VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Литосфера Земли не является сплошной оболочкой. Она разделена на небольшое число относительно тонких жестких плит, движущихся по поверхности планеты под воздействием конвективных течений в ее мантийной оболочке и взаимодействующих друг с другом своими краевыми частями.

Скорости перемещения литосферных плит по порядку величины составляют несколько сантиметров в год. Хотя эти скорости кажутся незначительными, большая часть всех происходящих на планете землетрясений, вулканических извержений и горообразовательных процессов происходит именно в области межплитовых границ. Соответственно именно современная сейсмическая и вулканическая активность является основным критерием выделения границ литосферных плит.

Существует несколько версий относительно количества литосферных плит на нашей планете [1], [2], [6].

На рис. 1 показана одна из существующих схем разделения литосферы Земли на жесткие плиты. По характеру взаимодействия смежных плит границы между ними могут относиться к одному из трех типов – дивергентному, конвергентному или трансформному.

Там, где литосферные плиты расходятся, освобождающееся между ними пространство заполняется поднимающимся снизу веществом астеносферы и его выплавками. Такие границы называются дивергентными. В океанах им соответствуют срединноокеанские хребты с рифтовыми зонами на гребнях. Если дивергентная граница пересекает материк, то над ней возникает континентальная (материковая) рифтовая зона.

Там, где литосферные плиты, наоборот, сходятся, возможны две ситуации. Если взаимодействуют континентальная и океанская литосфера, то более тяжелая и плотная океанская подвигается под более легкую континентальную. В таких местах возникают сопряженные системы глубоководных желобов с островными дугами или активными континентальными окраинами, в пределах которых идет поглощение океанской литосферы в мантии. Этот процесс называется субдукцией. Если же плиты сталкиваются континентальными краями, то субдукция невозможна, поскольку легкая континентальная литосфера не может погрузиться в мантию на значительную глубину. В таких случаях происходит “торошение” континентальных краев плит, за счет которого воздымаются молодые горные сооружения. Этот процесс называется коллизией. Субдукционные и коллизионные зоны соответствуют конвергентным границам литосферных плит [6], [4].

В геологической литературе дивергентные границы плит часто называют конструктивными, поскольку на них идет наращивание океанской коры, а конвергентные – деструктивными, поскольку на них, напротив, океанская кора (и литосфера в целом) погружается в мантию на переплавку. Однако данные термины не слишком удачны. Действительно, хотя на дивергентных границах океанская кора наращивается, этому неизбежно предшествует деструкция континентальной коры (именно такой процесс идет в материковых рифтовых зонах, которые также относятся к дивергентным межплитовым границам). Напротив, на конвергентных границах океанская литосфера уничтожается, но за счет ее переплавления в мантии рождается континентальная кора. По указанным причинам предпочтительно употреблять термины дивергентные и конвергентные границы, отражающие лишь направление движения смежных плит, а не процессы, происходящие на межплитовых границах.

Третий и последний тип границ литосферных плит – трансформный. На трансформных границах не происходит ни наращивания, ни поглощения литосферы, плиты просто скользят друг относительно друга. Свое название они получили из-за того, что, как правило, соединяют (трансформируют) границы других типов – чаще всего дивергентные, реже конвергентные или дивергентные с конвергентными.

Рис. 1. Литосферные плиты Земли.

1 – дивергентные границы (а – срединно-океанские хребты, б – континентальные рифты); 2 – трансформные границы; 3 – конвергентные границы (а – островодужные, б – активные континентальные окраины, в – коллизионные); 4 – направления и скорости (см/год) движения плит.

По одной из версий на Земле выделяются 13 главных литосферных плит (см. рис. 1): 7 крупных – Евразийская, Северо-Американская, Южно-Американская, Тихоокеанская, Африканская, Индийская и Антарктическая, а также 6 средних – Аравийская, Сомалийская, Карибская, Филиппинская, Наска и Кокос [2].

