Tektonika płyt litosfery

Jądro Ziemi jest bardzo gorące, do tego nie trzeba przekonywać chyba nikogo. Co się dzieje z tym ciepłem i energią zanim dotrą na powierzchnię? O tym właśnie mówi, między innymi, teoria tektoniki litosfery. Na początek wyjaśnię podstawowe zagadnienia, a później przybliżę jak naukowcy na to wpadli.

Konwekcja i subdukcja, czyli tektonika w pigułce

Ciepło unosi się ku górze – czy to ciepłe powietrze, czy gorąca magma. Zjawisko to nazywamy konwekcją. Im jest dalej od jądra planety tym bardziej się ochładza. W niektórych miejscach magma przerywa warstwę litosfery i wydostaje się na powierzchnię. Nagłe wychłodzenie powoduje zastygnięcie magmy. Jednak od dołu wciąż napływają kolejne porcje, więc młode skały są odsuwane na bok i tworzą nowe fragmentu dna oceanu lub rzeźby terenu.

W przyrodzie wszystko jest zbalansowane. Jeśli w jednym miejscu przybywa dna morskiego, gdzieś indziej powinno go ubywać. Dzieje się to w strefach subdukcji. Poszczególne płyty nachodzą na siebie, spychając sąsiednie w dół. Tam panują wyższe temperatury i skały znów roztapiane są do postaci magmy.

Głównymi założeniami teorii tektoniki płyt są:

• litosfera składa się z płyt – Pacyficznej, Nazca, Północnoamerykańskiej, Południowoamerykańskiej, Euroazjatyckiej, Afrykańskiej, Indo-australijskiej, Antarktycznej, oraz kilku mniejszych np. arabskiej, indyjskiej, karaibskiej, filipińskiej, kokosowej
• płyty litosfery to sztywne bloki przesuwające się po plastycznej astenosferze dzięki dryfowi kontynentów, dzielą się na oceaniczne i oceaniczno-kontynentalne
• płyty litosfery są budowane w okolicach grzbietów śródoceanicznych i niszczone w strefach subdukcji
• fragmenty kontynentalne płyt oceaniczno-kontynentalnych nie są niszczone, ponieważ są lżejsze
• bloki kontynentalne mogą mieć krawędzie typu atlantyckiego, gdy są wewnątrz płyty (Antarktyka) lub typu andyjskiego, gdy są na styku z inną płytą (rejon Andów, Himalajów)

Produkty uboczne tektoniki

Dzięki ciągłemu obiegowi magmy i skał powstają nowe formy na powierzchni litosfery. Są one zbudowane z magmy bazaltowej, głównego budulca dna oceanicznego oraz dolnej części lądów, albo andezytowej, która jest podstawą skorupy kontynentalnej.

• ryft, dolina ryftowa – osiowa szczelina w dnie morskim, gdzie wydobywa się magma bazaltowa
• grzbiet śródoceaniczny – grzbiet otaczający z obu stron ryft. Są to skały, które są młode i nie opadły niżej tak jak materiał równin abisalnych.
• punkty gorąca – skupiska magmy występujące głębiej niż ogniska tworzące ryfty. Mogą tworzyć się w pobliżu dolin ryftowych (Islandia, Morze Czerwone), jak i z dala od nich (Hawaje). Nie zmieniają położenia, więc dno morskie przesuwając się nad nimi, daje miejsce dla tworzenia nowych wysp.
• tarczowe wulkany bazaltowe, tworzące archipelagi wysp (Hawaje)
• łuki wyspow, morza marginalne i rowy oceaniczne – powstają w strefach subdukcji dwóch płyt oceanicznych.
• młode góry nadbrzeżne – podobnie jak łuki wyspowe powstają w strefach subdukcji, ale płyty oceanicznej z kontynentalną.
• trzęsienia ziemi, wybuchy wulkanów – litosfera to ogromna masa skał, więc przy jakichkolwiek zderzeniach czy tarciach między płytami dochodzi do wstrząsów i przerywania ciągłości skorupy ziemskiej.
• uskoki transformacyjne – powstają na styku dwóch płyt, które dryfują z różną prędkością np. uskok San Andreas w Kalifornii

Hipoteza rozrostu dna oceanicznego i płyty litosferyczne

To, że dno oceanów się rozrasta, odkryto stosunkowo niedawno. W latach 50. zauważono, że w lądowych dolinach ryftowych (np. w Afryce) punkty oddalają się od siebie. Podobne badania prowadzili Marie Tharp i Bruce Heezen dla dolin oceanicznych. Stwierdzili, że skorupa ziemska ma takie rozdarcia, ponieważ wnętrze Ziemi się rozszerza. Była to nieco katastroficzna teoria.

Do innych wniosków doszli Robert S. Dietz i Harry H. Hess na początku lat 60. Mierzyli temperaturę skał i ich wiek. W dolinach ryftowych były one najcieplejsze oraz najmłodsze, co potwierdzało, że tam właśnie rodzą się nowe skały z magmy. Innym wyznacznikiem rozrostu dna oceanicznego, którym zajęli się F. Vine i D. Matthews, było namagnesowanie skał równolegle do ryftu. W okresie pierwszym powstające skały były zgodnie z magnetyzmem planety. Po inwersji pola magnetycznego nowe skały zwracały się w stronę nowego bieguna. Tym samym dno oceanu pokryte jest pasami zgodnymi i niezgodnymi z obecnym magnetyzmem Ziemi.