Երկրի լիթոսֆերային թիթեղները հսկայական քարեր են: Դրանց հիմքը ձևավորվում է բարձր ծալքավոր գրանիտե մետամորֆացված հրային ապարներից։ Լիթոսֆերային թիթեղների անունները կտրվեն ստորև բերված հոդվածում։ Վերևից դրանք ծածկված են երեք-չորս կիլոմետրանոց «ծածկով»։ Առաջանում է նստվածքային ապարներից։ Հարթակն ունի առանձին լեռնաշղթաներից և ընդարձակ հարթավայրերից բաղկացած ռելիեֆ։ Հաջորդիվ կքննարկվի լիթոսֆերային թիթեղների շարժման տեսությունը։
Հիպոթեզի առաջացում
Լիտոսֆերային թիթեղների շարժման տեսությունը ի հայտ եկավ քսաներորդ դարի սկզբին։ Հետագայում նրան վիճակված էր մեծ դեր խաղալ մոլորակի հետազոտության մեջ: Գիտնական Թեյլորը և նրանից հետո Վեգեները առաջ քաշեցին այն վարկածը, որ ժամանակի ընթացքում տեղի է ունենում լիթոսֆերային թիթեղների շեղում հորիզոնական ուղղությամբ։ Սակայն 20-րդ դարի երեսունականներին այլ կարծիք հաստատվեց. Նրա խոսքով՝ լիթոսֆերային թիթեղների շարժումն իրականացվել է ուղղահայաց։ Այս երեւույթը հիմնված էր մոլորակի թիկնոցի նյութի տարբերակման գործընթացի վրա։ Այն հայտնի դարձավ որպես ֆիքսիզմ։ Այս անունը պայմանավորված էր նրանով, որ մշտապես ամրագրված էկեղևի շրջանների դիրքը թիկնոցի նկատմամբ: Բայց 1960 թվականին, միջին օվկիանոսային լեռնաշղթաների գլոբալ համակարգի հայտնաբերումից հետո, որոնք շրջապատում են ամբողջ մոլորակը և որոշ տարածքներում դուրս են գալիս ցամաքում, վերադարձ եղավ 20-րդ դարի սկզբի վարկածին: Այնուամենայնիվ, տեսությունը նոր ձև է ստացել. Բլոկային տեկտոնիկան դարձել է մոլորակի կառուցվածքն ուսումնասիրող գիտությունների առաջատար վարկածը:
Հիմունքներ
Պարզվել է, որ կան մեծ լիթոսֆերային թիթեղներ։ Նրանց թիվը սահմանափակ է։ Կան նաև Երկրի ավելի փոքր լիթոսֆերային թիթեղներ։ Նրանց միջև սահմանները գծված են ըստ երկրաշարժերի աղբյուրների կենտրոնացման։
Լիտոսֆերային թիթեղների անվանումները համապատասխանում են դրանց վերևում գտնվող մայրցամաքային և օվկիանոսային տարածքներին։ Հսկայական տարածքով ընդամենը յոթ բլոկ կա։ Ամենամեծ լիթոսֆերային թիթեղներն են հարավային և հյուսիսամերիկյան, եվրաասիական, աֆրիկյան, անտարկտիկական, խաղաղօվկիանոսյան և հնդկա-ավստրալիական թիթեղները:
Աստենոսֆերայի միջով լողացող բլոկները բնութագրվում են պինդությամբ և կոշտությամբ: Վերոնշյալ տարածքները հիմնական լիթոսֆերային թիթեղներն են: Նախնական պատկերացումների համաձայն՝ ենթադրվում էր, որ մայրցամաքները ճանապարհ են անցնում օվկիանոսի հատակով։ Միաժամանակ, լիթոսֆերային թիթեղների շարժումն իրականացվել է անտեսանելի ուժի ազդեցությամբ։ Հետազոտության արդյունքում պարզվել է, որ բլոկները պասիվ լողում են թիկնոցի նյութի վրայով։ Հարկ է նշել, որ դրանց ուղղությունը սկզբում ուղղահայաց է։ Թիկնոցի նյութը բարձրանում է լեռնաշղթայի գագաթի տակ։ Այնուհետև տեղի է ունենում տարածում երկու ուղղություններով. Համապատասխանաբար, կա լիթոսֆերային թիթեղների շեղում։ Այս մոդելը ներկայացնում էօվկիանոսի հատակը որպես հսկա փոխակրիչ: Այն մակերևույթ է դուրս գալիս միջին օվկիանոսի լեռնաշղթաների ճեղքվածքային շրջաններում։ Այնուհետև թաքնվում է խոր ծովի խրամատներում։
