Trochę teorii
Budowa wnętrza Ziemi
Skąd czerpiemy wiedzę o budowie Ziemi?
Najgłębsze wiercenia geologiczne sięgają 12‑13 km. Promień naszej planety ma średnio 6371 km, co oznacza, że przewiercono do tej pory mniej niż 0,2% drogi do środka Ziemi i pozostało jeszcze ponad 99,8%. Pomimo tego i tak dużo wiemy o wewnętrznej budowie naszego globu.

Trudno dokładnie opisać budowę wnętrza Ziemi i kształtujące ją procesy. Zajmuje się tym nauka zwana geologią. Wiercenia, zwłaszcza te najgłębsze, dają nam mnóstwo informacji, ale tylko o budowie górnej części skorupy ziemskiej. Pozwalają wydobyć skały i zbadać je oraz zmierzyć ciśnienie i temperaturę panujące poniżej powierzchni ziemi. Niemało wiadomości dostarczają też głębinowe kopalnie i naturalne odkrywki skał. Jednak ze względu na szybko rosnące ciśnienie i temperaturę trudno wykonać znacznie głębsze odwierty i szyby kopalniane. Do zbadania głębiej leżących skał i jeszcze głębszych warstw Ziemi nie wystarczą jednak tradycyjne metody geologiczne. Dyscypliną, która do badania Ziemi wykorzystuje metody stosowane w fizyce, jest geofizyka. Najwięcej danych geofizycy uzyskują na podstawie analizy przebiegu fal sejsmicznych powstających w wyniku naturalnych wstrząsów wywołanych trzęsieniami ziemi, a czasem specjalnie (w celach badawczych) przeprowadzanych wybuchów lub stosowania maszyn wytwarzających silne wibracje.
Fale sejsmiczneFale sejsmiczne przechodząc przez skały o różnej gęstości i innych właściwościach fizycznych, mogą zwalniać, przyspieszać, odbijać się, załamywać lub nawet zanikać. Analiza tych zmian pozwala wnioskować o strukturze wnętrza Ziemi. Na podstawie badań udało się stwierdzić, że nasza planeta najprawdopodobniej jest zbudowana z kilku warstw o odmiennym składzie chemicznym i różnych właściwościach fizycznych. Poszczególne sfery Ziemi oddzielone są od siebie strefami przejściowymi zwanymi nieciągłościami. Są to wąskie strefy stanowiące granice ośrodków o różnych właściwościach fizycznych, zwłaszcza o różnej prędkości rozchodzenia się fal sejsmicznych.
Wraz z głębokością wzrasta temperatura i ciśnienie. W górnych warstwach skorupy ziemskiej wraz ze wzrostem głębokości o 33 m temperatura wzrasta o 1°C, co określa się mianem stopnia geotermicznego. Podana tu wartość jest średnia i w zależności od budowy geologicznej temperatura może miejscami rosnąć znacznie szybciej lub wolniej.
Badania sejsmiczne - galeria zdjęć
Budowa wnętrza Ziemi

