Жизнь и тектоника плит планеты Земля

Рассказать всей Вселенной!

• 1

  Поделиться

При взгляде из космоса совсем не очевидно, что Земля кишит жизнью. Чтобы понять, что она здесь есть, нужно приблизиться достаточно близко к планете. Но даже из космоса наша планета все равно кажется живой. Ее поверхность разделена на семь континентов, которые омываются огромными океанами. Ниже этих океанов, в невидимых глубинах нашей планеты, тоже есть жизнь.

Десяток холодных, жестких пластин медленно скользят поверх горячей внутренней мантии Земли, ныряя друг под друга и время от времени сталкиваясь. Этот процесс, называемый тектоникой плит, является одним из определяющих характеристики планеты Земля. Люди в основном ощущают его, когда происходят землетрясения и извергаются вулканы.

Но тектоника плит ответственна за что – то более важное, чем землетрясения и извержения. Новые исследования говорят о том, что тектоническая активность Земли может иметь важное значение для другой определяющей черты нашей планеты: жизни. Наша Земля имеет движущуюся, все время трансформирующуюся внешнюю кору, и это может быть основной причиной того, что Земля настолько удивительна, и никакая другая планета не может сравниться с ее изобилием.

«Понимание тектоники плит является важным ключом к пониманию нашей собственной планеты и причины ее обитаемости. Как возникла эта живая планета, и как ей удалось поддерживать жизнь в течение миллиардов лет?» – заявила Кэтрин Хантингтон, геолог из Вашингтонского университета. «Тектоника плит – это то, что влияет на нашу атмосферу с самых древних времен. Она происходила всегда таким образом, чтобы на поверхности была жидкая вода и температура планеты не опускалась для критических для живых организмов значений».

Однако понимание того, как тектоника плиты влияет на эволюцию – и является ли она необходимым ингредиентом в этом процессе – зависит от поиска ответов на некоторые из самых горячих вопросов в области геофизики: как и когда плиты начали двигаться. Выяснение, почему наша планета имеет движущуюся кору, может рассказать геологам не только о Земле, но и обо всех планетах или лунах с твердыми поверхностями, и то, могут ли они иметь жизнь.

Что такое литосфера в географии?

География – область научных исследований, которые решают вопросы взаимосвязи особенностей природы с поверхностью Земли и жизнедеятельностью человека. Литосфера – твердая оболочка Земли, которая влияет на образование рельефа поверхности. Структуру литосферы образуют земная кора и верхний подвижный пласт мантии. Образование земной поверхности происходит благодаря литосферным блокам.

Что такое литосферные плиты в географии?

Литосферные плиты — огромные и устойчивые участки Земной коры. Эти блоки лежат на подвижном верхнем слое мантии – расплавленном слое магматических горных пород. Поэтому блоки находятся в постоянном горизонтальном движении. Плиты смещаются относительно друг друга. Скорость перемещения достигает 5 – 18 см. за год.

Понятие «литосферная плита»

Определение 1
Литосферная плита является частью литосферы и представляет собой крупный стабильный её участок.

Термин появился с возникновением концепции тектоники литосферных плит, во второй половине 60-х годов. Согласно этой концепции литосфера состоит из отдельных крупных блоков (плит), имеющих разные размеры.

Плиты располагаются на астеносфере и медленно перемещаются относительно друг друга. Границами плит являются зоны сейсмической, вулканической, тектонической активности.

Рисунок 1. Движение литосферных плит. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Специалисты выделяют три типа границ – дивергентные, конвергентные, трансформные.

Замечание 1

В одной точке сходиться могут только три плиты, если сходятся четыре или более плит, то такая конфигурация является очень неустойчивой и быстро разрушается.

В тех местах, где литосферные плиты расходятся, а освободившееся между ними пространство заполняется веществом астеносферы, получило название дивергентной границы. Если она пересекает материк, то над ней появляется континентальная рифтовая зона.

Готовые работы на аналогичную тему

• Курсовая работа Плиты литосферы 470 руб.
• Реферат Плиты литосферы 220 руб.
• Контрольная работа Плиты литосферы 240 руб.

