Teori lempeng tektonik. Lempeng Tektonik Lempeng benua
Cangkang permukaan bumi terdiri dari bagian - lempeng litosfer atau tektonik. Mereka adalah blok besar yang tidak terpisahkan dalam gerakan terus menerus. Hal ini menyebabkan munculnya berbagai fenomena di permukaan bumi, yang mengakibatkan perubahan relief.
Lempeng tektonik
Lempeng tektonik merupakan komponen litosfer yang bertanggung jawab atas aktivitas geologi planet kita. Jutaan tahun yang lalu mereka merupakan satu kesatuan, membentuk benua super terbesar yang disebut Pangaea. Namun akibat tingginya aktivitas di perut bumi, benua ini terpecah menjadi benua-benua yang saling menjauh hingga jarak maksimal.
Menurut para ilmuwan, dalam beberapa ratus tahun proses ini akan berjalan ke arah yang berlawanan, dan lempeng tektonik akan kembali sejajar satu sama lain.
Beras. 1. Lempeng tektonik bumi.
Bumi adalah satu-satunya planet di tata surya yang cangkang permukaannya terpecah menjadi beberapa bagian. Ketebalan tektoniknya mencapai beberapa puluh kilometer.
Menurut tektonik, ilmu yang mempelajari lempeng litosfer, sebagian besar wilayah kerak bumi dikelilingi oleh zona dengan aktivitas yang meningkat. Pada pertemuan lempeng-lempeng yang berdekatan, fenomena alam, yang paling sering menimbulkan akibat bencana skala besar: letusan gunung berapi, gempa bumi hebat.
Pergerakan lempeng tektonik bumi
Alasan utama mengapa seluruh litosfer bumi terus bergerak adalah konveksi termal. Suhu yang sangat tinggi terjadi di bagian tengah planet ini. Saat dipanaskan, lapisan atas materi yang terletak di perut bumi akan naik, sedangkan lapisan atas, yang sudah mendingin, tenggelam ke arah tengah. Sirkulasi materi yang terus menerus menyebabkan bagian-bagian kerak bumi bergerak.
artikel TOP 1yang membaca bersama ini
Kecepatan pergerakan lempeng litosfer kurang lebih 2-2,5 cm per tahun. Karena pergerakannya terjadi di permukaan planet, deformasi yang kuat terjadi di kerak bumi pada batas interaksinya. Biasanya, hal ini mengarah pada pembentukan barisan pegunungan dan patahan. Misalnya, di wilayah Rusia sistem pegunungan Kaukasus, Ural, Altai, dan lainnya terbentuk dengan cara ini.
Beras. 2. Kaukasus Besar.
Ada beberapa jenis pergerakan lempeng litosfer:
- Berbeda - dua platform menyimpang, membentuk pegunungan bawah air atau lubang di tanah.
- Konvergen - dua lempeng saling mendekat, sedangkan lempeng yang lebih tipis tenggelam di bawah lempeng yang lebih besar. Pada saat yang sama, barisan pegunungan terbentuk.
- geser - dua lempeng bergerak berlawanan arah.
Afrika benar-benar terpecah menjadi dua. Retakan besar di dalam tanah telah tercatat, membentang di sebagian besar Kenya. Menurut para ilmuwan, dalam waktu sekitar 10 juta tahun, benua Afrika secara keseluruhan akan lenyap.
Beras. 3. Retakan di Afrika.
Apa yang telah kita pelajari?
Saat mempelajari topik "Lempeng Tektonik" kita mengetahui bahwa permukaan planet terdiri dari lempeng-lempeng individual yang bergerak terus menerus. Kami mengetahui hal ini justru berkat pergerakan lempeng-lempeng ini bola dunia mempunyai topografi yang bervariasi.
Uji topiknya
Evaluasi laporan
Peringkat rata-rata: 4.4. Total peringkat yang diterima: 281.
Landasan teori geologi pada awal abad ke-20 adalah hipotesis kontraksi. Bumi mendingin seperti apel yang dipanggang, dan kerutan muncul di atasnya dalam bentuk pegunungan. Ide-ide ini dikembangkan oleh teori geosinklin, yang dibuat berdasarkan studi tentang struktur terlipat. Teori ini dirumuskan oleh James Dana yang menambahkan prinsip isostasi pada hipotesis kontraksi. Menurut konsep ini, bumi terdiri dari granit (benua) dan basal (lautan). Ketika Bumi berkontraksi, gaya tangensial muncul di cekungan lautan, yang menekan benua. Yang terakhir naik ke pegunungan dan kemudian runtuh. Materi yang dihasilkan dari kehancuran disimpan dalam cekungan.
Selain itu Wegener mulai mencari bukti geofisika dan geodesi. Namun, pada saat itu tingkat ilmu-ilmu tersebut jelas belum cukup untuk mencatat pergerakan benua modern. Pada tahun 1930, Wegener meninggal dalam ekspedisi di Greenland, namun sebelum kematiannya ia sudah mengetahui bahwa komunitas ilmiah tidak menerima teorinya.
Mulanya teori pergeseran benua diterima dengan baik oleh komunitas ilmiah, tetapi pada tahun 1922 ia mendapat kritik keras dari beberapa spesialis terkenal. Argumen utama yang menentang teori ini adalah pertanyaan tentang gaya yang menggerakkan lempeng. Wegener percaya bahwa benua bergerak di sepanjang basal dasar laut, tetapi hal ini memerlukan kekuatan yang sangat besar, dan tidak ada yang bisa menyebutkan sumber kekuatan ini. Gaya Coriolis, fenomena pasang surut, dan beberapa lainnya diduga sebagai sumber pergerakan lempeng, namun perhitungan paling sederhana menunjukkan bahwa semuanya sama sekali tidak cukup untuk menggerakkan blok benua yang sangat besar.
Kritik terhadap teori Wegener berfokus pada pertanyaan tentang gaya yang menggerakkan benua, dan mengabaikan banyak fakta yang tentu saja membenarkan teori tersebut. Pada dasarnya, mereka menemukan satu isu yang membuat konsep baru tersebut tidak berdaya, dan tanpa kritik yang membangun mereka menolak bukti utama. Setelah kematian Alfred Wegener, teori pergeseran benua ditolak, menjadi ilmu pinggiran, dan sebagian besar penelitian terus dilakukan dalam kerangka teori geosinklin. Benar, ia juga harus mencari penjelasan tentang sejarah pemukiman hewan di benua tersebut. Untuk tujuan ini, diciptakanlah jembatan darat yang menghubungkan benua-benua, tetapi terjun ke kedalaman laut. Ini adalah kelahiran lain dari legenda Atlantis. Perlu dicatat bahwa beberapa ilmuwan tidak mengakui keputusan otoritas dunia dan terus mencari bukti pergerakan benua. Tak du Toit ( Alexander du Toit) menjelaskan terbentuknya pegunungan Himalaya akibat tumbukan Hindustan dan lempeng Eurasia.
Perjuangan yang lamban antara kaum fixis, sebutan bagi para pendukung tidak adanya gerakan horizontal yang signifikan, dan kaum mobilis, yang berpendapat bahwa benua memang bergerak, berkobar dengan semangat baru pada tahun 1960-an, ketika, sebagai hasil dari studi dasar laut. , petunjuk ditemukan untuk memahami “mesin” yang disebut Bumi.
Pada awal tahun 1960-an, peta relief dasar laut telah disusun, yang menunjukkan bahwa di tengah lautan terdapat pegunungan tengah laut yang menjulang 1,5-2 km di atas dataran abisal yang tertutup sedimen. Data ini memungkinkan R. Dietz dan Harry Hess mengajukan hipotesis penyebaran pada tahun 1963. Menurut hipotesis ini, konveksi terjadi di dalam mantel dengan kecepatan sekitar 1 cm/tahun. Cabang sel konveksi yang menanjak membawa material mantel di bawah punggung tengah laut, yang memperbarui dasar laut di bagian aksial punggungan setiap 300-400 tahun. Benua tidak mengapung di kerak samudera, tetapi bergerak di sepanjang mantel, secara pasif “disolder” ke dalam lempeng litosfer. Menurut konsep penyebarannya, cekungan samudera mempunyai struktur yang bervariasi dan tidak stabil, sedangkan benua stabil.