Լիտոսֆերային թիթեղների տարբերությունը հրահրում է օվկիանոսի հատակների ընդլայնումը: Սակայն մոլորակի ծավալը, չնայած դրան, մնում է անփոփոխ։ Փաստն այն է, որ նոր ընդերքի ծնունդը փոխհատուցվում է դրա կլանմամբ խորջրյա խրամուղիների սուբդուկցիայի (ներքաշման) տարածքներում:
Ինչու են շարժվում լիթոսֆերային թիթեղները:
Պատճառը մոլորակի թիկնոցի նյութի ջերմային կոնվեկցիան է։ Լիտոսֆերան ձգվում և բարձրանում է, ինչը առաջանում է կոնվեկտիվ հոսանքներից բարձրացող ճյուղերի վրա։ Սա հրահրում է լիթոսֆերային թիթեղների շարժումը դեպի կողմերը։ Քանի որ հարթակը հեռանում է միջին օվկիանոսի ճեղքվածքներից, հարթակը դառնում է սեղմված: Այն դառնում է ավելի ծանր, նրա մակերեսը խորտակվում է: Սա բացատրում է օվկիանոսի խորության աճը: Արդյունքում հարթակը մխրճվում է խորջրյա խրամատների մեջ։ Երբ տաքացած թիկնոցից վերընթաց հոսքերը մարում են, այն սառչում է և սուզվում՝ առաջացնելով ավազաններ, որոնք լցված են նստվածքով:
Լիտոսֆերային թիթեղների բախման գոտիները այն տարածքներն են, որտեղ ընդերքը և հարթակը սեղմվում են: Այս առումով առաջինների հզորությունը մեծանում է։ Արդյունքում սկսվում է լիթոսֆերային թիթեղների վերընթաց շարժումը։ Այն տանում է դեպի լեռների ձևավորում։
Հետազոտություն
Ուսումնասիրությունն այսօր իրականացվում է գեոդեզիական մեթոդներով։ Դրանք թույլ են տալիս եզրակացնել, որ գործընթացները շարունակական են և ամենուր: բացահայտվում եննաև լիթոսֆերային թիթեղների բախման գոտիներ։ Բարձրացման արագությունը կարող է լինել մինչև տասնյակ միլիմետր:
Հորիզոնական մեծ լիթոսֆերային թիթեղները մի փոքր ավելի արագ են լողում: Այս դեպքում արագությունը տարվա ընթացքում կարող է լինել մինչև տասը սանտիմետր։ Այսպես, օրինակ, Սանկտ Պետերբուրգն իր գոյության ողջ ընթացքում արդեն մեկ մետրով բարձրացել է։ Սկանդինավյան թերակղզի - 250 մ 25000 տարում։ Թիկնոցի նյութը շարժվում է համեմատաբար դանդաղ։ Սակայն դրա հետեւանքով տեղի են ունենում երկրաշարժեր, հրաբխային ժայթքումներ եւ այլ երեւույթներ։ Սա թույլ է տալիս եզրակացնել, որ նյութի շարժման հզորությունը մեծ է։
Օգտագործելով թիթեղների տեկտոնական դիրքը՝ հետազոտողները բացատրում են բազմաթիվ երկրաբանական երևույթներ։ Միևնույն ժամանակ, ուսումնասիրության ընթացքում պարզվեց, որ հարթակի հետ տեղի ունեցող գործընթացների բարդությունը շատ ավելի մեծ է, քան թվում էր վարկածի ի հայտ գալու հենց սկզբում։
Թիթեղների տեկտոնիկան չկարողացավ բացատրել դեֆորմացիաների և շարժման ինտենսիվության փոփոխությունները, խորքային խզվածքների համաշխարհային կայուն ցանցի առկայությունը և որոշ այլ երևույթներ: Բաց է մնում նաև գործողության պատմական սկզբի հարցը։ Ուղղակի նշաններ, որոնք ցույց են տալիս թիթեղ-տեկտոնական գործընթացները, հայտնի են դեռևս ուշ պրոտերոզոյանից: Այնուամենայնիվ, մի շարք հետազոտողներ ճանաչում են դրանց դրսևորումը արխեյան կամ վաղ պրոտերոզոյան ժամանակաշրջանից:
Ընդլայնելով հետազոտական հնարավորությունները
Սեյսմիկ տոմոգրաֆիայի հայտնվելը հանգեցրեց այս գիտության որակական նոր մակարդակի անցմանը: Անցյալ դարի ութսունականների կեսերին խորը գեոդինամիկան դարձավ ամենախոստումնալից ևերիտասարդ ուղղություն բոլոր գոյություն ունեցող երկրաբանություններից: Սակայն նոր խնդիրների լուծումն իրականացվել է ոչ միայն սեյսմիկ տոմոգրաֆիայի միջոցով։ Օգնության եկան նաեւ այլ գիտություններ։ Դրանք ներառում են, մասնավորապես, փորձարարական հանքաբանությունը։
