Какие факты доказывают движение литосферных плит. Сборник заданий для подготовки к егэ

Долгое время в геологии преобладало суждение о постоянстве положения океанов и материков. Считалось, что они образовались в древности и с тех пор сохраняли положение на планете. Геологи были уверены, что литосфера, то есть земная кора, перемещается только вертикально, благодаря чему изменяется высота континентов и уровень океана.
В конце XIX века некоторые учёные стали предполагать, что современные континенты в прошлом были единым материком. В то время эта теория не имела доказательств и людям сложно было представить дрейф по поверхности Земли огромных участков суши.
В начале XX века теория дрейфа литосферных плит получила большую популярность. Суть идеи состоит в том, что вся твёрдая оболочка Земли разделена на блоки. Они постоянно перемещаются на несколько сантиметров в год. Эти участки называются литосферными плитами. Существует три вида дрейфа плит: сдвиги, схождение и расхождение.
Автором этой идеи был немецкий геофизик Альфред Вагенер. Мысль о возможном перемещении континентов пришла к нему, когда он заметил сходство берегов Америки и Африки. Исследования в области палеонтологии так же свидетельствовали о присутствии в глубоком прошлом возможности сухопутного перемещения между Бразилией и Африкой. Вагенер и его сторонники начали поиск доказательств теории литосферных плит.
Первым доказательством теории стала идентичность береговых линий материков. Более ярко выражено сходство Африки и Южной Америки, менее заметно - очертания Индийского океана. Вагенер высказал предположение, что в древности существовал единственный огромный материк - Пангея.
Теория дрейфа плит подтверждается также единством растительного и животного мира. Древние наземные и пресноводные животные не были способны перемещаться на огромные расстояния. Флора не могла расселиться по материкам, если бы они располагались на таком же большом расстоянии, как в настоящее время.
Ещё одним доказательством дрейфа материков по поверхности Земли стало обнаружение следов очень крупного оледенения, произошедшего примерно три сотни млн. лет назад. Следы ледника найдены в Южной Америке, Южной Африке, Индии. При настоящем положении континентов сложно представить, что настолько отдалённые участки оледенели практически одновременно. Причём находятся они сейчас в экваториальных широтах.
Наряду с последователями теории, существовали также и её противники. Начало сомнений в логике идеи движения литосферных плит положили геофизики. Вагенер и его сторонники так и не смогли объяснить, какие силы движут континенты по поверхности Земли. Предположения, что литосферные плиты перемещаются под воздействием инерции, вызванной вращением планеты, геофизики отвергли. Этой силы недостаточно, чтобы преодолеть сопротивление магмы.
Подтверждение теории неожиданно нашлось в области палеомагнитных исследований. С пятидесятых годов XX века началось активное изучение океанического дна. Учёные определили, что расплавленное вещество мантии поднимается по трещинам, расположенным в срединно-океаническом хребте. Со временем этот процесс увеличивает площадь океана. Вытекшее вещество при застывании намагничивается, сохраняя это состояние на миллионы лет. Изучая полярность этих участков океана, учёные поняли, что в течение всего существования планеты её полюса меняли своё положение. Рассматривая остаточную намагниченность континентов, учёные заметили, что единого направления древних полюсов можно достигнуть, только если совместить все современные материки в единое целое.
Открытие первичной намагниченности горных пород способствовало возрождению и окончательному подтверждению теории дрейфа литосферных плит.

Уважаемые читатели! Если вы выберете ЕГЭ в качестве выпускного или вступительного экзамена по биологии, то вам необходимо знать и понимать требования, предъявляемые к сдаче этого экзамена, характер вопросов и заданий, встречающихся в экзаменационных работах. В помощь абитуриентам в издательстве ЭКСМО выйдет книга «Биология. Сборник заданий по подготовке к ЕГЭ». Эта книга – тренировочное пособие, именно поэтому вошедший в нее материал превышает школьный уровень требований. Однако тем старшеклассникам, которые решат поступать в высшие учебные заведения на факультеты, где сдают биологию, такой подход будет полезен.

В нашей газете мы публикуем только задания части С к каждому разделу. Они полностью обновлены и по содержанию, и по структуре изложения. Так как это пособие ориентировано на экзамены 2009/2010 учебного года, то мы решили дать варианты заданий части С в значительно большем объеме, чем это делалось в предыдущие годы.

Вам предлагаются примерные варианты вопро-сов и заданий разного уровня сложности с разным количеством элементов правильного ответа. Это делается для того, чтобы на экзамене у вас был достаточно большой выбор возможных правильных ответов на конкретный вопрос. Кроме того, вопросы и задания части С построены так: дается один вопрос и элементы правильного ответа к нему, а затем предлагаются варианты этого вопроса для самостоятельного размышления. Ответы на эти варианты должны получить вы сами, применяя как знания, полученные при изучении материала, так и знания, полученные при прочтении ответов на основной вопрос. Отвечать на все вопросы следует письменно.

Значительная часть заданий части С – это задания в рисунках. Аналогичные им уже были в экзаменационных работах 2008 г. В данном пособии их набор несколько расширен.

Мы надеемся, что это учебное пособие поможет старшеклассникам не только подготовиться к экзаменам, но и даст возможность желающим усвоить основы биологии за оставшиеся два года обучения в 10–11-х классах.

