Platňová tektonika

Z Wikipédie

Kontinentálne platne boli zmapované v druhej polovici 20. storočia. Na tomto obrázku je znázornený aj pohyb jednotlivých platní voči sebe.
Zväčšiť
Kontinentálne platne boli zmapované v druhej polovici 20. storočia. Na tomto obrázku je znázornený aj pohyb jednotlivých platní voči sebe.

Teória platňovej tektoniky (alebo nesprávne doskovej tektoniky alebo globálnej tektoniky) sa rozvinula pre potreby objasnenia geologického fenoménu pohybu kontinentov a v súčasnosti je uznávaná väčšinou odborníkov pracujúcich v tejto oblasti. Táto teória hovorí o tom, že najvrchnejšia časť zemského telesa je tvorená dvoma vrstvami: vrchná litosféra je pevná a zložená prevažne z kyslíka (46,6%), kremíka (27,7 %), hliníka (8,1 %) a železa (5,0 %). Pod ňou sa nachádza astenosféra, ktorá je plastická.

Litosféra „pláva“ na astenosfére a je rozlámaná na viacero veľkých (Africká, Antartická, Austrálska, Eurázijská, Severoamerická, Juhoamerická, Pacifická, Kokosová, Nazca, a Indická platňa) a niekoľko menších platní (alebo krýh), nazývaných aj tektonické platne. Tieto platne sa voči ostatným pohybujú, pričom môže dochádzať k ich stretom: konvergentné (dve platne do seba narážajú), divergentné (dve platne sa od seba vzdaľujú), alebo transformačné (platne sa pohybujú vedľa seba opačnými smermi), pričom nastávajú rôzne geologické fenomény: zemetrasenia, sopečná činnosť, vznik pohorí, vznik riftových zón a morských priekop.

Platňová tektonika sa vyvinula zo štúdia dvoch geologických procesov: pohybu kontinentov, pozorovaného už začiatkom 20. storočia a rozchádzania sa oceánskeho dna (pozorovaného v 60. rokoch 20. storočia). Samotná teória bola vypracovaná koncom šesťdesiatych rokov a jej široká akceptácia geologickou verejnosťou spôsobila revolúciu v geologických vedách (podobne ako objavenie periodického zákona v chémii, kvantovej mechaniky vo fyzike a objavenie DNA v biológii).

Obsah

[úprava] Princípy

Bližšie informácie v hlavnom článku: Stavba Zeme

Rozdelenie zemského telesa na litosféru a astenosféru je založené na ich mechanických rozdieloch. Litosféra je chladnejšia a pevná, astenosféra je teplejšia a plastická. Toto rozdelenie nie je totožné s rodelením Zeme na kôru, plášť a jadro. Základným princípom je, že litosféra je rozlámaná na viacero väčších a menších platní (dosiek), ktoré sa pohybujú po plastickej astenosfére rôznymi smermi. Strety jednotlivých platní sa dejú pozdĺž okrajov jednotlivých platní a tieto hranice sú spojené s viacerými geologickými procesmi: zemetrasenia, sopečná činnosť a vytváranie topografických nerovností: pohoria, stredooceánske chrbáty a morské priekopy. Tektonické platne pozostávajú z dvoch typov kôry: oceánskej a pevninskej. Rozdiel medzi nimi je v hustote a minerálnom zložení: oceánska kôra je ťažšia a zložená z iných (tmavých, alebo mafických) minerálov ako kontinentálna.

[úprava] Typy okrajov

Tri typy interakcií na okrajoch tektonických platní.
Zväčšiť
Tri typy interakcií na okrajoch tektonických platní.

Rozoznávame tri typy platňových okrajov, rozdelené sú na základe pohybu jednotlivých platní voči sebe. K nim sa viažu rozdielne geologické fenomény. Hranice stretu jednotlivých platní sa rozdeľujú na:

  • Transformné okraje sa vyskytujú pri pohybe dvoch platní vedľa seba pozdĺž tzv. transformných zlomov.
  • Divergentné okraje sa vyskytujú pri rozchádzaní sa dvoch platní.
  • Konvergentné okraje sa vyskytujú pri stretaní sa dvoch platní.