Նոր սարքավորումների առկայության շնորհիվ հնարավոր է դարձել ուսումնասիրել նյութերի վարքագիծը թիկնոցի խորություններում առավելագույնին համապատասխանող ջերմաստիճաններում և ճնշումներում։ Ուսումնասիրություններում օգտագործվել են նաև իզոտոպային երկրաքիմիայի մեթոդները։ Այս գիտությունը, մասնավորապես, ուսումնասիրում է հազվագյուտ տարրերի, ինչպես նաև ազնիվ գազերի իզոտոպային հավասարակշռությունը երկրային տարբեր խեցիներում։ Այս դեպքում ցուցանիշները համեմատվում են երկնաքարի տվյալների հետ։ Օգտագործվում են գեոմագնիսականության մեթոդներ, որոնց օգնությամբ գիտնականները փորձում են բացահայտել մագնիսական դաշտում հակադարձումների պատճառներն ու մեխանիզմը։
Ժամանակակից նկարչություն
Պլատֆորմ տեկտոնիկայի հիպոթեզը շարունակում է գոհացուցիչ կերպով բացատրել օվկիանոսների և մայրցամաքների ընդերքի զարգացման գործընթացը առնվազն վերջին երեք միլիարդ տարիների ընթացքում: Միաժամանակ կան արբանյակային չափումներ, որոնց համաձայն հաստատվում է այն փաստը, որ Երկրի հիմնական լիթոսֆերային թիթեղները տեղում չեն կանգնած։ Արդյունքում որոշակի պատկեր է առաջանում։
Մոլորակի խաչմերուկում կան երեք ամենաակտիվ շերտեր: Նրանցից յուրաքանչյուրի հաստությունը մի քանի հարյուր կիլոմետր է։ Ենթադրվում է, որ գլոբալ գեոդինամիկայի հիմնական դերը նրանց է վերապահված։ 1972 թվականին Մորգանը հիմնավորեց 1963 թվականին Վիլսոնի կողմից բարձրացող թիկնոցների շիթերի մասին առաջ քաշված վարկածը։ Այս տեսությունը բացատրում էր ներփակային մագնիսականության ֆենոմենը։ Ստացված փետուրըտեկտոնիկան ժամանակի ընթացքում ավելի ու ավելի տարածված է դառնում:
Գեոդինամիկա
Դրա օգնությամբ դիտարկվում է բավականին բարդ գործընթացների փոխազդեցությունը, որոնք տեղի են ունենում թիկնոցում և ընդերքում: Արտյուշկովի «Գեոդինամիկա» աշխատության մեջ շարադրված հայեցակարգի համաձայն՝ նյութի գրավիտացիոն տարբերակումը հանդես է գալիս որպես էներգիայի հիմնական աղբյուր։ Այս գործընթացը նշվում է ստորին թիկնոցում։
Ծանր բաղադրիչները (երկաթ և այլն) ապարից անջատվելուց հետո մնում է պինդ նյութերի ավելի թեթև զանգված։ Նա իջնում է միջուկը: Ավելի թեթև շերտի դիրքը ծանրի տակ անկայուն է։ Այս առումով, կուտակվող նյութը պարբերաբար հավաքվում է բավականին մեծ բլոկների մեջ, որոնք լողում են վերին շերտերում: Նման գոյացությունների չափը մոտ հարյուր կիլոմետր է։ Այս նյութը հիմք է հանդիսացել Երկրի վերին թիկնոցի ձևավորման համար։
Ներքևի շերտը հավանաբար չտարբերակված առաջնային նյութ է: Մոլորակի էվոլյուցիայի ընթացքում ստորին թիկնոցի շնորհիվ աճում է վերին թիկնոցը և մեծանում միջուկը։ Ավելի հավանական է, որ թեթև նյութի բլոկները ներքևի թաղանթում բարձրանում են ալիքների երկայնքով: Դրանցում զանգվածի ջերմաստիճանը բավականին բարձր է։ Միեւնույն ժամանակ, մածուցիկությունը զգալիորեն նվազում է: Ջերմաստիճանի բարձրացմանը նպաստում է մեծ քանակությամբ պոտենցիալ էներգիայի արտազատումը մոտ 2000 կմ հեռավորության վրա գտնվող ծանրության շրջան նյութի բարձրացման գործընթացում։ Նման ալիքով շարժման ընթացքում տեղի է ունենում լույսի զանգվածների ուժեղ տաքացում։ Այս առումով նյութը թիկնոց է մտնում բավականաչափ բարձրջերմաստիճանը և զգալիորեն ավելի թեթև, քան շրջակա տարրերը։