Общая биология (часть С)

Задания этой части распределены по разделам: цитология, генетика, эволюционная теория, экология. В каждом из разделов предлагаются задания всех уровней ЕГЭ. Такое построение общебиологической части пособия позволит вам более полно и системно подготовиться к сдаче экзамена, т.к. часть С включает в себя в обобщенном виде практически весь материал частей А и В.

Задания группы С1 (повышенный уровень)

На все задания группы С необходимо давать письменные ответы с объяснениями.

Вопросы по цитологии

Ответ на это вопрос должен быть кратким, но точным. Главными в этом вопросе являются слова – «уровни организации» и «научные основания». Уровень организации – это способ и форма существования живых систем. Например, клеточный уровень организации включает клетки. Следовательно, необходимо выяснить то общее, что позволило выделить уровни организации. Таким общим является системность организации живых тел и их постепенное усложнение (иерархия).

Элементы правильного ответа

Научными основаниями для разделения живых систем на уровни служат следующие положения.

1. Живые системы усложняются по мере развития: клетка – ткань – организм – популяция – вид и т.д.

2. Каждая более высоко организованная живая система включает в себя предыдущие системы. Ткани состоят из клеток, органы из тканей, организм из органов и т.д.

Ответьте самостоятельно на следующие вопросы

Какими общими свойствами обладают все уровни организации жизни?

Что общего и различного между клеточным и популяционным уровнями жизни?

Докажите, что на клеточном уровне проявляются все свойства живых систем.

Элементы правильного ответа

1. К модели можно применить воздействия, неприменимые к живым телам.

2. Моделирование позволяет изменять любые характеристики объекта.

Ответьте самостоятельно

Как бы вы объяснили высказывание И.П. Павлова «Наблюдение собирает то, что ему предлагает природа, опыт же берет у природы то, что он хочет»?

Приведите два примера использования экспериментального метода в цитологии.

С помощью каких методов исследования можно разделять различные клеточные структуры?

Элементы правильного ответа

1. Полярность молекулы воды определяет ее способность растворять другие гидрофильные вещества.

2. Способность молекул воды к образованию и разрыву водородных связей между ними обеспечивает воде теплоемкость и теплопроводность, переход из одного агрегатного состояния в другие.

3. Малые размеры молекул обеспечивают их способность проникать между молекулами других веществ.

Ответьте самостоятельно

Что произойдет с клеткой, если концентрация солей в ней будет выше, чем вне клетки?

Почему в физиологическом растворе клетки не сморщиваются и не лопаются от набухания?

Элементы правильного ответа

1. Ученые выяснили, что молекула белка имеет первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры.

2. Ученые выяснили, что молекула белка состоит из множества различных аминокислот, связанных пептидными связями.

3. Ученые установили последовательность аминокислотных остатков в молекуле рибонуклеазы, т.е. ее первичную структуру.

Ответьте самостоятельно

Какие химические связи участвуют в образовании молекулы белка?

Какие факторы могут привести к денатурации белка?

Каковы особенности строения и функций ферментов?

В каких процессах проявляются защитные функции белков?

Элементы правильного ответа

1. Указанные органические соединения выполняют строительную (структурную) функцию.

2. Указанные органические соединения выполняют энергетическую функцию.

Ответьте самостоятельно

Почему пищу, богатую целлюлозой, назначают для нормализации работы кишечника?

В чем заключается строительная функция углеводов?

Элементы правильного ответа

1. ДНК построена по принципу двойной спирали в соответствии с правилом комплементарности.

2. ДНК состоит из повторяющихся элементов – 4 видов нуклеотидов. Разная последовательность нуклеотидов кодирует различную информацию.

3. Молекула ДНК способна к самовоспроизведению, а следовательно, к копированию информации и ее передаче.

Ответьте самостоятельно

Какие факты доказывают индивидуальность ДНК отдельной особи?

Что означает понятие «универсальность генетического кода»; какие факты подтверждают эту универсальность?

В чем заключается научная заслуга Д.Уотсона и Ф.Крика?

Элементы правильного ответа

1. Различия в названия ДНК и РНК объясняются составом их нуклеотидов: в нуклеотидах ДНК углевод дезоксирибоза, а в РНК – рибоза.

2. Различия в названиях видов РНК (информационная, транспортная, рибосомальная) связаны с выполняемыми ими функциями.

Ответьте самостоятельно

Какие два условия должны быть постоянными, чтобы связи между двумя комплементарными цепями ДНК не разрушались самопроизвольно?

Чем различаются ДНК и РНК по строению?

В состав каких еще соединений входят нуклеотиды и что вы о них знаете?

Элементы правильного ответа

1. Клеточная теория установила структурную и функциональную единицу живого.

2. Клеточная теория установила единицу размножения и развития живого.

3. Клеточная теория подтвердила общность строения и происхождения живых систем.

Ответьте самостоятельно

Почему, несмотря на очевидные различия в строении и функциях клеток разных тканей, говорят о единстве клеточного строения живого?

Назовите основные открытия в биологии, позволившие сформулировать клеточную теорию.

Элементы правильного ответа

1. Вещества проникают в клетку путем диффузии.

2. Вещества проникают в клетку благодаря активному транспорту.