[úprava] Transformné okraje

Bočný posun jednej platne popri druhej pozdĺž transformného zlomu môže spôsobiť dobre pozorovateľné povrchové zmeny. Kvôli treniu sa platne neposúvajú kontinuálne. Napätie v oboch doskách sa hromadí až po určitú hranicu a keď ju prekročí, tak sa akumulovaná energia uvoľní a dosky sa posunú. Toto zapríčiňuje zemetrasenia, častý jav na transformných okrajoch. Dobrým príkladom tohto typu okrajov je zlom San Andreas, ktorý sa nachádza na západnom pobreží USA a je časťou komplexu zlomov v tejto oblasti. Na tomto mieste sa stretáva Severoamerická a Pacifická platňa, ktorá sa pohybuje smerom na sever. Za približne 50 mil. rokov bude Kalifornia ostrov pri pobreží Aljašky.

[úprava] Divergentné okraje

V divergentných okrajoch dochádza k posunu dvoch platní od seba a vzniku novej kôry z magmy tvoriacej sa v mieste rozchodu (nazýva sa aj stredooceánsky chrbát. Predstaviteľmi divergentných okrajov sú pre oceánsku kôru riftové systémy oceánskych chrbtov (napr. Stredoatlantický chrbát) a pre pevninskú kôru riftové údolia (napr. Východoafrické veľké riftové údolie). Tieto údolia sú tvorené masívnymi komplexami zlomov. Rozchádzanie sa spravidla nie je jednotné, takže jednotlivé bloky sa nepohybujú rovnakou rýchlosťou, preto na oceánskom dne nachádzame rôzne nepravidelné blokové štruktúry. Zlomové zóny sú aj miestom častých zemetrasení. Pohyb oceánskeho dna by sa dal prirovnať k dopravníkovému pásu, kde je kôra unášaná smerom od riftovej zóny k oceánskej priekope.

Stredooceánske chrbty sú jedným z kľúčových dôkazov o rozširovaní sa morského dna. Prieskumom zemského magnetizmu sa objavili obrazce zmien magnetického poľa na obidvoch stranách riftov. Tieto obrazce boli príliš symetrické na to aby boli náhodné. Dlhodobou analýzou týchto záznamov sa našli spojitosti medzi zmenou magnetických pólov a striedaním vrstiev v obrazcoch. Magnetické pásy korešpondujú so zmenou polarity magnetického poľa Zeme. Toto bolo potvrdené aj zistením veku jednotlivých pásov.

[úprava] Konvergentné okraje

Oceán / Kontinent

Pohyb konvergentných okrajov závisí od typu zemskej kôry platní, ktoré kolidujú. Ak sa stretá platňa tvorená oceánskou kôrou s platňou tvorenou pevninskou kôrou, oceánska platňa sa zvyčajne ponára pod pevninskú, vytvárajúc subdukčnú zónu. Na povrchu sa táto zóna prejavuje ako hlbokomorská priekopa v oceáne a vulkanické pohorie na pevnine. Príkladom stretu kontinentálnej a oceánskej platne je západné pobrežie Južnej Ameriky: stret oceánskej platne Nazca (Atacamská priekopa) a Juhoamerickej kontinentálnej platne (pohorie Andy). Pri poklesávaní oceánskej kôry dochádza k jej zahrievaniu a k strate fluidných zložiek (najmä vody). Tieto zložky stúpajú nahor cez pevninskú kôru a ich vplyvom dochádza k znižovaniu teploty tavenia, teda k tvorbe preplynenej magmy. Magma môže eruptovať na povrch a vytvárať reťaz vulkánov kopírujúcich neďaleké pobrežie. Celý Pacifik je lemovaný reťazou vulkanických pohorí a vulkanických ostrovov (Aleuty, Kamčatka, Kurily, Japonsko, Filipíny, Nový Zéland, Andy (Južná Amerika), Sierra Nevada (Severná Amerika), Kaskádové vrchy (Severná Amerika). Táto reťaz nazýva aj Ohnivý kruh (The Ring of Fire).


