Cursul 6 si 7 Tectonica Plăcilor Litosferice PDF 2021

Cursurile 6 si 7 Tectonica plăcilor litosferice Dezvoltarea modelului Tectonicii plăcilor litosferice (Tectonicii globale) Tipurile de contacte intre plăcile litosferice Tipurile de contacte dintre plăcile litosferice Dorsala Medio Atlantica Sursa: http://www.physical...

Cursurile 6 si 7 Tectonica plăcilor litosferice Dezvoltarea modelului Tectonicii plăcilor litosferice (Tectonicii globale) Tipurile de contacte intre plăcile litosferice Tipurile de contacte dintre plăcile litosferice Dorsala Medio Atlantica Sursa: http://www.physicalgeography.net/fundamentals/10h.html Tectonica: descrie caracterele structurale ale scoarței terestre, sau ale litosferei (scoarță + parte din mantaua superioara) privind crearea muntilor (orogeneza), a bazinelor marine, deformarea corpurilor de roci, deplasarea placilor litosferice (tectonice) Tectonica placilor litosferice: totalitatea proceselor ce implica interactiunea placilor litosferice si crearea structurilor majore de la exteriorul Pământului, vulcanismul, mișcările seismice, deplasarea continentelor, modul de formare si consum al crustei oceanice, modul de formare a crustei continentale.  Litosfera Litosfera (invelis rigid (de piatra) al Pământului Este formata din crusta (oceanica sau continentala) si partea superioara a mantalei (limita dintre crusta si manta este reprezentata de discontinuitatea Moho) Litosfera este împărțita in fragmente de dimensiuni variabile denumite placi litosferice. Acestea se misca unele fata de altele (deplasarea placilor litosferice) Sub litosfera se afla ASTENOSFERA (înveliș mai putin rigid (plastic), parte a mantalei superioare Plasticitatea astenosferei permite placilor litosferice sa se deplaseze si asigura echilibrarea izostatica a acestora Limita dintre Litosfera si Astenosfera (LAB) constituie un subiect de dezbatere si cercetare pentru a identifica cel mai bun model (b) (a) Sursa: http://www.physicalgeography.net/fundamentals/10h.html https://wikiislam.net/index.php?title=File:Lithosphere.gif&filetimestamp=20101023181031&  Limita Litosfera – Astenosfera (Lithosphere – Astenosphere Boundary (LAB)) Este o limita ce este pusa in evidenta de măsurătorile seismice (considerata o discontinuitate). Aceasta limita indica schimbări de natura mecanica, termica, reologica ce apar intre litosfera si astenosfera Limita dintre litosfera si astenosfera este o limita aflata in dezbatere. In mod convențional LAB este considerata o limita termica (izoterma de 1280 C (1300 C), temperatura de la care o foarte mica parte (1 – 3%) din rocile din manta încep sa se topească. Topirea parțiala determina si proprietăți mecanice diferite intre litosfera (rigida) si astenosfera (plastica); Adincimea limitei este variabila, in functie de vârsta litosferei. Pentru litosfera oceanica, adâncimea limitei este la câțiva km in zona dorsalelor oceanice si ajunge la 40 – 150 km pe măsura ce litosfera este mai veche si mai rece; Pentru litosfera continentala limita inferioara este la adâncimi mai mari sub zonele de scut si platforma (crusta de vârsta Precambrian) si la adâncimi mai mici sub crusta de vârsta Fanerozoic. Adâncimea variază intre 150 si 250 / 300 km km. In zonele continentale cu vulcanism intens LAB este la adâncimi mai mici (https://en.wikipedia.org/wiki/Lithosphere%E2%80%93asthenosphere_boundar y) Deplasarea placilor litosferice placi litosferice ce contin numai crusta oceanica (placi oceanice) (ex: Placa Pacifica); placi litoferice ce conțin atât crusta oceanica cat si continentala (ex Placa Eurasiatica); Placile litosferice se deplaseaza continuu pe astenosfera Vitezele de deplasare sunt variabile (mm – zeci de mm/an) https://www.quora.com/Which-continental-plate-is-moving-the-fastest-and-why  Fragmente rigide de litosfera, dimensiuni variabile (mii milioane kmp) (placi); Identificate 7 placi majore si alte placi de dimensiuni mai mici; Se deplaseaza continuu pe astenosfera. Se echilibrează izostatic in astenosfera; Explica modul de formare a vulcanilor Placile litosferice Se deplaseaza continuu pe astenosfera. Echilibru isostatic in astenosfera; Sursa: http://www.physicalgeography.net/fundamentals/10h.html Dimensiunea placilor litosferice 2 2 Plate Area (km ) Plate Area (km ) Pacific 103,300,000 Scotia 1,600,000 North America 75,900,000 Burma microplate 1,100,000 Eurasia 67,800,000 Fiji microplates 1,100,000 Africa 61,300,000 Tonga microplate 960,000 Antarctica 60,900,000 Mariana microplate 360,000 Australia 47,000,000 Bismark microplate 300,000 South America 43,600,000 Juan de Fuca 250,000 Somalia 16,700,000 Solomon microplate 250,000 Nazca 15,600,000 South Sandwich 170,000 microplate India 11,900,000 Easter microplate 