Od kilkudziesięciu lat geolodzy w zasadzie są zgodni co do tego, że ziemska litosfera jest podzielona na duże, sztywne bloki, zwane płytami litosfery lub płytami tektonicznymi, unoszące się na plastycznej astenosferze.
Z tego artykułu dowiesz się:
- Czym jest teoria tektoniki płyt litosfery i kiedy się narodziła;
- Jakie jest położenie płyt litosfery na mapie świata;
- Jakie są rodzaje granic płyt;
- Jakie są przyczyny i skutki ruchu płyt.
Wyróżniamy 15 lub 16 głównych płyt (patrz grafika) i dodatkowo szereg małych, zwanych mikropłytami. Bloki te pozostają w ciągłym, choć niezauważalnym na co dzień ruchu, zwykle przemieszczając się w tempie kilku centymetrów na rok. Najbardziej spektakularnymi i dramatycznymi jednocześnie objawami ich ruchu są trzęsienia ziemi i wulkanizm.
Płyty tektoniczne mogą się ze sobą zderzać, mogą się od siebie odsuwać i wreszcie mogą przesuwać się względem siebie. Z tego powodu wyróżniamy trzy rodzaje granic pomiędzy płytami. Przyjrzyjmy się im bliżej.
- Granice rozbieżne, czyli strefy ryftów. To miejsca, gdzie płyty tektoniczne odsuwają się od siebie. Rozsuwające się płyty tworzą grzbiet śródoceaniczny (np. grzbiet śródatlantycki), posiadający na szczycie dolinę ryftową, która wypełnia się pochodząca z ziemskiego płaszcza magmą bazaltową. Ta, zastygając, tworzy nową skorupę oceaniczną. To tak zwany spreading dna oceanicznego. Co ciekawe, doliny ryftowe mogą występować nawet na kontynentach i prowadzić do powstania całkiem nowego oceanu. Najlepszym tego przykładem są wielkie rowy afrykańskie.
- Granice zbieżne występują tam, gdzie płyty tektoniczne spotykają się na kursie kolizyjnym. To miejsca, w których jedna płyta tektoniczna wsuwa się pod drugą. Zwykle ta dolna płyta jest zbudowana z litosfery oceanicznej i ze względu na swój duży ciężar jest wciągana w głąb ziemskiego płaszcza. To tak zwana strefa subdukcji. Możliwe są też kolizje dwóch płyt kontynentalnych. Odzwierciedleniem granic zbieżnych na powierzchni ziemi są głębokie rowy oceaniczne i łańcuchy górskie takie jak Andy czy Himalaje.
- Granice transformujące występują tam, gdzie płyty tektoniczne przesuwają się względem siebie, ale ani nie oddalają, ani nie zbliżają się do siebie. Przykładem granicy transformującej jest osławiony uskok San Andreas w Kaliforni (USA). Granice transformujące bywają niekiedy błędnie utożsamiane z uskokami przesuwczymi, ale uskoki tego rodzaju występują również poza granicami płyt.
Jak widzimy, to na granicach płyt koncentruje się większość zjawisk tektonicznych i magmowych na naszej planecie. Wewnętrzne części płyt są zwykle uznawane za względnie spokojne.
Krótka historia tektoniki płyt
Teoria tektoniki płyt litosfery wywodzi się z hipotezy dryfu kontynentów opracowanej przez Alfreda Wegenera na początku XX wieku. Wegener zakładał, że w przeszłości wszystkie kontynenty połączone były w jeden ląd, a następnie oddaliły się od siebie. Ten pomysł nie spotkał się z uznaniem ówczesnego świata nauki i pozostawał w cieniu przez kilkadziesiąt lat. Jednak odkrycie po II wojnie światowej spreadingu dna oceanicznego sprawiło, że dryf kontynentów narodził się na nowo jako tektonika płyt. Ruch kontynentów jest bowiem jednym z najważniejszych skutków ruchu płyt litosferycznych.
Jak to działa w praktyce?
Spreading, czyli rozszerzenie się dna oceanicznego sprawia, że kontynenty oddalają się od siebie, a ryfty kontynentalne mogą wręcz stać się przyczyną rozpadu kontynentów.
W przypadku stref subdukcji sytuacja wygląda odwrotnie. Tam litosfera oceaniczna jest „konsumowana” we wnętrzu Ziemi. A zatem, jeśli tempo subdukcji przekracza tempo rozszerzania się dna oceanu po pewnym, bardzo długim czasie, cały ocean przestaje istnieć, a leżące po przeciwległych stronach kontynenty spotykają się ze sobą, łącząc się w jeden, większy. W historii Ziemi były okresy, kiedy wszystkie lądy były połączone w jeden superkontynent.
Kolizja kontynentów oznacza wypiętrzenie rozległego łańcucha górskiego zwanego orogenem kolizyjnym. Pamiętajmy jednak, że orogeneza (czyli proces górotwórczy) dotyczy nie tylko kolizji typu kontynent-kontynent. Wyróżniamy również orogeny typu andyjskiego, pojawiające się w miejscach, gdzie płyta oceaniczna ulega subdukcji pod kontynentalną, tak jak ma to miejsce na wschodnim wybrzeżu Pacyfiku.
Nie wszystkie oceany muszą posiadać strefy subdukcji. Najlepszym przykładem jest Ocean Atlantycki, który jest względnie młody i strefy te nie zdążyły jeszcze się wykształcić. Dla odmiany wokół niemal całego Oceanu Spokojnego (Pacyfiku) występuje subdukcja, której towarzyszą trzęsienia ziemi i wulkanizm – to tak zwany Pacyficzny Pierścień Ognia.