Gaya penggerak yang sama (perbedaan ketinggian) menentukan derajat kompresi elastis horizontal kerak bumi oleh gaya gesekan kental aliran terhadap kerak bumi. Besarnya kompresi ini kecil di daerah naiknya aliran mantel dan meningkat ketika mendekati tempat turunnya aliran (akibat perpindahan tegangan tekan melalui kerak keras yang diam ke arah dari tempat naiknya aliran. ke tempat turunnya aliran). Di atas aliran menurun, gaya tekan pada kerak begitu besar sehingga dari waktu ke waktu kekuatan kerak terlampaui (di wilayah dengan kekuatan terendah dan tegangan tertinggi), dan terjadi deformasi inelastis (plastis, getas) pada kerak. - gempa bumi. Pada saat yang sama, seluruh pegunungan, misalnya Himalaya, terjepit dari tempat deformasi kerak bumi (dalam beberapa tahap).
Selama deformasi plastis (getah), tegangan di dalamnya—gaya tekan pada sumber gempa dan sekitarnya—berkurang dengan sangat cepat (sebagaimana laju perpindahan kerak bumi selama gempa bumi). Namun segera setelah berakhirnya deformasi inelastis, peningkatan tegangan yang sangat lambat (deformasi elastis), yang disela oleh gempa bumi, berlanjut karena pergerakan aliran mantel kental yang sangat lambat, yang memulai siklus persiapan untuk gempa bumi berikutnya.
Dengan demikian, pergerakan lempeng merupakan akibat perpindahan panas dari pusat bumi oleh magma yang sangat kental. Dalam hal ini, sebagian energi panas diubah menjadi pekerjaan mekanis untuk mengatasi gaya gesekan, dan sebagian, setelah melewati kerak bumi, dipancarkan ke ruang sekitarnya. Jadi planet kita, dalam arti tertentu, adalah mesin panas.
Ada beberapa hipotesis mengenai penyebab tingginya suhu interior bumi. Pada awal abad ke-20, hipotesis tentang sifat radioaktif energi ini menjadi populer. Hal tersebut tampaknya terkonfirmasi dengan perkiraan komposisi kerak bumi bagian atas yang menunjukkan konsentrasi uranium, kalium dan unsur radioaktif lainnya yang sangat signifikan, namun kemudian ternyata kandungan unsur radioaktif pada batuan kerak bumi sama sekali tidak mencukupi. untuk memberikan aliran panas dalam yang diamati. Dan kandungan unsur radioaktif pada material subcrustal (komposisinya mirip dengan basal dasar laut) dapat dikatakan dapat diabaikan. Namun, hal ini tidak mengecualikan kandungan unsur radioaktif berat yang cukup tinggi yang menghasilkan panas di zona tengah planet.
Model lain menjelaskan pemanasan melalui diferensiasi kimiawi bumi. Planet ini awalnya merupakan campuran zat silikat dan logam. Namun bersamaan dengan terbentuknya planet ini, diferensiasinya menjadi cangkang-cangkang terpisah dimulai. Lebih padat bagian logam bergegas menuju pusat planet, dan silikat terkonsentrasi di cangkang atas. Pada saat yang sama, energi potensial sistem berkurang dan diubah menjadi energi panas.
Peneliti lain percaya bahwa pemanasan planet terjadi sebagai akibat dari pertambahan dampak meteorit pada permukaan benda langit yang baru lahir. Penjelasan ini diragukan - selama akresi, panas dilepaskan hampir di permukaan, sehingga dengan mudah keluar ke luar angkasa, dan bukan ke wilayah pusat Bumi.
Kekuatan sekunder
Gaya gesekan viskos yang timbul sebagai akibat konveksi termal memainkan peran yang menentukan dalam pergerakan pelat, tetapi selain itu, gaya lain yang lebih kecil namun juga penting juga bekerja pada pelat. Ini adalah gaya Archimedes, yang memastikan terapungnya kerak yang lebih ringan di permukaan mantel yang lebih berat. Gaya pasang surut disebabkan oleh pengaruh gravitasi Bulan dan Matahari (perbedaan pengaruh gravitasinya pada titik-titik bumi yang berbeda jaraknya). Sekarang “punuk” pasang surut di Bumi yang disebabkan oleh gaya tarik Bulan rata-rata berukuran sekitar 36 cm. Sebelumnya, Bulan lebih dekat dan ini terjadi dalam skala besar, deformasi mantel menyebabkan pemanasannya. Misalnya, vulkanisme yang diamati di Io (bulan Yupiter) justru disebabkan oleh gaya-gaya ini - pasang surut di Io sekitar 120 m tekanan atmosfer pada berbagai bidang permukaan bumi - gaya tekanan atmosfer sering berubah sebesar 3%, yang setara dengan lapisan air terus menerus setebal 0,3 m (atau granit setebal minimal 10 cm). Selain itu, perubahan ini dapat terjadi pada zona yang lebarnya ratusan kilometer, sedangkan perubahan gaya pasang surut terjadi lebih lancar – pada jarak ribuan kilometer.
Batas divergen atau batas lempeng
Ini adalah batas antara lempeng yang bergerak berlawanan arah. Dalam topografi bumi, batas-batas ini dinyatakan sebagai keretakan, di mana deformasi tarik mendominasi, ketebalan kerak bumi berkurang, aliran panas maksimum, dan terjadi vulkanisme aktif. Jika batas seperti itu terbentuk pada suatu benua, maka akan terbentuklah celah benua, yang nantinya dapat berubah menjadi cekungan samudera dengan celah samudera di tengahnya. Di celah samudera, kerak samudera baru terbentuk akibat penyebaran.
Keretakan samudera
Skema struktur punggungan tengah laut
Perpecahan benua
Pecahnya benua menjadi beberapa bagian diawali dengan terbentuknya keretakan. Kerak bumi menipis dan bergerak terpisah, dan magmatisme dimulai. Depresi linier memanjang dengan kedalaman sekitar ratusan meter terbentuk, dibatasi oleh serangkaian patahan. Setelah ini, ada dua skenario yang mungkin terjadi: perluasan keretakan berhenti dan diisi dengan batuan sedimen, berubah menjadi aulacogen, atau benua terus bergerak menjauh dan di antara mereka, sudah berada dalam keretakan samudera yang khas, kerak samudera mulai terbentuk. .
Batasan konvergen
Batas konvergen adalah batas pertemuan lempeng-lempeng. Ada tiga opsi yang mungkin:
- Lempeng benua dengan lempeng samudera. Kerak samudera lebih padat dibandingkan kerak benua dan tenggelam di bawah benua pada zona subduksi.
- Lempeng Samudera dengan Lempeng Samudera. Dalam hal ini, salah satu lempeng merayap di bawah lempeng lainnya dan zona subduksi juga terbentuk, di atasnya terbentuk busur pulau.
- Lempeng benua dengan lempeng benua. Tabrakan terjadi dan muncul area lipatan yang kuat. Contoh klasiknya adalah Himalaya.
Dalam kasus yang jarang terjadi, kerak samudera terdorong ke kerak benua - obduksi. Berkat proses ini, ofiolit di Siprus, Kaledonia Baru, Oman, dan lainnya muncul.
Zona subduksi menyerap kerak samudera, sehingga mengimbangi kemunculannya di pegunungan tengah laut. Proses dan interaksi yang sangat kompleks antara kerak dan mantel terjadi di dalamnya. Dengan demikian, kerak samudera dapat menarik blok-blok kerak benua ke dalam mantel, yang karena kepadatannya yang rendah, akan tergali kembali ke dalam kerak bumi. Ini adalah bagaimana kompleks metamorf bertekanan sangat tinggi muncul, salah satu objek penelitian geologi modern yang paling populer.
Kebanyakan zona subduksi modern terletak di sepanjang pinggiran Samudera Pasifik, membentuk Cincin Api Pasifik. Proses yang terjadi di zona konvergensi lempeng dianggap sebagai salah satu yang paling kompleks dalam geologi. Ini mencampurkan blok-blok asal yang berbeda, membentuk kerak benua baru.
Margin kontinental yang aktif
Margin kontinental aktif
Tepian benua aktif terjadi ketika kerak samudera menunjam ke bawah benua. Standar situasi geodinamik ini dipertimbangkan pantai barat Amerika Selatan, sering disebut Andes jenis batas benua. Tepian benua aktif dicirikan oleh banyaknya gunung berapi dan magmatisme yang umumnya kuat. Pencairan memiliki tiga komponen: kerak samudera, mantel di atasnya, dan kerak benua bagian bawah.
