Mer

5.7: Tektoniske plategrenser - geofag


Plategrenser er kantene der to plater møtes. Hvordan kan to plater bevege seg i forhold til hverandre?

  • Divergerende tallerkengrenser: de to platene beveger seg bort fra hverandre.
  • Konvergerende tallerkengrenser: de to platene beveger seg mot hverandre.
  • Transform tallerkengrenser: de to platene glir forbi hverandre.

Type plategrense og skorpe som finnes på hver side av grensen bestemmer hva slags geologisk aktivitet som vil bli funnet der.

Divergerende tallerkengrenser

Plater beveger seg fra hverandre ved midthavsrygger der nye havbunn dannes. Mellom de to platene er det en riftdal. Lava flyter ved overflaten og avkjøles raskt for å bli basalt, men dypere i skorpen avkjøles magma saktere for å danne gabbro. Så hele ryggsystemet består av vulkansk bergart som enten er ekstruderende eller påtrengende. Jordskjelv er vanlige ved midthavsrygger siden bevegelse av magma og havskorpe resulterer i jordskorpeskakning. De aller fleste midthavsrygger ligger dypt under havet. Her er en animasjon fra United States Geologic Survey (USGS) av divergerende plategrense ved midten av havryggen og en annen animasjon av IRIS. Etter hvert som divergensen oppstår, kan det forekomme grunne jordskjelv sammen med vulkaner langs riftområdene. Når prosessen starter, vil det utvikle seg en dal som Great Rift Valley i Afrika. Over tid kan dalen fylle opp med vann lineære innsjøer. Hvis divergensen fortsetter, kan et hav dannes som Rødehavet og til slutt et hav som Atlanterhavet. Ta en titt på den østlige delen av Afrika og legg merke til innsjøene som ser lineære ut. Øst -Afrika rives fra disse lineære innsjøene, til Great Rift Valley og opp til Rødehavet. Den ultimate divergerende grensen er Atlanterhavet, som begynte da Pangea brøt sammen.

Konvergerende tallerkengrenser

Når to plater konvergerer, avhenger resultatet av typen litosfære platene er laget av. Uansett resulterer det i å knuse to enorme plater av litosfære sammen i dannelsen av magma og jordskjelv.Konvergens mellom hav og kontinent oppstår når havskorpen konvergerer med kontinental skorpe, og tvinger den tettere oseaniske platen til å stupe under den kontinentale platen. Denne prosessen kalles subduksjon, forekommer langs oceaniske skyttergraver som kalles subduksjonssoner hvor det kan oppstå mange intense jordskjelv og vulkanutbrudd. Den tettere, subdukterende platen begynner å varme opp under ekstremt trykk nær mantelen og smelter for å skape årsaker til smelting i vulkanene. Disse kystnære vulkanske fjellene finnes i en linje over den subdukterende platen. Vulkanene er kjent som en kontinentalbue. Bevegelsen av skorpe og magma forårsaker jordskjelv. Klikk her for et kart over jordskjelvsepisenter ved subduksjonssoner. Vulkanene i det nordøstlige California - Lassen Peak, Mount Shasta og Medicine Lake vulkanen - sammen med resten av Cascade Mountains i Pacific Northwest er et resultat av subduksjon av Juan de Fuca -tallerken under den nordamerikanske tallerkenen. Juan de Fuca -platen er skapt ved at havbunnen sprer seg like utenfor kysten ved Juan de Fuca -ryggen. Hvis magma ved en kontinentalsbue er felsisk, kan den være for tyktflytende (tykk) til å stige opp gjennom skorpen. Magma vil avkjøles sakte for å danne granitt eller granodioritt. Disse store kroppene av påtrengende vulkanske bergarter kalles batholiths, som en dag kan bli løftet for å danne en fjellkjede.

An oceanic-to-oceanic plate grense oppstår når to oseaniske plater konvergerer, noe som forårsaker at den eldre, tettere platen vil subduksjon i mantelen. En havgrav markerer stedet der platen skyves ned i mantelen. Linjen av vulkaner som vokser på den øvre oseaniske platen er en øybue Ring of Fire er en ring rundt Stillehavet av subduksjonssoner, som de fleste er oceanisk-til-oceanisk konvergens. Her er en animasjon av en havkontinentplattegrense. Langs disse subduksjonssonene dannes vulkanske øyer (også kalt vulkanske buer). Eksempler på disse regionene inkluderer Japan, Indonesia og Aleutian Islands.