Ważną cechą stref subdukcji jest występowanie ognisk trzęsień ziemi wzdłuż zagłębiającej się płyty. Nagromadzenie głębokich ognisk trzęsień ziemi, zwane strefą Benioffa, pomogło odkryć i rozpoznać strefy subdukcji.
Wulkanizm jest związany zarówno ze strefami rozszerzania dna morskiego, jak i ze strefami subdukcji.
Wulkanizm grzbietów śródoceanicznych jest związany z dostawą magmy wprost z ziemskiego płaszcza. W tych rejonach występują podmorskie erupcje szczelinowe, a także kominy hydrotermalne. W wyniku zastygania lawy w zimnej, oceanicznej wodzie tworzą się charakterystyczne struktury zwane lawami poduszkowymi.
Mechanizm powstawania wulkanów w rejonach stref subdukcji jest odmienny. Pogrążane skały są zasobne w wodę, która działa jak topnik, obniżając lokalnie temperaturę topnienia skał. Dzięki temu nad pogrążaną płytą tworzy się ognisko magmy, która przemieszcza się ku górze, a na powierzchni ziemi tworzą się wulkany. Nagromadzenie wulkanów ponad strefami subdukcji występujące na lądzie nazywamy łukami wulkanicznymi (np. wulkany andyjskie), a na oceanie łukami wyspowymi (np. Mariany na Pacyfiku – archipelag położony wzdłuż Rowu Mariańskiego).
W wyniku rozciągania litosfery na zapleczu strefy subdukcji, za łukiem wyspowym może powstać basen załukowy, który jest niczym innym jak niewielkim oceanem. Jednak w geografii te baseny zaliczane są do mórz marginalnych. Przykładem jest Morze Filipińskie.
W trakcie kolizji kontynentów łuki wyspowe są wciskane w obręb orogenu kolizyjnego jako nowe, nadbudowane części kontynentów. Dzięki temu ilość skorupy ziemskiej typu kontynentalnego stale rośnie. Podobnie dzieje się z fragmentami oceanicznych basenów zaułkowych, które włączone w obręb orogenu nazywane są ofiolitami.
A co to tak pcha? Czyli co napędza ruch płyt
Już Wegener zastanawiał się, co napędza ruch kontynentów. Dzisiaj, po stu latach, wiemy o wiele więcej, ale nadal nie wiemy wszystkiego. Wiele podręczników dostarcza prostej odpowiedzi: to prądy konwekcyjne w ziemskim płaszczu napędzają ruch płyt. Gorąca materia wznosi się, przemieszcza w poziomie na duże odległości i wychłodzona opada, przy okazji „ciągnąc” za sobą sztywną płytę niczym ogromny taśmociąg. Jednak ta odpowiedź nie będzie dla nas satysfakcjonująca!
Konwekcja w płaszczu ma ogromne znaczenie. Podnoszenie się gorącej materii z płaszcza Ziemi powoduje powstanie grzbietów oceanicznych i napędza całą tektonikę płyt. Ale znaczenie ma też grawitacja. Im dalej od grzbietu oceanicznego, tym litosfera oceaniczna jest grubsza, chłodniejsza, a jej gęstość rośnie. Zaczyna więc zagłębiać się coraz bardziej w plastycznej astenosferze i w efekcie powoduje grawitacyjne „ześlizgiwanie” się płyty z grzbietu oceanicznego.
W dużej odległości od grzbietu litosfera jest na tyle ciężka, że zaczyna tonąć w płaszczu – powstaje strefa subdukcji. To jeszcze bardziej napędza ruch płyty. Na dodatek tonący w astenosferze płat litosfery ciągnie za sobą pozostałą część płyty. Oczywiście poziome ruchy materii w płaszczu też mogą oddziaływać na płytę, ale te zależności są skomplikowane i mogą wyglądać różnie w przypadku różnych płyt tektonicznych.
Jedno jest jednak pewne – ruch płyt tektonicznych ma wpływ na powierzchnię całej naszej planety, w tym również na nasze życie!
Po przeczytaniu tego tekstu wiesz, że:
- Litosfera jest podzielona na kilkanaście sztywnych bloków zwanych płytami;
- Płyty mogą być rozdzielone strafami ryftów (granice rozbieżne), strefami subdukcji lub kolizji (granice zbieżne) lub granicami transformującymi;
- Ruch płyt prowadzi do przemieszczania się kontynentów, wypiętrzania gór, powstawania nowych oceanów i niszczenia starych, a także do wulkanizmu i trzęsień ziemi;
- Skorupa oceaniczna powstaje w strefach spreadingu (na granicach rozbieżnych), a niszczona jest w strefach subdukcji;
- Fragmenty litosfery oceanicznej wbudowane w kontynentalną to ofiolity;
- Ruch płyt jest skomplikowanym procesem, ze który odpowiadają ciepło Ziemi i grawitacja.
Opracowano na podstawie treści serwisu internetowego „Zrozumieć Ziemię” (red. G. Pieńkowski, S. Cwojdziński, A. Fijałkowska–Mader, M. Krzeczyńska, T. Krzywicki, J. Malec, J. Pacuła, K. Pochocka–Szwarc, J. Rychel, S. Salwa, Z. Szczepanik, P. Szrek, A. Wierzbowski, P. Woźniak, Z. Złonkiewicz).
Aktualizacja i adaptacja w ramach zadania psg pn. „Ochrona georóżnorodności, geoedukacja i geoturystyka”, finansowanego ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej: M. Szadkowski, 2025.