Նվազեցված խտության պատճառով թեթև նյութը լողում է վերին շերտերում 100-200 կիլոմետր կամ ավելի խորության վրա: Ճնշման նվազմամբ նվազում է նյութի բաղադրիչների հալման կետը։ «Կորիզ-թաղանթ» մակարդակում առաջնային տարբերակումից հետո առաջանում է երկրորդականը։ Մանր խորություններում թեթև նյութը մասամբ ենթարկվում է հալման։ Տարբերակման ժամանակ ավելի խիտ նյութեր են արտազատվում։ Նրանք սուզվում են վերին թիկնոցի ստորին շերտերի մեջ։ Ավելի թեթև բաղադրիչները, որոնք առանձնանում են, համապատասխանաբար բարձրանում են։
Մանթիայում նյութերի շարժումների համալիրը, որը կապված է տարբերակման արդյունքում տարբեր խտություններ ունեցող զանգվածների վերաբաշխման հետ, կոչվում է քիմիական կոնվեկցիա։ Լույսի զանգվածների աճը տեղի է ունենում մոտ 200 միլիոն տարվա ընդմիջումներով: Միևնույն ժամանակ, վերին թիկնոց ներխուժում ամենուր չի նկատվում։ Ստորին շերտում ալիքները գտնվում են միմյանցից բավական մեծ հեռավորության վրա (մինչև մի քանի հազար կիլոմետր):
Բլոկներ բարձրացնելու
Ինչպես նշվեց վերևում, այն գոտիներում, որտեղ ասթենոսֆերա են ներմուծվում թեթև տաքացվող նյութի մեծ զանգվածներ, տեղի է ունենում դրա մասնակի հալում և տարբերակում։ Վերջին դեպքում նշվում է բաղադրիչների տարանջատումը և դրանց հետագա վերելքը։ Նրանք արագ անցնում են ասթենոսֆերայի միջով։ Երբ նրանք հասնում են լիթոսֆերա, նրանց արագությունը նվազում է։ Որոշ տարածքներում նյութը ձևավորում է անոմալ թիկնոցի կուտակումներ։ Նրանք, որպես կանոն, ընկած են մոլորակի վերին շերտերում։
Անոմալ թիկնոց
Նրա բաղադրությունը մոտավորապես համապատասխանում է թիկնոցի նորմալ նյութին: Անոմալ կուտակման տարբերությունը բարձր ջերմաստիճանն է (մինչև 1300-1500 աստիճան) և առաձգական երկայնական ալիքների արագությունը:
Նյութերի մուտքը լիտոսֆերայի տակ առաջացնում է իզոստատիկ վերելք: Բարձր ջերմաստիճանի պատճառով անոմալ կլաստերն ունի ավելի ցածր խտություն, քան սովորական թիկնոցը։ Բացի այդ, առկա է կազմի մի փոքր մածուցիկություն։
Լիտոսֆերա մտնելու գործընթացում անոմալ թիկնոցը բավականին արագ բաշխվում է ներբանի երկայնքով: Միևնույն ժամանակ, այն տեղահանում է ասթենոսֆերայի ավելի խիտ և ավելի քիչ տաքացած նյութը: Շարժման ընթացքում անոմալ կուտակումը լցնում է այն տարածքները, որտեղ հարթակի ներբանը գտնվում է բարձր վիճակում (թակարդներ), և այն հոսում է խորը սուզված տարածքների շուրջ։ Արդյունքում, առաջին դեպքում նշվում է իզոստատիկ վերելք։ Սուզված տարածքների վերևում ընդերքը մնում է կայուն։
Թակարդներ
Մոտ հարյուր կիլոմետր խորության վրա թիկնոցի վերին շերտի և ընդերքի սառեցման գործընթացը դանդաղ է ընթանում: Ընդհանուր առմամբ, դրա համար մի քանի հարյուր միլիոն տարի է պահանջվում։ Այս առումով, լիթոսֆերայի հաստության անհամասեռությունները, որոնք բացատրվում են հորիզոնական ջերմաստիճանի տարբերություններով, ունեն բավականին մեծ իներցիա։ Այն դեպքում, երբ թակարդը գտնվում է խորքից անոմալ կուտակման վերընթաց հոսքից ոչ հեռու, նյութի մեծ քանակությունը գրավվում է շատ տաքացած։ Արդյունքում առաջանում է բավականին մեծ լեռնային տարր։ Այս սխեմայի համաձայն, տարածքում տեղի են ունենում բարձր վերելքներէպիպլատֆորմի օրոգենիզը ծալված գոտիներում:
