Geolodzy mają wyjaśnienie - teorię naukową - jak zachowuje się powierzchnia Ziemi, zwane tektoniką płyt. Tektonika oznacza strukturę na dużą skalę. Tak więc „tektonika płyt” mówi, że wielkoskalowa struktura zewnętrznej powłoki Ziemi jest zestawem płyt. (zobacz mapę)
Płyty tektoniczne
Płyty tektoniczne nie do końca pasują do kontynentów i oceanów na powierzchni Ziemi. Na przykład płyta Ameryki Północnej rozciąga się od zachodniego wybrzeża USA i Kanady do środkowej części Oceanu Atlantyckiego. Płyta Pacyfiku zawiera również kawałek Kalifornii, a także większość Oceanu Spokojnego (patrz lista tablic). Wynika to z faktu, że kontynenty i baseny oceaniczne są częścią skorupa Ziemska. Ale płyty są wykonane ze stosunkowo zimnej i twardej skały, która rozciąga się głębiej niż skorupa do górnego płaszcza. Część Ziemi, która tworzy płyty, nazywa się litosferą. Ma średnio około 100 kilometrów grubości, ale różni się znacznie w zależności od miejsca. (widzieć O litosferze)
Litosfera jest litą skałą, sztywną i sztywną jak stal. Poniżej znajduje się bardziej miękka, cieplejsza warstwa litej skały zwanej astenosferą („es-THEEN-osphere”), która rozciąga się na głębokość około 220 kilometrów. Ponieważ w rozgrzanych do czerwoności temperaturach skała astenosfery jest słaba („astheno-” oznacza słabą naukową grekę). Nie jest w stanie oprzeć się powolnemu stresowi i zgina się w plastyczny sposób, jak sztabka tureckiego toffi. W efekcie litosfera unosi się na astenosferze, mimo że oba są litymi skałami.
Ruchy płytowe
Płytki nieustannie zmieniają położenie, powoli przesuwając się nad astenosferą. „Powoli” oznacza wolniej niż paznokcie, nie więcej niż kilka centymetrów rocznie. Możemy mierzyć ich ruchy bezpośrednio za pomocą GPS i innych metod pomiaru na duże odległości (geodezyjne), a dowody geologiczne pokazują, że poruszały się one w ten sam sposób w przeszłości. Przez wiele milionów lat kontynenty podróżowały po całym świecie. (widzieć Pomiar płytki ruchu)
Płyty poruszają się względem siebie na trzy sposoby: poruszają się razem (zbiegają się), rozchodzą się (rozchodzą) lub przesuwają się obok siebie. Dlatego powszechnie uważa się, że płyty mają trzy typy krawędzi lub granic: zbieżne, rozbieżne i przekształcające.
- W zbieżności, gdy krawędź prowadząca płyty styka się z inną płytą, jedna z nich obraca się w dół. Ten ruch w dół nazywa się subdukcją. Płytki z subdukcją przemieszczają się w dół do i przez astenosferę i stopniowo znikają. (widzieć O strefach konwergentnych)
- Płyty rozchodzą się w strefach wulkanicznych w basenach oceanicznych, grzbietach oceanu środkowego. Są to długie, ogromne pęknięcia, w których lawa unosi się z dołu i zamarza w nowe litosfera. Dwie strony pęknięcia są ciągle rozsuwane, dzięki czemu płyty zyskują nowy materiał. Północnoatlantycka wyspa Islandii jest najlepszym przykładem rozbieżnej strefy nad poziomem morza. (widzieć O rozbieżnych strefach)
- Miejsce, w którym płyty przechodzą obok siebie, nazywa się granicą przekształcenia. Nie są one tak powszechne jak dwie pozostałe granice. The San Andreas wina Kalifornii jest dobrze znanym przykładem. (widzieć O transformacjach)
- Punkty, w których stykają się krawędzie trzech płyt, nazywane są potrójnymi połączeniami. Poruszają się po powierzchni Ziemi w odpowiedzi na różne ruchy trzech płyt. (widzieć Potrójne skrzyżowania)
Podstawowa mapa rysunkowa płytek wykorzystuje tylko te trzy typy granic. Jednak wiele granic płyt nie jest ostrymi liniami, ale raczej rozproszonymi strefami. Stanowią one około 15 procent światowej sumy i pojawiają się w bardziej realistyczne mapy płyt. Rozproszone granice w Stanach Zjednoczonych obejmują większość Alaski oraz prowincji Basin i Range w zachodnich stanach. Większość Chin i całego Iranu to także rozproszone strefy graniczne.
Co wyjaśnia Tektonika płyt
Tektonika płyt odpowiada na wiele podstawowych pytań geologicznych:
- Na trzech różnych typach granic ruch płyty tworzy charakterystyczne rodzaje uszkodzeń trzęsień ziemi. (widzieć Typy błędów w pigułce)
- Większość dużych pasm górskich wiąże się z konwergencją płyt, stanowiącą odpowiedź na odwieczną tajemnicę. (patrz The Mountain Problem)
- Dowody ze źródeł kopalnych sugerują, że kiedyś kontynenty były ze sobą bardzo oddalone; gdzie kiedyś to wyjaśniliśmy wzrost i spadek mostów lądowych, dzisiaj wiemy, że odpowiedzialne są ruchy płyt.
- Dno morskie na świecie jest geologicznie młode, ponieważ stara skorupa oceaniczna znika w wyniku subdukcji. (widzieć O Subdukcji)
- Większość wulkanów na świecie jest związanych z subdukcją. (patrz O wulkanizmie łukowym)
Tektonika płyt pozwala nam również zadawać nowe pytania i odpowiadać na nie:
- Możemy budować mapy geografii świata w przeszłości geologicznej - mapy paleogeograficzne - i modelować starożytne klimaty.
- Możemy się uczyć jak masowe wymieranie są związane z efektami Płyty tektoniczne takich jak wulkanizm. (widzieć Wyginięcie: o przeznaczeniu gatunków)
- Możemy zbadać, w jaki sposób interakcje płytkowe wpłynęły na historię geologiczną określonego regionu.
Pytania dotyczące płyt tektonicznych
Geologowie badają kilka głównych pytań dotyczących samej tektoniki płyt:
- Co porusza płytami?
- Co tworzy wulkany w „hotspotach”, takich jak Hawaje, które znajdują się poza strefami subdukcji? (widzieć Alternatywa Hotspot)
- Jak sztywne są płyty i jak dokładne są ich granice?
- Kiedy zaczęła się tektonika płyt i jak?
- W jaki sposób tektonika płyt jest połączona z płaszczem Ziemi poniżej? (widzieć O płaszczu)
- Co dzieje się z płytkami subdukowanymi? (widzieć Śmierć talerzy)
- W jakim cyklu przechodzą materiały płytowe?
Tektonika płyt jest unikalna dla Ziemi. Ale zdobycie wiedzy na ten temat w ciągu ostatnich 40 lat dało naukowcom wiele teoretycznych narzędzi do zrozumienia innych planet, nawet tych, które krążą wokół innych gwiazd. Dla reszty z nas tektonika płyt jest prostą teorią, która pomaga zrozumieć twarz Ziemi.