаническая кора постоянно перерабатывается в зонах тектонического процесса земной коры (субдукции). Это означает, что самому старому морскому дну около 200 миллионов лет. Самые старые океанические породы находятся в северо-западной части Тихого океана и восточной части Средиземного моря. Фрагменты континентальной коры были обнаружены 3,8 миллиарда лет назад в Гренландии.

С помощью подсказок, оставленных в скалах и окаменелостях, геологи могут восстановить прошлую историю континентов Земли. Большинство ученых считают, что современная тектоника плит взяла верх над более ранним планетарным развитием около 3 миллиардов лет назад, основываясь на древних магмах и минералах, сохранившихся в породах того периода. Согласно статье 2020 года в журнале Discover, исследователи нашли доказательства того, что тектоника плит могла быть активной до 4 миллиардов лет назад.

Поскольку континенты расположены вокруг Земли, они иногда собираются вместе, образуя гигантские суперконтиненты или единую сушу. Один из самых ранних больших суперконтинентов, называемый Родиния, образовался около 1 миллиарда лет назад. Его распад связан с глобальным оледенением, называемым Снежной Землей.

Более поздний суперконтинент под названием Пангея сформировался около 300 миллионов лет назад. Африка, Южная Америка, Северная Америка и Европа тесно прижались друг к другу, оставив характерный рисунок окаменелостей и пород, как только Пангея распалась, после чего геологи смогли расшифровать эти породы. Кусочки, оставленные Пангеей, от окаменелостей до соответствующих береговых линий вдоль Атлантического океана, дали первые намеки на то, что континенты Земли движутся.