Существуют более генерализованные модели с меньшим, чем 13, числом выделяемых литосферных плит. Дело в том, что сейсмичность, магматизм и скорость взаимодействия плит на разных границах имеют различную интенсивность. Четкие критерии того, насколько значимым должен быть каждый из перечисленных показателей, чтобы проводить межплитовую границу, отсутствуют. Например, раздвиговые движения по дивергентной границе, разделяющей Африканскую и Сомалийскую плиты (Восточно-Африканской рифтовой системе), относительно мало интенсивны, поэтому часто связанную с этой границей тектоно-магматическую активность рассматривают как внутриплитовую и, следовательно, отдельную Сомалийскую плиту не выделяют, считая ее частью Африканской (см. рис. 1).

По другой версии существует 7 крупных литосферных плит и около 10 плит меньшего размера (см. рис. 2).

Рис. 2. Тектоническая карта. Движение плит

Когда литосферные плиты в одном месте расходятся, то в другом месте их противоположные края сталкиваются с другими литосферными плитами. Более тонкая океаническая литосферная плита “подныривает” под мощную материковую литосферную плиту, создавая на поверхности глубокую впадину или жёлоб.

Наоборот, при детализации геолого-геофизических исследований часто возникает соблазн привлечь к рассмотрению большее число плит, особенно в районах зон коллизии, где континентальная литосфера подвергается дроблению и оказывается разбитой на значительное количество микроплитс сейсмически, а часто и магматически активными границами [1].

Так ряд ученых считают, что более 90 % поверхности Земли покрыто 14-ю крупнейшими литосферными плитами: Австралийская плита, Антарктическая плита, Аравийский субконтинент, Африканская плита, Евразийская плита, Индостанская плита, Плита Кокос, Плита Наска, Тихоокеанская плита, Плита Скотия, Северо-Американская плита, Сомалийская плита, Южно-Американская плита, Филиппинская плита.

Плиты среднего размера: Адриатическая плита, Алашаньская плита, Амурская плита, Анатолийская плита, Афганская плита, Бирманская плита, Галапагосская плита, Гренландская плита, Джунгарская плита, Зондская плита, Индокитайская плита, Индонезийская плита, Иранская плита, Карибская плита, Каролинская плита, Китайская плита, Мадагаскарская плита, Марианская плита, Монгольская, Новогебридская плита, Окинавская плита, Ордосская плита, Охотская плита, Памирская плита, Панонская плита, Плита Альтиплано, Плита Вудларк, Плита Горда, Плита Исследователя, Плита Кермандек, Плита Манус, Плита Маоке, Плита Ривера, Плита Соломонова моря, Плита Тонга, Плита Хуан де Фука, Североандская плита, Сейшельская плита, Таджикская плита, Таримская плита, Тибетская плита,Тиморская плита, Тянь-Шанская плита, Ферганская плита, Эгейская плита, Южно-Китайская плита.

Рис. 3. Литосферные плиты

Однако такой подход с геодинамической точки зрения часто не оправдан по двум причинам. Во-первых, в случае с микроплитами нет уверенности, что их деление осуществляется на уровне литосферы, а не на уровне, например, коры или даже верхней части коры. В этом случае пропадает одно из важнейших условий, придающих строгость тектонике плит – постулат о жесткости (монолитности) литосферы. Во-вторых, даже если допустить делимость микроплит на уровне литосферы, то механизм перемещений и взаимодействий крупных и средних литосферных плит с поперечными размерами, на порядок превышающими мощность, и микроплит, у которых поперечные размеры и мощность сопоставимы, оказывается существенно различным.

Поэтому в обсуждаемой строгой классической постановке проблемы деления литосферы Земли на плиты имеет смысл ограничиться рассмотрением небольшого числа плит, на которые разделена литосфера Земли [4].

Существует еще одно предположение что, основными, наиболее крупными и стабильными участками земной поверхности являются восемь литосферных плит:

Индо-Австралийская плита – на ней находится Австралия и окружающая её часть океана, доходящая до полуострова Индостан. В настоящее время отмечено движение данной литосферной плиты к востоку с севера со скоростью 67 миллиметров в год;

Антарктическая плита – занимает южную часть планеты, на ней находится Антарктида и примыкающие к ней участки океанической коры. Данная плита является относительно стабильной, так как окружена срединно-океаническими хребтами, а другие литосферные плиты удаляются от неё;