3. Вещества проникают в клетку путем пиноцитоза и фагоцитоза.

Ответьте самостоятельно

Чем отличается активный транспорт веществ через клеточную мембрану от пассивного?

Какие вещества и как выводятся из клетки?

Элементы правильного ответа

1. У прокариот в клетке отсутствует ядро, митохондрии, аппарат Гольджи и эндоплазматическая сеть.

2. У прокариот нет подлинного полового размножения.

Ответьте самостоятельно

Почему зрелые эритроциты или тромбоциты не относят к прокариотным клеткам, несмотря на отсутствие в них ядер?

Почему вирусы не относят к самостоятельным организмам?

Почему эукариотические организмы более разнообразны по своему строению и уровню сложности?

Элементы правильного ответа

1. По хромосомному набору животного можно определить его вид.

2. По хромосомному набору животного можно определить его пол.

3. По хромосомному набору животного можно определить наличие или отсутствие наследственных заболеваний.

Ответьте самостоятельно

В каждой ли клетке многоклеточного организма существуют хромосомы? Ответ докажите примерами.

Как и когда можно увидеть хромосомы в клетке?

Элементы правильного ответа

Структурными элементами комплекса Гольджи являются:

1) трубочки;
2) полости;
3) пузырьки.

Ответьте самостоятельно

Каково строение хлоропласта?

Каково строение митохондрии?

Что должно содержаться в митохондриях, чтобы они могли синтезировать белки?

Докажите, что и митохондрии, и хлоропласты могут размножаться.

Элементы правильного ответа

Следует отметить различия в:

1) характере обмена веществ;
2) сроках жизни;
3) размножении.

Ответьте самостоятельно

Как скажется на одноклеточном организме пересадка ему ядра от другого организма?

Элементы правильного ответа

1. Наличие двойной мембраны с характерными ядерными порами, за счет чего обеспечивается связь ядра с цитоплазмой.

2. Наличие ядрышек, в которых синтезируется РНК и формируются рибосомы.

3. Наличие хромосом, являющихся наследственным аппаратом клетки и обеспечивающих деление ядра.

Ответьте самостоятельно

Какие клетки не содержат ядер?

Почему безъядерные клетки прокариот размножаются, а безъядерные клетки эукариот – нет?

Элементы правильного ответа

1. Большинство клеток сходно по основным элементам строения, жизненным свойствам и процессу деления.

2. Клетки отличаются друг от друга наличием органоидов, специализацией по выполняемым функциям, интенсивностью обмена веществ.

Ответьте самостоятельно

Приведите примеры соответствия строения клетки ее функции.

Приведите примеры клеток с разным уровнем интенсивности обмена веществ.

Элементы правильного ответа

1. В результате синтеза образуются более сложные вещества, чем вступившие в реакцию; реакция идет с поглощением энергии.

2. При распаде образуются более простые вещества, чем вступившие в реакцию; реакция идет с выделением энергии.

Ответьте самостоятельно

Каковы функции ферментов в реакциях обмена веществ?

Почему в биохимических реакциях участвует более 1000 ферментов?

17. В какие виды энергии превращается световая энергия при фотосинтезе и где происходит это превращение?

Элементы правильного ответа

1. Световая энергия преобразуется в химическую и тепловую энергию.

2. Все превращения происходят в тилакоидах гран хлоропластов и в их матриксе (у растений); в других фотосинтезирующих пигментах (у бактерий).

Ответьте самостоятельно

Что происходит в световой фазе фотосинтеза?

Что происходит в темновой фазе фотосинтеза?

Почему экспериментально трудно обнаружить процесс дыхания растений в дневное время?

Элементы правильного ответа

1. Код «триплетен» означает, что каждая из аминокислот кодируется тремя нуклеотидами.

2. Код «однозначен» – каждый триплет (кодон) кодирует только одну аминокислоту.

3. Код «вырожден» означает, что каждая аминокислота может кодироваться более чем одним кодоном.

Ответьте самостоятельно

Зачем нужны «знаки препинания» между генами и почему их нет внутри генов?

Что означает понятие «универсальность кода ДНК»?

В чем заключается биологический смысл транскрипции?

Элементы правильного ответа

1. Примерами организмов, у которых происходит чередование поколений, могут быть мхи, папоротники, медузы и другие.

2. У растений происходит смена гаметофита и спорофита. У медуз чередуются стадии полипа и медузы.

Ответьте самостоятельно

В чем заключаются основные различия между митозом и мейозом?

В чем разница между понятиями «клеточный цикл» и «митоз»?

Элементы правильного ответа

1. Изолированные клетки организма, живущие в искусственной среде, называются клеточной культурой (или культурой клеток).

2. Клеточные культуры используют для получения антител, лекарственных веществ, а также для диагностики заболеваний.

Элементы правильного ответа

1. Интерфаза необходима для запасания веществ и энергии при подготовке к митозу.

2. В интерфазе происходит удвоение наследственного материала, что впоследствии обеспечивает его равномерное распределение по дочерним клеткам.

Ответьте самостоятельно

Одинаковы или различны по своему генетическому составу гаметы, производимые организмом? Приведите доказательства.

Какие организмы имеют эволюционное преимущество – гаплоидные или диплоидные? Приведите доказательства.

