Тектоника на плочите — урок по география

1. Дрейфът на континентите

Вегенер нарича идеята си . Според него преди около 300 милиона години цялата суша е била един суперконтинент – („цялата земя“). Пангея се разпада преди около 200 милиона години. Доводите му са четири:

бреговете на Южна Америка и Африка си пасват като парчета от пъзел – още по-добре по ръба на континенталния шелф;
на едни и същи сухоземни животни и растения (влечугото мезозавър, папратовидното растение глосоптерис) има на континенти, разделени днес от океани;
планински вериги и скали от една и съща възраст продължават от единия континент на другия – Апалачите в Америка и планините на Шотландия и Скандинавия;
следи от древни има в днешна Индия, Африка и Австралия, а въглищата (от тропически гори) – в Антарктида.

Липсваше обаче механизъм. Вегенер предполагаше, че континентите „орат“ през океанското дъно, а това е физически невъзможно. Затова идеята му е отхвърлена за десетилетия.

2. Литосферни плочи

Днешната теория – – казва, че се движат не континентите, а цялата твърда . Тя е разбита на , които се плъзгат по пластичната (виж урока Строежът на Земята). Плочата може да носи и континент, и океанско дъно – континентите са просто „пътници“ върху нея.

Големите плочи са седем или осем (в зависимост от това дали Индийската и Австралийската се броят поотделно): Тихоокеанска, Северноамериканска, Южноамериканска, Евразийска, Африканска, Антарктическа и Индо-Австралийска. Между тях има и десетки малки. Скоростите им са от около 1 до над 10 cm на година и днес се измерват направо – с станции, закрепени в скалите (виж урока Сателити, GPS и ГИС).

Т

Път на плочата

s = v\,t

. Удобна връзка:

1\ \mathrm{cm/год}

за

1

милион години е

10^6\ \mathrm{cm} = 10\ \mathrm{km}

. Плоча със скорост

5\ \mathrm{cm/год}

изминава

500\ \mathrm{km}

за

10

милиона години.

3. Границите на плочите

Почти всичко „интересно“ – , , планини, океански ровове – става по границите на плочите. Те са три вида: , и .

Граница	Какво става	Примери
Разходяща	плочите се раздалечават; ражда се нова кора	Средноатлантическият хребет, Исландия, Източноафриканската рифтова долина
Сблъскваща се: океан – континент	океанската плоча потъва (субдукция); ров и вулкани на сушата	Андите, Каскадните планини
Сблъскваща се: океан – океан	едната океанска плоча потъва; ров и островна дъга	Марианските острови и Марианската падина, Япония
Сблъскваща се: континент – континент	никоя не потъва; кората се нагъва и удебелява	Хималаите, Алпите
Трансформна	плочите се плъзгат една покрай друга	разломът Сан Андреас, Северноанадолският разлом

По дъното на океаните се вие система от , дълга около 65 000 km. По оста им плочите се раздалечават и , която се издига, изстива в нова кора. Когато раздалечаването започва под континент, се образува – дълга потъваща долина. Така е в Източна Африка, където след милиони години може да се появи нов океан. Исландия пък е парче от Средноатлантическия хребет, издигнато над водата.

Когато се сблъскат океанска и континентална плоча, по-плътната океанска потъва под другата – това е . Там, където започва да потъва, се образува . Най-дълбокото място на Земята, около 10 900 m, е в Марианската падина. Ако и двете плочи са океански, над потъващата израства от вулкани – така са възникнали Японските и Алеутските острови.

Плъзгачите: скорост на плочите една спрямо друга (cm/год) и изминало време (млн. години).

cm/год5млн. г.4

преместване200 kmза 1 година5,0 cmза човешки живот (80 г.)4,0 m

Плочите се раздалечават; магма от мантията запълва пролуката и създава нова океанска кора. Двете точки са били заедно при хребета.

Пример

Плоча се движи към зона на субдукция с 7 cm на година. Подводна планина е на 420 km от рова. След колко години ще стигне до него?

$420\ \mathrm{km} = 4{,}2 \cdot 10^7\ \mathrm{cm}$
$t = \frac{4{,}2 \cdot 10^7}{7} = 6 \cdot 10^6$ години, т.е. след 6 милиона години. Или направо: $\frac{420}{7 \cdot 10} = 6$ млн. години.