skorupa Ziemska- zewnętrzna warstwa Ziem nazywamy skorupą ziemską, która zbudowana jest zarówno ze skał osadowych jak i magmowych. Skorupa ziemska, która wraz z warstwą perydotytową (zewnętrznym fragmentem górnego płaszcza) tworzy litosferę. Wyróżniamy płyty kontynentalne i oceaniczne.
Przeczytaj, aby lepiej zrozumieć
Czym są płyty litosfery:
Płyta litosfery to rozległy fragment litosfery”, przemieszczający się poziomo względem sąsiednich fragmentów z prędkością wynoszącą zazwyczaj od kilku do kilkunastu cm rocznie; jest podstawowym pojęciem w teorii tektoniki płyt litosfery. W obrębie współczesnej litosfery rozróżnia się 6 lub 7 wielkich płyt: eurazjatycką, afrykańską, indoaustralijską, pacyficzną, antarktyczną i amerykańską (albo 2 odrębne płyty: północno- i południowoamerykańską); ponadto wydziela się nieco mniejsze płyty: filipińską, karaibską oraz, na obszarze wschodniego Pacyfiku, płyty Cocos i Nazca. Płyty litosfery można uważać w pierwszym przybliżeniu za sztywne. Z ich aktywnymi granicami są związane przejawy sejsmiczności i wulkanizmu. Istnieją trzy rodzaje granic płyt litosfery: granice dywergentne (akrecyjne), wzdłuż których następuje narastanie nowej litosfery oceanicznej; granice konwergentne (konsumpcyjne), wzdłuż których następuje pochłanianie (subdukcja) litosfery; granice konserwatywne, wzdłuż których przemieszczające się płyty nie są ani uzupełniane, ani uszczuplane. Istniejące obecnie płyty litosfery zawierają albo tylko litosferę oceaniczną (np. płyta pacyficzna), albo zarówno litosferę oceaniczną, jak i kontynentalną (np. płyta afrykańska, obejmująca poza kontynentem afrykańskim także przyległe części Oceanu Atlantyckiego i Oceanu Indyjskiego)
.
płaszcz ziemski – warstwa poniżej skorupy ziemskiej o grubości 2,8‑2,9 tys. km, stanowi 83% objętości naszej planety oraz 68% jej masy, o temperaturze wzrastającej stopniowo do 4,5‑5 tys. stopni Celsjusza. Skały najwyższej części płaszcza są sztywne, ale głębiej przechodzą w stan półpłynny. Płaszcz zwykle dzielony jest na stykający się ze skorupą płaszcz zewnętrzny (górny) oraz położone niżej warstwy płaszcza wewnętrznego (dolnego);
jądro Ziemi– poniżej dolnej granicy płaszcza, czyli od głębokości 2,9 tys. km aż do środka naszej planety znajdują się warstwy nazywane jądrem Ziemi, którego promień wynosi ok. 3,5 tys. km, a temperatura sięga 6 tys. stopni Celsjusza. Na skutek bardzo wysokiego ciśnienia wewnętrzna część jądra (nazywana jądrem wewnętrznym) jest ciałem stałym, skrystalizowanym. Pozostała część (tzw. jądro zewnętrzne) jest prawdopodobnie w stanie ciekłym; kolejne warstwy od sąsiednich oddzielają powierzchnie nieciągłości.
Czy kontynenty wędrują?
Geologia od początków swego istnienia stawiała pytania o to, jak powstawały góry, dlaczego wulkany wybuchają, co powoduje trzęsienia ziemi. Niewiele ponad 100 lat temu, w 1912 roku, zrodziła się rewolucyjna hipoteza dryfu kontynentów, nazywana obecnie, od nazwiska swego twórcy, teorią Wegenera. Nie potrafił on wówczas wyjaśnić przyczyny powolnego ruchu płyt kontynentalnych i oceanicznych, ale koncepcja ta wraz z upływem czasu zdobywała coraz szersze uznanie. Dopiero badania dna oceanicznego prowadzone kilkadziesiąt lat później pozwoliły potwierdzić trafność hipotezy Wegenera i rozwinąć ją w naukową teorię tektoniki płyt litosfery. Teoria ta daje odpowiedzi na większość pytań stawianych przez współczesną geologię. Zakłada, że litosfera dzieli się na ogromne płyty, które pokrywają całą planetę i unoszą się na plastycznym płaszczu ziemskim.
Dowody Wegenera na poparcie opracowanej teorii:
dowody topograficzne – kontury kontynentów pasują do siebie jak elementy układanki (zauważył to już w 1620 r. Francis Bacon),
dowody biologiczne – na oddalonych współcześnie kontynentach występują podobne skamieniałości,
dowody geologiczne – na różnych kontynentach występują te same skały i złoża mineralne,
dowody klimatyczne – np. występowanie węgla świadczy o ciepłym i wilgotnym klimacie, a gliny zwałowe w Afryce – o zlodowaceniach karbońskich.


Przeanalizuj mapę tektoniczna świata a następnie odczytaj nazwy 3 największych płyt litosfery i wypisz je poniżej.
Wymień nazwy największych płyt litosfery.
Czy ruch płyt litosfery wpływa na powierzchnię naszej planety?
Zewnętrzna warstwa Ziemi, litosfera, jest sztywną warstwą skalną. Litosfera dzieli się na kilka dużych i wiele mniejszych płyt. Pod nią znajduje się warstwa (astenosfera), która pod wpływem wysokiej temperatury zachowuje się jak ciało plastyczne. Dzięki niej płyty litosfery (zgodnie z teorią tektoniki płyt) mogą się względem siebie przesuwać – odsuwają się od siebie, zderzają ze sobą lub ocierają.

