Czy coś bardziej dobitnie mówi nam o potędze natury niż katastrofy? Piękno rośnie w ciszy i często nie jest doceniane, chociaż przecież o wiele trudniej jest coś stworzyć niż zburzyć. Jednak takie wydarzenia jak powodzie czy trzęsienia ziemi uzmysławiają nam jak wielką siłą jest natura, jak niesamowitym jest jej Stwórca, bo przecież „Na ziemię patrzy, a ona drży; dotyka gór, a one dymią” (Psalm 104,32; Biblia Tysiąclecia).
Płyty tektoniczne – jakie są podstawy tektoniki płyt litosfery
Budowa Ziemi jest tematem fascynującym człowieka od dawna. Wciąż jest wiele zagadek odnośnie do jej budowy i procesów, które w niej zachodzą.
Struktura wewnętrzna Ziemi składa się z kilku warstw. Najbardziej zewnętrzna z nich to litosfera, która sięga 70-80 km pod oceanami i 100-150 km pod kontynentami w głąb naszej planety.
Idąc dalej w głąb płaszcza, pod litosferą można znaleźć astenosferę, czyli miękką warstwę sięgającą głębokości 700 kilometrów. W niej zachodzą zjawiska, które nazywane są prądami konwekcyjnymi. Następną częścią jest mezosfera (tzw. dolny płaszcz), która rozciąga się do głębokości 2890 km. Uważa się, że pod nią jest już jądro ziemskie, znajdujące się z zewnątrz w stanie ciekłym, a wewnątrz – stałym.
Górny płaszcz Ziemi sięga do głębokości ok. 400 km i to on ma swój udział w ruchu kontynentów.
Litosfera nie stanowi całości, ale (jak widać na przykładzie Europy) składa się z wielkich kawałków – płyt tektonicznych.
Do stworzenia teorii tektoniki (z gr. „sztuka budowy”) płyt naukowcy przebyli długą drogę, co zabawne jednak, wciąż jest to tylko teoria. Niemniej wyjaśnia ona bardzo wiele zjawisk.
Teoria tektoniki płyt litosfery zakłada, że skorupa ziemska jest złożona z płyt tektonicznych, które poruszają się względem siebie, dryfując na powierzchni płaszcza, a średnia prędkość względnego ruchu płyt wynosi 10-40 mm na rok.
Przypuszcza się, że wiele tysięcy lat temu wszystkie kontynenty były wielką całością. Badacze nazwali ten superkontynent Pangeą (Wegener). Co do tego nie ma wątpliwości, a co ciekawe, nawet w Księdze Rodzaju Bóg kazał wodom zebrać się w jedno miejsce, aby odsłoniły „suchy ląd”.
Aktualne ruchy tektoniczne nazywane są młodymi ruchami tektonicznymi. Badanie i czuwanie nad nimi cieszy się dużą popularnością w świecie geologii, prawdopodobnie ze względu na ich nieprzewidywalność, a także dużą liczbę ofiar i potencjalną skalę zniszczeń (też zazwyczaj dużą).
Ruch płyt tektonicznych – jak wyglądają mechanizmy i skutki geologiczne
A zatem płyty litosfery dryfują po płaszczu, poruszając się poziomo. W jaki sposób jednak i co nimi porusza? Zjawisko to zachodzi dzięki energii cieplnej, pochodzącej z wnętrza Ziemi.
Płaszcz ziemski składa się m.in z gorącej materii, która wynoszona jest w pobliże powierzchni Ziemi. Po dotarciu tam schładza się i znów opada do wnętrza planety. Ponieważ jednak półplastyczny materiał skalny płaszcza ziemskiego przesuwa się, to sprawia on także, że leżąca na nim sztywna skorupa ziemska również powoli się przesuwa i porusza. Płyty tektoniczne poruszają się, ponieważ litosfera ma większą wytrzymałość mechaniczną niż astenosfera.
Wyróżnia się trzy rodzaje ruchu płyt. Po pierwsze, mogą one się ze sobą zderzać, a jedna z nich może zagłębiać się pod drugą.
Drugim typem ruchu jest odsuwanie się od siebie płyt litosfery. W takiej sytuacji przestrzeń, która się między nimi utworzyła, zostaje wypełniona materiałem wypływającym z wnętrza Ziemi.