4. Спрединг и магнитни ивици

През 1962 г. американският геолог Хари Хес предлага (спрединг): ново дъно се ражда при хребетите, отдалечава се от тях като на конвейер и потъва в рововете. Доказателството идва от магнитометрите, които корабите теглят след себе си. Когато изстива, железните в нея се подреждат по тогавашното и го „запомнят“. Полето на Земята обаче от време на време сменя посоката си – северният и южният магнитен полюс се разменят (). Последното обръщане е било преди около 780 000 години.

През 1963 г. Фред Вайн и Драмънд Матюс показват, че намагнитеността на дъното образува ивици, успоредни на хребета и симетрични от двете му страни – като баркод, който се отпечатва едновременно на две ленти. По ширината на ивиците се изчислява скоростта.

Щракни по ивиците, за да измериш разстоянието от оста. Последното обръщане на полето (границата Брюн – Матуяма) е преди 0,78 млн. години.

избрано място—възраст там?граница Брюн – Матуяма10 kmскорост на разширяване2,5 cm/год (по 1,25 на всяка страна)

Т

Скорост на спрединга

Ако граница на полярност с възраст

t

е на разстояние

x

от оста, всяка плоча се отдалечава с

v_{1/2} = x / t

, а двете една от друга – с

v = 2v_{1/2}

. Средноатлантическият хребет се разширява с около 2–5 cm/год, а Източнотихоокеанският – с до около 15 cm/год.

Колкото по-далеч от хребета, толкова по-старо и по-студено е дъното, а студената скала е по-плътна и потъва по-ниско. Затова океанът е най-плитък над хребетите (около 2500 m) и все по-дълбок встрани. Най-старото океанско дъно е на около 180 милиона години – много по-младо от континенталните скали, които надхвърлят 4 милиарда години. Старото дъно отдавна е потънало в .

5. Горещи точки

Някои вулкани са далеч от границите на плочите. Хаваите са в средата на Тихоокеанската плоча. Обяснението е – място, където от дълбоката мантия се издига стълб от гореща скала. Горещата точка остава почти неподвижна, а плочата минава над нея. Всеки нов вулкан се отнася встрани и угасва, а над горещата точка расте следващият. Така се получава верига острови, които са все по-стари с отдалечаването – Хавайско-Императорската верига е дълга около 6000 km. Горещи точки има и под Исландия и под Йелоустоун.

Щракни върху остров или подводна планина на картата или на графиката.

Кауаи5,1 млн. г.по веригата от Килауеа540 kmсредна скорост до тук10,6 cm/годнаклон на правата8,8 cm/год

Веригата прави чупка: от Хаваите до Мидуей върви на запад-северозапад, а след това рязко завива на север. Подводните планини при чупката са на около 47 милиона години – тогава посоката на Тихоокеанската плоча се е променила. Изследванията показват, че отчасти е мърдала и самата гореща точка, затова чупката не е изцяло завой на плочата.

6. Какво движи плочите

Вътрешността на Земята е гореща, а мантията, макар и твърда, за милиони години тече бавно като много гъст мед. Тя се нагрява отдолу и изстива отгоре – получава се , подобна на в тенджера с вода (виж урока Температура и топлина). Плочите са горната, изстинала част на това течение.

О

Сили върху плочите

Тегло на потъващата плоча – студената и плътна океанска литосфера в зоната на субдукция потъва и дърпа след себе си цялата плоча; смята се за най-силната. Натиск откъм хребета – новата кора е издигната и се плъзга надолу встрани от него. Триене с мантията може да помага или да спира движението.

Затова най-бързи са плочите, които имат дълги зони на субдукция – като Тихоокеанската. Плочите с много , като Евразийската, са бавни – около 1–2 cm на година.

7. Планините и България

става главно по сблъскващите се граници. Най-младите и най-високи планини на Земята образуват . Той се простира от Атласките планини и Пиренеите през Алпите, Карпатите, Балкана, Кавказ и Загрос до Хималаите. Тук Африканската, Арабската и Индийската плоча се приближават към Евразийската.

България е на Евразийската плоча, но близо до сложната граница с Африканската. Южно от Крит Африканската плоча потъва под Егейско море, а Анадолия се изтласква на запад по Северноанадолския разлом. Стара планина е нагъната при алпийските движения. Рило-Родопският масив е изграден от много по-стари , издигнати и разбити на блокове през последните десетки милиони години. Затова България има чести земетресения (виж урока Земетресения и вулкани).