Spreading
Główną przyczyną ruchu płyt litosfery są prądy konwekcyjne w płaszczu ziemskim. Unoszące się z wnętrza Ziemi masy rozgrzanej materii po dotarciu do sztywnych płyt litosfery rozpływają się na boki, rozrywając i rozsuwając sąsiadujące płyty. Najczęściej są to relatywnie cieńsze płyty oceaniczne. Następuje wówczas spreading.
Spreading to zjawisko rozrostu dna oceanicznego. Podczas tego zjawiska w wyniku rozsunięcia się płyt litosfery dochodzi do powstania głębokich pęknięć - ryftówryftów i rozległych systemów górskich grzbietów śródoceanicznych o stromych stokach i urozmaiconej rzeźbie.
Grzbiety śródoceaniczne są obszarami intensywnych, współczesnych ruchów górotwórczych, czemu towarzyszy silna aktywność sejsmiczna i wulkaniczna. Do największych należą Grzbiet Śródatlantycki i Wschodniopacyficzny. Ich lądowym odpowiednikiem są wulkany Islandii czy wulkany w strefie ryftowej Afryki Wschodniej (Ruwenzori, Kilimandżaro, Meru). Grzbiety oceaniczne wznoszą się na wysokość 4000 m nad dnem basenów oceanicznych, a ich najwyższe szczyty miejscami wynurzają się ponad poziom oceanu tworząc wyspy. Mają zwykle szerokość od 1 do 4 tysięcy km.
W centralnej części grzbietów oceanicznychgrzbietów oceanicznych występuje wielka, obniżona wzdłuż uskoków strefa tektoniczna. Jej cechą są głębokie szczeliny, zwane ryftami, o rozciągłości setek, a nawet tysięcy kilometrów. Powstały one w wyniku ruchów tektonicznych i wylewów lawy. Są zbudowane ze skał bazaltowych. Mają postać rozległych dolin (rowów) ryftowych obrzeżonych i pociętych uskokami i szczelinami. W środkowej części ryftu oceanicznego biegnie wąska strefa wulkaniczna o szerokości ok. 1 km, stanowiąca granicę płyt litosfery, wzdłuż której następuje rozrost dna oceanicznego (między rozsuwające się płyty przedostaje się magma z płaszcza Ziemi i krzepnąc tworzy nową skorupę oceaniczną).

Przykładem ryftu śródoceanicznego jest tzw. Grzbiet Śródatlantycki.

Zjawisko spreadingu - animacja

Film dostępny pod adresem /preview/resource/R1N93DKVSC2Z5
Film nawiązujący do treści materiału
Początek zjawiska spreadingu ma miejsce na styku płyt kontynentalnych. Jest to etap krótkotrwały (w geologicznej skali czasu). Dwie płyty zaczynają oddalać się od siebie, miejsce ich połączenia zaczyna się zapadać, gdy masy skalne otaczających płyt rozchodzą się na boki. Miejsce, w którym doszło do pęknięcia wywołanego odsuwaniem się dwóch płyt od siebie, określane jest granicą rozbieżną. Granice rozbieżne występują w dwóch położeniach. Część z nich leży w obrębie oceanów i stanowi ryfty śródoceaniczne. Inne zaś przebiegają w obrębie kontynentów, tworząc ryfty kontynentalne.
Gdy pojawia się dolina ryftowa, po pewnym czasie wypełnia się wodą oceaniczną. Na jej dnie przebija się na powierzchnię bazaltowa magma pochodząca z astenosfery. Często wynurzone fragmenty grzbietów tworzą wyspy wulkaniczne, takim przykładem jest Wyspa Św. Heleny. Magma, wylewając się na dno doliny ryftowej, zaczyna tworzyć nowe oceaniczne dno. W miejscu, w którym przyrasta dno oceaniczne, dochodzi do powstania grzbietu oceanicznegogrzbietu oceanicznego. W efekcie w osi doliny ryftowej występują najmłodsze bazalty, a im dalej od ryftu, tym skały są starsze (maksymalny wiek dochodzi do ponad 200 mln lat). Rozrastanie się dna oceanicznego następuje w tempie od 1 do 12 cm rocznie. W czasie krystalizacji bazaltu, a zwłaszcza jego ferromagnetycznych składników czy tlenków żelaza i tytanu, jego kryształy ustawiają się w sposób umożliwiający odczytanie orientacji pola magnetycznego Ziemi. Zapisany zostaje czas powstania nowego dna.
Ryfty kontynentalne tworzą się w obrębie płyt kontynentalnych. Wystąpienie procesów ryftowych na lądzie skutkuje jego podziałem na odrębne bloki kontynentalne – zachodzi wówczas zjawisko tensji, czyli rozerwania. W ten sposób wielokrotnie zmieniała się w przeszłości konfiguracja lądów i mórz. Rozwój takich ryftów powoduje powolne rozrywanie kontynentu, jego podział na dwa oddzielne kontynenty, pomiędzy którymi powstaje ocean.