Di bawah batas benua aktif, terdapat interaksi mekanis aktif antara lempeng samudera dan lempeng benua. Tergantung pada kecepatan, umur dan ketebalan kerak samudera, beberapa skenario keseimbangan mungkin terjadi. Jika lempeng tersebut bergerak lambat dan memiliki ketebalan yang relatif rendah, maka benua tersebut akan mengikis lapisan sedimennya. Batuan sedimen hancur menjadi lipatan yang kuat, bermetamorfosis dan menjadi bagian dari kerak benua. Struktur yang dihasilkan disebut irisan akresi. Jika kecepatan lempeng subduksi tinggi dan lapisan sedimen tipis, maka kerak samudera menghapus dasar benua dan menariknya ke dalam mantel.
Busur pulau
Busur pulau
Busur pulau adalah rangkaian pulau vulkanik di atas zona subduksi, yang terjadi ketika lempeng samudera menunjam ke bawah lempeng samudera lainnya. Busur pulau modern yang khas mencakup Kepulauan Aleutian, Kuril, Mariana, dan banyak kepulauan lainnya. Kepulauan Jepang juga sering disebut busur pulau, namun fondasinya sangat kuno dan sebenarnya dibentuk oleh beberapa kompleks busur pulau pada waktu yang berbeda, sehingga Kepulauan Jepang merupakan sebuah benua mikro.
Busur pulau terbentuk ketika dua lempeng samudera bertabrakan. Dalam hal ini, salah satu pelat berakhir di bagian bawah dan terserap ke dalam mantel. Gunung berapi busur pulau terbentuk di lempeng atas. Sisi lengkung busur pulau diarahkan ke pelat serapan. Di sisi ini terdapat parit laut dalam dan palung busur depan.
Di belakang busur pulau terdapat cekungan busur belakang ( contoh yang khas: Laut Okhotsk, Laut Cina Selatan, dll) yang penyebarannya juga dapat terjadi.
Tabrakan benua
Tabrakan benua
Tabrakan lempeng benua menyebabkan runtuhnya kerak bumi dan terbentuknya barisan pegunungan. Contoh tumbukan adalah sabuk pegunungan Alpine-Himalaya yang terbentuk akibat tertutupnya Samudera Tethys dan tumbukan dengan lempeng Eurasia di Hindustan dan Afrika. Akibatnya, ketebalan kerak bumi meningkat secara signifikan; di bawah Pegunungan Himalaya mencapai 70 km. Ini adalah struktur yang tidak stabil, rusak parah akibat erosi permukaan dan tektonik. Di kerak bumi dengan ketebalan yang meningkat tajam, granit dilebur dari batuan sedimen dan batuan beku yang bermetamorfosis. Beginilah cara batolit terbesar terbentuk, misalnya Angara-Vitimsky dan Zerendinsky.
Ubah batasan
Ketika lempeng bergerak dalam jalur paralel, tetapi dengan kecepatan berbeda, muncul sesar transformasi - sesar geser yang sangat besar, tersebar luas di lautan dan jarang terjadi di benua.
Transformasikan kesalahan
Di lautan, sesar transformasi tegak lurus dengan pegunungan tengah laut (MOR) dan memecahnya menjadi segmen-segmen dengan lebar rata-rata 400 km. Di antara segmen punggungan terdapat bagian aktif dari sesar transformasi. Gempa bumi dan pembentukan gunung terus-menerus terjadi di daerah ini; banyak struktur bulu terbentuk di sekitar patahan - dorong, lipatan, dan graben. Akibatnya batuan mantel sering tersingkap di zona sesar.
Pada kedua sisi segmen MOR terdapat bagian sesar transformasi yang tidak aktif. Tidak ada pergerakan aktif di dalamnya, tetapi pergerakan tersebut terlihat jelas dalam topografi dasar laut dengan pengangkatan linier dengan depresi sentral.
Kesalahan transformasi membentuk jaringan biasa dan, tentu saja, tidak muncul secara kebetulan, tetapi karena alasan fisik yang obyektif. Kombinasi data pemodelan numerik, eksperimen termofisika, dan observasi geofisika memungkinkan untuk mengetahui bahwa konveksi mantel memiliki struktur tiga dimensi. Selain aliran utama dari MOR, arus longitudinal timbul pada sel konvektif akibat pendinginan bagian atas aliran. Zat yang didinginkan ini mengalir ke bawah sepanjang arah utama aliran mantel. Sesar transformasi terletak di zona aliran menurun sekunder ini. Model ini sangat sesuai dengan data aliran panas: penurunan aliran panas diamati di atas sesar transformasi.
Pergeseran benua
Batas lempeng strike-slip di benua relatif jarang terjadi. Mungkin satu-satunya contoh batas jenis ini yang aktif saat ini adalah Sesar San Andreas, yang memisahkan Lempeng Amerika Utara dari Lempeng Pasifik. Patahan San Andreas sepanjang 800 mil adalah salah satu daerah yang paling aktif secara seismik di planet ini: lempeng-lempeng bergerak relatif satu sama lain sebesar 0,6 cm per tahun, gempa bumi dengan kekuatan lebih dari 6 unit terjadi rata-rata setiap 22 tahun sekali. Kota San Francisco dan paling Kawasan Teluk San Francisco dibangun di dekat patahan ini.
Proses di dalam pelat
Rumusan pertama lempeng tektonik berpendapat bahwa fenomena vulkanisme dan seismik terkonsentrasi di sepanjang batas lempeng, namun segera menjadi jelas bahwa proses tektonik dan magmatik tertentu juga terjadi di dalam lempeng, yang juga ditafsirkan dalam kerangka teori ini. Di antara proses intralempeng, tempat khusus ditempati oleh fenomena magmatisme basaltik jangka panjang di beberapa daerah, yang disebut hot spot.
Titik panas
Ada banyak pulau vulkanik di dasar lautan. Beberapa di antaranya terletak dalam rantai dengan perubahan usia yang berurutan. Contoh klasik dari punggungan bawah air adalah Punggung Bukit Bawah Air Hawaii. Ia menjulang di atas permukaan laut dalam bentuk Kepulauan Hawaii, dari mana rangkaian gunung laut meluas ke barat laut seiring bertambahnya usia, beberapa di antaranya, misalnya Atol Midway, muncul ke permukaan. Pada jarak sekitar 3000 km dari Hawaii, rantai ini berbelok sedikit ke utara dan disebut Imperial Ridge. Hal ini terputus di parit laut dalam di depan busur pulau Aleutian.
Untuk menjelaskan struktur menakjubkan ini, diperkirakan bahwa di bawah Kepulauan Hawaii terdapat titik panas - tempat di mana aliran mantel panas naik ke permukaan, yang melelehkan kerak samudera yang bergerak di atasnya. Ada banyak titik seperti itu yang sekarang terpasang di Bumi. Aliran mantel yang menyebabkannya disebut bulu-bulu. Dalam beberapa kasus, diasumsikan asal muasal materi bulu yang sangat dalam, hingga batas inti-mantel.
Perangkap dan dataran tinggi samudera
Selain titik panas jangka panjang, pencairan lelehan dalam jumlah besar terkadang terjadi di dalam lempeng, yang membentuk perangkap di benua dan dataran tinggi samudera di lautan. Keunikan jenis magmatisme ini adalah ia terjadi dalam waktu singkat dalam arti geologis - dalam kurun waktu beberapa juta tahun, tetapi mencakup wilayah yang sangat luas (puluhan ribu km²); pada saat yang sama, sejumlah besar basal dicurahkan, sebanding dengan jumlah basal yang mengkristal di pegunungan tengah laut.
Perangkap Siberia di Platform Siberia Timur, Perangkap Dataran Tinggi Dekkan di benua Hindustan dan banyak lainnya telah diketahui. Aliran mantel panas juga dianggap sebagai penyebab terbentuknya perangkap, tetapi tidak seperti titik panas, aliran ini berlangsung dalam waktu singkat, dan perbedaan di antara keduanya tidak sepenuhnya jelas.
Titik panas dan jebakan memunculkan terciptanya apa yang disebut geotektonik bulu-bulu, yang menyatakan bahwa tidak hanya konveksi biasa, tetapi juga bulu-bulu memainkan peran penting dalam proses geodinamik. Plume tektonik tidak bertentangan dengan lempeng tektonik, namun melengkapinya.
Lempeng tektonik sebagai suatu sistem ilmu pengetahuan
Kini tektonik tidak lagi bisa dianggap sebagai konsep geologis semata. Ini memainkan peran kunci dalam semua geosains; beberapa pendekatan metodologis berbeda konsep dasar dan prinsip.