Kontinent / Kontinent

Pri strete dvoch platní tvorených pevninskou kôrou dochádza k ich vzájomnej kompresii alebo k posunu jednej platne pod druhú. Pri každej z týchto možností dochádza k vytvoreniu horskej reťaze, čo je sprevádzané častými zemetraseniami. Najlepším príkladom je stret severného okraja Indickej platne s časťou Eurázijskej platne: Indická platňa sa podsúva pod Eurázijskú, postupne ju zdvíha a toto zdvíhanie zapríčinilo vznik pohoria Himaláje. Podobne boli vytvorené aj Alpy.


Oceán / Oceán

Posledná možnosť je stret dvoch platní s oceánskou kôrou. Tam je mechanizmus podobný ako pri strete oceánskej a pevninskej kôry. Jedna doska poklesáva pod druhú, ale namiesto pásmových vulkanických pohorí na kontinente vznikajú v miestach výstupu magmy na povrch ostrovné vulkanické oblúky (Japonské ostrovy, Aleuty).

[úprava] Príčiny pohybu platní

Tepelný pohyb z plášťa smerom k povrchu je všeobecne uznávaný za zdroj energie pohybujúcej platňami. Celý kolobeh sa začína výstupom horúceho (a teda z fyzikálneho hľadiska ľahšieho) materálu z plášťa, jeho postupným ochladzovaním pri výstupe k povrchu a po dostatočnom ochladení poklesávaním naspäť do plášťa. Spolu s ním je unášaná aj litosferická doska, ktorá „pláva“ po povrchu. Teda v miestach výstupu horúcej magmy sa vyskytujú oceánske chrbáty (príp. riftové údolia) a v miestach poklesu hlbokomorské priekopy.

Často je miestom výstupu aj tzv. horúca škvrna. Tu sa z neobvykle veľkých konvenčných buniek vynáša z plášťa na povrch obrovské množstvo horúceho astenosferického materiálu. Novšie výskumy hovoria, že aj príčinou vytvorenia Stredoatlantického chrbáta bola veľká horúca škvrna nachádzajúca sa pod Islandom.

Pohyb platní zapríčinil v minulosti vytváranie aj rozpad kontinentov, vrátane vytvárania superkontinentov. Superkontinet Rodina sa sformoval približne pred miliardou rokov a rozpadol sa na osem kontinetov pred 600 mil. rokmi. Tieto sa potom sformovali do iného superkontinentu Pangea, ktorý sa zasa rozpadol na Lauráziu, pozostávajúcu z Severnej Ameriky a Euroázie a Gondwanu. Ich neskorší rozpad spôsobil vznik kontinentov v dnešnej podobe.

[úprava] Hlavné platne

Zoznam hlavných tektonických platní:

Významnejšie menšie platne sú Karibská a Arabská.

[úprava] História

[úprava] Pohyb kontinentov

Bližšie informácie v hlavnom článku: Pohyb kontinentov

Pohyb kontinetov bola jedna z hlavných ideí o tektonike koncom 19. a začiatkom 20. storočia. Neskôr však bola začlenená do platňovej tektoniky.

Alfred Wegener v roku 1915 vo svojej knihe: Origin of Continets and Oceans (Pôvod koninentov a oceánov) uviedol vážne argumenty na dôkaz tejto teórie. V knihe doložil, že susediace Pobrežia Južnej Ameriky a Afriky vyzerajú, ako keby boli pred časom spojené. Nebol prvý, kto vyslovil túto domnienku, ale ako prvý ju podporil vedeckými argumentami (porovnaním vedúcich skamenelín na oboch kontinentoch, paleotopografickými a klimatologickými pozorovaniami). Táto teória však bola medzi geológmi prijatá vlažne, pretože jej chýbalo vysvetlenie mechanizmu pohybu kontinetov, konkrétne, daný pohyb nebol nikde pozorovaný.