Африканская плита – на ней находится Африканский континент, а также участок океанической коры, занимающий часть дна Индийского и Атлантического океанов. При этом в северо-восточной своей части эта плита фактически раскалывается – почти отдельную плиту уже составляет территория Аравийского полуострова. Соседние с Африканской плитой литосферные плиты удаляются от неё, сама же она в северной части погружается в мантию со скоростью 27 миллиметров в год;

Евразийская плита – на ней находится основная территория Евразийского континента, к этой плите не относятся полуостров Индостан, Аравийский полуостров и северо-восточный «угол» континента. Наиболее крупная по содержанию континентальной коры литосферная плита на Земле;

Индийская плита – на ней находится полуостров Индостан, данная плита средних размеров примерно 90 миллионов лет назад начала двигаться от Мадагаскара на север со скоростью 200 миллиметров в год (такая высокая скорость обусловлена меньшей толщиной плиты), а около 50 миллионов лет назад начался процесс её столкновения с Евразийской плитой. В результате столкновения появились Тибетское нагорье и Гималаи. Индийская плита продолжает движение на северо-восток со скоростью 50 миллиметров в год, тогда как Евразийская плита «убегает» от неё на север лишь со скоростью 20 миллиметров в год. К тому же у Индийской плиты есть три зоны субдукции: в одной она погружается в мантию со скоростью 55 миллиметров в год, в другой - со скоростью 67 миллиметров в год, в третьей - со скоростью 87 миллиметров в год;

Тихоокеанская плита - на ней находится участок океанической коры, составляющей дно Тихого океана. В районе Калифорнии плита движется на север со скоростью 55 миллиметров в год. При этом размеры Тихоокеанской плиты постоянно сокращаются за счёт того, что у неё существует сразу несколько зон субдукции: под Евразийскую плиту она погружается в мантию со скоростью 75 миллиметров в год; под Индийскую - со скоростью 82 миллиметра в год; под Северо-Американскую - со скоростью 35 миллиметров в год; под средних размеров Филиппинскую литосферную плиту - со скоростью 12 миллиметров в год;

Северо-Американская плита - на ней находится Североамериканский континент, северо-западная часть Атлантического океана, примерно половина Северного Ледовитого океана и северо-восточный «угол» Евразии;

Южно-Американская плита - на ней находятся Южная Америка и часть дна Атлантического океана, образовалась около 70 миллионов лет назад в результате раскола древнего суперконтинента Гондваны. Имеет зону субдукции, в которых кора погружается в мантию со скоростью 19 миллиметров в год и 5 миллиметров в год.

Следует иметь в виду, что понятие “литосферная плита” ни в коем случае не тождественно понятию “материк”, даже если первая и второй имеют одинаковые названия. Как видно на рис. 1, почти все литосферные плиты имеют смешанный тип и включают в себя как континентальную, так и океанскую части.

Например, Африканская литосферная плита включает в себя отнюдь не весь Африканский материк: его восточная часть отделена континентальной рифтовой системой (дивергентной границей) и относится к смежной Сомалийской плите. Но зато Африканская литосферная плита захватывает почти всю восточную часть Атлантического океана до Срединно-Атлантического хребта, а также часть Южного океана. Никакой межплитовой границы под Атлантическим побережьем Африки не проходит – здесь расположена пассивная континентальная окраина. Таким образом, границы Африканской плиты имеют следующие типы: на западе, юге, востоке и северо-востоке – дивергентные (Срединно-Атлантический хребет, Африкано-Антарктический хребет Южного океана, Восточно-Африканская континентальная рифтовая система, молодой океанский рифт Красного моря); на северо-западе – трансформная (Азоро-Гибралтарский разлом); на севере – конвергентная (зона коллизии в Средиземном море). Африканская плита граничит с шестью смежными литосферными плитами, против часовой стрелки – Северо-Американской, Южно-Американской, Антарктической, Сомалийской, Аравийской и Евразийской [3].

Есть даже плита (Индийская), захватывающая сразу два материка – частично Евразию (Индостан) и целиком Австралию. Можно назвать лишь три почти чисто океанских плиты – самую крупную литосферную плиту Земли Тихоокеанскую и две более мелких – Кокос и Наска. Есть одна почти чисто континентальная плита – Аравийская. Все остальные литосферные плиты Земли, как уже говорилось, имеют смешанный тип.