Når to kontinentale plater konvergerer, i stedet for subduksjon, vil de to lignende tektoniske platene spenne seg opp for å skape store fjellkjeder som en massiv bilbunke. Dette kalles kontinentalt til kontinentalt, og skaper geologisk en intens folding og forkastning i stedet for vulkansk aktivitet. Eksempler på fjellkjeder skapt av denne prosessen er fjellene i Himalaya da India kolliderer med Asia, Alpene i Europa og Appalacian -fjellene i USA som den nordamerikanske platen kolliderte med den afrikanske platen da Pangea ble dannet. Jordskjelvet i Kashmir India i 2005 som drepte over 80 000 mennesker, skjedde på grunn av denne prosessen. Og sist var jordskjelvet i Kina i 2008 som drepte nesten 85 000 mennesker før sommer -OL på grunn av denne tektoniske styrken. Appalachian -fjellene er restene av en stor fjellkjede som ble opprettet da Nord -Amerika rammet inn i Eurasia for rundt 250 millioner år siden.

Forvandle plategrenser oppstår når to tektoniske plater glir (eller sliper) forbi parallelt med hverandre. Den mest kjente forvandle grensen er den San Andreas feil der Stillehavsplaten som Los Angeles og Hawaii er på, sliper forbi den nordamerikanske tallerkenen som San Francisco og resten av USA er på med en hastighet på 3 tommer i året. Nylig har geologer uttalt at San Francisco bør forvente et nytt katastrofalt jordskjelv i løpet av de neste 30 årene. En annen viktig transformasjonsgrense er Nordanatolsk feil i Tyrkia. Denne kraftige feilen brøt sist ut i 1999 i Izmit, Tyrkia som drepte 17 000 mennesker på 48 sekunder.

Intraplate Grenser

En liten mengde geologisk aktivitet, kjent som intraplateaktivitet, finner ikke sted ved tallerkengrenser, men innenfor en tallerken i stedet. Mantelplumes er rør av varm stein som stiger gjennom mantelen. Slipp av trykk får smelting nær overflaten til å danne en hotspot. Utbrudd på hotspot skaper en vulkan. Hotspot -vulkaner finnes i en linje. Kan du finne ut hvorfor? Tips: Den yngste vulkanen sitter over hotspot og vulkaner blir eldre med avstand fra hotspot. En animasjon av opprettelsen av en hotspot -kjede ses her. Geologer bruker noen hotspot -kjeder for å fortelle retningen og hastigheten en tallerken beveger seg. Hotspot -magmer trenger sjelden gjennom tykk kontinental skorpe. Ett unntak er Yellowstone hotspot.


Earth 's dynamiske geosfæreplatetektonikk -historier

Nedenfor er historier som ble designet av Cheryl Mosier, en jordvitenskapslærer ved Columbine High School i Littleton, Colorado.

  1. Naturfarer forbundet med jordens prosesser og hendelser inkluderer tørke, flom, stormer, vulkansk aktivitet, jordskjelv og klimaendringer. De utgjør risiko for mennesker, deres eiendom og lokalsamfunn. Jordvitenskap brukes til å studere, forutsi og redusere naturfarer slik at vi kan vurdere risikoer, planlegge klokt og tilpasse oss effekten av naturfarer.
  1. Naturfarer forbundet med jordens prosesser og hendelser inkluderer tørke, flom, stormer, vulkansk aktivitet, jordskjelv og klimaendringer. De utgjør risiko for mennesker, deres eiendom og lokalsamfunn. Jordvitenskap brukes til å studere, forutsi og redusere naturfarer slik at vi kan vurdere risikoer, planlegge klokt og tilpasse oss effekten av naturfarer.

Aktivitet 1 - Ta en tur på en litosfærisk tallerken

Aktivitet 2 - Plate Grenser og Plate Interactions

Aktivitet 3 - Hva driver platene?