Dari sudut pandang pendekatan kinematik, pergerakan lempeng dapat digambarkan dengan hukum geometri pergerakan bangun-bangun pada bola. Bumi dipandang sebagai mosaik lempengan-lempengan ukuran yang berbeda, bergerak relatif satu sama lain dan planet itu sendiri. Data paleomagnetik memungkinkan untuk merekonstruksi posisi kutub magnet relatif terhadap setiap pelat momen yang berbeda waktu. Meringkas data tentang piring yang berbeda mengarah pada rekonstruksi seluruh rangkaian pergerakan relatif lempeng. Menggabungkan data ini dengan informasi yang diperoleh dari titik panas tetap memungkinkan untuk menentukan pergerakan absolut lempeng dan sejarah pergerakan kutub magnet bumi.
Pendekatan termofisika menganggap Bumi sebagai mesin panas di mana energi panas sebagian berubah menjadi mekanis. Dalam pendekatan ini, pergerakan materi masuk lapisan dalam Bumi dimodelkan sebagai aliran fluida kental, dijelaskan dengan persamaan Navier-Stokes. Konveksi mantel disertai dengan transisi fase dan reaksi kimia, yang memainkan peran penting dalam struktur aliran mantel. Berdasarkan data pemeriksaan geofisika, hasil eksperimen termofisika, serta perhitungan analitis dan numerik, para ilmuwan mencoba merinci struktur konveksi mantel, menemukan kecepatan aliran, dan karakteristik penting lainnya dari proses dalam. Data ini sangat penting untuk memahami struktur bagian terdalam Bumi - mantel bawah dan inti, yang tidak dapat diakses untuk studi langsung, namun tidak diragukan lagi memiliki dampak besar pada proses yang terjadi di permukaan planet.
Pendekatan geokimia. Bagi geokimia, lempeng tektonik penting sebagai mekanisme pertukaran materi dan energi yang berkelanjutan antara berbagai lapisan bumi. Setiap setting geodinamik dicirikan oleh asosiasi batuan tertentu. Pada gilirannya, menurut ini ciri ciri dimungkinkan untuk menentukan pengaturan geodinamik di mana batuan itu terbentuk.
Pendekatan sejarah. Ditinjau dari sejarah planet Bumi, lempeng tektonik adalah sejarah bergabung dan terpecahnya benua-benua, lahirnya dan hancurnya rantai vulkanik, serta munculnya dan tertutupnya samudra dan lautan. Sekarang, untuk blok-blok kerak bumi yang besar, sejarah pergerakannya telah ditetapkan dengan sangat rinci dan dalam jangka waktu yang signifikan, namun untuk lempeng-lempeng kecil, kesulitan metodologisnya jauh lebih besar. Proses geodinamika yang paling kompleks terjadi di zona tumbukan lempeng, di mana barisan pegunungan terbentuk, terdiri dari banyak blok kecil yang heterogen - terran. Saat mempelajari Pegunungan Rocky, arah khusus penelitian geologi muncul - analisis terrane, yang menggabungkan serangkaian metode untuk mengidentifikasi terran dan merekonstruksi sejarahnya.
Lempeng tektonik di planet lain
Saat ini tidak ada bukti adanya lempeng tektonik modern di planet lain di Tata Surya. Studi tentang medan magnet Mars dilakukan di stasiun luar angkasa Mars Global Surveyor, menunjukkan kemungkinan adanya lempeng tektonik di Mars di masa lalu.
Di masa lalu [ Kapan?] aliran panas dari bagian dalam planet lebih besar, sehingga kerak bumi lebih tipis, tekanan di bawah kerak yang jauh lebih tipis juga jauh lebih rendah. Dan pada tekanan yang jauh lebih rendah dan suhu yang sedikit lebih tinggi, viskositas arus konveksi mantel yang berada tepat di bawah kerak bumi jauh lebih rendah dibandingkan saat ini. Oleh karena itu, pada kerak yang mengapung di permukaan aliran mantel, yang kurang kental dibandingkan saat ini, hanya terjadi deformasi elastis yang relatif kecil. Dan tekanan mekanis yang dihasilkan di kerak bumi oleh arus konveksi yang kurang kental dibandingkan saat ini tidak cukup untuk melebihi kekuatan tarik batuan kerak. Oleh karena itu, mungkin tidak ada aktivitas tektonik seperti di kemudian hari.
Pergerakan lempeng masa lalu
Untuk informasi lebih lanjut mengenai topik ini, lihat: Sejarah pergerakan lempeng.
Rekonstruksi pergerakan lempeng masa lalu adalah salah satu subjek utama penelitian geologi. Dengan tingkat detail yang berbeda-beda, posisi benua dan blok tempat terbentuknya benua tersebut telah direkonstruksi hingga zaman Arkean.
Dari analisis pergerakan benua, diperoleh pengamatan empiris bahwa setiap 400-600 juta tahun benua berkumpul menjadi benua besar yang berisi hampir seluruh kerak benua – superbenua. Benua modern terbentuk 200-150 juta tahun yang lalu, akibat pecahnya benua super Pangaea. Sekarang benua-benua berada pada tahap pemisahan yang hampir maksimal. Samudera Atlantik semakin meluas dan Samudera Pasifik semakin tertutup. Hindustan bergerak ke utara dan menghancurkan lempeng Eurasia, tetapi tampaknya sumber daya pergerakan ini hampir habis, dan dalam waktu dekat zona subduksi baru akan muncul di Samudera Hindia, di mana kerak samudera Samudera Hindia akan muncul. diserap di bawah benua India.
Pengaruh pergerakan lempeng terhadap iklim
Lokasi massa benua yang besar di wilayah subkutub berkontribusi terhadap penurunan suhu planet secara umum, karena lapisan es dapat terbentuk di benua tersebut. Semakin luas glasiasinya, semakin besar albedo planet tersebut dan semakin rendah suhu rata-rata tahunannya.
Di samping itu, posisi relatif benua menentukan sirkulasi samudera dan atmosfer.
Namun skema sederhana dan logis: benua di wilayah kutub - glasiasi, benua di wilayah khatulistiwa - peningkatan suhu, ternyata tidak tepat jika dibandingkan dengan data geologi tentang masa lalu bumi. Glasiasi Kuarter sebenarnya terjadi saat berada di kawasan tersebut kutub selatan ternyata Antartika, dan di belahan bumi utara, Eurasia dan Amerika Utara mendekati Kutub Utara. Di sisi lain, glasiasi Proterozoikum terkuat, di mana bumi hampir seluruhnya tertutup es, terjadi ketika sebagian besar massa benua berada di wilayah khatulistiwa.
Selain itu, perubahan signifikan pada posisi benua terjadi dalam jangka waktu sekitar puluhan juta tahun, sedangkan total durasi zaman es adalah sekitar beberapa juta tahun, dan selama satu zaman es terjadi perubahan siklus glasiasi dan periode interglasial. Semua perubahan iklim ini terjadi dengan cepat dibandingkan dengan kecepatan pergerakan benua, sehingga pergerakan lempeng tidak dapat menjadi penyebabnya.
Dari penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa pergerakan lempeng tidak memainkan peran yang menentukan dalam perubahan iklim, namun dapat menjadi faktor tambahan penting yang “mendorong” perubahan tersebut.
Pengertian lempeng tektonik
Lempeng tektonik telah berperan dalam ilmu kebumian sebanding dengan konsep heliosentris dalam astronomi, atau penemuan DNA dalam genetika. Sebelum teori lempeng tektonik diadopsi, ilmu kebumian bersifat deskriptif. Mereka mencapai tingkat kesempurnaan yang tinggi dalam mendeskripsikan objek alam, tetapi jarang dapat menjelaskan penyebab proses tersebut. Konsep yang berlawanan dapat mendominasi di berbagai cabang geologi. Lempeng tektonik menghubungkan berbagai ilmu kebumian dan memberi mereka kekuatan prediksi.
Lihat juga
Catatan
Literatur
- Wegener A. Asal usul benua dan lautan / trans. dengan dia. PG Kaminsky, ed. P.N.Kropotkin. - L.: Nauka, 1984. - 285 hal.
- Dobretsov N.L., Kirdyashkin A.G. Geodinamika yang mendalam. - Novosibirsk, 1994. - 299 hal.
- Zonenshain, Kuzmin M.I. Lempeng tektonik Uni Soviet. Dalam 2 volume.
