Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Zapisz jako PDF Udostępnij materiał
Polecenie 1

Zapoznaj się z definicją płyty tektonicznej, platformy, kratonu i tarczy. Następnie przeczytaj, gdzie występują. Jak myślisz, czy w Polsce znajdują się miejsca, gdzie skały budują te jednostki?

Platformy, tarcze płyty i kratony

Płytami tektonicznymi są wydzielone, sztywne części litosfery ziemskiej, rozumiane jako warstwy obejmujące skorupę ziemską i stropową część górnego płaszcza. Granice płyt tektonicznych mogą być rozbieżne tam, gdzie rozrasta się dno oceaniczne lub zbieżne w miejscach, w których płyty tektoniczne wsuwają się pod siebie lub zderzają ze sobą. Możliwe są także granice w postaci uskoków transformujących. Wydziela się kilka dużych płyt tektonicznych oraz wiele mniejszych. Wśród tych pierwszych wspomnieć należy o płycie:

  • eurazjatyckiej,

  • północno‑amerykańskiej,

  • południowo‑amerykańskiej,

  • pacyficznej,

  • afrykańskiej,

  • antarktycznej,

  • australijskiej.

Mniejsze płyty to między innymi płyty:

  • indyjska (tylko częściowo oddzielona od australijskiej),

  • filipińska,

  • Nazca,

  • kokosowa,

  • karaibska,

  • Scotia,

  • Juan de Fuca (Gorda).

RraSBX4VxEOCs
Płyty tektoniczne
Źródło: domena publiczna, dostępny w internecie: https://pl.wikipedia.org/wiki/Plik:Plyty_tektoniczne.svg.

Pojęcia platformy i tarczy (płyty) wymagają wprowadzenia dodatkowego terminu nadrzędnego – kratonu. Kratonem określać będziemy względnie sztywny obszar na kontynencie, w którym nie zachodzą ruchy lub zachodzą jedynie ruchy pionowe powodujące powstawanie deformacji nieciągłych, np. uskoków, spękań lub deformacji ciągłych – jednak tylko szerokopromiennych. Kratony położone są wewnątrz płyt litosfery, cechują się prawie całkowitym brakiem wulkanów i trzęsień ziemi. Jedynym przypadkiem uaktywnienia sejsmicznego jest pojawienie się pod nimi prądów występujących w górnym płaszczu. W układzie pionowym w obrębie kratonu można wyróżnić fundament (cokół) i nadległą pokrywę osadową; w układzie poziomym rozróżnia się tarcze stanowiące mniej lub bardziej rozległe obszary, na których nie występuje pokrywa osadowa, oraz platformy — obszary, gdzie ta pokrywa występuje. W polskiej terminologii dotyczącej kratonów zaznaczają się rozbieżności. Mianowicie w znaczeniu nadrzędnego terminu „kraton” był używany powszechnie (i jest stosowany do tej pory) termin „platforma”. Na obszarze jednej płyty tektonicznej znajdować się może kilka kratonów, zaś jeden kraton składać się może z kilku mniejszych tarcz.

Masyw górski - bywa odnoszony do rozmaitych magmowo‑metamorficznych kompleksów skalnych, np. masyw Mont Blanc. Masywem centralnym (śródgórskim) były nazywane, wyróżniane w obrębie orogenów, fragmenty skorupy ziemskiej, o których sądzono (nie zawsze słusznie), że nie ulegały istotnym deformacjom strukturalnym, w przeciwieństwie do okalających je stref orogenu. Masywami są też zwane obszary o rozmiarach stosunkowo dużych, ale mniejszych od rozmiarów tarcz, na których fundament platformy ukazuje się na powierzchni ziemi, np. Masyw Czeski.

Basen sedymentacyjny - są to najczęściej określone strefy dna mórz lub oceanów, rzadziej — strefy lądowe: jeziora, doliny rzeczne, obniżenia śródgórskie i in. Do najważniejszych czynników wpływających na przebieg sedymentacji i charakter osadów w basenach sedymentacyjnych należą: głębokość basenu (grubość pokrywy wodnej), skład chemiczny i temperatura mas wodnych oraz charakter ich ruchu (np. różnorodne prądy morskie), tempo obniżania się dna basenu (subsydencja) i tempo wypiętrzania się obszarów alimentacyjnych (z których dostarczany jest materiał skalny), a także warunki klimatyczne.