Aktivitet 4 - Effekter av platetektonikk

Aktivitet 5 - The Changing Geography of your Community

Nøkkelbevis lært

- hvilken retning og hvor raskt Nord -Amerika beveger seg

- typer plategrenser (divergerende, konvergente, transformerte)

- tetthet av væsker og bergarter

- hvordan tetthet påvirker jordlag og struktur

- hvordan jordskjelv og vulkanplassering forholder seg til plategrenser

- vulkanske buer - typer og formasjon

- Pangea dannelse og bryte opp ved hjelp av bevis for å støtte

- hvordan vi vet at platene beveger seg (havbunnsspredning, magnetstriper, fjell)


Konvergerende grenser

Konvergerende grenser, noen ganger kalt ødeleggende grenser, er steder der to eller flere tektoniske plater har en netto bevegelse mot hverandre. Konvergerende grenser, mer enn noen andre, er kjent for orogenese, prosessen med å bygge fjell og fjellkjeder. Nøkkelen til konvergerende grenser er å forstå tettheten til hver plate som er involvert i bevegelsen. Den kontinentale litosfæren er alltid lavere i tetthet og er flytende sammenlignet med astenosfæren. På den annen side er den oseaniske litosfæren tettere enn den kontinentale litosfæren, og når den er gammel og kald, kan den til og med være tettere enn astenosfæren. Når plater med forskjellig tetthet konvergerer, synker den tettere platen under, den mindre tette platen, kalles en prosess subduksjon. (2 Plate Tectonics - An Introduction to Geology, n.d.)

World Geologic Provinces ” av United States Geologic Survey (USGS) er lisensiert under Public Domain.

Subduksjon er når den oseaniske litosfæren synker ned i mantelen på grunn av dens tetthet. Den gjennomsnittlige subduksjonshastigheten for havskorpen over hele verden er 25 miles per million år, omtrent en halv tomme per år. Kontinental litosfære kan delvis subduksjon hvis den er festet til den synkende oseaniske litosfæren, men dens oppdrift tillater ikke at den subdukterer helt. Når den tektoniske platen synker, trekker den også havbunnen ned i en grøftfunksjon. I gjennomsnitt er havbunnen rundt 3-4 km dyp. I skyttergraver kan havet være mer enn dobbelt så dypt, med Mariana Trench nærmer seg svimlende 11 km.

Innenfor grøften er en funksjon som kalles akkresjonær kile, noen ganger kjent som melange eller akkresjonær prisme, som er en blanding av havbunnssedimenter som skrapes og komprimeres ved grensen mellom den subdukterende platen og den overordnede platen. Noen ganger blir biter av kontinentalt materiale, som mikrokontinenter, som kjører med den subdukterende platen sydd til den aksjonære kilen og danner en terrane. Store deler av California består av akkrediterte terraner.

Når subduksjonsplaten, kjent som en plate, senker seg ned i dypet av mantelen, varmen og trykket er så enormt at lettere materialer, kjent som flyktige stoffer, som vann og karbondioksid, skyves ut av subduksjonsplaten til et område som kalles mantel kile. De flyktige stoffene frigjøres hovedsakelig via hydrerte mineraler som går tilbake til ikke-hydrerte former under disse forholdene. Når de blandes med astenosfærisk materiale over den tektoniske platen, senker disse flyktige stoffene smeltepunktet for materialet. Ved temperaturen på den dybden smelter materialet for å danne magma. Denne prosessen med magmagenerering kalles fluks smelter. På grunn av sin lavere tetthet vandrer magma mot overflaten og skaper vulkanisme. Dette danner en buet kjede av vulkaner, på grunn av at mange grenser er buet på en sfærisk jord, en funksjon som kalles en bue. Den overordnede platen, som inneholder buen, kan enten være oseanisk eller kontinental, hvor noen funksjoner er forskjellige, men den generelle arkitekturen forblir den samme.

Hvordan subduksjon starter er fortsatt et spørsmål om debatt. Dette ville begynne med passive marginer der oceanisk og kontinental skorpe møtes. På det nåværende tidspunkt er det en oseanisk litosfære som er tettere enn den underliggende astenosfæren på hver side av Atlanterhavet som ikke for tiden subdukterer. Hvorfor har den ikke blitt til en aktiv margin? For det første er det styrke i forbindelsen mellom den tette oseaniske litosfæren og den mindre tette kontinentale litosfæren den er koblet til, som må overvinnes. Tyngdekraften kan føre til at den tettere oseaniske platen tvinger seg ned, eller at platen kan begynne å flyte duktilitet i en lav vinkel. Det er bevis på at ny subduksjon starter utenfor kysten av Portugal. Massive jordskjelv, som jordskjelvet i Lisboa i 1755, kan til og med ha noe å gjøre med denne prosessen med å lage en subduksjonssone, selv om den ikke er endelig. Transformere grenser som har brakt områder med forskjellige tettheter sammen, antas også å starte subduksjon. (2 platetektonikk - en introduksjon til geologi, n.d.)