Magnetické pásy na morskom dne.
Zväčšiť
Magnetické pásy na morskom dne.

V roku 1940 Maurice Ewing pri seizmickom výskume Severoamerického kontinentálneho šelfu objavil, že pod granitovými horninami pevniny ležia bazalty morského dna. Pokiaľ by bol americký kontinent oddelený od Európy a odsunutý po oceánskom dne, okraje kontinentálneho šelfu by ohraničovali aj granitové vrstvy.

Začiatkom roku 1950 vedci, využívajúc leteckú techniku, začali robiť merania zmien polarity zemského magnetizmu. Toto bolo založené na magnetických vlastnostiach bazaltu, ktorý obsahuje silne magnetický nerast: magnetit. Pri utuhnutí bazaltovej magmy sa mikrokryštály magnetitu nasmerujú podľa orientácie magnetického poľa Zeme (podobne ako v magnetickej páske). Pri výskume sa objavili anomálie v usporiadaní magnetitových kryštálov. Ako sa mapovanie rozširovalo, prestali to byť len ojedinelé anomálie, ale začali sa ukazovať štruktúry podobné pásom zebry (striedanie sa pásov s normálnou a opačnou polaritou) po obidvoch stranách stredooceánskeho chrbta, známe aj ako magnetické pásy.

[úprava] Plávajúce kontinety

Prevládajúci názor bol, že kontinenty sú tvorené statickými vrstvami hornín. Pevnina je tvorená prevažne ľahším granitom a morské dno ťažším bazaltom. No vysoké pohoria (napr. Andy) by museli byť ponorené hlboko v kôre, podobne ako ľahšie ľadovce na morskej hladine. Toto bolo potvrdené neskoršími gravimetrickými meraniami v Himalájach.

[úprava] Sformovanie teórie platňovej tektoniky

Vplyvom mnohých objavov (najmä objav existencie Stredoatlantického chrbta) bol v šesťdesiatych rokoch vývoj posunutý rapídne dopredu. Najvýznamnejšia bola publikácia článku amerického geológa Harryho Hessa v roku 1962. Navrhol, že na rozdiel od pohybu kontinentov po oceánskej kôre (ako predpokladala táto pôvodná Wegenerova myšlienka), sa pohybuje dno oceánu (spolu s kontinetami na rovnakej platni). V rovnakom roku Robert R. Coats popísal hlavné prvky subdukčnej zóny ostrovného oblúka na Aleutách. Tento článok bol neskôr označený ako „prorocký“. V roku 1967 Jason Morgan navrhol, že povrch Zeme je zložený s 12-tich platní, ktoré sa jedna voči druhej pohybujú. V roku 1968 Xavier Le Pichon publikoval kompletný model šiestich hlavných platní spolu s ich pohybom.

[úprava] Vysvetlenie magnetických pásov

Objav magnetických pásov a to, že tieto pásy sú zrkadlovo identické po oboch stranách stredooceánskeho chrbta, viedlo k hľadaniu súvislostí. V roku 1961 bola sformovaná teória, že v strede oceánskeho chrbta je oceánska kôra oslabená a trhá sa na obidve strany pozdĺž chrbta. Cez tieto slabené zóny ľahko preniká magma a vytvára novú oceánsku kôru. Tento proces, nazývaný aj rozširovanie sa morského dna, trvá milióny rokov a vytvoril 50 000 km dlhý systém stredooceánskych chrbtov. V prospech tejto teórie hovoria nasledovné dôkazy:

  1. horniny, nachádzajúce sa v strede, alebo v blízkosti stredu chrbta sú najmladšie, smerom od stredu sú staršie,
  2. najmladšie horniny majú rovnakú súčasnú (normálnu) magnetickú polaritu,
  3. paralelné pásy hornín s rovnakou polaritou vypovedajú, že magnetické pole Zeme menilo polaritu veľakrát.