Задания уровня С2

Элементы правильного ответа

Ошибки допущены в предложениях 2, 3, 5.

В предложении 2 обратите внимание на один из элементов, не относящийся к макроэлементам.

В предложении 3 один из перечисленных элементов ошибочно отнесен к микроэлементам.

В предложении 5 ошибочно указан элемент, выполняющий названную функцию.

2. Найдите ошибки в приведенном тексте. Укажите номера предложений, в которых допущены ошибки, объясните их. 1. Белки – это нерегулярные биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. 2. Остатки мономеров соединены между собой пептидными связями. 3. Последовательность мономеров, поддерживаемая этими связями, формирует первичную структуру белковой молекулы. 4. Следующая структура – вторичная, поддерживается слабыми гидрофобными химическими связями. 5. Третичная структура белка представляет собой скрученную молекулу в виде глобулы (шара). 6. Поддерживается такая структура водородными связями.

Элементы правильного ответа

Ошибки допущены в предложениях 1, 4, 6.

В предложении 1 неверно указаны мономеры белковой молекулы.

В предложении 4 неверно указаны химические связи, поддерживающие вторичную структуру белка.

В предложении 6 неверно указаны химические связи, поддерживающие третичную структуру белка.

Согласно современной теории литосферных плит вся литосфера узкими и активными зонами — глубинными разломами — разделена на отдельные блоки, перемещающиеся в пластичном слое верхней мантии относительно друг друга со скоростью 2-3 см в год. Эти блоки называются литосферными плитами.

Особенность литосферных плит — их жесткость и способность при отсутствии внешних воздействий длительное время сохранять неизменными форму и строение.

Литосферные плиты подвижны. Их перемещение по поверхности астеносферы происходит под влиянием конвективных течений в мантии. Отдельные литосферные плиты могут расходиться, сближаться или скользить друг относительно друга. В первом случае между плитами возникают зоны растяжения с трещинами вдоль границ плит, во втором — зоны сжатия, сопровождаемые надвиганием одной плиты на другую (надвигание — обдукция; поддвигание — субдукция), в третьем — сдвиговые зоны — разломы, вдоль которых происходит скольжение соседних плит.

В местах схождения континентальных плит происходит их столкновение, образуются горные пояса. Так возникла, например, на границе Евразийской и Индо-Австралийской плиты горная система Гималаи (рис. 1).

Рис. 1. Столкновение континентальных литосферных плит

При взаимодействии континентальной и океанической плит, плита с океанической земной корой пододвигается под плиту с континентальной земной корой (рис. 2).

Рис. 2. Столкновение континентальной и океанической литосферных плит

В результате столкновения континентальной и океанической литосферных плит образуются глубоководные желоба и островные дуги.

Расхождение литосферных плит и образование в результате этого земной коры океанического типа показано на рис. 3.

Для осевых зон срединно-океанических хребтов характерны рифты (от англ. rift - расщелина, трещина, разлом) — крупная линейная тектоническая структура земной коры протяженностью в сотни, тысячи, шириной в десятки, а иногда и сотни километров, образовавшаяся главным образом при горизонтальном растяжении коры (рис. 4). Очень крупные рифты называются рифтовыми поясами, зонами или системами.

Так как литосферная плита представляет собой единую пластину, то каждый ее разлом — это источник сейсмической активности и вулканизма. Эти источники сосредоточены в пределах сравнительно узких зон, вдоль которых происходят взаимные перемещения и трения смежных плит. Эти зоны получили название сейсмических поясов. Рифы, срединно-океанические хребты и глубоководные желоба являются подвижными областями Земли и располагаются на границах литосферных плит. Это свидетельствует о том, что процесс формирования земной коры в этих зонах в настоящее время происходит очень интенсивно.

Рис. 3. Расхождение литосферных плит в зоне среди нно-океанического хребта

Рис. 4. Схема образования рифта

Больше всего разломов литосферных плит на дне океанов, где земная кора тоньше, однако встречаются они и на суше. Наиболее крупный разлом на суше располагается на востоке Африки. Он протянулся на 4000 км. Ширина этого разлома — 80-120 км.

В настоящее время можно выделить семь наиболее крупных плит (рис. 5). Из них самая большая по площади — Тихоокеанская, которая целиком состоит из океанической литосферы. Как правило, к крупным относят и плиту Наска, которая в несколько раз меньше по размерам, чем каждая из семи самых крупных. При этом ученые предполагают, что на самом деле плита Наска гораздо большего размера, чем мы видим ее на карте (см. рис. 5), так как значительная часть ее ушла под соседние плиты. Эта плита также состоит только из океанической литосферы.

Рис. 5. Литосферные плиты Земли

Примером плиты, которая включает как материковую, так и океаническую литосферу, может служить, например, Индо-Авст- ралийская литосферная плита. Почти целиком состоит из материковой литосферы Аравийская плита.

Теория литосферных плит имеет важное значение. Прежде всего, она может объяснить, почему в одних местах Земли расположены горы, а в других — равнины. С помощью теории литосферных плит можно объяснить и спрогнозировать катастрофические явления, происходящие на границах плит.

