Geologia – płyty tektoniczne i ich ruchy, tworzenie się kontynentów i oceanów

Płyta tektoniczna inaczej zwana krą litosferyczną stanowi według teorii tektoniki płyt, jedną

z największych jednostek litosfery. Granice płyt litosferycznych wyznaczone są przez strefy o rosnącej sejsmiczności. Płyty charakteryzują się wysoką sztywnością i spójnością. Płyty dzielą się na kontynentalne

i oceaniczne.

Płyty tektoniczne dzieli się również na większe: Płyta Pacyficzna, Płyta Północnoamerykańska, Płyta Południowoamerykańska, Płyta Eurazjatycka, Płyta Afrykańska, Płyta Indoaustralijska, Płyta Antarktyczna oraz płyty mniejsze: Płyta Juan de Fuca, Płyta Karaibska, Płyta Kokosowa, Płyta Nazca, Płyta Scotia, Płyta Helleńska Płyta Arabska, Płyta Irańska, Płyta Filipińska, Płyta Birmańska, Płyta Sundajska

Warstwy zewnętrzne Ziemi zbudowane są z dwóch jednostek, różniących się właściwościami fizycznymi

i chemicznymi. Jest to litosfera oraz astenosfera. Najbardziej zewnętrzna część litosfery cechuje się sztywnością oraz jest dość chłodna. Astenosfera znajdująca się głębiej, jest znacznie bardziej plastyczna i cieplejsza.

Według teorii tektoniki płyt, warstwa litosfery jest nieciągła, zbudowana jest z kilkunastu płyt tektonicznych (kier tektonicznych) cechujących się dużą sztywnością. Pod wpływem ruchów konwekcyjnych powstających w plastycznej astenosferze, płyty litosfery mogą się przemieszczać. W miejscu styku dwóch płyt tektonicznych, istnieje swoista granica tektoniczna. Rozkład granic jest związany z budową geologiczną oraz zachodzącymi procesami takimi jak trzęsienia ziemi, ruchy górotwórcze, wulkany, rowy oceaniczne oraz grzbiety śródoceaniczne. Płyty kontynentalne i oceaniczne posiadają inne właściwości, różnią się m.in. gęstością właściwą. Ruchy płyt na powierzchni astenosfery wyjaśnia teoria izostazji. Ze względu na sposób i charakter przemieszczania się wglądem siebie, granice płyt tektonicznych dzieli się na trzy rodzaje, każdej granicy przypisane są swoiste zjawiska występujące na powierzchni Ziemi. Wydziela się granice: rozbieżne, występujące w przypadku, kiedy płyty przemieszczają się w kierunku przeciwnym do granicy. Występują m.in. na obszarach rozcinania płyt w ryftach grzbietów śródoceanicznych, w miejscach gdzie następuje wciskanie się magmy, która wznoszona jest przez astenosferę ku powierzchni. Magma krzepnie, rozsuwając płyty, powstaje część dna morskiego, które jest młodsze od otaczających płyt. Jest to proces zwiększania się dna morskiego. Innym rodzajem granic, jest granica zbieżna, powstaje wówczas, gdy płyty przemieszczają się ku sobie. Jedna z płyt podsuwa się pod drugą powstaje tzw. strefa subdukcji. Podsuwająca się płyta zostaje pochłonięta przez górny płaszcz Ziemi, powstają wówczas zjawiska, które są źródłem procesów wulkanicznych na powierzchni płyty górnej, powstaje tzw. łuk magmowy. Kolejnym typem jest granica przesuwcza, powstaje w wyniku przemieszczanie się dwóch płyt równolegle do granicy znajdującej się miedzy nimi. Litosfera w tym przypadku nie jest nadbudowywana nie ulega również pochłonięciu. Tego typu granicami są uskoki transformacyjne, które dzielą grzbiety śródoceaniczne. Granice te w wielu przypadkach sięgają aż do litosfery kontynentalnej np. uskok San Andreas (Kalifornia).