R16jNUB4kUgVA1
Budowa geologiczna Polski
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Tarcza (płyta) to obszar, gdzie fundament kratonu wychodzi na powierzchnię. Przykładowe tarcze to:

  • bałtycka

  • ukraińska

  • gujańska

  • kanadyjska

Antekliza - jest to rozległe wypiętrzenie tektoniczne na platformie o średnicy setek kilometrów i łagodnie nachylonych zboczach; anteklizę charakteryzują: mniejsza grubość pokrywy platformowej niż w sąsiadujących syneklizach i liczne luki sedymentacyjne, co jest skutkiem długotrwałego zróżnicowania pionowych ruchów skorupy ziemskiej.

Synekliza - jest to wielkopromienne, nieckowate ugięcie fundamentu krystalicznego platformy o średnicy setek kilometrów i istniejące już w czasie powstawania pokrywy platformowej. Odznacza się tendencją do obniżania dna (subsydencja); w związku z tym nagromadzone w nim osady mają znaczną miąższość (w odróżnieniu od anteklizy) i odznaczają się bardziej kompletnym profilem stratygraficznym.

Platformą nazywa się obszar kratonu, w którym zachowana jest budowa piętrowa (fundament + pokrywa osadowa). Przykładem platformy jest platforma wschodnioeuropejska.

Dawniej platformy były przeciwstawiane geosynklinom, obecnie, na gruncie teorii tektoniki płyt litosfery, platformy są identyfikowane z wewnętrznymi partiami kontynentów, zawdzięczającymi swoją względną stabilność tektoniczną oddaleniu od brzegów płyt litosfery. Platforma składa się z dwóch pięter strukturalnych: fundamentu (podłoża) i pokrywy platformowej. Fundament platformy jest utworzony ze sfałdowanych kompleksów skalnych powstałych w przedplatformowym okresie rozwoju danego obszaru, w archaiku i proterozoiku (platformy stare — prekambryjskie) lub w paleozoiku (platformy młode — kaledońskie lub hercyńskie), a następnie zrównanych (zdenudowanych). Pokrywa platformowa jest zbudowana głównie ze słabo zdeformowanych tektonicznie skał osadowych. Do głównych struktur tektonicznych występujących na platformie należą tarcze, anteklizy i syneklizy, płyty, aulakogeny. W obrębie platformy występować mogą ryftyryftryfty.

W przypadku jednostek tektonicznych podobnych do kratonów, których fundament jest młodszy (pochodzi z fanerozoiku), zwykło się używać terminu młodej platformy zamiast kratonu. Nazwy młodych platform związane są z okresem powstania fundamentu i tak np. platforma paleozoiczna środkowej i zachodniej Europy posiada fundament powstały w erze paleozoicznej. Jeśli fundament młodej platformy wychodzi na powierzchnię nazywany jest masywem np. Masyw Centralny i Armorykański we Francji, jeśli jest przykryty seriami osadów - nazywa się go basenem np. Basem Paryski i Akwitański.

Ostatnio w terminologii geologicznej pojawiła się tendencja do zastąpienia terminu platforma terminem kraton; w takim kontekście platforma staje się terminem podrzędnym, odnoszonym do odpowiednio rozległych części kratonów pokrytych osadami.

Góry fałdowe (pasma fałdowe) - są to góry powstałe w wyniku sfałdowania i wypiętrzenia mas skalnych; zbudowane z fałdów, a niekiedy także z płaszczowin, np. Alpy, Karpaty.

Innym rodzajowo pojęciem, często używanym wraz z poprzednimi, jest terran. Terran to element skorupy kontynentalnej lub oceanicznej, który w wyniku kolizji płyt został inkorporowanyinkorporacjainkorporowany do nowej płyty, orogenu, i jest przesuwany wzdłuż krawędzi kolizji. Jest to jednostka mniejsza od płyty tektonicznej.

Metody badań skorupy ziemskiej

Istnieje wiele metod badań jednostek tektonicznych. Spośród nich najpopularniejsze są dwie – tomografia sejsmiczna i kartowanie geologiczne.