Россия расположена на четырех литосферных плитах.

• Евроазиатская плита – большая часть западной и северной части страны,

• Северо-Американская плита – северо-восточная часть России,

• Амурская литосферная плита – юг Сибири,

• Охотоморская плита – Охотское море и его побережье.

Рис. 4. Карта литосферных плит России

В строении литосферных плит выделяются относительно ровные древние платформы и подвижные складчатые пояса. На стабильных участках платформ расположены равнины, а в области складчатых поясов находятся горные хребты.

Россия расположена на двух древних платформах (Восточно-Европейской и Сибирской). В пределах платформ выделяются плиты и щиты. Плита – это участок земной коры, складчатая основа которой покрыта слоем осадочных пород. Щиты, в противоположность плитам, имеют очень мало осадочных отложений и только тонкий слой почвы.

На территории России располагаются крупнейшие в мире равнины: Восточно-Европейская и Западно-Сибирская, которые разделяются складчатыми Уральскими горами. На юго-западе – обширная Прикаспийская низменность, наиболее низкие ее части находятся ниже уровня Мирового океана на -28м, а Западно-Сибирская, Печерская и Причерноморская низменности поднимаются над его уровнем не более 100-200 м. Большая часть территории России представляет собой амфитеатр, наклоненный к северу. Вдоль южных границ страны протягивается пояс высоких гор Кавказа, Алтая, Саян. Примыкающие к ним равнины и имеют отчетливо выраженный наклон к северу. На севере и северо-востоке, вдоль побережья морей Северного Ледовитого океана располагаются: Северо-Сибирская низменность, а также Яно-Индигирская и Колымская низменности. Высотные их отметки изменяются в пределах 40-50 и до 100 м. Почти половина территории России, лежащая восточнее Енисея, занята горными сооружениями, обширными и невысокими плоскогорьями и межгорными понижениями. Восточнее Енисея простирается Среднесибирское плоскогорье (в пределах плато Путорана), достигающее высоты 1701 м. С юга к плоскогорью примыкают горы Алтая (г. Белуха, 4506 м), Саян, Прибайкалья и Забайкалья, Становое нагорье. Высотные отметки достигают: 2930 м (Западный Саян); 3491 м - г. Мунку-Сардык. На юго-востоке, за горами Забайкалья - Зейско-Буреинская и Нижне-Амурская равнины, которые отделяют хребты Алданского нагорья от хребтов Сихотэ-Алиня. Крайний северо-восток большей частью горист (горы Верхоянские, Черского, Колымские, Чукотские), а крайний восток представлен гористым полуостровом Камчатка (наиболее высокий действующий вулкан – Ключевская сопка – 4750 м), Курильскими островами и островом Сахалин.

Вдоль берегов Северного Ледовитого океана располагаются возвышенные или гористые острова: Врангеля, Новосибирские и Ляховские, Северной Земли, Земли Франца-Иосифа. Севернее Северо-Сибирской низменности, в пределах Таймырского полуострова простираются горы Бырранга с вершиной Ледниковая в 1146 м.

Белгородская область России расположена в центре Восточно-Европейской равнины. Она находится на юго-западе Среднерусской возвышенности (высота до 276 м), ее поверхность представляет собой пологоволнистую эрозионную равнину. Географические координаты Белгорода (50°35' с.ш. 36°35' в.д.) [5].

Литература:

1. Аплонов С.В. А76 Геодинамика: Учебник. – СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2001. – 360 с.;

2. «Вестник Краунц. Науки о земле». 2008 №1. Выпуск №11. «Блоковая структура и геодинамика континентальной литосферы на границах плит». Ю.Г. Гатинский, Д.В. Рундквист, Г.Л. Владова, Т.В. Прохорова, Т.В. Романюк, 2008.;

3. Курошев Г.Д. К93 Космическая геодезия и глобальные системы позиционирования. Учебное пособие. – СПб.: Изд-во С.-Петерб. Ун-та, 2011, - 182 с.;

4. http://www.evolbiol.ru/sorohtin11.pdf;

5. http://geolvg.blogspot.fr/2009/11/blog-post_4321.html;

6. http://studopedia.net/6_49092_tektonika-litosfernih-plit.html.

Код для цитирования: Скопировать