Do rodzaju ruchów płyt tektonicznych zalicza się także horyzontalne przesuwanie się, równolegle względem siebie.
Względny ruch płyt określa typ granicy. W geologii wyróżnia się więc:
- granicę konwergentną (zbieżną), która będzie determinowana przez nachodzenie na siebie płyt,
- granicę dywergentną (rozbieżną), można ją znaleźć tam, gdzie płyty litosfery rozchodzą się od siebie,
- granicę transformującą, tam, gdzie płyty przesuwają się horyzontalnie względem siebie.
Proces subdukcji
Pod wpływem ciepła wydalanego z wnętrza Ziemi płyty litosfery poruszają się. Co się stanie, gdy dwie płyty pływające w płaszczu Ziemi przybliżą się do siebie?
Kiedy zdarza się takie zjawisko, wtedy gęstsza z płyt zapada się pod lżejszą. Ten proces nazywany jest subdukcją.
Skutki geologiczne subdukcji
Jeśli spotkają się dwie płyty oceaniczne, starsza (a zarazem cięższa z nich) zapada się pod młodszą i lżejszą. Wtedy może powstać rów oceaniczny lub łuk wysp wulkanicznych.
W przypadku zderzenia dwóch płyt kontynentalnych powstaje łańcuch gór fałdowych (np. alpejsko-himalajski)
Kolejnymi skutkami ruchu płyty litosfery są trzęsienia ziemi. Występują one dlatego, że ruch nie jest ciągły ani stały, a kontakt między płytami litosfery nie jest gładki, następuje on wraz z tarciem, które utrudnia przesuwanie się płyt. Ponieważ obie płyty napierają na siebie, wytwarza się ogromne napięcie między nimi, aż w końcu naprężenie to przeważa nad tarciem. Dochodzi wtedy do jednorazowego przesunięcia się mas skalnych. I to właśnie powoduje trzęsienie ziemi.
Płyta kontynentalna a płyta oceaniczna – interakcje i różnice
Wśród głównych płyt Ziemi znajdują się zarówno skorupa kontynentalna, jak i oceaniczna. Czym się różnią?
Płyta kontynentalna
Skorupa kontynentalna, wbrew nazwie, nie buduje jedynie kontynentów, ale jest również podłożem dla zewnętrznych części zbiorników oceanicznych (szelf). Charakteryzuje ją mniejszy, w porównaniu do skorupy oceanicznej, ciężar właściwy. Maksymalna jej grubość przekracza 70 km, choć przeciętnie wynosi 35-40 km.
Płyta oceaniczna
Skorupa oceaniczna buduje w zasadzie tylko dna oceaniczne, chociaż może też występować na obszarach lądowych, w strefach młodych ryftów (ryft to obniżona wzdłuż uskoków strefa tektoniczna, rozwinięta w obrębie kontynentalnej lub oceanicznej skorupy ziemskiej). Jest ona stosunkowo cienka, przeciętna miąższość waha się między 5 km a 8 km.
Skorupa oceaniczna jest tworzona w strefach grzbietów oceanicznych wskutek wypływania lawy bazaltowej przez grzbiet oceaniczny z wnętrza Ziemi (tzw. ekspansja dna oceanicznego).
Interakcje
Co się stanie, jeżeli płyta oceaniczna zapadnie się pod kontynentalną? Wówczas również powstaje rów oceaniczny, ale oprócz tego wypiętrza się kontynentalny łuk wulkaniczny. Takie obszary charakteryzują się dużą ilością trzęsień ziemi, które związane są z zapadaniem się jednej płyty pod drugą. Te strefy często przejawiają też silny wulkanizm.
Mapa tektoniczna świata – gdzie są główne płyty tektoniczne i jakie są ich ruchy
Wyróżnia się siedem głównych płyt:
- eurazjatycką,
- północnoamerykańską,
- południowoamerykańską,
- pacyficzną,
- afrykańską,
- antarktyczną,
- australijską (lub australijsko-indyjską),
a także szereg pomniejszych, m.in.:
- arabską,
- filipińską,
- karaibską,
- kokosową,
- Scotię.
Dzięki sieci radioteleskopów, które umożliwiły np. obserwację zbieżnego ruchu Ameryki i Azji względem siebie, a tym samym zamykanie się Oceanu Spokojnego, a także dzięki sieci satelitów, pozwalających na mierzenie położenia płyt litosfery, czy sejsmografów, odwzorowujących strefy subdukcji, możemy dziś obserwować ruchy płyt tektonicznych, przemieszczających się po płaszczu Ziemi.