Ważne miejsce w systemie ryftów kontynentalnych zajmuje ryft jeziora Bajkał. Znajduje się on w centrum kontynentu azjatyckiego i jest pozbawiony widocznych związków z innymi ryftami na kuli ziemskiej. Rowy tektoniczne bajkalskiej strefy ryftowej ciągną się na długości 2500 km od Mongolii przez zapadlisko jeziora Bajkał do Wyżyny Północnobajkalskiej i zapadliska Czerskiego. Obszar ryftu cechuje się dużą aktywnością sejsmiczną.
Przykładem współczesnego ryftu kontynentalnego jest system Wielkich Rowów Afrykańskich, czyli wschodnioafrykański system ryftowy. System dzieli się dwa ramiona: ryft zachodni i ryft wschodni, miedzy którymi znajduje się Jezioro Wiktorii.
Europejskim ryftem kontynentalnym jest rów Renu, który jest związany z wyniesieniem Wogezów i Schwarzwaldu. Ryft Renu jest młody. Występują tam skały wulkaniczne.
Subdukcja
Ziemia ma swój stały kształt i rozmiary, więc jeżeli w jednym miejscu tworzy się nowa skorupa ziemska, w innym musi jej ubywać. Dzieje się to w strefach subdukcji, gdzie dwie sąsiednie płyty litosfery zbliżają się do siebie.
W miejscach występowania granic zbieżnych płyty zbliżają się do siebie. W wyniku subdukcji – podsuwania się płyty oceanicznej pod płytę kontynentalną – następuje wypiętrzenie łańcucha górskiego.
Powstawaniu górotworów w strefach subdukcji płyt litosfery towarzyszy rozwój innych wielkich form rzeźby dna oceanicznego lub lądu, np. rowów oceanicznych i łuków wyspowych.

Przeczytaj, aby lepiej zrozumieć
Płyta oceaniczna litosfery, pogrążając się w płaszczu Ziemi w strefie subdukcji, wymusza powstawanie zstępujących strumieni materii. Równocześnie w wyniku naprężeń zagłębianych bloków i ich tarcia o otaczające warstwy powstają silne trzęsienia ziemi i erupcje wulkaniczne. Występują też zjawiska plutoniczne, a skały pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia ulegają procesowi metamorfizmu. Osady morskie na powierzchni płyty oceanicznej są zdzierane i fałdowane. Następnie gromadzą się na krawędzi płyty kontynentalnej w postaci gór fałdowych, np. Andów w zachodniej części Ameryki Południowej. Jest to granica płyty Nazca z płytą południowoamerykańską. Oprócz łańcucha górskiego Andów wyraźnie widoczne są rowy oceaniczne – Peruwiański i Chilijski.
Kolizja płyty oceanicznej Nazca i kontynentalnej południowoamerykańskiej

Kolizja dwóch płyt oceanicznych to zbieżna granica płyt, gdzie zachodzi subdukcja – jedna płyta oceaniczna wsuwa się pod inną płytę oceaniczną. Powstaje rów oceaniczny oraz łuk wysp wulkanicznych. Taka kolizja występuje np. na granicy płyty pacyficznej i filipińskiej. Efektem jest powstanie Rowu Mariańskiego i archipelagu Marianów. Takie miejsca są również obszarem występowania silnych trzęsień ziemi, jak wszędzie na krawędziach płyt tektonicznych.


