1

TEKTONIKA PŁYT

Teoria tektoniki płyt przyjmuje, że litosfera nie jest ciągła, lecz składa się z kilkunastu
sztywnych płyt tektonicznych zwanych też krami, które przemieszczają się po
plastycznej astenosferze

Twórcą hipotezy dryfu kontynentów jest Alfred Wegener, który w roku 1915

opu

blikował prace p.t. „Powstanie kontynentów i oceanów”. Przedstawił w niej na

mapach rozmieszczenie lądów i oceanów w trzech epokach geologicznych.

Uważał on, że bloki kontynentalne zbudowane ze skał lżejszych zanurzone są

w podłożu o większej gęstości i właściwościach plastycznych co umożliwiało
przemieszczanie się bloków kontynentalnych w poziomie.

2

Argumenty Alfreda Wegenera:

1.

podobieństwo linii brzegowej, zauważone zresztą już wcześniej

(F. Bacon, C.

Pellegrini, H. Baker)

2.

podobieństwo, a nawet identyczność budowy geologicznej obszarów

położonych po obu stronach Atlantyku

3.

występowanie podobnych i identycznych przedstawicieli fauny i flory na

różnych kontynentach w minionych epokach geologicznych.

3

Wegener przyjął istnienie w przeszłości jednego kontynentu Pangea, który rozpadł
się w triasie na szereg mniejszych bloków kontynentalnych.
Dryf kontynentów umożliwiał powstawanie łańcuchów górskich (dryf zachodni)
Kordylierów i Andów, a ucieczka od biegunów doprowadziła do zderzenia Europy i
Azji w wy

niku czego powstały Alpidy, a zderzenie Dekanu z Azją – powstanie

Himalajów.
Wegener uważał, że siłami sprawczymi ruchu kontynentów ku zachodowi były siły
pływowe, a wyniku ruchu wirowego powstała „siła odbiegunowa”, która przesuwała
kontynenty w kierunku

równika. Wyjaśnienie przyczyny ruchu kontynentów było

najsłabszym punktem hipotezy - cała teoria została odrzucona. Powrócono do niej po
latach.
Rozwój nauk geologicznych dostarczył nowych dowodów na istnienie ruchów
poziomych w skorupie ziemskiej. W roku

1929 Artur Holmes zwrócił uwagę na

znaczenie ruchów konwekcyjnych w płaszczu ziemi, które mogły unosić lżejsze
kontynenty ku górze. Ta koncepcja uznawana jest aktualnie za najbardziej
prawdopodobną.

Mechanizm napędowy stanowią prądy konwekcyjne powstające

w górnym płaszczu Ziemi (w astenosferze). Prądy wstępujące – oddalanie płyt,
prądy zstępujące – zbliżanie płyt.

W roku 1960 H. Hess z Uniwersytetu Princeton stworzył hipotezę rozrastania się dna
morskiego i zanurzania nadmiaru skorupy, która jest wciągana do płaszcza ziemi.
Hipoteza Hessa rozrastania się – ekspansji (spreding) została zaakceptowana i
potwierdzona przez Kanadyjczyka J. Tuzo Wilsona, który wykazał, że dno
oceaniczne rozrasta się odcinkami wzdłuż tzw. uskoków przekształcających.
Prawie

równocześnie model ekspansji dna morskiego został wzbogacony o nowe

argumenty. Dostarczały ich wyniki badań magnetycznych dna oceanicznego, które
pozwoliły nawet na obliczenie tempa spredingu (2 cm rocznie). Wykazały one, że
okresowa zmiana (rewersja) bie

gunów magnetycznych pozwala na wyodrębnienie w

skałach dna oceanicznego anomalii dodatnich i ujemnych rozłożonych pasmowo. Z
magmatyzmem Ziemi wiążą się również badania kierunku pola magnetycznego w
skałach o właściwościach magnetycznych na lądzie (wędrówki bieguna).

4

W ten sposób do argumentów znanych wcześniej przybyły:

4.

budowa dna oceanu. Istnienie grzbietów oceanicznych i rowów i wiek skał nie

większy od 200 mln lat i większy w miarę oddalania od grzbietu oceanicznego

5.