Ruchy tektoniczne Ziemi – jak kształtują naszą planetę?
Dzięki poruszaniu się płyt litosfery nasza planeta kształtuje swój krajobraz.
W zależności od rodzaju zderzeń i subdukcji tworzony jest różny rodzaj obrazu Ziemi. Mowa była o Pangei – superkontynencie, który pod wpływem płyt litosfery poruszanych przez prądy konwekcyjne, został rozdzielony na te, które znamy dzisiaj. Powstawanie gór fałdowych, czyli np. Andów, również jest skutkiem subdukcji: oceaniczna płyta Nazca zapadła się pod Amerykę Południową, która „zdrapała” z zapadającej się płyty dużą ilość osadów, które zostały wypiętrzone na 7 tysięcy metrów w górę. W paśmie andyjskim znajduje się 178 wulkanów, bez szczytów wulkanicznych.
Tektonika płyt litosfery – jaki wpływ ma na kształtowanie krajobrazu i klimatu
W przeciwieństwie do Księżyca, Wenus czy Marsa warstwy powierzchniowe Ziemi wciąż są w ruchu.
Ruchy płyt litosfery są powodem nieustającej aktywności wulkanicznej. Dzięki wybuchom wulkanów do atmosfery dostarczane są np. dwutlenek węgla, a do oceanów mikroelementy potrzebne do fotosyntezy. Dzięki takiej, a nie innej zawartości CO2 w atmosferze na Ziemi mamy około +15℃, a nie -18 (a tak by było bez CO2 i pary wodnej). Tektonika płyt ma więc wpływ na regulowanie zmian klimatycznych na Ziemi. Kolejnym przykładem może być choćby rezultat zderzenia dwóch płyt oceanicznych – wyspy Mariańskie. Powstały one na skutek wsuwania się płyty pacyficznej pod filipińską.
Przesuwanie się płyt litosfery ma również wpływ na krajobraz oceaniczny. Grzbiety śródoceaniczne posiadają centralną część – dolinę ryftową. Jest ona podstawowym elementem granicy płyt litosfery. Pod nią wznosi się strumień magmy, który tworzy nowe dno oceaniczne.
Istnieje również zjawisko nazywane plamami gorąca. Są to obszary, które wykazują zwiększoną ciepłotę w stosunku do otoczenia, a które znajdują się w różnych obszarach skorup oceanicznej i kontynentalnej. Jeśli plama gorąca znajdzie się w pobliżu granicy dywergentnej na oceanie, może utworzyć się rozległy wylew bazaltowy bez wystąpienia grzbietu śródoceanicznego (np. Islandia).
Płyty tektoniczne Ziemi – jakich zmian możemy się spodziewać w przyszłości?
Polska znajduje się w tzw. strefie asejsmicznej, co oznacza, że znajdujemy się na obszarze, na którym bardzo rzadko spotyka się umiarkowane wstrząsy.
Opierając się o wiele badań, pomiarów i analiz, można zauważyć, że na obszarze Polski nadal można wyróżnić kilka regionów, które dotykane są powolną subsydencją (zapadaniem się). Jest to region północno-zachodni oraz Nizina Śląska. Wypiętrzającymi się rejonami są Karpaty i Sudety.
Jednak zmiany takie są na tyle powolne, że w skali życia człowieka są wręcz niezauważalne. Prawdopodobieństwo wystąpienia wstrząsów (a zatem dostrzeżenia skutków tektoniki) w pozostałych częściach Polski są więc znikome.
Źródła
- Ryfty [w:] https://encyklopedia.pwn.pl/szukaj/ryfty.html
- G. Gorczyński, Tektonika płyt czy ekspansja Ziemi? [w:] „Tutoring Gedanensis” nr 3, (2018), s. 74-82.
- G. Karwasz, J. Chojnacka, Wewnętrzny ogień, czyli o tektonice płyt Ziemi [w:] „Geografia w szkole”, nr 3 (2012), s. 28-35.
- T. Słomka (red.), Geologia. Ziemia i procesy endogeniczne, wyd. AGH, Kraków 2022.
© Źródło zdjęcia głównego: Canva.