- Kuzmin M.I., Korolkov A.T., Dril S.I., Kovalenko S.N. Geologi sejarah dengan dasar-dasar lempeng tektonik dan metalogeni. - Irkutsk: Irkut. universitas, 2000. - 288 hal.
- Cox A., Hart R. Lempeng tektonik. - M.: Mir, 1989. - 427 hal.
- N.V. Koronovsky, V.E. Khain, Yasamanov N.A. Geologi sejarah: Buku Teks. M.: Rumah Penerbitan Akademi, 2006.
- Lobkovsky L.I., Nikishin A.M., Khain V.E. Masalah kontemporer geotektonik dan geodinamika. - M.: Dunia Ilmiah, 2004. - 612 hal. - ISBN 5-89176-279-X.
- Khain, Viktor Efimovich. Masalah utama geologi modern. M.: Dunia Ilmiah, 2003.
Tautan
Dalam bahasa Rusia- Khain, Viktor Efimovich Geologi modern: masalah dan prospek
- V.P. Trubitsyn, V.V. Rykov. Konveksi mantel dan tektonik global bumi Institut Gabungan Fisika Bumi RAS, Moskow
- Penyebab patahan tektonik, pergeseran benua dan keseimbangan panas fisik planet (USAP)
- Khain, Viktor Efimovich Lempeng tektonik, struktur, pergerakan dan deformasinya
sesar tektonik geomagnetik litosfer
Mulai dari Proterozoikum Awal, kecepatan pergerakan lempeng litosfer secara konsisten menurun dari 50 cm/tahun hingga makna modern sekitar 5 cm/tahun.
Menolak kecepatan rata-rata Pergerakan lempeng-lempeng tersebut akan terus terjadi hingga tidak berhenti sama sekali akibat bertambahnya kekuatan lempeng samudera dan gesekannya satu sama lain. Namun hal ini tampaknya hanya akan terjadi dalam 1-1,5 miliar tahun.
Untuk mengetahui kecepatan pergerakan lempeng litosfer, biasanya digunakan data lokasi anomali magnetik bergaris di dasar laut. Anomali-anomali ini, sebagaimana telah diketahui, muncul di zona keretakan lautan akibat magnetisasi basal yang dicurahkan ke dalamnya oleh medan magnet yang ada di Bumi pada saat pencurahan basal.
Namun seperti diketahui, medan geomagnetik dari waktu ke waktu berubah arah justru sebaliknya. Hal ini mengarah pada fakta bahwa basal yang meletus selama periode pembalikan medan geomagnetik yang berbeda ternyata termagnetisasi dalam arah yang berlawanan.
Namun berkat penyebaran dasar laut di zona keretakan pegunungan tengah laut, basal yang lebih kuno selalu berpindah ke jarak yang lebih jauh dari zona ini, dan seiring dengan dasar laut, medan magnet bumi kuno “membeku” menjadi basal menjauh dari mereka.
Beras.
Perluasan kerak samudera, bersama dengan basal yang memiliki magnet berbeda, biasanya berkembang secara simetris di kedua sisi patahan keretakan. Oleh karena itu, anomali magnetik terkait juga terletak secara simetris di lereng pegunungan tengah laut dan cekungan abisal yang mengelilinginya. Anomali tersebut sekarang dapat digunakan untuk menentukan usia dasar laut dan laju perluasannya di zona keretakan. Namun, untuk hal ini perlu diketahui usia pembalikan individu medan magnet bumi dan membandingkan pembalikan tersebut dengan anomali magnetik yang diamati di dasar laut.
Usia pembalikan magnet ditentukan dari studi paleomagnetik terperinci terhadap strata nappes basaltik dan batuan sedimen benua dan basal dasar laut yang sudah berumur. Sebagai hasil dari membandingkan skala waktu geomagnetik yang diperoleh dengan cara ini dengan anomali magnetik di dasar laut, usia kerak samudera di sebagian besar perairan Samudra Dunia dapat ditentukan. Semua lempeng samudera yang terbentuk sebelum Jurassic Akhir telah tenggelam ke dalam mantel di bawah zona dorong lempeng modern atau kuno, dan oleh karena itu, tidak ada anomali magnetik dengan usia melebihi 150 juta tahun yang terawetkan di dasar laut.
Kesimpulan teori yang disajikan memungkinkan untuk menghitung secara kuantitatif parameter gerak pada awal dua lempeng yang berdekatan, dan kemudian untuk lempeng ketiga, yang diambil bersamaan dengan salah satu lempeng sebelumnya. Dengan cara ini, secara bertahap dimungkinkan untuk melibatkan lempeng litosfer utama yang teridentifikasi ke dalam perhitungan dan menentukan pergerakan timbal balik semua lempeng di permukaan bumi. Di luar negeri, perhitungan serupa dilakukan oleh J. Minster dan rekan-rekannya, dan di Rusia oleh S.A. Ushakov dan Yu.I. Galushkin. Ternyata dengan kecepatan maksimum dasar laut bergerak terpisah di bagian tenggara Samudera Pasifik (dekat Pulau Paskah). Di tempat ini, kerak samudera baru tumbuh hingga 18 cm setiap tahunnya. Dalam skala geologis, jumlah ini banyak sekali, karena hanya dalam waktu 1 juta tahun, jalur dasar muda selebar 180 km terbentuk dengan cara ini, sementara sekitar 360 km3 lava basaltik mengalir keluar di setiap kilometer zona keretakan selama periode tersebut. waktu yang sama! Menurut perhitungan yang sama, Australia menjauh dari Antartika dengan kecepatan sekitar 7 cm/tahun, dan Amerika Selatan dari Afrika dengan kecepatan sekitar 4 cm/tahun. Minggir Amerika Utara dari Eropa terjadi lebih lambat - 2-2,3 cm/tahun. Laut Merah berkembang lebih lambat lagi - sebesar 1,5 cm/tahun (oleh karena itu, lebih sedikit basal yang dituangkan di sini - hanya 30 km3 untuk setiap kilometer linier keretakan Laut Merah selama 1 juta tahun). Namun kecepatan “tabrakan” antara India dan Asia mencapai 5 cm/tahun, yang menjelaskan deformasi neotektonik intens yang berkembang di depan mata kita dan pertumbuhan sistem pegunungan di Hindu Kush, Pamir, dan Himalaya. Deformasi ini tercipta tingkat tinggi aktivitas seismik di seluruh wilayah (pengaruh tektonik dari tumbukan India dengan Asia mempengaruhi jauh melampaui zona tumbukan lempeng itu sendiri, meluas hingga Danau Baikal dan wilayah Jalur Utama Baikal-Amur). Deformasi Kaukasus Besar dan Kecil disebabkan oleh tekanan Lempeng Arab di wilayah Eurasia ini, namun laju konvergensi lempeng di sini jauh lebih kecil - hanya 1,5-2 cm/tahun. Oleh karena itu, aktivitas seismik di kawasan ini juga lebih sedikit.
Metode geodesi modern, termasuk geodesi luar angkasa, pengukuran laser presisi tinggi, dan metode lainnya, telah menetapkan kecepatan pergerakan lempeng litosfer dan membuktikan bahwa lempeng samudera bergerak lebih cepat daripada lempeng yang mengandung benua, dan semakin tebal litosfer benua, semakin rendah litosfer. kecepatan pergerakan lempeng.
Pekan lalu, publik dikejutkan dengan kabar bahwa semenanjung Krimea bergerak menuju Rusia bukan hanya karena kemauan politik penduduknya, tapi juga sesuai dengan hukum alam. Apa itu lempeng litosfer dan di manakah letak geografis Rusia? Apa yang membuat mereka pindah dan kemana? Wilayah mana yang masih ingin “bergabung” dengan Rusia, dan wilayah mana yang mengancam untuk “melarikan diri” ke AS?
"Kita akan pergi ke suatu tempat"
Ya, kita semua pergi ke suatu tempat. Saat Anda membaca baris-baris ini, Anda bergerak perlahan: jika Anda berada di Eurasia, maka ke timur dengan kecepatan sekitar 2-3 sentimeter per tahun, jika di Amerika Utara, maka dengan kecepatan yang sama ke barat, dan jika di suatu tempat di dasar Samudra Pasifik (bagaimana Anda sampai di sana?), ia membawanya ke barat laut sebesar 10 sentimeter per tahun.
Jika Anda duduk santai dan menunggu sekitar 250 juta tahun, Anda akan menemukan diri Anda berada di superbenua baru yang akan menyatukan seluruh daratan bumi - di benua Pangea Ultima, dinamai demikian untuk mengenang superbenua kuno Pangea, yang baru ada pada tahun 250 juta. tahun yang lalu.