Рис. 6. Очертания материков действительно представляются совместимыми

Теория дрейфа материков

Теория литосферных плит берет свое начало из теории дрейфа материков. Еще в XIX в. многие географы отмечали, что при взгляде на карту можно заметить, что берега Африки и Южной Америки при сближении кажутся совместимыми (рис. 6).

Появление гипотезы движения материков связывают с именем немецкого ученого Альфреда Вегенера (1880-1930) (рис. 7), который наиболее полно разработал эту идею.

Вегенер писал: «В 1910 г. мне впервые пришла в голову мысль о перемещении материков..., когда я поразился сходством очертаний берегов по обе стороны Атлантического океана». Он предположил, что в раннем палеозое на Земле существовали два крупных материка — Лавразия и Гондвана.

Лавразия — это был северный материк, который включал территории современной Европы, Азии без Индии и Северной Америки. Южный материк — Гондвана объединял современные территории Южной Америки, Африки, Антарктиды, Австралии и Индостана.

Между Гондваной и Лавразией находилось первое морс — Тетис, как огромный залив. Остальное пространство Земли было занято океаном Панталасса.

Около 200 млн лет назад Гондвана и Лавразия были объединены в единый континент — Пангею (Пан — всеобщий, Ге — земля) (рис. 8).

Рис. 8. Существование единого материка Пангеи (белое — суша, точки — неглубокое море)

Примерно 180 млн лет назад материк Пангея снова начал разделяться на составные части, которые перемешались но поверхности нашей планеты. Разделение происходило следующим образом: сначала вновь появились Лавразия и Гондвана, потом разделилась Лавразия, а затем раскололась и Гондвана. За счет раскола и расхождения частей Пангеи образовались океаны. Молодыми океанами можно считать Атлантический и Индийский; старым — Тихий. Северный Ледовитый океан обособился при увеличении суши в Северном полушарии.

Рис. 9. Расположение и направления дрейфа континентов в меловой период 180 млн лет назад

А. Вегенер нашел много подтверждений существованию единого материка Земли. Особенно убедительным показалось ему существование в Африке и в Южной Америке остатков древних животных — листозавров. Это были пресмыкающиеся, похожие на небольших гиппопотамов, обитавшие только в пресноводных водоемах. Значит, проплыть огромные расстояния по соленой морской воде они не могли. Аналогичные доказательства он нашел и в растительном мире.

Интерес к гипотезе движения материков в 30-е годы XX в. несколько снизился, но в 60-е годы возродился вновь, когда в результате исследований рельефа и геологии океанического дна были получены данные, свидетельствующие о процессах расширения (спрединга) океанической коры и «подныривания» одних частей коры под другие (субдукции).

Тектоника плит (plate tectonics ) - современная геодинамическая концепция, основанная на положении о крупномасштабных горизонтальных перемещениях относительно целостных фрагментов литосферы (литосферных плит). Таким образом, тектоника плит рассматривает движения и взаимодействия литосферных плит.

Впервые предположение о горизонтальном движении блоков коры было высказано Альфредом Вегенером в 1920-х годах в рамках гипотезы «дрейфа континентов», но поддержки эта гипотеза в то время не получила. Лишь в 1960-х годах исследования дна океанов дали неоспоримые доказательства горизонтальных движении плит и процессов расширения океанов за счёт формирования (спрединга) океанической коры. Возрождение идей о преобладающей роли горизонтальных движений произошло в рамках «мобилистического» направления, развитие которого и повлекло разработку современной теории тектоники плит. Основные положения тектоники плит сформулированы в 1967-68 группой американских геофизиков - У. Дж. Морганом, К. Ле Пишоном, Дж. Оливером, Дж. Айзексом, Л. Сайксом в развитие более ранних (1961-62) идей американских учёных Г. Хесса и Р. Дигца о расширении (спрединге) ложа океанов

Основные положения тектоники плит

Основные положения тектоники плит можно свети к нескольким основополагающим

1. Верхняя каменная часть планеты разделена на две оболочки, существенно различающиеся по реологическим свойствам: жесткую и хрупкую литосферу и подстилающую её пластичную и подвижную астеносферу.

2. Литосфера разделена по плиты, постоянно движущиеся по поверхности пластичной астеносферы. Литосфера делится на 8 крупных плит, десятки средних плит и множество мелких. Между крупными и средними плитами располагаются пояса, сложенные мозаикой мелких коровых плит.

Границы плит являются областями сейсмической, тектонической и магматической активности; внутренние области плит слабо сейсмичны и характеризуются слабой проявленностью эндогенных процессов.

Более 90 % поверхности Земли приходится на 8 крупных литосферных плит:

Австралийская плита,
Антарктическая плита,
Африканская плита,
Евразийская плита,
Индостанская плита,
Тихоокеанская плита,
Северо-Американская плита,
Южно-Американская плита.

Средние плиты: Аравийская (субконтинент), Карибская, Филиппинская, Наска и Кокос и Хуан де Фука и др..

Некоторые литосферные плиты сложены исключительно океанической корой (например, Тихоокеанская плита), другие включают фрагменты и океанической и континентальной коры.

3. Различают три типа относительных перемещений плит: расхождение (дивергенция), схождение (конвергенция) и сдвиговые перемещения .

Соответственно, выделяются и три типа основных границ плит.

Дивергентные границы – границы, вдоль которых происходит раздвижение плит.

