Тектоника на Земята: строеж, плочни движения и земетресения

Тектоника на Земята: строеж, плочни движения и земетресения — ясно обяснение на литосферата, орогении, вулкани и риска от земетресения. Научете причините и въздействието.

Тектониката е наука за структурните особености на Земята, особено за нагъването и разломяването (напукването) на земната кора.

Тектониката (от латински, което означава "строеж") е област от геологията. Тя включва структурите в литосферата на Земята и силите и движенията, които са действали за създаването на тези структури.

Тектониката се занимава с орогениите (изграждането на планините) и основните характеристики на сушата. Това включва земетресенията и вулканичните райони, които засягат някои части на света. Това е разгледано по-подробно в тектониката на плочите.

Тектонските изследвания са важни и за разбирането на моделите на ерозия в геоморфологията, както и като ръководство за икономическите геолози, които търсят петролни и метални руди.

Основни понятия: литосфера, астеносфера и плочи

Земната кора и горната част на мантията формират твърда обвивка, наречена литосфера. Тази обвивка е разделена на огромни и по-малки твърди блокове — тектонични плочи — които плават и се движат върху по-пластичен слой от по-дълбоката мантия, наречен астеносфера. Плочите се движат с относителни скорости от порядъка на няколко сантиметра годишно (подобно на скоростта на човешки нокът).

Типове граници между плочите и свързаните процеси

Взаимодействията между плочите определят голяма част от геодинамичните процеси:

• Дивергентни граници — плочите се отделят една от друга. Характерни са средно-океанските хребети (напр. Средноатлантическия хребет), където се образува нова океанска кора чрез лавови изливи (сеафлооурство / seafloor spreading).
• Конвергентни граници — плочите се сближават. При субдукция една океанска плоча се потапя под друга, въвеждайки кора в мантията; това води до вулканични вериги (напр. Андите) и силни земетресения. При континентален сблъсък (напр. Хималаите) настъпва нагъване и рязко изграждане на планини.
• Трансформни (разтърсващи) граници — плочите се местят хоризонтално една спрямо друга. Типичен пример е разломът Сан Андреас, където се наблюдават мощни повърхностни земетресения.

Разломи, нагъвания и орогении

Когато скалите са подложени на напрежение, те могат да се деформират по различен начин: да се нагънат (фолди), да се счупят и образуват разломи (фалти). Разломите се класифицират като:

• нормални разломи — разреждащо напрежение, при което единият блок слиза спрямо другия;
• обръщащи/надхвърлящи (thrust/reverse) — при сближаващо напрежение един блок се изхвърля над друг;
• страйк-слип (strike-slip) — хоризонтално движение по разлома.

Нагъванията и сблъсъците на плочи водят до орогенни пояси — големи планински вериги, които се формират в продължение на милиони години.

Земетресения: механизъм, вълни и измерване

Земетресенията са внезапно освобождаване на натрупана еластична енергия в скалните маси, най-често по разломи. Точката в дълбочина, където започва освобождаването, се нарича хипоцентър или фокус; вертикалната проекция на хипоцентъра на земната повърхност е епицентър.

Сеизмичните вълни се делят основно на:

• P-вълни (първични) — компресионни, най-бързи и преминават през твърдо и течно;
• S-вълни (вторични) — срязващи, по-бавни и не преминават през течна среда;
• повърхностни вълни — най-унищожителни за конструкциите (Rayleigh и Love вълни).

За силата на земетресението днес се използва предимно моментната магнитуда (Mw), която оценява енергията, освободена при срязване. Исторически използваният Рихтер ескала се използва рядко за много големи събития. За локален ефект върху хора и постройки се прилага Макросеизмичната скала на Меркали (интензивност).

Земетресенията могат да предизвикат вторични явления: свличания, пожари, повреди на инфраструктурата и силни цунами при подводни разломи или свлачища.

Доказателства за плочната тектоника

Идеята за движение на континентите беше подкрепена от множество наблюдения:

• „Пъзелоподобно“ пасване на континенталните крайбрежия (напр. Южна Америка и Африка);
• сходство на фосилни видове и скални комплекси между отдалечени континенти;
• постоянни модели на магнитна полярност на океанската кора (магнитни ивици) и възраст на океанската кора, които съответстват на сеафлоурството;
• съвременни GPS-измервания, които директно показват движението на плочите с няколко сантиметра годишно.

Вулканизъм и горещи точки

Тектониката контролира голяма част от вулканската дейност. Вулканите се срещат по ръбовете на плочите — особено по субдукционните пояси и по средно-океанските хребети. Някои вулкани са свързани с горещи точки — възходящи струи от горещ материал в мантията, които могат да образуват верига от острови (напр. Хаваи) независимо от границата на плочите.

Влияние върху ландшафта, ресурси и човека

Тектониката формира планини, депресии, басейни и крайбрежия и така определя моделите на ерозия, отлагане и река геоморфология. Тя има и икономическо значение: структурата на литосферата насочва образуването и натрупването на петрол, газ и метални руди, както и минерални залежи.

Опасности и превенция

Разбирането на тектониката и земетресенията помага за намаляване на риска чрез:

• строги строителни норми и съсредоточаване на критична инфраструктура;
• картиране на сеизмични и геоложки опасности и зониране на територии;
• системи за ранно предупреждение (използващи сеизмични мрежи и бързи данни от мрежи за наблюдение);
• образование и подготовка на населението за поведение по време на земетресение и след него.

Времеви мащаби и бъдещи изследвания

Тектоничните процеси действат предимно в геоложки време — от милиони до стотици милиони години — но техните ефекти (като земетресения и вулканични изблици) могат да бъдат внезапни и разрушителни. Съвременните технологии (сателитни наблюдения, сеизмология, лабораторни експерименти и компютърно моделиране) продължават да подобряват разбирането ни за сложните взаимодействия в литосферата и мантията и за прогнозиране на опасни явления.

Кратко обобщение: тектониката на Земята е ключова за формирането на планетарния релеф, циркулацията на материалите вътре в планетата и за много природни опасности и ресурси, които влияят пряко върху живота и икономическата дейност на човека.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява тектониката?

В: Какво е значението на термина "тектоника"?

В: Какво включва областта на тектониката?

В: Какво е основното направление на тектониката?

В: Кои са някои конкретни примери за характеристики, които попадат в областта на тектониката?

В: Какво представлява тектониката на плочите?

В: Защо изучаването на тектониката е важно извън геоложките ѝ приложения?

Търсене по буква