Czynniki wywołujące przemieszczanie się płyt - na początku lat 30-tych, Artur Holmes wysunął teorie, według, której, główną przyczyną dryfu kontynentów, są powstające w płaszczu Ziemi, prądy konwekcyjne. Twierdził, on, że kontynenty poruszają się i unoszą w wyniku działania prądów konwekcyjnych powstających w płaszczu. W miejscach działania prądów wstępujących dochodzi do pęknięcia i rozerwania skorupy ziemskiej. Oddzielające się fragmenty przemieszczają się i oddalają do siebie. W miejscach działania prądów zstępujących, skorupa ziemska zostaję sfałdowana i zaciśnięta, tworzą się w ten sposób masywy górskie oraz rowy tektoniczne.

Teoria tektoniki płyt - tektoniczna, tektonika pochodzi od greckiego słowa, "tekton" co oznacz "budujący". Jedna z teorii przemieszczania się płyt tektonicznych, jest teoria geologiczna, będąca kontynuacją teorii Wegenera. Powstała ona w latach 50-tych a rozwijała się w latach 60-tych XX wieku. Jej powstanie doprowadziło do znacznego przewrotu w naukach zajmujących się badaniem ewolucji naszej planety.

Formowanie się powierzchni Ziemi - kształtowanie powierzchni Ziemi rozpoczyna się, od tzw. fazy wyjściowej a kończy się około ponad 2 mld lat temu. Warstwy powierzchniowe naszej planety charakteryzowały się dość wysoką ruchliwością. Ruchliwość a także zachodzące procesy lądotwórcze, ruchy górotwórcze doprowadziły do tego, że Ziemie ma urozmaiconą rzeźbę. W przypadku braku tych czynników Ziemia po okresie około 100 mln lat, pod wpływem działania tylko czynników zewnętrznych, straciłaby urozmaicony charakter rzeźby. W drugiej fazie kształtowanie się powierzchni Ziemi, która trwała od 2,7 mld lat do 1,8 mld lat temu, polegało przez wszystkim na łączeniu się wysp i archipelagów w jeden sztywny i stabilny kontynent. Połączone fragmenty litosfery znajdowały się pod wpływem działania licznych procesów tektonicznych, które zachodziły w różnych odstępach czasu i z różną intensywnością. Procesy te doprowadziły to tworzenia się tzw. kratonów, sztywnych fragmentów litosfery. W późniejszych okresach kratony podlegały pękaniu i ruchom pionowym. W fazie drugiej panowały różne warunki klimatyczne, które wpływały na rodzaj działających czynników zewnętrznych. Na lądach rozwijały się pokrywy lodowe, dowodem ich istnienia są występujące osady lodowcowe zwane tilitami (znajdujące się w skale zwięzłej gliny lodowcowe). W fazie trzeciej formowanie się powierzchni Ziemi, zwanej fazą tektoniki płyt lub kier, rozpoczętej około 1,8 mln lat temu, następowało dalsze przemieszczanie się sztywnych części litosfery. Nastąpiło formownie się oceanów, proces bardzo powolny, dno powstającego oceanu wielokrotnie się obniżało i podnosiło. Na dnie następowało gromadzenie się osadów, które podczas nasuwanie się na siebie kratonów zostały sfałdowane i wydźwignięte tworzą górskie systemy. Szacuje się, że około 700 mln lat temu na Ziemi istniał prastary wszechląd, który powstał z części litosferycznych, oblewały go wody Wszechoceanu. Ten wielki ląd rozpadł się na liczne mniejsze lądy oddzielone od siebie oceanami: preuralskim, prekaledońskim, prehercyńskim, przypuszcza się również, że oceanem, Tetydy. W wyniku ciągłych ruchów litosfery, ocean prekaledoński, zanikł. Nastąpiło spiętrzenie osadów pochodzących z zlikwidowanego oceanu, co doprowadziło od utworzenia górotworu kaledońskiego. W późniejszym okresie nastąpił zanik oceanu prehercyńskiego oraz preuralskiego. Na nich zostały uformowane górotwory hercynidów i uralidów. Około 200 mln lat temu na Ziemi był jeden wielki, wszechląd, który oblewany był przez wody Wszechoceanu. Około 2000 mln lat rozpoczął się okres tzw. wielkiego dryfu kontynentów. Wszechląd został rozbity na północną Laurazję oraz południową Gondwanę. Ocean Tetydy zaczął się rozwierać. Nastąpił rozwój środkowego i południowego Atlantyku a także tworzenie wodnej przestrzeni miedzy Afryką a Antarktydą. Antarktyda stanowiła wraz z Australią jeden wielki ląd. Indie odrywają się od Afryki i podążają na północ. Nastąpiło rozszerzenie się środkowego Atlantyku w kierunku północnym. Od Grenlandii odrywa się Ameryka, która pozostaje połączona z Europą, do ich rozerwania doszło w okresie późniejszym. Przemieszczający się na zachód ląd Ameryki Północnej i Południowej, przeobrażał się tworząc na zachodnich krańcach górskie systemy. Powoli zanikał Ocean Tetydy. Indie zderzyły się z Azją, rozpoczął się proces formowania i powstawania systemu górskiego Himalajów. Kiedy Australii odłączyła się od Antarktydy nastąpiło utworzenie Oceanu Indyjskiego. Afryka i Europa nadal złączone, nastąpiło formowanie się Alp, Pirenejów oraz Kaukazu. Pozostałością po Oceanie Tetydy jest Morze Śródziemne.