Oleh karena itu, berita bahwa “Krimea sedang bergerak” hampir tidak bisa disebut berita. Pertama, karena Krimea, bersama dengan Rusia, Ukraina, Siberia, dan Uni Eropa, merupakan bagian dari lempeng litosfer Eurasia, dan semuanya telah bergerak ke arah yang sama selama ratusan juta tahun terakhir. Namun, Krimea juga merupakan bagian dari apa yang disebut Sabuk bergerak Mediterania terletak di lempeng Skit, dan sebagian besar Rusia bagian Eropa (termasuk kota St. Petersburg) berada di platform Eropa Timur.
Dan disinilah sering terjadi kebingungan. Faktanya adalah bahwa selain sebagian besar litosfer, seperti lempeng Eurasia atau Amerika Utara, terdapat juga “ubin” kecil lainnya. Secara kasar, kerak bumi terdiri dari lempeng litosfer benua. Mereka sendiri terdiri dari platform kuno dan sangat stabildan zona pembangunan gunung (kuno dan modern). Dan platform itu sendiri dibagi menjadi lempengan - bagian kerak yang lebih kecil, terdiri dari dua "lapisan" - fondasi dan penutup, dan perisai - singkapan "lapisan tunggal".
Penutup lempeng non-litosfer ini terdiri dari batuan sedimen (misalnya batu kapur, terdiri dari banyak cangkang hewan laut yang hidup di lautan prasejarah di atas permukaan Krimea) atau batuan beku (yang dikeluarkan dari gunung berapi dan massa lava yang membeku. ). Sebuah fpondasi pelat dan pelindung paling sering terdiri dari batuan yang sangat tua, sebagian besar berasal dari metamorf. Ini adalah nama yang diberikan untuk batuan beku dan batuan sedimen yang tenggelam ke kedalaman kerak bumi, di mana berbagai perubahan terjadi di bawah pengaruh suhu tinggi dan tekanan yang sangat besar.
Dengan kata lain, sebagian besar Rusia (kecuali Chukotka dan Transbaikalia) terletak di lempeng litosfer Eurasia. Namun, wilayahnya “terbagi” antara lempeng Siberia Barat, perisai Aldan, platform Siberia dan Eropa Timur, serta lempeng Skit.
Mungkin, direktur Institut Astronomi Terapan (IAP RAS), Doktor Ilmu Fisika dan Matematika Alexander Ipatov menyatakan tentang pergerakan dua lempeng terakhir. Dan kemudian, dalam sebuah wawancara dengan Indicator, dia mengklarifikasi: “Kami terlibat dalam observasi yang memungkinkan kami menentukan arah pergerakan lempeng kerak bumi. Lempeng tempat stasiun Simeiz berada bergerak dengan kecepatan 29 milimeter per tahun ke timur laut, yaitu ke tempat Rusia "Dan lempeng tempat St. Petersburg berada bergerak, bisa dikatakan, menuju Iran, ke selatan-barat daya."Namun hal ini bukanlah suatu penemuan, karena gerakan ini telah diketahui selama beberapa dekade, dan dimulai pada era Kenozoikum.
Teori Wegener diterima dengan skeptis - terutama karena ia tidak dapat menawarkan mekanisme yang memuaskan untuk menjelaskan pergerakan benua. Ia percaya bahwa benua bergerak, menembus kerak bumi, seperti pemecah es, berkat gaya sentrifugal dari rotasi bumi dan gaya pasang surut. Penentangnya mengatakan bahwa benua-benua yang menjadi “pemecah es” akan mengubah penampakannya hingga tidak dapat dikenali lagi saat mereka bergerak, dan bahwa gaya sentrifugal dan pasang surut terlalu lemah untuk dijadikan sebagai “motor” bagi benua-benua tersebut. Salah satu kritikus menghitung bahwa jika gaya pasang surut cukup kuat untuk menggerakkan benua begitu cepat (Wegener memperkirakan kecepatannya 250 sentimeter per tahun), maka rotasi bumi akan terhenti dalam waktu kurang dari setahun.
Pada akhir tahun 1930-an, teori pergeseran benua ditolak karena tidak ilmiah, tetapi pada pertengahan abad ke-20 teori tersebut harus dikembalikan: pegunungan tengah laut ditemukan dan ternyata di zona pegunungan tersebut baru kerak bumi terus terbentuk, sehingga benua-benua “bergerak terpisah”. Ahli geofisika telah mempelajari magnetisasi batuan di sepanjang punggung tengah laut dan menemukan “strip” dengan magnetisasi multi arah.
Ternyata kerak samudera baru “mencatat” keadaan medan magnet bumi pada saat pembentukannya, dan para ilmuwan menerima “penggaris” yang sangat baik untuk mengukur kecepatan konveyor ini. Jadi, pada tahun 1960-an, teori pergeseran benua kembali muncul untuk kedua kalinya, kali ini secara definitif. Dan kali ini para ilmuwan mampu memahami apa yang menggerakkan benua.
"Es mengapung" di lautan yang mendidih
“Bayangkan sebuah lautan di mana gumpalan es mengapung, artinya ada air di dalamnya, ada es dan, katakanlah, rakit kayu dibekukan menjadi gumpalan es yang terapung. Es adalah lempeng litosfer, rakit adalah benua, dan mereka mengapung di dalam mantel ,” - jelas Anggota Koresponden dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia Valery Trubitsyn, Kepala Peneliti di Institut Fisika Bumi yang dinamai O.Yu. Schmidt.
Pada tahun 1960-an, ia mengemukakan teori tentang struktur planet raksasa, dan pada akhir abad ke-20 ia mulai membuat teori tektonik benua yang berbasis matematika.
Lapisan perantara antara litosfer dan inti besi panas di pusat bumi – mantel – terdiri dari batuan silikat. Suhu di dalamnya bervariasi dari 500 derajat Celcius di bagian atas hingga 4000 derajat Celcius di batas inti. Oleh karena itu, dari kedalaman 100 kilometer, yang suhunya sudah lebih dari 1.300 derajat, material mantel berperilaku seperti resin yang sangat tebal dan mengalir dengan kecepatan 5-10 sentimeter per tahun, kata Trubitsyn.
Akibatnya, sel-sel konvektif muncul di mantel, seperti di panci berisi air mendidih - area di mana zat panas naik di satu ujung, dan zat dingin tenggelam di ujung lainnya.
“Ada sekitar delapan sel besar di dalam mantel dan banyak lagi sel kecil,” kata ilmuwan tersebut. Punggungan tengah laut (seperti di tengah Atlantik) adalah tempat material mantel naik ke permukaan dan tempat terbentuknya kerak baru. Selain itu, terdapat zona subduksi, tempat di mana lempeng mulai “merangkak” di bawah lempeng tetangganya dan tenggelam ke dalam mantel. Zona subduksi misalnya di pantai barat Amerika Selatan. Gempa bumi paling dahsyat terjadi di sini.
“Dengan cara ini, lempeng-lempeng tersebut mengambil bagian dalam sirkulasi konvektif materi mantel, yang untuk sementara menjadi padat saat berada di permukaan, materi lempeng kembali memanas dan melunak,” jelas ahli geofisika tersebut.
Selain itu, pancaran materi - gumpalan - muncul dari mantel ke permukaan, dan pancaran ini memiliki peluang besar untuk menghancurkan umat manusia. Bagaimanapun, bulu mantellah yang menyebabkan munculnya gunung api super (lihat). Titik-titik tersebut sama sekali tidak berhubungan dengan lempeng litosfer dan dapat tetap berada di tempatnya bahkan ketika lempeng tersebut bergerak. Saat kepulan asap muncul, muncullah gunung berapi raksasa. Gunung berapi seperti itu banyak sekali, ada di Hawaii, Islandia, contoh serupa adalah kaldera Yellowstone. Gunung berapi super dapat menghasilkan letusan ribuan kali lebih dahsyat dibandingkan kebanyakan gunung berapi biasa seperti Vesuvius atau Etna.
“250 juta tahun yang lalu, gunung berapi di wilayah Siberia modern membunuh hampir semua makhluk hidup, hanya nenek moyang dinosaurus yang selamat,” kata Trubitsyn.