Пример

Средиземно море се затваря: Африка се приближава към Европа с около 0,5–1 cm на година. За колко време ще се затвори, ако широчината му е 1000 km и скоростта е 1 cm/год?

$t = \frac{1000\ \mathrm{km}}{1 \cdot 10\ \mathrm{km}\ \text{за 1 млн. г.}} = 100$ милиона години.
Това е само груба оценка: скоростите и посоките на плочите се променят, а Средиземно море не е една гладка ивица дъно.

8. Тренажор

✅ Решени: 0🔥 Серия: 0🏆 Рекорд: 0

3000\ \mathrm{km},\ v = 8\ \mathrm{cm/год}

За колко милиона години се отваря океан с такава ширина?

9. Движещата се Земя

0 / 4

⛵ Атлантикът след Колумб

Атлантическият океан се разширява с около 2,5 cm на година. С колко метра е по-широк днес (2026 г.), отколкото при първото плаване на Колумб през 1492 г.?

🏔️ Пътят на Индия

Индийската плоча се е движила на север със средно около 5 cm на година. Колко km е изминала за последните 50 милиона години?

💅 Колкото растат ноктите

Казват, че плочите се движат колкото растат ноктите ни – няколко сантиметра на година. За колко години Атлантическият океан се разширява с 1 m при 2,5 cm на година?

🌋 Хаваите се отдалечават

Тихоокеанската плоча над Хавайската гореща точка се движи с около 8 cm на година. С колко km ще се отмести днешният вулкан Килауеа от горещата точка след 1 милион години?

Зелено – решена сам(а), жълто – с решението. Десетичните числа може да пишеш със запетая.

10. ⚠️ Чести грешки

Какво се движи

✗ Континентите плуват по океана.

✓ Движат се литосферните плочи – с континентите и океанското дъно върху тях.

Под плочите

✗ Плочите плават върху течна магма.

✓ Астеносферата е твърда, но пластична – тече бавно за милиони години; магмата е само на отделни места.

Субдукция

✗ При сблъсък винаги потъва по-голямата плоча.

✓ Потъва по-плътната – океанската литосфера; континенталната е твърде лека.

Скорост на спрединга

✗ Разстоянието до ивицата делено на възрастта е скоростта на раздалечаване.

✓ Това е полускоростта на едната плоча; двете се раздалечават двойно по-бързо.

Горещи точки

✗ Хавайските острови са на граница между плочи.

✓ Те са в средата на Тихоокеанската плоча – над гореща точка.

Единици

✗ 5 cm/год за 10 млн. години са 50 km.

✓ $\displaystyle 5 \cdot 10^7\ \mathrm{cm} = 500\ \mathrm{km}$ ; помни: 1 cm/год за 1 млн. г. = 10 km.

11. 🎯 Бърз тест

1 / 8

✓ 0

Кое НЕ е довод на Вегенер за дрейфа на континентите?

Избери отговор (или натисни 1–4)

12. 📝 Задачи за упражнение

0 / 0

Ниво А· Областен кръг

Ниво В· Национален кръг

Ниво С· Международна олимпиада

13. Обобщение

✓ Вегенер (1912 г.): континентите са били едно цяло – Пангея; доводите – брегове, вкаменелости, скали, древни ледници
✓ Литосферата е разбита на плочи, които се плъзгат по астеносферата с 1–10 cm/год; 1 cm/год за 1 млн. г. = 10 km
✓ Разходящи граници – хребети и рифтове; сблъскващи се – субдукция, ровове, вулканични дъги, планини; трансформни – разломи
✓ Магнитните ивици са симетрични около хребетите; по ширината им се намира скоростта: $v_{1/2} = x/t$
✓ Горещите точки оставят вериги вулкани, все по-стари с отдалечаването – по тях се мери движението на плочата
✓ Движението се дължи на конвекцията в мантията, най-вече на тежестта на потъващите плочи
✓ България е на Евразийската плоча, в Алпийско-Хималайския пояс, близо до границата с Африканската плоча

💡 Интересен факт

Пангея не е първият суперконтинент. Геолозите смятат, че преди нея е имало поне още един – Родиния, преди около един милиард години. Континентите изглежда се събират и разделят на цикли от няколкостотин милиона години. Има и модели за следващия суперконтинент след около 200–300 милиона години. Наричат го Пангея Ултима, Амазия или Новопангея – според това кой океан ще се затвори. Кой от тях е прав, ще видят много далечните ни потомци.