TEKTONIKA PŁYT - historia oceanów

Wykład 7

Hipoteza Wegenera- przyczyną dryfu kontynent są siły odśrodkowe związane z ruchem obrotowym Ziemi oraz siły pływowe.

Niektóre skały magmowe ( szczególnie bazalty) i osadowe gdy stygną i ulegają krystalizacji uzyskuja namagnesowanie zgodne z polem magnetycznym ziemi. Można dokonać pomiarów natężenie i kierunku dawnego pola magnetycznego i określić azymut na dany biegun magnetyczny i szerokość geograficzną na jakiej powstała dana skała (deklinacja i inklinacja magnetyczna)

W czasie zmiany położenia bieguna magnetycznego natężenia pola magnetycznego Ziemi stopniowo obniża się około dziesięciokrotnie w ciągu kilku tysięcy lat. W ostatnich 76 mln lat nastąpiło około 170 zmian położenia biegunów. Obecna orientacja trwa od 780 tys lat. Przeziały czasu pomiedzy zmianami był różne i istniały długie okresy o stałej orientacji pod czas kredy, ziemskie pole magnetyczne było stabilne a położenie biegunów takie jak obecne.

Stałe pole magnetyczne ale o odwróconej orientacji istniało przez około 50mln lat w permie.

Dowody paleomagnetyczne

Po obu stronach grzbietów śródoceanicznych, w lustrzanym układzie, występują biegnące równolegle pasy anomalii magnetycznych, na przemian dodatnich dodatnich ujemnych.

Pojawienie się tektoniki płyt

Prace badawcze po II wojnie światowej doprowadziły do wykrycia systemu grzbietów śródoceanicznych (wraz z systemem dolin ryftowych) i rowów oceanicznych oraz gujotów.

Teza Hessa: granitowe kontynenty nie przesuwają się po skorupie oceanicznej, ale przemieszcza się cała skorupa. Argumenty:

- gujoty to wyspy wulkaniczne zerodowane przez fale

- tempo sedymentacji w basenach oceanicznych szacowano na ok. 1cm/1000lat

- istnienie grzbietów śródoceanicznych

- strefy grzbietów charakteryzuje wysoki strumień ciepła

- fale sejsmiczne przechodząc przez grzbiety z nienaturalnie małą prędkością

- wzdłuż osiowej partii grzbietu przebiega dolina ryftowa

- bardzo często wokół grzbietów występują wulkany

hipoteza ta zakłada, że grzbiety to wąskie strefy gdzie jest dostarczany materiał z płaszcza, który wskutek przemian chemicznych tworzy skorupę oceaniczną. Nowoutworzony płasz ziemski przemieszcza się w następstwie wielkoskalowej konwekcji cieplnej spowodowanej naturalną radioaktywnością ziemi. W obrębie komórki konwekcyjnej lekki materiał skalny wynoszony jest do powierzchni, gdzie zastyga tworząc nowe partie skorupy. Następnie partie te odsuwają się na boki i tworzą ściany grzbietu.

Gdyby nie było spredingu to całe dno oceaniczne byłoby pokryte grubą warstwą osadów o naprzemiennym namagnesowaniu, sięgającym wstecz aż do prekambru.

SPREDING

Kiedy komórka konwekcyjna znajdzie się pod kontynentem, może dojśc do jego pęknięcia na dwa fragmenty i stałego odsuwanie się ich od siebie. W takim przypadku tworzy się grzbiet śródoceaniczny wokół którego występują rowy tektoniczne(Hess). Rów tektoniczny tworzy, blok skorupy pomiędzy uskokami, które powstały przez pęknięcie skorupy a następnie jej rozsunięcie. Przestrzeń między blokami wlewa się lawa, która zastyga na dnie rowu. Czasami wydostająca się wąskimi kanałami lawa tworzy stożki wulkaniczne. Bazalty o strukturze poduszkowej tworzone są przez lawy zastygające pop wodą.

SUBDUKCJA

Rowy oceaniczne są miejscami, gdzie płyty litosfery pogrążają się w astenosferze. W tych miejscach występują ujemne anomalie pola grawitacyjnego, a także wulkanizm i głębokie trzęsienia ziemi. Płyta tonie bo jest chłodniejsze a przez to cięższa niż częściowo upłynniona astenosfera i to właśnie ona powoduje trzęsienia ziemi.

Typy subdukcji:

- dwie płyty oceaniczne

Równolegle do rowów oceanicznych występują łańcuchy wysp wulkanicznych. Wyspy te powstają przez wynoszenie ku powierzchni lekkiego materiału astenosfery w postaci magmy.