Strefy subdukcji charakteryzują się dużą aktywnością sejsmiczną. Często dochodzi w nich do trzęsień ziemi i wybuchów wulkanów.
W przypadku kolizji dwóch płyt kontynentalnych nie zachodzi subdukcja. Osady, które powstały w morzach rozdzielających płyty, ulegają sfałdowaniu a my mówimy wtedy o kolizji.

Himalaje powstały podczas orogenezy alpejskiej w wyniku kolizji kontynentu azjatyckiego z platformą dekańską, która wcześniej była częścią prakontynentu Gondwany. Płyta indyjska napiera na płytę eurazjatycką, powodując wypiętrzenie się mas skalnych na ich styku. Szacuje się, że eskalacja tego procesu nastąpiła przed około 20 mln lat. W tym samym czasie, gdy wypiętrzają się masywy Himalajów, część skał wbija się w głąb dokładnie pod nowo powstającym łańcuchem. Dzisiejsze tereny najwyższych gór świata były niegdyś morzem, a ściślej częścią Oceanu Tetydy.
Ciągły napór płyt na siebie powoduje, że Himalaje stale rosną – o 5 cm w każdym roku. Ruchy wznoszące w Himalajach spowodowały, że od górnego plejstocenu wysokość Himalajów wzrosła o ok. 1500 m. Mount Everest rośnie nadal po 0,5 cm na rok (wzrost góry jest równoważony przez denudację).
Subdukcja przebiega zwykle w miejscach, gdzie cienka płyta oceaniczna wsuwa się pod grubą płytę kontynentalną. Możliwa jest także subdukcja dwóch płyt lądowych, a na powierzchni występuje wówczas zgniatanie obu płyt i tworzą się wysokie góry. Himalaje powstały w miejscu kolizji lądowej płyty euroazjatyckiej i lądowego fragmentu płyty indoaustralijskiej. Subdukcja może zachodzić także na granicy płyt oceanicznych.
Subdukcja w strefie kolizji dwóch płyt kontynentalnych jest przyczyną powstania Himalajów

Film dostępny pod adresem /preview/resource/RF8XNGLE7QP8U
Subdukcja w strefie kolizji dwóch płyt kontynentalnych jest przyczyną powstania Himalajów
Animacja przedstawiająca kolizję dwóch płyt kontynentalnych, czego wynikiem jest powstanie Himalajów.
Na granicach przesuwczych (transformujących) płyty litosfery poruszają się równolegle do siebie, czemu nie towarzyszy ani przyrost, ani ubytek litosfery oceanicznej. Wzdłuż nich tworzą się wielkie systemy uskoków transformacyjnych. Przykładem tego rodzaju uskoku jest uskok San Andreas w Kalifornii, którego przebieg pokrywa się z obszarem występowania niezliczonej ilości trzęsień ziemi.

Uskoki transformujące przebiegają prostopadle lub ukośnie do ryftu. Łączą one dwie granice płyt, z których każda może być granicą biegnącą wzdłuż osi grzbietu śródoceanicznego, gdzie tworzy się nowa litosfera oceaniczna (granica rozbieżna), albo granicą wzdłuż strefy subdukcji, gdzie następuje pochłanianie litosfery (granica zbieżna). Uskoki te przecinają skorupę oceaniczną na długich odcinkach. Maksymalne przesunięcia wzdłuż tych uskoków przekraczają 600 km. Najwięcej uskoków transformacyjnych występuje w dnie oceanicznym.
Najlepiej znaną strefą równoległego przemieszczania się dwóch płyt litosfery jest tak zwany uskok San Andreas w południowej Kalifornii (USA), przy którym dwie płyty przesuwają się w tempie kilku centymetrów rocznie, co owocuje częstymi, czasem katastrofalnymi w skutkach trzęsieniami ziemi w zachodniej części Ameryki Północnej.