Paleomagnetyzm wskazujący na „wędrówkę” biegunów i dający możliwość

odtworzenia szerokości geograficznej i kierunków linii siła pola
magnetycznego,

6.

Strefy aktywności wulkanicznej i trzęsień ziemi, które są ostro zarysowane i

ciągłe. Nie pokrywają się one z granicami kontynentów i oceanów.

Wskazany rozwój myśli geologicznej doprowadził do powstania teorii płyt litosfery,
zgodnie z którą skorupa ziemska podzielona jest na kilkanaście dużych płyt
ograniczonych przez silnie aktywne grzbiety i rowy. Niektóre płyty złożone są tylko ze
skorupy oceanicznej inne obejmują kontynenty i oceany. Prędkość ruchu 1 – 18
cm/rok.

Płyty nieustannie przemieszczają się, zmieniając w dziejach Ziemi układ

kontynentów.

Jak może wyglądać układ kontynentów w przyszłości?

5

W określeniu granic między płytami litosfery bardzo pomocne okazały się badania

sejsmiczne prowadzone dynamicznie od początku w XX wieku. Strefy występowania
trzęsień pokrywają się z granicami płyt litosfery.

Między płytami istnieją trzy rodzaje granic:



ROZBIEŻNE (dywergentne) – skorupa powstaje,



ZBIEŻNE (konwergentne) – skorupa jest niszczona



PRZEKSZTAŁCAJĄCE (transformacyjne, przesuwcze) – skorupa nie

powstaje i nie jest niszczona

6

Wzdłuż GRANIC ROZBIEŻNYCH dochodzi do rozsuwania się płyt. Najbardziej
widoczne są one między płytami oceanicznymi. Powstają tam śródoceaniczne
grzbiety

o szerokości nawet 1000 km i wysokości 2 – 3 tys. m czasem nad poziom

morza. Zachodzi tu

rozrastanie się dna morskiego - spreding i przejawia się

intensywny wulkanizm (Islandia)

Badania magnetyzmu dna oceanicznego wykazały, że jest ono namagnesowane w
różniące się wiekiem pasy – równoległe do osi grzbietu śródoceanicznego: młodsze
bliżej grzbietu, a starsze dalej.
Świadczy to o ciągłym tworzeniu się w osi grzbietu nowej litosfery oceanicznej.
Ten proces to spreding

– rozrastanie się dna oceanicznego. Najstarsze dno

oceaniczne liczy180 mln lat.

7

Grzbiet oceaniczny -

wydłużony, podwodny, system górski w oceanach; ma bardzo

rozczłonkowane zbocza i bywa rozcięty wzdłuż linii grzbietowej przez dolinę ryftową

Główne grzbiety oceaniczne

Grzbiet Śródatlantycki rozrywa Islandię. Płyty oddalają się od siebie z prędkością 2
cm/rok. Z wulkanów tarczowych wydobywa się lawa bazaltowa.

Grzbiet Śródatlantycki w Thingvillur (Islandia) - jedyne miejsce gdzie rów ukazuje się na powierzchni Ziemi

Granice rozbieżne występuje
również

na

kontynentach.

Powstają doliny ryftowe, np.
dolina ryftowa we wschodniej
Afryce, rów Renu

8

GRANICE ZBIEŻNE (konwergentne) - płyty zbliżają się do siebie

Granica zbieżna jest granicą kolidującą. Powstaje tu tzw. strefa subdukcji – strefa,
wzdłuż której jedna z płyt wsuwa się pod sąsiednią. Jest to strefa trzęsień ziemi -
strefa Benioffa.

Subdukcja jest odpowiedzialna za znikanie z powierzchni Ziemi

płyt oceanicznych -

wiek najstarszych fragmentów płyt oceanicznych - ok. 180 milionów lat.
Wzdłuż linii kontaktu płyt powstają obniżenia – rowy oceaniczne.
Jeżeli kolidują dwie płyty oceaniczne, to każda może ulec subdukcji.