Konwergencja- ruch zbieżny płyt, który prowadzi do powstania strefy silnie zdeformowanych skał w pasie pomiędzy basenem przedrukowym a rowem oceanicznym. Występujące tam skały to osady den oceanicznych i fragmenty bazaltowej skorupy oceanicznej (zdartej z subdukowanej płyty).

MELANŻ- mieszanina bezładnych i zdeformowanych skał

- płyta oceaniczna i kontynentalna

gęstsza (cięższa) płyta oceaniczna podsuwa się pod płytę kontynentalną i ulega subdukcji. Lekki materiał skalny powstały wskutek subdukcji, przemieszcza się ku powierzchni tworząc wulkany.

Linia andezytowi- wąski pas wulkanów wylewających lawy andezytowe (oc. Spokojny)

- dwie płyty kontynentalne

nie ulegają one pogrążeniu (gęstość mniejsza od materii płaszcza). Wskutek tego oddziaływania następuje miażdżenie i deformowanie materiału skalnego co prowadzi do powstania łańcuchów górskich (Himalaje, Alpy)

Przyczyny przemieszczania się płyt:

- ruch konwekcyjny materii w obrębie astenosfery

- wypływ magmy w strefach spredingu

- pogrążanie się schłodzonych, względnie ciężkich płatów litosfery w astenosferze

Od subdukującej płyty odrywa się płat litosfery, który pogrąża się w astenosferze, aż po kilkuset milionach lat ulega roztopieniu. Powstała w ten sposób magma zasadowa jest lżejsza od otaczającej magmy ultrazasadowej i jest wynoszona do góry.

WIEK DNA

Wiek dna oceanicznego rośnie wraz z odległością od ośrodków spredingu. Żaden fragment dzisiejszego dna nie powstał wcześniej niż w mezozoiku (nie wcześniej niż 200mln lat temu).

Rodzaje kontaktu między płytami:

- strefa spredingu (granica dywergentna lub akreacyjna)

- strefa subdukcji (granica konwergentna lub konsumpcyjna)

- strefa uskoków transformacyjnych (konserwatywna)

WZGLĘDNY RUCH PŁYT

Wszystkie płyty są w ruchu, rozsuwają się od stref spredigu w tempie 1-24 cm/rok (średnie tempo ok. 5-6 cm/rok)

PRZYCZYNY CYKLICZNOŚCI ZLODOWACEŃ

Cykle milankowicza:

- zmiany kształtu elipsy orbity

- nachylenie osi obrotu ziemi

- precesja osi obrotu ziemi

Z powodu zmian mimośrodu orbity, nachylenia osi ziemskiej oraz precesji następują regularne wahania ilości ciepła słonecznego słonecznego różnym czasie i na różnych szerokościach geograficznych, efekt: cykliczne zlodowacenia (glacjały) i krótkie okresy ociepleń (interglacjały)

HISTORIA OCHŁODZENIA

36-32mln lat temu- przełom eocen i oligocen:

-otwarcie cieśniny drake'a

- powstanie prądu wokółantarktycznego

- ochłodzenie klimatu na Antarktydzie

- pierwsze lodowce na Antarktydzie

- obniżenie poziomu oceanu

16mln lat temu- miocen:

- prawdopodobnie na skutek zmian konfiguracji dna oceanu

- zmiana cyrkulacji wód głębinowych na Atlantyku, dopływ głębinowych, ale cieplejszych wód z północnego Atlantyku spowodował wzrost parowania- wzrost opadów na Antarktydzie

- spadek poziomu oceanu

6mln lat temu- późny miocen

- początki zamykania się cieśniny panamskiej

- zmiany w cyrkulacji powierzchniowej i głębinowej na północnym Atlantyku

- silne ochłodzenie klimatu

- rozrost lądolodu na Antarktydzie- brak na półkuli N

- obniżenie się poziomu oceanu

- zamknięcie cieśniny gibraltarskiej- wysuszenie morza śródziemnego (epizod mesyński)

3,5-3mln lat temu

- ostateczne zamknięcie przesmyku panamskiego

- zmiana cyrkulacji na N-atlantyku, prąd zatokowy przenosi ciepłe wody ku N

- wzrost opadów na N-atlantyku

- początek rozwoju lądolodów na półkuli N

900tys lat temu:

- początek występowania glacjałów glacjałów i interglacjałów (cykliczny rozwój i zanik lądolodów)

---