Foruten vulkanisme er subduksjonssoner også kjent for de mest massive jordskjelvene i verden. Noen steder kan hele subduksjonsplaten sette seg fast, og når energien har bygget seg opp for høyt, kan hele subduksjonssonen gli samtidig langs en sone som strekker seg hundrevis av kilometer langs grøften, og skape enorme jordskjelv og tsunamier. Jordskjelvene kan ikke bare være betydelige, men de kan være dype og skissere den subdukterende platen når den synker. Subduksjonssoner er de eneste stedene på jorden med feilflater som er store nok til å skape jordskjelv på 9,0. Fordi feilen oppstår under sjøvann, kan subduksjon også skape gigantiske tsunamier, for eksempel jordskjelvet i Det indiske hav i 2004 og jordskjelvet Tōhoku i 2011 i Japan.

Subduksjon, som er en konvergent bevegelse, kan ha varierende grad av konvergens. På steder med høy konvergenshastighet, hovedsakelig på grunn av ung, flytende oceanisk skorpe-sub-kanalisering, kan subduksjonssonen skape forkastninger bak selve buefeltet, kjent som back-arc-feiling. Denne feilen kan være strekkfast, eller dette området er utsatt for kompresjonskrefter. Et moderne eksempel på dette forekommer i de to ‘ spines ’ i Andesfjellene. I vest dannes fjellene fra selve vulkanbuen i øst, skyvefeil har presset opp en annen, ikke-vulkansk fjellkjede som fremdeles er en del av Andesfjellene. Denne typen støt kan vanligvis forekomme i to stiler: tynnhudet, som bare skader overfladiske bergarter, og tykkskinnet, som skyver dypere skorpebergarter. Tynnhudet deformasjon skjedde særlig i det vestlige USA under kritt Sevier Orogeny. Nær slutten av Sevier Orogeny forekom det også tykkhudede deformasjoner i Laramid Orogeny.

De Laramid Orogeny er også kjent for en annen subduksjonsfunksjon: subduksjon med flat plate. Når platen subducerer i en så lav vinkel, er det et samspill mellom platen og den overliggende kontinentale platen. Magmatisk aktivitet kan gi opphav til mineralforekomster, og deformasjon kan skje godt inn i det indre av den overordnede platen. Alle subduksjonssoner har a forarm basseng, som er et område mellom buen og grøften. Dette er et område med høy grad av trykkfeil og deformasjon, sett hovedsakelig innenfor den aksjonære kilen. Det er også steder hvor konvergensen viser resultatene av strekkrefter. En rekke årsaker har blitt foreslått for dette, inkludert tilbaketrekning av plater på grunn av tetthet eller åskemigrasjon. Dette forårsaker forlengelse bak vulkanen eller øybuen, kjent som en bakbue-bassenget. Disse kan ha så mye forlengelse at rifting og divergens kan utvikle seg, selv om de kan være mer asymmetriske enn sine motstykker i midten av havet. (2 platetektonikk - en introduksjon til geologi, n.d.)


Utforske tallerkengrenser

Ph.D. studenter Brooklyn Gose (Venstre) Og Kelly Olsen på CEVICHE Cruise.

Nathan Bangs, senior forsker ved University of Texas Institute for Geophysics (UTIG), har blitt finansiert av National Science Foundation for å lede tre internasjonale seismiske undersøkelsescruise på forskningsfartøyet Langseth for å studere plategrenser og subduksjonssoner utenfor kysten av Chile og New Zealand.

Subduksjonssoner er en type feil som forårsaker de største og kraftigste jordskjelv og tsunamier i verden, for eksempel Sumatra 2004, Chile 2010 og Japan 2011. Hikurangi subductio -sonen kan for eksempel utgjøre de største jordskjelv- og tsunami -farene i New Sjælland.