Przemieszczanie się płyt litosfery - ruchy płyt litosferycznych są spowodowane powstającą w płaszczu Ziemi konwekcją. Płyty mogą się poruszasz biernie, w wyniku działania prądów konwekcyjnych lub same mogą być częścią strumienia konwekcyjnego, płyty podlegające, subdukcji. Ruch płyt bada się prowadząc badania paleomagnetyzmu dna oceanicznego. W ostatnim czasie, wykorzystuje się metodę geodezyjną do badania prędkości przemieszczania się płyt. Jedną z takich metod jest metoda interferometrii, posiadająca bardzo dużą bazę (VLBI). Dzięki takim pomiarom można, odczytać prędkość ruchu płyt względem siebie. Na podstawie tych pomiarów stwierdzono, że najszybciej przemieszcza się płyta Pacyficzna względem płyty Nazca, średnio około 15 cm/rok, w okolicach grzbietu Galapagos. Inne płyt średnio poruszają się względem siebie o około 1 cm na rok. Ciągle trwa proces oddzielania się Ameryki Północnej od Europy ze średnią prędkością około 1,5 cm/rok.

Istniejąca teoria płyt litosfery należy obecnie do jednych z najczęściej akceptowanych teorii geotektonicznych, czyli takich, które próbują wyjaśnić zmiany, jakie zaszły w rozmieszczeniu lądów, oceanów i mórz na kuli ziemskiej na przestrzeni wieków, tłumaczą one również powody powstawania fałdowań i ruchów górotwórczych. Założeniem teorii, jest podział litosfery ziemskiej na kilkanaście różnych płyt, które oddzielone są od siebie strefami zwiększającej się sejsmiczności. Płyty cechujące się dużą sztywnością, ciągle się przemieszczają względem siebie, wykonując ruchy po astenosferze, położonej głębiej. Astenosferę uważa się za miejsce powstawania ognisk magmy a także podstawowe źródło powstawania procesów magmowych. Płyty poruszają się z powodu rozrastania się dna oceanicznego, jest to proces powstawania nowych warstw litosferycznych w strefach akrecji. Głównym powodem rozrastania się dna oceanicznego są powstające

w płaszczu Ziemi, prądy konwekcyjne. Powstające prądy konwekcyjne, docierając do warstw litosfery kontynentalnej, powodują jej podgrzewanie a tym samym częściowe topnienie skał. Następnie ochładzają się