Процессы горизонтального растяжения литосферы называют рифтогенезом . Эти границы приурочены к континентальным рифтам и срединно-океанических хребтам в океанических бассейнах.

Термин «рифт» (от англ. rift – разрыв, трещина, щель) применяется к крупным линейным структурам глубинного происхождения, образованным в ходе растяжения земной коры. В плане строения они представляют собой грабенообразные структуры.

Закладываться рифты могут и на континентальной, и на океанической коре, образуя единую глобальную систему, ориентированную относительно оси геоида. При этом эволюция континентальных рифтов может привести к разрыву сплошности континентальной коры и превращению этого рифта в рифт океанический (если расширение рифта прекращается до стадии разрыва континентальной коры, он заполняется осадками, превращаясь в авлакоген).

Процесс раздвижения плит в зонах океанских рифтов (срединно-океанических хребтов) сопровождается образованием новой океанической коры за счёт магматических базальтовых расплав поступающих из астеносферы. Такой процесс образования новой океанической коры за счёт поступления мантийного вещества называется спрединг (от англ. spread – расстилать, развёртывать) .

Строение срединно-океанического хребта

В ходе спрединга каждый импульс растяжения сопровождается поступлением новой порции мантийных расплавов, которые, застывая, наращивают края расходящихся от оси СОХ плит.

Именно в этих зонах происходит формирование молодой океанической коры.

Конвергентные границы – границы, вдоль которых происходит столкновение плит. Главных вариантов взаимодействия при столкновении может быть три: «океаническая – океаническая», «океаническая – континентальная» и «континентальная - континентальная» литосфера. В зависимости от характера сталкивающихся плит, может протекать несколько различных процессов.

Субдукция – процесс поддвига океанской плиты под континентальную или другую океаническую. Зоны субдукции приурочены к осевым частям глубоководных желобов, сопряжённых с островными дугами (являющихся элементами активных окраин). На субдукционные границы приходится около 80% протяжённости всех конвергентных границ.

При столкновении континентальной и океанической плит естественным явлением является поддвиг океанической (более тяжёлой) под край континентальной; при столкновении двух океанических погружается более древняя (то есть более остывшая и плотная) из них.

Зоны субдукции имеют характерное строение: их типичными элементами служат глубоководный желоб – вулканическая островная дуга – задуговый бассейн. Глубоководный желоб образуется в зоне изгиба и поддвига субдуцирующей плиты. По мере погружения эта плита начинает терять воду (находящуюся в изобилии в составе осадков и минералов), последняя, как известно, значительно снижает температуру плавления пород, что приводит к образованию очагов плавления, питающих вулканы островных дуг. В тылу вулканической дуги обычно происходит некоторое растяжение, определяющее образование задугового бассейна. В зоне задугового бассейна растяжение может быть столь значительным, что приводит к разрыву коры плиты и раскрытию бассейна с океанической корой (так называемый процесс задугового спрединга).

Погружение субдуцирующей плиты в мантию трассируется очагами землетрясений, возникающих на контакте плит и внутри субдуцирующей плиты (более холодной и вследствие этого более хрупкой, чем окружающие мантийные породы). Эта сейсмофокальная зона получила название зона Беньофа-Заварицкого .

В зонах субдукции начинается процесс формирования новой континентальной коры.

Значительно более редким процессом взаимодействия континентальной и океанской плит служит процесс обдукции – надвигания части океанической литосферы на край континентальной плиты. Следует подчеркнуть, что в ходе этого процесса происходит расслоение океанской плиты, и надвигается лишь её верхняя часть – кора и несколько километров верхней мантии.

При столкновении континентальных плит, кора которых более лёгкая, чем вещество мантии, и вследствие этого не способна в неё погрузиться, протекает процесс коллизии . В ходе коллизии края сталкивающихся континентальных плит дробятся, сминаются, формируются системы крупных надвигов, что приводит к росту горных сооружений со сложным складчато-надвиговым строением. Классическим примером такого процесса служит столкновение Индостанской плиты с Евразийской, сопровождающееся ростом грандиозных горных систем Гималаев и Тибета.

Модель процесса коллизии

Процесс коллизии сменяет процесс субдукции, завершая закрытие океанического бассейна. При этом в начале коллизионного процесса, когда края континентов уже сблизились, коллизия сочетается с процессом субдукции (продолжается погружение под край континента остатков океанической коры).

Для коллизионных процессов типичны масштабный региональный метаморфизм и интрузивный гранитоидный магматизм. Эти процессы приводят к созданию новой континентальной коры (с её типичным гранито-гнейсовым слоем).

Трансформные границы – границы, вдоль которых происходят сдвиговые смещения плит.

Границы литосферных плит Земли

1 – дивергентные границы (а – срединно-океанские хребты, б – континентальные рифты); 2 – трансформные границы; 3 – конвергентные границы (а – островодужные, б – активные континентальные окраины, в – коллизионные); 4 – направления и скорости (см/год) движения плит.

4. Объём поглощённой в зонах субдукции океанской коры равен объёму коры, возникающей в зонах спрединга. Это положении подчёркивает мнение о постоянстве объёма Земли. Но такое мнение не является единственным и окончательно доказанным. Не исключено, что объём планы меняется пульсационно, или происходит уменьшение его уменьшение за счёт охлаждения.