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

В том случае, когда литосферные плиты сходятся, могут возникнуть две ситуации:

1. Сходятся континентальная и океанская плиты, в этом случае океанская плита, как более тяжелая и плотная подвигается под легкую континентальную плиту, возникают глубоководные желоба с островными дугами, происходит процесс субдукции – океанская литосфера поглощается мантией.
2. При столкновении плит континентальными краями, происходит «торошение» континентальных краев плит – процесс коллизии, в результате которого воздымаются молодые горные сооружения. Довольно часто дивергентные границы называют конструктивными, потому что происходит наращивание океанской коры;

Конвергентные границы являются местом столкновения нескольких плит. На этой границе происходят процессы субдукции, обдукции. Это деструктивные границы, потому что происходит погружение океанской коры в мантию на переплавку.

Следующим типом границ литосферных плит является трансформный тип. Плиты просто скользят относительно друг друга без наращивания и поглощения литосферы.

Такое название они получили, потому что трансформируют (соединяют) границы других типов. Очертания литосферных плит постоянно меняются – в результате рифтинга они могут раскалываться и спаиваться, они могут тонуть в мантии, доходя до глубины внешнего ядра.

Специалисты насчитывают 13 литосферных плит, покрывающих 90% поверхности Земли.

Среди них наиболее крупными являются 8 плит:

1. Евразийская плита;
2. Индо-Австралийская плита;
3. Южно-Американская плита;
4. Северо-Американская плита;
5. Африканская плита;
6. Антарктическая плита;
7. Тихоокеанская плита;
8. Индийская плита.

Литосферные плиты не стоят на месте, они постоянно движутся. Скорость их горизонтального движения разная и варьируется от 1 до 6 см в год. Раздвигаются плиты тоже с разной скоростью – наиболее быстро идет расхождение плит у острова Пасхи (18 см/год). Наиболее медленно раздвигаются плиты в Красном море и Аденском заливе (1-1,5 см/год).

Из каких частей состоят плиты литосферы?

Выделяют два вида земной коры: континентальная – материки или континенты, океаническая – под толщей мирового океана. Литосферная плита может быть, например, только океанической – это Тихоокеанская платформа. Другие состоят из континентальной и океанической. Толщина земной коры достигает 150 – 350 км. – материковая, и 5 – 90 км. – океаническая. Перемещений литосферных платформ приводит к их тектоническому воздействию друг на друга, от этого зависит динамика и структура земной поверхности.

Движение литосферы Земли.

Литосферные плиты постоянно движутся относительно друг друга со скоростью до нескольких десятков сантиметров в год. Данный факт был зафиксирован фотоснимками, сделанными с искусственных спутников Земли. В настоящее время известно, что Американская литосферная плита движется навстречу Тихоокеанской, а Евразийская сближается с Африканской, Индо-Австралийской, а также с Тихоокеанской. Американская и Африканская литосферные плиты медленно расходятся.

Литосферные плиты – основные составляющие литосферы – лежат на пластичном слое верхней мантии – астеносфере. Именно ей принадлежит главная роль в движении земной коры. Вещество астеносферы в результате тепловой конвекции (передачи тепла в виде струй и потоков) медленно «течет», увлекая за собой блоки литосферы и вызывая их горизонтальные перемещения. Если же вещество астеносферы поднимается или опускается, это приводит к вертикальному движению земной коры. Скорость вертикального движения литосферы гораздо меньше горизонтального – всего до 1-2 десятков миллиметров в год.

При вертикальном движении литосферы над восходящими ветвями конвективных течений астеносферы происходят разрывы литосферных плит и образуются разломы. В разломы устремляется лава и, остывая, наполняет пустые полости толщами магматических пород. Но затем нарастающее растяжение движущихся литосферных плит снова приводит к разлому. Так, постепенно нарастая в местах разломов, литосферные плиты расходятся в разные стороны. Эта полоса горизонтального расхождения плит получила название рифтовой зоны. По мере удаления от рифтовой зоны литосфера остывает, тяжелеет, утолщается и, как следствие, проседает глубже в мантию, образуя области понижения рельефа.

Зоны разломов наблюдаются как на суше, так и в океане. Самый крупный материковый разлом длиной более 4000 км и шириной 80-120 км находится в Африке. На склонах разлома находится большое количество действующих и спящих вулканов.

В это время на противоположной от разлома границе происходит столкновение литосферных плит. Столкновение это может протекать по-разному в зависимости от видов сталкивающихся плит.