Płyta zagłębiająca się w płaszczu Ziemi ulega nadtopieniu (gł. 300 – 600 km),
powstaje magma mniej gęsta (andezytowa) i przemieszcza się do powierzchni,
powodując erupcje wulkaniczne.
Jeżeli zbiegają się: płyta oceaniczna z kontynentalną, to subdukcji ulega płyta
oceaniczna (cięższa), a kontynentalna (lżejsza) pozostaje na powierzchni

Andy

– na granicy zbieżnej płyt: Nazca i Południowoamerykańskiej

Jeżeli kolidują dwie płyty kontynentalne, to nie ma subdukcji. Dochodzi do
fałdowania i wypiętrzenia.

Przykładem jest kolizja płyty Indo-austarlijskiej i Euro-azjatyckiej, która uformowała Himalaje.

GRANICE PRZESUWCZE (przekształcające)

Wzdłuż granic przesuwczych następuje poziomy ruch płyt względem siebie. Powstają
tam bardzo duże naprężenia rozładowujące się w intensywnych trzęsieniach ziemi.
Płyty litosfery przesuwają się wzdłuż siebie nie niszcząc skorupy ziemskiej. (np.
uskok Św. Andrzeja w Kaliforni przesuwa się 48 mm/rok)

9

Teoria tektoniki płyt logicznie tłumaczy wszystkie procesy diastroficzne, magmowe i
metamorficzne zachodzące w obrębie skorupy ziemskiej:

- trzęsienia ziemi związane są z granicami płyt litosfery,
- łańcuchy górskie powstają w wyniku zderzania się bloków kontynentalnych i

w wyniku procesów zachodzących w strefie subdukcji,

- metamorfizm skał jest związany z ich pogrążaniem się w głębokie części

litosfery i górny płaszcz w strefach subdukcji,

- magmatyzm w pasmach górskich wiąże się z wytapianiem się magmy z

podsuwającej się litosfery oceanicznej i jej przedzieraniem się ku powierzchni
górnej płyty.

Rozmieszczenie wulkanów na kuli ziemskiej Trzęsienia ziemi

Główne łańcuchy górskie

10

Zjawiska, jakie zachodzą na granicach płyt:

Typ granicy

Rodzaj płyt

Topografia

Zjawisko geologiczne

Współczesny
przykład

ROZBIEŻNA

(DYWER-
GENTNA)

oceaniczno-
oceaniczna



kontynentalno
kontynentalna

Grzbiety
środkowo-
oceaniczne


Doliny ryftowe

rozrost dna oceanicznego,
płytkie trzęsienia ziemi,
wypływy magmy,
wulkany

rozstępowanie kontynentów,
trzęsienia ziemi,
wypływy magmy, wulkany

Grzbiet
Śród-Atlantycki



Ryft Wschodnio-
Afrykański

ZBIEŻNA
(KONWERGENT
NA)

Oceaniczno-
oceaniczna


Oceaniczno-
kontynentalna


kontynentalno
kontynentalna

Łuki wysp,
Rowy oceaniczne


Góry i rowy
oceaniczne


Góry

Subdukcja, głębokie trzęsienia
ziemi, wypływy magmy,
wulkany, deformacje skał

Subdukcja, głębokie trzęsienia
ziemi,wypływy magmy,
wulkany, deformacje skał

Głębokie trzęsienia ziemi,
Deformacje skał

Zachodnie Aleuty



Andy



Himalaje

TRANSFOR
MACYJNA
(PRZESUW
CZA)

Oceaniczno-
Oceaniczna



kontynentalno
kontynentalna

Załamanie osi
grzbietów
oceanicznych


Małe
przemieszczenia
łańcuchów
górskich,
Deformacje
wzdłuż uskoków

Trzęsienia ziemi




Trzęsienia ziemi,
Deformacje skał

Załamanie na wsch.
Pacyfiku,
Wypiętrzenie na
połud. Pacyfiku

Uskok Św. Andrzeja

Gorące plamy – hot spot, mantle plum
Teoria gorących plam powstała aby wyjaśnić zjawiska wulkaniczne zachodzące poza
granicami płyt litosfery. Jest to hipotetyczna teoria termalnych diapirów. Ich powstanie
jest związane z lokalnym występowaniem nadzwyczaj gorących skał na granicy
płaszcza i jądra ziemi. Wynoszone są w górę prawdopodobnie za pomocą konwekcji.
Przykładem plamy gorąca są Hawaje, Islandia, Yellowstone.