Գործընթացների նկարագրություն
Թակարդում անոմալ շերտը հովացման ընթացքում ենթարկվում է սեղմման 1-2 կիլոմետրով։ Վերևում գտնվող կեղևը ընկղմված է: Ձևավորված տաշտում սկսում են տեղումներ կուտակվել։ Դրանց ծանրությունը նպաստում է լիթոսֆերայի էլ ավելի խորացմանը։ Արդյունքում ավազանի խորությունը կարող է լինել 5-ից 8 կմ։ Միաժամանակ բազալտի շերտի ստորին հատվածում թիկնոցի խտացման ժամանակ ընդերքում նկատվում է ապարի փուլային փոխակերպում էկլոգիտի և նռնաքարի գրանուլիտի։ Անոմալ նյութից դուրս եկող ջերմային հոսքի պատճառով ծածկված թիկնոցը տաքանում է, և նրա մածուցիկությունը նվազում է։ Այս առումով կա նորմալ կլաստերի աստիճանական տեղաշարժ:
Հորիզոնական շեղումներ
Երբ վերելքներ են ձևավորվում մայրցամաքներում և օվկիանոսներում անոմալ թիկնոցների ընդերքը հասնելու գործընթացում, մոլորակի վերին շերտերում պահվող պոտենցիալ էներգիան մեծանում է: Ավելորդ նյութերը թափելու համար դրանք հակված են ցրվել դեպի կողքերը։ Արդյունքում առաջանում են լրացուցիչ լարումներ։ Դրանք կապված են թիթեղների և ընդերքի շարժման տարբեր տեսակների հետ։
Օվկիանոսի հատակի ընդլայնումը և մայրցամաքների լողալը գագաթների միաժամանակյա ընդարձակման և հարթակի մանթիայի մեջ խորտակվելու արդյունք են։ Առաջինի տակ գտնվում են բարձր տաքացվող անոմալ նյութերի մեծ զանգվածներ։ Այս սրածայրերի առանցքային մասում վերջինս գտնվում է անմիջապես ընդերքի տակ։ Լիտոսֆերան այստեղ շատ ավելի փոքր հաստություն ունի։ Միևնույն ժամանակ, անոմալ թիկնոցը տարածվում է բարձր ճնշման տարածքում՝ երկուսում էլկողմերը ողնաշարի տակից. Միևնույն ժամանակ, այն բավականին հեշտությամբ կոտրում է օվկիանոսի ընդերքը։ Ճեղքը լցված է բազալտային մագմայով։ Այն իր հերթին հալվում է անոմալ թիկնոցից։ Մագմայի պնդացման գործընթացում առաջանում է նոր օվկիանոսային ընդերք։ Ահա թե ինչպես է հատակն աճում։
Գործընթացի առանձնահատկությունները
Միջին գագաթների տակ անոմալ թիկնոցը նվազեցրել է մածուցիկությունը ջերմաստիճանի բարձրացման պատճառով: Նյութը կարողանում է բավականին արագ տարածվել։ Արդյունքում, հատակի աճը տեղի է ունենում աճող տեմպերով: Օվկիանոսային ասթենոսֆերան նույնպես ունի համեմատաբար ցածր մածուցիկություն։
Երկրի հիմնական լիթոսֆերային թիթեղները լողում են լեռնաշղթաներից դեպի ընկղմման վայրեր։ Եթե այդ տարածքները գտնվում են նույն օվկիանոսում, ապա գործընթացը տեղի է ունենում համեմատաբար մեծ արագությամբ։ Այս իրավիճակն այսօր բնորոշ է Խաղաղ օվկիանոսին։ Եթե հատակի ընդլայնումը և անկումը տեղի է ունենում տարբեր տարածքներում, ապա նրանց միջև գտնվող մայրցամաքը շեղվում է այն ուղղությամբ, որտեղ տեղի է ունենում խորացումը: Մայրցամաքներում ասթենոսֆերայի մածուցիկությունը ավելի բարձր է, քան օվկիանոսների տակ։ Արդյունքում առաջացած շփման պատճառով առաջանում է շարժման զգալի դիմադրություն: Արդյունքում, հատակի ընդլայնման տեմպերը կրճատվում են, եթե նույն տարածքում թիկնոցի նստեցման փոխհատուցում չկա: Այսպիսով, Խաղաղ օվկիանոսում աճն ավելի արագ է, քան Ատլանտյան օվկիանոսում։