Kami setuju - kami berpisah
Lempeng litosfer terdiri dari kerak samudera basaltik yang relatif berat dan tipis serta benua yang lebih ringan namun jauh lebih tebal. Sebuah lempeng dengan benua dan kerak samudera yang “membeku” di sekitarnya dapat bergerak maju, sementara kerak samudera yang berat akan tenggelam di bawah lempeng tetangganya. Namun ketika benua-benua bertabrakan, mereka tidak bisa lagi menyelam ke bawah satu sama lain.
Misalnya, sekitar 60 juta tahun yang lalu, Lempeng Hindia memisahkan diri dari tempat yang kemudian menjadi Afrika dan bergerak ke utara, dan sekitar 45 juta tahun yang lalu bertemu dengan Lempeng Eurasia, tempat tumbuhnya Himalaya - gunung tertinggi di Bumi.
Pergerakan lempeng cepat atau lambat akan menyatukan semua benua, seperti dedaunan di pusaran air yang menyatu menjadi satu pulau. Dalam sejarah bumi, benua-benua telah menyatu dan terpecah sekitar empat hingga enam kali. Superbenua terakhir Pangaea ada 250 juta tahun yang lalu, sebelum itu ada superbenua Rodinia, 900 juta tahun yang lalu, sebelumnya - dua benua lagi. “Dan tampaknya penyatuan benua baru akan segera dimulai,” jelas ilmuwan tersebut.
Dia menjelaskan bahwa benua bertindak sebagai isolator termal, mantel di bawahnya mulai memanas, arus naik muncul dan oleh karena itu benua super pecah lagi setelah beberapa waktu.
Amerika akan “mengambil” Chukotka
Lempeng litosfer besar digambarkan dalam buku teks; siapa pun dapat menyebutkan namanya: lempeng Antartika, Eurasia, Amerika Utara, Amerika Selatan, India, Australia, Pasifik. Namun pada batas antar lempeng, kekacauan nyata muncul di banyak lempeng mikro.
Misalnya, batas antara lempeng Amerika Utara dan lempeng Eurasia sama sekali tidak membentang di sepanjang Selat Bering, melainkan lebih jauh ke barat, di sepanjang Punggung Bukit Chersky. Dengan demikian, Chukotka ternyata merupakan bagian dari lempeng Amerika Utara. Selain itu, Kamchatka sebagian terletak di zona lempeng mikro Okhotsk, dan sebagian lagi di zona lempeng mikro Laut Bering. Dan Primorye terletak di lempeng Amur hipotetis, tepi baratnya berbatasan dengan Danau Baikal.
Kini tepi timur lempeng Eurasia dan tepi barat lempeng Amerika Utara “berputar” seperti roda gigi: Amerika berputar berlawanan arah jarum jam, dan Eurasia berputar searah jarum jam. Akibatnya, Chukotka akhirnya bisa lepas “sepanjang lapisan”, dalam hal ini lapisan melingkar raksasa mungkin muncul di Bumi, yang akan melewati Samudera Atlantik, Hindia, Pasifik, dan Arktik (yang masih tertutup). Dan Chukotka sendiri akan terus bergerak “di orbit” Amerika Utara.
Speedometer untuk litosfer
Teori Wegener dihidupkan kembali karena para ilmuwan mempunyai kesempatan untuk melakukannya akurasi tinggi mengukur perpindahan benua. Saat ini sistem navigasi satelit digunakan untuk ini, namun ada metode lain. Kesemuanya diperlukan untuk membangun kesatuan sistem koordinat internasional – International Terrestrial Referral Frame (ITRF).
Salah satu metode ini adalah interferometri radio dasar yang sangat panjang (VLBI). Esensinya terletak pada pengamatan simultan menggunakan beberapa teleskop radio di berbagai titik di Bumi. Perbedaan waktu penerimaan sinyal memungkinkan perpindahan ditentukan dengan akurasi tinggi. Dua cara lain untuk mengukur kecepatan adalah pengamatan jarak laser dari satelit dan pengukuran Doppler. Semua observasi tersebut, termasuk menggunakan GPS, dilakukan di ratusan stasiun, semua data tersebut dikumpulkan, dan hasilnya diperoleh gambaran pergeseran benua.
Misalnya, Simeiz Krimea, tempat stasiun penyelidikan laser berada, serta stasiun satelit untuk menentukan koordinat, “bergerak” ke timur laut (dalam azimuth sekitar 65 derajat) dengan kecepatan sekitar 26,8 milimeter per tahun. Zvenigorod, yang terletak di dekat Moskow, bergerak sekitar satu milimeter per tahun lebih cepat (27,8 milimeter per tahun) dan bergerak lebih jauh ke timur - sekitar 77 derajat. Dan, katakanlah, gunung berapi Mauna Loa di Hawaii bergerak ke barat laut dua kali lebih cepat - 72,3 milimeter per tahun.
Lempeng litosfer juga dapat berubah bentuk, dan bagian-bagiannya dapat “menjalani kehidupannya sendiri”, terutama di bagian perbatasannya. Meski skala kemandirian mereka jauh lebih sederhana. Misalnya, Krimea masih bergerak secara mandiri ke timur laut dengan kecepatan 0,9 milimeter per tahun (dan pada saat yang sama tumbuh sebesar 1,8 milimeter), dan Zvenigorod bergerak ke suatu tempat ke tenggara dengan kecepatan yang sama (dan turun - sebesar 0 . 2 milimeter per tahun).
Trubitsyn mengatakan bahwa kemerdekaan ini sebagian dijelaskan oleh “sejarah pribadi” dari berbagai bagian benua: bagian utama benua, platformnya, mungkin merupakan pecahan lempeng litosfer kuno yang telah “menyatu” dengan tetangganya. Misalnya, Punggungan Ural adalah salah satu lapisannya. Platformnya relatif kaku, namun bagian di sekitarnya dapat melengkung dan bergerak dengan sendirinya.
Teori lempeng tektonik adalah ilmu pengetahuan modern tentang asal usul dan perkembangan litosfer bumi. Ide dasar teori lempeng tektonik adalah sebagai berikut. Lempeng litosfer terletak di atas cangkang plastik dan kental, astenosfer. Astenosfer adalah lapisan yang kekerasan dan viskositasnya berkurang di bagian atas mantel bumi. Lempeng-lempeng tersebut mengapung dan perlahan-lahan bergerak secara horizontal melalui astenosfer.
Saat lempeng-lempeng tersebut bergerak menjauh, retakan muncul di sisi berlawanan dari terumbu samudera di tengah lembah, yang berisi basal muda yang muncul dari mantel bumi. Lempeng samudera terkadang berakhir di bawah lempeng benua, atau meluncur relatif satu sama lain bidang vertikal kesalahan. Penyebaran dan perambatan lempeng diimbangi dengan lahirnya kerak samudera baru di lokasi retakan.
Ilmu pengetahuan modern menjelaskan alasan pergerakan lempeng litosfer dengan fakta bahwa panas terakumulasi di perut bumi, yang menyebabkan arus konveksi zat mantel. Bulu-bulu mantel terjadi bahkan pada batas inti-mantel. Dan lempeng samudera yang mendingin perlahan-lahan tenggelam ke dalam mantel. Hal ini memberikan dorongan pada proses hidrodinamik. Lempeng yang jatuh bertahan selama sekitar 400 juta tahun pada batas 700 km, dan setelah mengumpulkan cukup berat "gagal"melewati batas-batas, menuju mantel bawah, mencapai permukaan inti. Hal ini menyebabkan bulu mantel naik ke permukaan. Pada batas 700 km, jet-jet ini membelah dan menembus mantel atas, menghasilkan aliran ke atas di dalamnya. Garis pemisah pelat terbentuk di atas arus tersebut. Di bawah pengaruh aliran mantel, terjadi lempeng tektonik.
Pada tahun 1912, ahli geofisika dan meteorologi Jerman Alfred Wegener, berdasarkan kesamaan pantai Atlantik di Amerika Utara dan Selatan dengan Eropa dan Afrika, serta berdasarkan data paleontologi dan geologi, membuktikan “ pergeseran benua" Dia mempublikasikan data ini pada tahun 1915 di Jerman.
Menurut teori ini, benua “mengambang” di “danau” basal yang lebih rendah seperti gunung es. Menurut hipotesis Wegener, sebuah benua super sudah ada 250 juta tahun yang lalu Pangaea(gr. pan - segalanya, dan gaya - Bumi, yaitu Seluruh Bumi). Sekitar 200 juta tahun yang lalu, Pangaea terpecah menjadi Laurasia di utara dan Gondwana di selatan. Di antara mereka ada Laut Tethys.