i rozchodzą w przeciwnych kierunkach. Wskutek takiego nagrzewanie powstaje w litosferze duże nabrzmienie, które w wyniku rozciągania się, tworzy ryft. Powstawaniu ryftu, towarzyszą procesy wdzierania się magmy bazaltowej w powstałą szczelinę, która jest początkiem nowej warstwy litosfery oceanicznej. Powstała szczelina jest stopniowo rozszerzana przez ciągłe wdzieranie się w nią magmy bazaltowej pochodzącej z płaszcza Ziemi. Magma zastyga w szczelinie, następnie jest szczelina ryftu jest ponownie rozrywana i napełniana magmą. Do pierwotnie powstałej szczeliny na lądzie, zaczyna napływać woda morska, tworząc rów morski np. Morze Czerwone, później może się on uformować w grzbiet śródoceaniczne, powstającego w wyniku wypełniania przez najświeższe warstwy bazaltu, szczeliny ryftu. Starsze warstwy bazaltu stanowią granicę z brzegami kontynentów. Powstający zbiornik morski, powiększa swoje rozmiary do wielkości oceanu, lądy stanowiące, kiedyś jeden wielki kontynent, oddalają się stopniowo od siebie. Współcześnie, oddalanie się Ameryki Północnej i Południowej od Europy i Afryki. Ziemie nie zmienia wielkości swojej powierzchni, przyrost litosfery w jednym miejscu, dziś jest to obszar Oceany Atlantyckiego, musi wiązać się z tym, iż w innym miejscu następuje jej zmniejszenie, obecnie obszar Oceanu Spokojny. Tego typu proces nazywany jest subdukcją, zachodzi w miejscu, w którym prądy konwekcyjne ochładzają się i przyjmują kierunek na zstępujący, miejsce to nazywa się strefą subdukcji. Pochłanianie litosfery jest związane z występowaniem stref głębokich rowów oceanicznych oraz łuków wyspowych. Proces pochłaniania polega na zanurzaniu się cienkich krawędzi litosfery oceanicznej pod warstwy grubej litosfery kontynentalnej, zwanej strefą Benioffa. Procesowi pochłaniani litosfery towarzyszą silne ruchy trące, pomiędzy warstwami płyt litosferycznych, a to powoduje wzrost temperatury oraz ciśnienia, powstają również silne naprężenia, które są powodem trzęsień ziemi oraz procesów wulkanicznych, wypiętrzania się masywów górskich (obecnie wypiętrzeniu podlegają Andy).

Kontynenty - stanowią drugą podstawową jednostkę podziału ziemi, obok oceanów. O kontynentach mówimy w przypadku, dużych powierzchni lądowych (średnia wielkość około kilka mln km²). W geografii fizycznej często rozważa się charakter "wyspiarski" kontynentów, które znajdują się w otoczeniu mórz i oceanów z innymi lądami połączone są poprzez przesmyki np. Ameryka Północna z Ameryką Południowa, Afryka z Azją. Powszechnie jednak rzadko mówi się o "wyspiarskim" charakterze kontynentów. Wielu geografów uważa, że granicami kontynentów mogą być struktury geologiczne takie jak łańcuchy górskie. Obecnie przyjmuje się taka granice między Europą i Azją, którą stanowią góry Ural. Często definicja kontynentów jest odrzucani, uważa się je za obszary umowne, z których każdy ma własne charakterystyczne cechy. W różnych krajach, przyjmuje się wyróżnia się inna liczbę kontynentów, podobnie jest z oceanami. Powszechnie przyjmuje się istnienie sześciu kontynentów: Afryka, Ameryka Południowa, Ameryka Północna, Antarktyda, Australia, Eurazja.