130,000 Philippine Sea 5,500,000 Juan Fernandez 96,000 microplate Arabia 5,000,000 Rivera microplate 73,000 Caribbean 3,300,000 Gorda microplate 70,000 Cocos 2,900,000 Explorer microplate 18,000 Caroline microplate 1,700,000 Galapagos microplate 12,000 Placile litosferice sunt in relatie spatiala, interdependente cu miscare continua pe suprafata sferica (geoid) a Pamantului. Miscarea placilor trebuie imaginata in spatiu si in interactiune cu celelalte placi Sursa: http://www.physicalgeography.net/fundamentals/10h.html  Placile litosferice sunt marginite de alte placi fata de care se afla in continua deplasare. In functie de miscarea relativa dintre doua placi, putem identifica contacte: Divergente (divergent plate boundary) – placile se deplaseaza divergent una fata de alta Convergente (convergent plate boundary) – placile se deplaseaza convergent una fata de alta Paralele (transform plate boundary) – placile se misca paralel una fata de alta O placa are miscari diferite fata de placile adiacente. Tipuri de contacte / margini ale plăcilor litosferice. Săgețile indica sensul de deplasare. Sursa: http://www.glogster.com/buddygor/plate-tectonics-project/ Tipuri de contacte / margini ale plăcilor litosferice. A. Margini / contacte divergente a) mișcarea divergenta (contact divergent) intre doua placi cu crusta oceanica Exemplu din desen: mișcarea divergenta dintre placa Nord Americana si cea Eurasiatica cu deschiderea continua a oceanului Atlantic si generarea de crusta oceanica; b) mișcarea divergenta in interiorul unei placi cu crusta continentala prin extensie (întindere). Se creează un rift continental (exemplu Riftul African) marcat de o zona depresionara cu activitate vulcanica si cu mișcare divergenta. In timp, prin ruperea crustei continentale si apariția unei zone de dorsala oceanica si generarea de crusta oceanica, Placa Africana va fi rupta in doua placi distincte. Sursa: http://www.physicalgeography.net/fundamentals/10h.html Deplasarea divergenta a plăcilor si formarea crustei oceanice  Mișcarea divergenta a plăcilor permite formarea continua de crusta oceanica formata din bazalte de tip MORB – Mid Oceanic Dorsala Medio Atlantica Ridge Basalt, diferite de cele formate in punctele fierbinti (hot spot) si denumite OIB (Ocean Insular Basalt); Dorsalele oceanice reprezintă zone ridicate fata de fundul oceanului formând un lanț muntos subacvatic, cel mai lung lanț muntos (70 000 km); Zona centrala este depresionara (rift) – este zona de ascensiune si consolidare a magmei de tip pillow lava (forme specifice de răcire datorita contactului cu apa); Pillow lava Sursa: http://www.physicalgeography.net/fundamentals/10h.html https://www.pmel.noaa.gov/eoi/nemo/explorer/concepts/pillows.html Secțiune in zona dorsalei medio-oceanice Mișcarea divergenta este însoțita de ascensiunea magmei din astenosfera si generarea continua de crusta oceanica. Crusta oceanica este formata din bazalt (MORB) si gabbrou; Pe măsura ce se depărtează de zona de dorsala, crusta oceanica se răcește si creste in grosime https://en.wikipedia.org/wiki/Mid-ocean_ridge#/media/File:Mid-ocean_ridge_cut_away_view.png  a) Polaritatea magnetica a rocilor din crusta oceanica in zonele divergente Rocile formate in zona dorsalelor se magnetizează in câmpul magnetic din momentul formarii, in mod simetric, de o parte si de alta a dorsalei. Câmpul magnetic din momentul formarii poate fi c) normal (la fel cu cel actual) sau invers (schimbarea polarității magnetice). a) Măsurătorile câmpului magnetic remanent arata ca exista benzi cu polaritate normala si benzi cu polaritate inversa, conform orientării câmpului magnetic din momentul formarii rocilor. Dispunerea acestor benzi este simetrica fata de dorsala; b) b) Comparația cu Scara Geo-polarității Magnetice pentru Cenozoicul târziu susține acest model c) Scara Geo-Polaritatii Magnetice pentru Cenozoicul târziu. Cu negru polaritatea normala (ca cea de azi), cu alb polaritățile inverse (inversate) Acesta este un argument in sprijinul mișcării divergente a plăcilor si generării continue de crusta oceanica. A fost o descoperire importanta in fundamentarea tectonicii globale (ipoteza Vine – Matthews – Morley, după numele celor ce au argumentat-o https://en.wikipedia.org/wiki/Paleomagnetism științific). https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Geomagnetic_polarity_late_Cenozoic.svg  In zonele de divergenta se generează continuu crusta oceanica determinând o extindere (deschidere) continua a oceanului (seafloor spreading – expansiunea fundului oceanic); Dorsala oceanica este ridicata (2000 m fata de zonele joase ale oceanelor) datorita temperaturii ridicate a rocilor nou formate ce determina o flotabilitate mai