Tomografia sejsmiczna jest techniką obrazowania wnętrza Ziemi za pomocą fal sejsmicznych powstałych przy trzęsieniach ziemi lub wywoływanych przez celowe eksplozje. Fale typu P (od primary), S (od secondary) i powierzchniowe mogą być wykorzystywane w modelach tomograficznych dla różnych opracowań budowanych w oparciu o długość fali sejsmicznej i odległość od źródła fali. Dane otrzymane za pomocą sejsmometrów są wykorzystywane do określenia miejsca odbicia i załamania fali. Te informacje można wykorzystać do tworzenia obrazów 3D anomalii prędkości, które mogą być interpretowane jako zmiany struktury, termiki lub składu podłoża. Geolodzy wykorzystują te obrazy, aby lepiej zrozumieć procesy tektoniczne jądra, płaszcza i skorupy.

RfgFgjmbfjqng1
Tomografia sejsmiczna
Źródło: Autor Suzan van der Lee, Steve Grand, dostępny w internecie: https://www.earthmagazine.org/article/when-and-how-did-plate-tectonics-begin-earth.

Spójrz na powyższy obraz tomografii sejsmicznej, który pokazuje przekrój przez skorupę i płaszcz Ziemi pod Ameryką Północną. 1 – niebieskie i zielone odcienie oznaczają zimniejszą i sztywniejszą skałę, a 2 – odcienie czerwone oznaczają cieplejsze i bardziej elastyczne składniki. Uważa się, że 3 – zielony ukośny kształt oraz zielony i niebieski nad nim i na zachodzie są pozostałościami starej płyty tektonicznej, która została wsunięta pod płytę północnoamerykańską. Było to prawdopodobnie dawne dno oceaniczne u wybrzeży Kalifornii ponad 30 milionów lat temu. Widoczna płyta jest odpowiedzialna za powstawanie gór i starożytnych wulkanów na znacznej części zachodniej Ameryki Północnej. Obrazowanie pokazuje, że resztki płyty wciąż przesuwają się na wschód i opadają głębiej w płaszcz. Obecnie dno płyty znajduje się głęboko pod wschodnimi stanami USA i Oceanem Atlantyckim.

Kartowanie geologiczne obejmuje prace badawcze w terenie polegające na opisie zjawisk geologicznych, oznaczeniach, pomiarach terenowych skał i ich struktur, a także prace kameralne dążące do wykreślenia mapy geologicznej i przekrojów.

RBbzzyjCfm3wV
Złoża miedzi w kopalni Udokan, Rosja; przekroje I-J oraz K-L
Źródło: domena publiczna, dostępny w internecie: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=56456472.

Rysunek powyżej pokazuje mapę geologiczną oraz przekroje geologiczne złoża Udokan. Czerwony kolor oznacza rudy bornitowo‑chalkozytowe, ciemnoczerwony oznacza rudy pirytowo‑chalkopirytowe, zielony to dajkidajkadajki złożone z diabazów i gabr, lamprofirów oraz porfiru kwarcowego, zaś jasnobrązowy kolor to nadkład skał płonnych formacji Sakukan i Naminga. Kopalnia Udokan to duża kopalnia miedzi położona na południu Rosji w Kraju Zabajkalskim, około 30 km na południe od miasta Nowaja Czara. Udokan jest największym złożem miedzi w Rosji i trzecim co do wielkości na świecie. Szacunkowe pokłady w tym miejscu to 1,2 mld ton rudy o zawartości 2% miedzi.

W celu opracowania mapy geologicznej wykonano terenowe kartowanie geologiczne z oznaczenia skał na powierzchni. W dalszym etapie przeprowadzono tomografię sejsmiczną i skorelowano jej wyniki z danymi z powierzchni, tworząc przekroje geologiczne. Przekroje te pokazują wgłębną budową obszaru, zwłaszcza miąższość warstw skalnych. Stały się one podstawą do opracowania planu wydobycia złoża (Opracowano na podstawie: www.geo.uw.edu.pl).

Słownik

dajka
dajka

żyła skał magmowych przecinająca starsze skały niezgodnie z ich warstwowaniem

inkorporacja
inkorporacja

włączenie nowych, niezwiązanych wcześniej elementów do jednostki nadrzędnej

ryft
ryft

wielka, obniżona wzdłuż uskoków strefa tektoniczna, rozwinięta w obrębie kontynentalnej lub oceanicznej skorupy ziemskiej