Płyta oceaniczna - inaczej płyta tektoniczna, litosferyczna - jest ot płyta całkowicie lub częściowo znajdująca się pod oceanem np. Płyta Nazca, Płyta Pacyficzna

Proces orogenezy (ruchy górotwórcze) - w skali geologiczne są to procesy zaliczane do krótkotrwałych, są to procesy odnoszące się do ruchów skorupy ziemskiej, zachodzących na dużych obszarach. W ich wyniku powstają góry (oregon). Ruchy skorupy ziemskiej powodują sfałdowanie zgromadzonych osadów, tworzenie się płaszczowin i nasunięć. Powoduje doprowadza od zmniejszenia się strefy z deformacjami. Łącznie z tymi procesami występują zjawiska magnetyzmu oraz licznych przeobrażeń. Mówiąc o orogenezie mamy na myśli proces powstawania pasm górskich, w sensie geologicznym. Jednak o pod pojęciem orogenezy często rozumie się procesy powstawania gór w sensie topograficznym, czyli procesy wypiętrzani lub obniżania obszarów względem otaczających ich pionowych uskoków, w postaci zrębu tzw. góry zrębowe. Obie przyczyny formowanie się pasm górskich opierają się o teorię geotektoniczną. Kiedyś uważano, że głównym powodem powstawania gór jest istnienie geosynklin a tym samym związanymi z nimi procesami fałdowania się znajdujących się w nich osadów. Dziś za główną przyczynę powstawania gór uznaje się przemieszczanie

i kolizje płyt litosferycznych w tzw. strefach subdukcji. W dziejach ziemi wyróżnia się klika głównych orogenez: prekambryjskie (Gotydy, Karelidy, Saamidy), kaledońską, hercyńską, alpejską. W każdej z tych orogenez wydziela się kilka lub kilkanaście faz orogenicznych, w których następowały wzmożone ruchy fałdowe. Kolejne orogenezy obejmowały całą powierzchnie ziemi, jednak z różna intensywnością np. faza orogeniczna zwana kimeryjską w Europie była bardzo słaba w Azji i Ameryce Północnej, siła jej była bardzo duża i doprowadziła do utworzenia licznych łańcuchów górskich. W czasie orogenezy następuje sfałdowanie znajdujących się w geosynklinie osadów potem następuje ich wydźwignięcie w postaci pasm gór fałdowych.

W obrębie kratonów orogeneza, powoduje pionowe przemieszczenie, które tworzą góry zrębowe.

Proces subdukcji - zachodzi wówczas, gdy jedna z płyt litosferycznych jest wciągana pod drugą. Wciąganie płyty oceanicznej pod kontynentalną lub oceaniczną. Strefa subdukcji występuje w miejscu przebiegu granic zbieżnych (konwergentnych lub kolizyjnych)między płytami litosferycznymi. Wydzielamy trzy typy stref subdukcji:

- typ andyjski - płyta oceaniczna jest wciągana pod płytę kontynentalną. Granica strefy kolizji jest wyznaczona przez głęboki rów oceaniczny. Oregon kolizyjny tworzy się w pewnej odległości od strefy kolizji, dochodzi

w nim do silnych ruchów fałdujących osady płyty oceanicznej. Procesowi temu towarzyszy zjawisko wulkanizmu oraz trzęsienia ziemi. Tego typy strefy subdukcji występują m.in. na wschodniej części Oceanu Spokojnego,

u wybrzeży Ameryki Południowej (Rów Atakamski, Andy).

- typ japoński - płyta oceaniczna jest wciągana pod płytę kontynentalna, jednak strefa subdukcji związana

z występowanie i tworzeniem się łuków wyspowych oraz basenów marginalnych (zaułkowych). Granica strefy kolizji jest wyznaczana przez rów oceaniczny. Podobnie jak w typie andyjskim, procesom subdukcji towarzyszą procesy wulkaniczne oraz trzęsienia ziemi. Tego typu strefy występują m.in.: w zachodniej części Oceanu Spokojnego, wybrzeża Azji (Rów Filipiński, Filipiny, Morze Południowochiński, Rów Nansei-Shoto, Wyspy Riukiu, Morze Wschodniochińskie, Rów Japoński, Wyspy Japońskie, Morze Japońskie, Rów Kurylsko-Kamczacki, Kuryle, Morze Ochockie, Rów Aleucki, Aleuty, Morze Beringa.