5. Основной причиной движения плит служит мантийная конвекция , обусловленная мантийными теплогравитационными течениями.

Источником энергии для этих течений служит разность температуры центральных областей Земли и температуры близповерхностных её частей. При этом основная часть эндогенного тепла выделяется на границе ядра и мантии в ходе процесса глубинной дифференциации, определяющего распад первичного хондритового вещества, в ходе которого металлическая часть устремляется к центру, наращивая ядро планеты, а силикатная часть концентрируются в мантии, где далее подвергается дифференциации.

Нагретые в центральных зонах Земли породы расширяются, плотность их уменьшается, и они всплывают, уступая место опускающимся более холодными и потому более тяжёлым массам, уже отдавшим часть тепла в близповерхностных зонах. Этот процесс переноса тепла идёт непрерывно, в результате чего возникают упорядоченные замкнутые конвективные ячейки. При этом в верхней части ячейки течение вещества происходит почти в горизонтальной плоскости, и именно эта часть течения определяет горизонтальное перемещение вещества астеносферы и расположенных на ней плит. В целом, восходящие ветви конвективных ячей располагаются под зонами дивергентных границ (СОХ и континентальными рифтами), нисходящие – под зонами конвергентных границ.

Таким образом, основная причина движения литосферных плит – «волочение» конвективными течениями.

Кроме того, на плиты действуют ещё рад факторов. В частности, поверхность астеносферы оказывается несколько приподнятой над зонами восходящих ветвей и более опущенной в зонах погружения, что определяет гравитационное «соскальзывание» литосферной плиты, находящейся на наклонной пластичной поверхности. Дополнительно действуют процессы затягивания тяжёлой холодной океанской литосферы в зонах субдукции в горячую, и как следствие менее плотную, астеносферу, а также гидравлического расклинивания базальтами в зонах СОХ.

Рисунок - Силы, действующие на литосферные плиты.

К подошве внутриплитовых частей литосферы приложены главные движущие силы тектоники плит – силы мантийного “волочения” (англ. drag) FDO под океанами и FDC под континентами, величина которых зависит в первую очередь от скорости астеносферного течения, а последняя определяется вязкостью и мощностью астеносферного слоя. Так как под континентами мощность астеносферы значительно меньше, а вязкость значительно больше, чем под океанами, величина силы FDC почти на порядок уступает величине FDO . Под континентами, особенно их древними частями (материковыми щитами), астеносфера почти выклинивается, поэтому континенты как бы оказываются “сидящими на мели”. Поскольку большинство литосферных плит современной Земли включают в себя как океанскую, так и континентальную части, следует ожидать, что присутствие в составе плиты континента в общем случае должно “тормозить” движение всей плиты. Так оно и происходит в действительности (быстрее всего движутся почти чисто океанские плиты Тихоокеанская, Кокос и Наска; медленнее всего – Евразийская, Северо-Американская, Южно-Американская, Антарктическая и Африканская, значительную часть площади которых занимают континенты). Наконец, на конвергентных границах плит, где тяжелые и холодные края литосферных плит (слэбы) погружаются в мантию, их отрицательная плавучесть создает силу FNB (индекс в обозначении силы – от английского negative buoyance ). Действие последней приводит к тому, что субдуцирующая часть плиты тонет в астеносфере и тянет за собой всю плиту, увеличивая тем самым скорость ее движения. Очевидно, сила FNB действует эпизодически и только в определенных геодинамических обстановках, например в случаях описанного выше обрушения слэбов через раздел 670 км.

Таким образом, механизмы, приводящие в движение литосферные плиты, могут быть условно отнесены к следующим двум группам: 1) связанные с силами мантийного “волочения” (mantle drag mechanism ), приложенными к любым точкам подошвы плит, на рис. 2.5.5 – силы FDO и FDC ; 2) связанные с силами, приложенными к краям плит (edge-force mechanism ), на рисунке – силы FRP и FNB . Роль того или иного движущего механизма, а также тех или иных сил оценивается индивидуально для каждой литосферной плиты.

Совокупность этих процессов отражает общий геодинамический процесс, охватывающих области от поверхностных до глубинных зон Земли.

Мантийная конвекция и геодинамические процессы

В настоящее время в мантии Земли развивается двухъячейковая мантийная конвекция с закрытыми ячейками (согласно модели сквозьмантийной конвекции) или раздельная конвекция в верхней и нижней мантии с накоплением слэбов под зонами субдукции (согласно двухъярусной модели). Вероятные полюсы подъема мантийного вещества расположены в северо-восточной Африке (примерно под зоной сочленения Африканской, Сомалийской и Аравийской плит) и в районе острова Пасхи (под срединным хребтом Тихого океана – Восточно-Тихоокеанским поднятием).

Экватор опускания мантийного вещества проходит примерно по непрерывной цепи конвергентных границ плит по периферии Тихого и восточной части Индийского океанов.

Современный режим мантийной конвекции, начавшийся примерно 200 млн. лет назад распадом Пангеи и породивший современные океаны, в будущем сменится на одноячейковый режим (по модели сквозьмантийной конвекции) или (по альтернативной модели) конвекция станет сквозьмантийной за счет обрушения слэбов через раздел 670 км. Это, возможно, приведет к столкновению материков и формированию нового суперконтинента, пятого по счету в истории Земли.