Objasnenie štruktúry magnetických pásov na morskom dne a vznik stredooceánskych chrbtov sa rýchlo zapracovalo do teórie platňovej tektoniky. Navyše, oceánska kôra sa stala prirodzeným záznamníkom histórie zvratov magnetického poľa Zeme.

[úprava] Objavenie subdukčných zón

Významným dôsledkom rozťahovania sa morského dna je vznik novej oceánskej kôry v stredooceánskych chrbtoch. Táto myšlienka mala veľkú odozvu u vedcov, ktorí tvrdili, že pohyb kontinentov možno jednoducho vysvetliť zväčšovaním sa objemu Zeme. Táto teória rozpínajúcej sa Zeme však nemohla uspokojivo vysvetliť produkciu takého množstva materiálu. Naviac, geológovia sa domnievali, že objem Zeme sa počas 4,6 mld. rokov vývoja nemenil, alebo sa menil len veľmi málo, takže kľúčová otázka bola: „Ako sa môže tvoriť nová oceánska kôra, bez zväčšovania objemu Zeme“.

Táto otázka obzvlášť iritovala Harryho Hessa, geológa Princetonskej Univerzity a Roberta S. Dietza, ktorí prví vytvorili termín rozpínanie sa morského dna. Obaja vtedy patrili k malej skupine ľudí, ktorá skutočne rozumela dôsledkom rozpínania sa morského dna. Pokiaľ sa v oceánskych chrbtoch tvorila nová kôra, niekde inde musela zanikať. Navrhol, že oceánska kôra sa od chrbta šíri po „dopravníkovom páse“. O mnoho miliónov rokov neskôr je pohltená v hlbokých a úzkych kaňonoch zvaných oceánske priekopy. Podľa Hessa sa Atlantický oceán rozpína a Tichý zmenšuje. Stará oceánska kôra je pohlcovaná v priekopách a nová sa vytvára v chrbtoch. Vlastne oceánske dno je neustále recyklované. Hessova idea ľahko ozrejmila, prečo sa nezväčšuje objem Zeme, prečo majú morské sedimenty menšiu hrúbku a prečo sú oceánske horniny mladšie ako pevninské.

[úprava] Mapovanie zemetrasení

V priebehu 20. storočia sa zlepšili metódy výskumu seizmickej aktivity, ako aj celosvetové používanie seizmografov. Toto malo za následok, že vedci mali podrobnejší prehľad o výskyte zemetrasení. Vytvorili sa seizmické zóny, ktoré kopírovali stredooceánske chrbty a subdukčné zóny. Koncom 1920 boli identifikované nietoré význačné zóny paralelné s oceánskymi priekopami, ktoré boli uložené pod uhlom 40-60° a tiahli sa desiatky kilometrov pod povrch Zeme. Tieto zóny sa nazývajú Benioffove, alebo Wadati-Benioffove na počesť seizmológov, ktorí ich prví objavili.

Akceptácia pohybu kontinentov a rozširovania sa morského dna (dvoch kľúčových súčastí platňovej tektoniky) môže byť porovnávaná s Kopernikovou revolučnou teóriou v astronómii. Dajú sa pozorovať nápadné paralely: Predkopernikovská astronómia dokázala presne popisovať objekty, ale nevedela predpovedať ich pohyb, podobne predplatňová tektonika bola iba opisná, nevedela zodpovedať na základnú otázku „Prečo?“. Platňová tektonika však bola akceptovaná omnoho rýchlejšie. Od prvotných odmietavých postojov až po širokú akceptáciu ubehlo len zopár rokov.

[úprava] Pozri aj

Zoznam tektonických platní

[úprava] Externé odkazy

Wikimedia Commons ponúka multimediálny obsah k téme
Platňová tektonika