- typ mariański - płyta oceaniczna wciągana jest pod płytę oceaniczną, następuje również kolizja dwóch łuków wyspowych lub łuku wyspowego z grzbietem podmorskim. Tego typu strefy występują m.in. w zachodniej części Oceanu Spokojnego (Rów Kermadec, Rów Tonga, Rów Mariański, Rów Bonin).

Superkontynent - tworzony był, przez co najmniej dwa współczesne kontynenty, stanowił on wielka masą lądową. Definicja superkontynentu jest umowna, podobnie jak definicja samego kontynentu. Zwykle nazwę superkontynentu stosuje się do istniejących w przeszłości lądów, które były tworzone przez złączone dzisiejsze kontynenty. Superkontynenty obejmowały całość istniejących lądów na ówczesnej kuli ziemskiej lub obejmowały znaczną ich cześć. Tworzenie się superkontynentów, było wynikiem przemieszczanie się lądów zgodnie z teorią tektoniki płyt litosferycznych. Obecnie terminu superkontynent używa się do określenia obszarów tworzonych przez kilka kontynentów np. Eurazja, Eurafrazja, Ameryka. Obszary te są również nazywane kontynentami lub podzielone na mniejsze części, subkontynentami lub częściami świata.

Powstawanie superkontynentów:

- Pangea - superkontynent, który przez długi okres w dziejach Ziemi, stanowił jeden wielki ląd. Prowadzone badania wskazują, że na Ziemi superkontynenty tworzyły się, co pewien okres czasu i rozpadały ponownie. Cykl powstania superkontynentu i jego rozpadu szacuje się na około 250 mln lat. Wielkie masy lądu, jakimi były superkontynenty, powodują zachorowania przepływy ciepła pochodzącego z wnętrza Ziemi, czego skutkiem jest przegrzanie się astenosfery. W wyższej warstwie, litosferze powoduje to do powstania dużej ilości intruzji magmowych, co powoduje nabrzmienie litosfery i jej pękanie. Magma bazaltowa wylewa się i dochodzi do rozrywania skorupy ziemskiej, powstające zagłębienie zostaje wypełnione wodą. Współcześni naukowcy zastanawiają się jak dochodzi do powstawania superkontynentów, jedni uważają, że doprowadza do tego dryf kontynentalny, kontynenty krążą łączą się ze sobą, potem rozpadają się, by ponownie się złączyć.

- Eurazja - jest to największy kontynent na Ziemi, zajmuje powierzchnię 54,9 mln km², zamieszkiwany jest przez 4,2 mld ludzie (1996), dzieli się go umownie na Europę i Azję. W XIX wieku wprowadzono po raz pierwszy termin Eurazja, w celu podkreślenia związku Azji i Europy. Wyznaczenie granicy miedzy Europa a Azja jest bardzo trudny, gdyż brakuje odpowiednich granic naturalnych. Dziś za granicę między Azją a Europą uznaje się pas biegnący wzdłuż wschodnich podnóży gór Ural, od Zatoki Bajdarackiej na północy do rzeki Emby na południu, dalej w kierunku jej ujścia północnym wybrzeżem Morza Kaspijskiego. Dalej granica przebiega obniżeniem Kumsko-Manyckim do ujścia Donu do Morza Azowskiego, potem Cieśniną Kerczeńską, przez Morze Czarne, cieśninę Bosfor, Morze Marmara, cieśninę Dardanele, po wschodnie wybrzeże Morza Egejskiego. Eurazja należy do najbardziej urozmaiconych pod względem ukształtowania lądów na Ziemi. Występują tutaj najwyższe masywy górskie, liczne rozległe wyżyny, niziny oraz największe depresje.

- Ameryka - stanowi cześć świata, znajdującą się na półkuli zachodniej zalicza się do niej dwa kontynenty: Amerykę Północną oraz Południową. Ameryka ciągnie się na 15,5 tys. km, począwszy od Archipelagu Arktycznego aż po Ziemię Ognistą. Często obie Ameryki są określane nazwą Nowy Świat. W Ameryce wyróżnia się: Amerykę Północną, Południową (Łacińska, Iberoameryka, Hispanoameryka, Luzytoameryka), Centralną (Środkową).