6. Перемещения плит подчиняются законам сферической геометрии и могут быть описаны на основе теоремы Эйлера. Теорема вращения Эйлера утверждает, что любое вращение трёхмерного пространства имеет ось. Таким образом, вращение может быть описана тремя параметрами: координаты оси вращения (например, её широта и долгота) и угол поворота. На основании этого положения может быть реконструировано положение континентов в прошлые геологические эпохи. Анализ перемещений континентов привёл к выводу, что каждые 400-600 млн. лет они объединяются в единый суперконтинент, подвергающийся в дальнейшем распаду. В результате раскола такого суперконтинента Пангеи, произошедшего 200-150 млн. лет назад, и образовались современные континенты.

Некоторые доказательства реальности механизма тектоники литосферных плит

Удревнение возраста океанической коры по мере удаления от осей спрединга (см. рисунок). В этом же направлении отмечается нарастание мощности и стратиграфической полноты осадочного слоя.

Рисунок - Карта возраста пород океанического дна Северной Атлантики (по У. Питмену и М. Тальвани, 1972). Разным цветом выделены участки океанского дна различных возрастных интервалов; цифрами указан возраст в миллионах лет.

Геофизические данные.

Рисунок – Томографический профиль через Эллинский желоб, остров Крит и Эгейское море. Серые кружки – гипоцентры землетрясений. Синим цветом показана пластина погружающейся холодной мантии, красным – горячая мантия (по данным В. Спэкмена, 1989)

Остатки огромной плиты Фаралон, исчезнувшей в зоне субдукции под Северной и Южной Америками, фиксируемые в виде слейбов «холодной» мантии (разрез поперек Сев. Америки, по S-волнам). По Grand, Van der Hilst, Widiyantoro, 1997, GSA Today, v. 7, No. 4, 1-7

​Линейные магнитные аномалии в океанах были обнаружены в 50-х годах при геофизическом изучении Тихого океана. Это открытие позволило в 1968 году Хессу и Дицу сформулировать теорию спрединга океанического дна, которая выросла в теорию тектоники плит. Они стали одним из самых веских доказательств правильности теории.

Рисунок - Образование полосовых магнитных аномалий при спрединге.

Причиной происхождения полосовых магнитных аномалий является процесс рождения океанической коры в зонах спрединга срединно-океанических хребтов, излившиеся базальты при остывании ниже точки Кюри в магнитном поле Земли, приобретают остаточную намагниченность. Направление намагниченности совпадает с направлением магнитного поля Земли, однако вследствие периодических инверсий магнитного поля Земли излившиеся базальты образуют полосы с различным направлением намагниченности: прямым (совпадает с современным направлением магнитного поля) и обратным.

Рисунок - Схема образования полосовой структуры магнитоактивного слоя и магнитных аномалий океана (модель Вайна – Мэтьюза).

Есть два типа литосферы. Океаническая литосфера имеет океаническую кору толщиной около 6 км. Она в основном покрыта морем. Материковую литосферу покрывает материковая кора толщиной от 35 до 70 км. Большей частью эта кора выступает над , образуя сушу.

Плиты

Горные породы и минералы

Движущиеся плиты

Плиты земной коры постоянно перемещаются в разных направлениях, хотя и очень медленно. Средняя скорость их движения равна 5 см в год. Примерно с такой же скоростью растут ваши ногти. Поскольку все плиты плотно прилегают друг к другу, движение любой из них действует на окружающие плиты, заставляя и их постепенно перемещаться. Плиты могут перемещаться по-разному, что можно видеть на их границах, но причины, вызывающие движение плит, ученым пока неизвестны. Видимо, этот процесс может не иметь ни начала, ни конца. Тем не менее некоторые теории утверждают, один тип движения плит может быть, так сказать, «первичным», а от него уже приходят в движение все прочие плиты.

Один из типов движения плит - это «подныривание» одной плиты под другую. Некоторые ученью полагают, что именно этот тип движения вызывает все прочие перемещения плит. На некоторых границах расплавленная порода, пробиваясь на поверхность между двумя плитами, затвердевает по их краям, расталкивая эти плиты. Этот процесс тоже может вызывать перемещение всех других плит. Считается также, что, помимо первичного толчка, движение плит стимулируют гигантские тепловые потоки, циркулирующие в мантии (см. статью « «).

Дрейфующие материки

Ученые полагают, что со времени образования первичной земной коры движение плит изменяло положение, очертания и размеры материков и океанов. Этот процесс назвали тектоникой плит . Приводятся разные доказательства этой теории. Например, очертания таких материков, как Южная Америка и Африка, выглядят так, будто они когда-то составляли единое целое. Обнаружилось и несомненное сходство в строении и возрасте горных пород, слагающих древние горные цепи на обоих материках.

1. По мнению ученых, массивы суши, ныне образующие Южную Америку и Африку, более 200 млн. лет назад были соединены друг с другом.

2. Видимо, дно Атлантического океана постепенно расширялось, когда на границах плит формировалась новая порода.

3. Сейчас Южная Америка и Африка удаляются друг от друга со скоростью порядка 3,5 см в год из-за движения плит.