• Если сталкиваются океаническая и материковая плиты, то первая погружается под вторую. При этом возникают глубоководные желоба, островные дуги (Японские острова) или горные хребты (Анды).
• Если сталкиваются две материковые литосферные плиты, то на этом месте края плит сминаются в складки, что ведет к образованию вулканов и горных хребтов. Таким образом на границе Евразийской и Индо-Австралийской плиты возникли Гималаи. Вообще, если в центре материка имеются горы, это значит, что когда-то это было местом столкновения двух спаявшихся в одну литосферных плит.

Таким образом, земная кора находится в постоянном движении. В её необратимом развитии подвижные области — геосинклинали — превращаются путём длительных преобразований в относительно спокойные области — платформы.

Литосферные плиты на карте и их названия.

• Тихоокеанская плита – океаническая тектоническая плита под Тихим океаном – 103.300.000 км²;
• Северо-Американская тектоническая платформа, включает континенты: Северная Америка, восточная часть Евразии и остров Гренландия – площадью 75.900.000 км²;
• Евразийская платформа – тектонический блок, включает в себя часть континента Евразия – 67.800.000 км²;
• Африканская – лежит в основе Африки – 61.300.000 км²;
• Антарктическая – составляет материк Антарктиду и океаническое дно под окружающими океанами – 60.900.000 км²;
• Индо-Австралийская – Основная тектоническая платформа, образована путем слияния индийских и австралийских пластин – 58.900.000 км² . Часто разделяют на два блока: Австралийская плита, первоначально являлась частью древнего континента Гондваны – 47.000.000 км², Индийская или Индостанская – так же была частью суперконтинента Гондвана – 11.900.000 км²;
• Южноамериканская – тектоническая платформа, которая включает в себя часть Южной Америка и часть Южной Атлантики – 43.600.000 км².

Горизонтальные тектонические движения земной коры

Как было сказано выше, поверхность нашей планеты состоит из тектонических плит, на которых размещаются материки и океаны. Более того, многие геологи нашего времени считают, что формирование нынешнего образа континентов произошло благодаря горизонтальному смещению этих самых огромных пластов земной коры. Когда смещается тектоническая плита, вместе с ней смещается и материк, который на ней находится. Таким образом, горизонтальные и при этом очень медленные движения земной коры привели к тому, что географическая карта на протяжении многих миллионов лет преображалась, одни и те же материки отдалялись друг от друга.

Наиболее точно изучена тектоника последних трёх столетий. Движение земной коры на современном этапе исследуется с помощью высокоточного оборудования, благодаря которому удалось выяснить, что горизонтальные тектонические смещения земной поверхности носят исключительно однонаправленный характер и преодолевают ежегодно всего несколько см.

При смещении тектонические плиты в каких-то местах сходятся, а в каких-то расходятся. В зонах столкновения плит образуются горы, а в зонах расхождения плит – трещины (разломы). Ярким примером расхождения литосферных плит, наблюдаемым в нынешнее время, являются так называемые Великие Африканские разломы. Они отличаются не только наибольшей протяжённостью трещин в земной коре (более 6000 км), но и чрезвычайной активностью. Разлом африканского континента происходит настолько быстро, что вероятно не в таком далёком будущем восточная часть материка отделится и образуется новый океан.

Сколько литосферных плит на земле?

Литосферных плит большого размера 7, если учитывать Индо-Австралийскую платформу как одно целое. Эту часть земной поверхности принято разделять на Индостанскую и Австралийскую плиты. Тогда крупных блоков 8.

Подведём итог. Литосфера – земная кора и верхняя подвижная часть мантии. Земная основа бывает материковой и океанической. Земная поверхность разделена на части – литосферные плиты. Они дрейфует по мантии, как плывучие айсберги в океане. Смотрите рисунок 5 – Крупнейшие литосферные плиты на карте Мира. Ответ на вопрос о количестве литосферных плит на Земле, можно сформулировать так: Всего различают 8 крупных литосферных платформ – площадью более 20 млн. км². и большое количество малых платформ – площадью менее 20 млн. км². Процессы взаимодействия плит между собой влияют на структуру поверхности Земли, которые изучает наука – тектоника литосферных плит.

От гор до морских глубин

В 2012 году кинорежиссер Джеймс Кэмерон стал одним из немногих людей, которые погружались в самое глубокое место на Земле. Он коснулся дна на глубине 10898 метров ниже поверхности океана в самой глубокой точке Марианской впадины — «Бездне Челленджера», находящейся на стыке двух тектонических плит. Кэмерон обнаружил там свидетельства того, что жизнь процветает даже в таких экстремальных местах нашей планеты.