"Det er dårlig forstått hvorfor noen subduksjonssoner glir raskt og gir store jordskjelv og store tsunamier, mens andre glir sakte eller sklir uten å generere bemerkelsesverdige jordskjelv i det hele tatt," sa Bangs.

“Seismiske undersøkelser som de vi får på Langseth vil hjelpe oss med å se strukturen til disse subduksjonssonene ned 10–20 kilometer under havbunnen for å vurdere forholdene og prosessene som styrer hvordan disse platene samhandler. Disse observasjonene er kritiske for å forstå alle subduksjonssoner, inkludert de som vil påvirke USA som Cascadia og Aleutians.

Det første cruise fant sted i januar og februar 2017. Krustforsøket fra Valdivia til Illapel for å karakterisere enorme jordskjelv (CEVICHE) ekspedisjon gjennomførte en seismisk utforskning av kilderegionene i Illapel og Maule jordskjelv 2015 og den nordlige halvdelen av bruddsonen av det store jordskjelvet i Valdivia i 1960.

Ph.D. studentene Brooklyn Gose og Kelly Olsen, UTIG postdoktorforsker Shuoshuo Han og UTIG Research Associate Adrien Arnulf hjalp også til sjøs under CEVICHE.

Bangs leder også et cruise i oktober og november 2017 og et annet i januar og februar 2018 utenfor østkysten av New
Sjællands Nordøya som vil studere Hikurangi subduksjonssonen for å bestemme kontroller på jordskjelv i subduksjonssonen generelt og risiko for New Zealand spesielt. Hikurangi -subduksjonssonen er en plategrense der Stillehavets tektoniske plate dykker under den australske tektoniske platen.


Bevis for tektoniske plater

Kontinentene er blokker med tykk skorpe som er passasjerer på toppen av store tektoniske plater (litosfære) som beveger seg over en mykere del av jordens kappe (astenosfæren). Jordskjelv, fjellbygging og vulkansk aktivitet skjer hovedsakelig ved grensene til de bevegelige platene. Bare grunne jordskjelv forekommer der platene divergerer ved midthavsrygger, mens jordskjelv strekker seg til stor dybde der platene konvergerer ved subduksjonssoner.

Endret fra "Parks and Plates: The Geology of our National Parks, Monuments and Seashores", av Robert J. Lillie, New York, W. W. Norton and Company, 298 s., 2005, www.amazon.com/dp/0134905172.

Jordens tektoniske plater

Nedenfor er et kart over jordens tektoniske plater. Jorden har et titalls store plater og flere mindre plater.


Oceanic Transform — Caribbean Region


San Andreas Fault Zone er ikke den eneste aktive transformasjonsplategrensa med amerikanske nasjonalparkstjenester. Sørøst for Florida glir den karibiske platen øst-nordøst omtrent 2 centimeter per år i forhold til den nordamerikanske platen. Begge platene er dekket av havskorpe. På østsiden subdukterer den nordamerikanske platen vestover og danner vulkaner i øya Arc de Lilla Antillene. Transformasjonsgrenser forekommer på nord- og sørsiden av den karibiske platen. Bevegelsen i nord er ikke ren transform. Det er en viss konvergens som bidrar til å heve topografien. De lange fjellryggene og de smale buktene i regionen rundt De amerikanske jomfruøyene nasjonalpark er et produkt av kompresjon på grunn av konvergensen, i tillegg til sidebevegelse på grunn av skjæring langs transformasjonsplattegrensen.

Karibisk tektonisk kart

Jomfruøyene befinner seg i en vid sone der landskapet blir skjæret opp når karibisk plate glir østover forbi den oceaniske delen av den nordamerikanske platen. Aktive vulkaner i øya Lilla Antillene dannes når den nordamerikanske platen subdukterer under den karibiske platen.

Kilde for havbunnstopografi: “Global havbunns topografi fra satellitt- og skipsdybdeundersøkelser,” 1997, av W. H. F. Smith og D. T. Sandwell, Science, v. 277, s. 1956-1962. Plate grenser fra The Plates Project, University of Texas Institute for Geophysics.

Jomfruøyene nasjonalpark

Jomfruøyene nasjonalpark er et skjæret landskap som dannes mens karibisk plate glir østover forbi den oceaniske delen av den nordamerikanske platen.