Keberadaan superbenua Gondwana pada awal era Mesozoikum dibuktikan dengan kemiripan topografi Amerika Selatan, Afrika, Australia, dan Semenanjung Hindustan. Deposit ditemukan di Antartika batu bara, menunjukkan bahwa di masa lalu tempat-tempat ini memiliki iklim panas dan vegetasi yang melimpah.
Ahli paleontologi telah membuktikan bahwa flora dan fauna benua yang terbentuk setelah runtuhnya Gondwana adalah sama dan membentuk satu keluarga. Kesamaan lapisan batu bara Eropa dan Amerika Utara serta kesamaan sisa-sisa dinosaurus menunjukkan bahwa benua-benua ini terpisah setelahnya Periode Trias.
Pada abad ke-20, terlihat jelas bahwa di tengah lautan terdapat gunung-gunung laut yang tingginya sekitar 2 km, lebarnya 200 hingga 500 km, dan panjangnya mencapai beberapa ribu km. Mereka diberi nama pegunungan tengah laut (CR). Punggungan ini menutupi seluruh planet dalam sebuah cincin. Diketahui bahwa tempat paling aktif secara seismik di permukaan bumi adalah Skh. Bahan utama pegunungan ini adalah basal.
Para ilmuwan telah menemukan palung samudera yang dalam (sekitar 10 km) di bawah lautan, yang sebagian besar terletak di tepi benua atau pulau. Mereka ditemukan di Samudera Pasifik dan Hindia. Tapi tidak ada satupun di Samudera Atlantik. Selokan terdalam adalah Palung Mariana, kedalaman 11022 m, terletak di Samudera Pasifik. DI DALAM selokan yang dalam Ada aktivitas seismik yang besar, dan kerak bumi di tempat-tempat seperti itu jatuh ke dalam mantel.
Ilmuwan Amerika G. Hess mengemukakan bahwa material mantel melalui retakan (eng. rift - penghilangan, perluasan) naik ke bagian tengah SR, dan, mengisi retakan, mengkristal, berorientasi ke arah medan magnet bumi . Setelah beberapa waktu, sambil menjauh satu sama lain, retakan baru muncul lagi, dan prosesnya berulang. Para ilmuwan, dengan mempertimbangkan arah medan magnet kristal asal vulkanik dan Bumi, melalui korelasi, menetapkan lokasi dan arah pergerakan benua pada waktu geologi yang berbeda. Ekstrapolasi berlawanan arah dengan pergerakan benua, mereka menerima superkontinen Gondwana dan Pangaea.
Tempat paling aktif di pegunungan adalah jalur yang lewat di tengah-tengah punggung bukit, di mana muncul patahan yang mencapai mantel. Panjang sesar berkisar antara 10 km hingga 100 km. Perpecahan membagi SH menjadi dua bagian. Perpecahan terletak di antara semenanjung Arab dan Afrika memiliki panjang sekitar 6500 km. Total panjang celah samudera sekitar 90 ribu km.
Batuan sedimen telah terakumulasi sejak itu Periode Jurassic. Tidak terdapat batuan sedimen di dekat SKh, dan arah medan magnet kristal bertepatan dengan arah medan magnet bumi. Berdasarkan data tersebut, pada tahun 1962, ahli geologi Amerika G. Hess dan R. Dietz menjelaskan penyebab terjadinya SH dengan fakta bahwa kerak bumi di bawah lautan bergeser ke arah yang berlawanan. Dan karena alasan ini, retakan keretakan muncul dan SH. Penyebab pergeseran benua dikaitkan dengan munculnya benua, yang mengembang, mendorong lempeng litosfer, dan dengan demikian menggerakkannya.
Di bawah air lempengannya berat, ketika bertemu dengan lempeng benua, mereka jatuh ke dalam mantel bumi. Di dekat Venezuela, Lempeng Karibia bergerak ke bawah Lempeng Amerika Selatan. Dalam beberapa tahun terakhir, dengan bantuan pesawat ruang angkasa, diketahui bahwa kecepatan pergerakan lempeng berbeda-beda. Misalnya saja kecepatan pergerakan semenanjung Hindustan ke utara sekitar 6 cm/tahun, Amerika Utara ke arah barat - 5 cm/tahun dan Australia ke timur laut - 14 cm/tahun.
Laju pembentukan kerak bumi baru adalah 2,8 km 2 /tahun. Luas SKh adalah 310 juta km 2, sehingga terbentuk dalam waktu 110 juta tahun. Usia batuan kerak di Samudera Pasifik bagian barat adalah 180 juta tahun. Selama 2 miliar tahun terakhir, lautan baru telah muncul dan lautan lama telah menghilang sekitar 20 kali.
Amerika Selatan terpisah dari Afrika 135 juta tahun yang lalu. Amerika Utara terpisah dari Eropa 85 juta tahun yang lalu. Piring Hindustan 40 juta tahun yang lalu bertabrakan dengan Eurasia, akibatnya muncul gunung-gunung Tibet dan Himalaya. Ilmu pengetahuan telah membuktikan bahwa setelah pembentukan kerak bumi (4,2 miliar tahun yang lalu) sebagai akibat dari proses tektonik hancur empat kali dan terbentuknya Pangaea dengan jangka waktu sekitar satu miliar tahun.
Aktivitas vulkanik terkonsentrasi di persimpangan lempeng. Di sepanjang garis persimpangan lempeng-lempeng tersebut terdapat rantai gunung berapi, misalnya di Kepulauan Hawaii dan Greenland. Panjang rantai vulkanik saat ini sekitar 37 ribu km. Para ilmuwan percaya bahwa dalam beberapa ratus juta tahun, Asia akan bersatu dengan Amerika Utara dan Selatan. Samudra Pasifik akan menutup dan Samudera Atlantik akan meluas.
Pertanyaan untuk pengendalian diri
1. Apa nama teori asal usul dan perkembangan litosfer bumi?
2. Apa nama lapisan yang mengalami penurunan kekerasan dan kekentalan di bagian atas mantel bumi?
3. Di manakah lempeng samudera bergerak berlawanan arah?
4. Bagaimana ilmu pengetahuan modern menjelaskan penyebab pergerakan lempeng litosfer?
5. Lempeng apa saja yang masuk ke dalam mantel bumi?
6. Apa yang menyebabkan bulu mantel naik ke permukaan?
7. Siapa dan kapan, berdasarkan kesamaan pantai Atlantik Amerika Utara dan Selatan dengan Eropa dan Afrika, membuktikan “ pergeseran benua».
8. Berapa juta tahun yang lalu benua super itu ada? Pangaea?
9. Berapa juta tahun yang lalu Pangaea terpecah menjadi? Laurasia di utara dan Gondwana di selatan?
10. Dimanakah Laut Tethys?
11. Di manakah ditemukan endapan batu bara, yang menunjukkan bahwa di masa lalu tempat-tempat ini mempunyai iklim panas dan tumbuh-tumbuhan yang melimpah?
12. Tumbuhan dan fauna di benua manakah yang sama dan membentuk satu keluarga?
13. Apa yang ditunjukkan oleh kesamaan lapisan batubara di Eropa dan Amerika Utara?
14. Ketika mereka mengetahui bahwa di tengah lautan terdapat pegunungan tengah laut?
15.Pegunungan di tengah laut apakah mereka menutupi seluruh planet dalam bentuk cincin atau tidak?
16. Dimana letak palung laut?
17. Palung samudera manakah yang terdalam dan dimana letaknya?
18. Berapa banyak bagian yang dipisahkan oleh celah (retakan) pada punggung tengah laut?
19. Berapa ribu km total panjang celah samudera?
20. Siapa dan kapan menghubungkan penyebab pergeseran benua dengan munculnya pegunungan tengah laut?
21. Mengapa lempeng bawah air ketika bertemu dengan lempeng benua akan jatuh ke dalam mantel bumi?
22. Berapa cm/tahun kecepatan geraknya? Amerika Utara ke arah barat?
23. Berapa cm/tahun kecepatan geraknya? Australia ke timur laut?
24. Berapa km 2 /tahun laju pembentukan kerak bumi baru?
25. Berapa juta km 2 luasnya pegunungan tengah laut?
26. Berapa juta tahun terbentuknya? pegunungan tengah laut?
27. Mengapa hal itu muncul? rangkaian gunung berapi?
28. Di pulau manakah terdapat rangkaian gunung berapi?
29. Berapa ribu kilometer panjang rantai vulkanik saat ini?
…******…
Topik 21. Lingkungan dan kesehatan