По мере того, как тихоокеанская плита погружается в мантию Земли, она нагревается и высвобождает воду, которую содержат ее породы. В процессе, называемом серпентинизацией, вода вымывается из плиты и меняет физические свойства верхней мантии. Это превращение позволяет метану и другим соединениям просачиваться из мантии через горячие источники на холодном дне океана.

Подобные процессы, происходившие на ранней Земле могли бы обеспечить начальные ингредиенты для метаболизма, которые, возможно, породили первые делящиеся клетки. Кэмерон показал доказательства существования современных потомков таких клеток: микробные маты – колонии микробов, которые процветают под толщей почти одиннадцати километров воды, куда солнечный свет не проникает, а давление более чем в 1000 раз превышает существующее на уровне моря.

«Это действительно захватывающе, потому что это связывает тектонику плит с жизнью», – сказал Кит Клепейс, геолог из Университета Вермонта. «Это дает нам идеи о том, что искать в других местах в Солнечной системе. Это дает нам представление о том, что могло происходить на Земле в древности».

В декабре 2020 года исследователи из Австралии опубликовали отчет об исследовании примерно 300 образцов, полученных при бурении морского дна по всему миру. Некоторые из них имели возраст более 700 миллионов лет. Ученые измеряли уровень фосфора, а также микроэлементов, таких как медь, цинк, селен и содержащие кобальт питательные вещества, которые необходимы для поддержания жизни. Когда эти питательные вещества обильны в океанах, они могут вызвать быстрый рост планктона. Исследователи из Университета Тасмании показали, что концентрации этих элементов увеличилась на порядок примерно 560-550 миллионов лет назад.

Ученые утверждают, что именно тектоника плит ответственна за этот процесс. Горы формируются, когда континентальные плиты сталкиваются и толкают скалы в небо, где они подвергаются воздействию воды из атмосферы. Затем выветривание медленно выщелачивает питательные вещества из гор в океаны.

Удивительно, но ученые также обнаружили, что эти элементы были в изобилии в более поздние периоды – и что эти периоды совпадали с массовыми вымираниями. Скорее всего такие периоды, связанные с питательными веществами, случались, когда фосфор и микроэлементы потреблялись Землей быстрее, чем их можно было пополнить.

Тектоническая активность также играет важную роль в поддержании долгосрочной устойчивости температурного режима Земли. Планета со слишком большим количеством углекислого газа может стать похожей на Венеру, ныне адски горячую. Активность плит на Земле помогла регулировать уровень углекислого газа в течение многих геологических эпох.

Процесс выветривания, который вытягивает питательные вещества из горных вершин, позволяя им попадать в океаны, также помогает удалять углекислый газ из атмосферы. Первый этап этого процесса происходит, когда атмосферный углекислый газ объединяется с водой с образованием угольной кислоты – соединения, которое помогает растворять породы и ускорять процесс выветривания. Дождь вносит в океан как углекислоту, так и кальций из растворенных пород. Диоксид углерода также растворяется непосредственно в океане, где сочетается с углекислотой и растворенным кальцием, чтобы произвести известняк, который падает на дно океана. В конечном итоге связанный углекислый газ поглощается мантией.

Тектоника плит может даже отвечать за другой атмосферный ингредиент и, возможно, самый важный: кислород.

За полтора миллиарда лет до кембрийского взрыва, еще в архейской эпохе, на Земле почти не было кислорода, которым мы дышим сейчас. Водоросли уже начали использовать фотосинтез для производства кислорода, но большая часть этого кислорода потреблялась богатыми железом породами, которые использовали кислород для своего превращения в ржавчину.

Согласно исследованиям, опубликованным в 2020 году, тектоника плит инициировала двухэтапный процесс, который привел к более высоким уровням кислорода. На первом этапе субдукция заставила мантию Земли меняться и вырабатывать два типа коры – океаническую и континентальную. В континентальной версии было меньше минералов, богатых железом, и больше богатых кварцем пород, которые не вытягивают кислород из атмосферы.

Затем в течение следующих миллиардов лет – с 2,5 миллиарда лет назад до 1,5 миллиарда лет назад – камни накачивали углекислым газом воздух и океаны. Дополнительный углекислый газ помог водорослям, которые стали производить еще больше кислорода – достаточно много для того, чтобы в конечном итоге вызвать кембрийский взрыв.