mare si o ridicare. Pe măsura ce crusta se răcește, devine mai densa si ii creste grosimea, astfel încât va avea o flotabilitate mai mica si se va afunda mai mult in astenosfera. Sursa: http://www.physicalgeography.net/fundamentals/10h.html Zona centrala din dorsala medio-atalantica https://chloesgeologicalassignment2015.weebly.com/seafloor-spreading.html Islanda – zona riftului la suprafața Islanda – zona riftului in ocean https://www.earthmagazine.org/article/when-and-how-did-plate-tectonics-begin-earth/  Procesul de formare a unui rift continental ce poate evolua intr-un bazin oceanic. Un rift își poate opri evoluția înainte sa se realizeze o separare completa a crustei continentale si de fragmentare a plăcii cu litosfera continentala. Zona rămasa este o depresiune (graben) ce poate constitui un bazin de sedimentare sau valea unui fluviu (ex Mississippi). a) Mișcarea divergenta in interiorul unei placi cu crusta continentala prin extensie (întindere). Se creează un rift continental (exemplu Riftul African) marcat de o zona depresionara cu activitate vulcanica si cu mișcare divergenta; b) In timp, prin ruperea crustei continentale si apariția unei zone de dorsala oceanica si generarea de crusta oceanica, placa va fi rupta in doua placi distincte, divergente (exemplu Marea Rosie); c) Continuarea miscarii divergente si generarea de crusta oceanica va duce la formarea unui ocean (exemplu Oceanul Atlantic)  a) Formarea unui rift continental (Riftul Est-African) b) Tripla joncțiune (triple jonction) – punctul in care se întâlnesc trei placi litosferice. a) b) https://geology.com/articles/east-africa-rift.shtml Riftul African văzut din spațiu Ascensiunea magmei in zona Riftului African cu formarea vulcanilor, miscarea de divergenta si subțierea continua a crustei terestre https://www.thoughtco.com/what-is-the-rift-valley-172559 https://www.quora.com/How-was-Killimanjaro-formed Caracteristici morfologice ale Riftului African B. Margini / contacte convergente a) a) Convergenta a doua placi cu crusta oceanica b) Convergenta unei placi cu crusta oceanica sub o placa cu crusta continentala c) Convergenta de tip continent – continent. Coliziunea a doua continente. Convergenta presupune subductie (cazurile a si b) si subductie + partial obductie si delaminare (cazul c). Zona de b) coliziune este marcata de o sutura ce reprezinta un orogen iar plăcile sunt sudate rezultând o singura placa. In cazurile b si c are loc generarea de crusta continentala noua In cazurile a si b crusta oceanica este consumata in zonele de c) subductie Sursa: http://www.physicalgeography.net/fundamentals/10h.html https://www.popularmechanics.com/science/environment/a11271/how-plate-tectonics-got-kick-started-17217679/ a) Convergenta de tip placa cu litosfera oceanica / placa cu litosfera oceanica Subductia reprezintă procesul de scufundare a Unei placi cu crusta oceanica sub o alta placa cu crusta oceanica; Este modalitatea prin care se consuma crusta oceanica; Este explicatia pentru varstele relativ mici ale crustei oceanice variaza intre 0 ani si 180 milioane de ani. Planul de subductie poarta numele a doi geofizicieni. Aportul de apa in placa subdusa va determina aparitia magmei si ascensiunea ei spre suprafata. O mica parte ajunge la suprafata si genereaza eruptii vulcanice ce formeaza vulcani si arcuri vulcanice insulare. http://www.auburn.edu/academic/classes/scmh/1010/Plate.php https://sites.google.com/a/k12.shorelineschools.org/volcano_info/home/part-1-general-information  Exemplu de subductie placa oceanica – placa oceanica: b) Vedere in plan Placa Pacifica se subduce sub Placa Filipine; Placa Pacifica se subduce si sub Placa Nord Americana iar Placa Pacifica sub Placa Eurasiatica si sub Placa Nord Americana. In zonele de subductie se formeaza fose si lanturi vulcanice insulare (inclusiv insulele vulcanice japoneze). Anii reprezinta eruptii vulcanice. a) Bloc diagram; / https://ro.pinterest.com/pin/476044623111661439 https://www.researchgate.net/publication/240675686_Application_of_INQUA_Environmental_Seismi c_Intensity_Scale_to_recent_earthquakes_in_Japan_and_Taiwan/figures?lo=1 b) Convergenta de tip placa cu litosfera oceanica / placa cu litosfera continentala Litosfera oceanica fiind mai grea se subduce intotdeauna sub placa cu litosfera continentala. Elementele morfologice sunt similare subductiei placa oceanica – placa oceanica. Se formeaza fosa oceanica, o prisma de acretie (sedimentele din zona de subductie sunt cutate si deformate (acretie), planul de subductie (Wadati – Benioff, are loc consumul de litosfera oceanica, aportul de apa al placii subduse creaza conditii pentru formarea magmelor si ascensiunea spre suprafata unde formaeaza lanturi vulcanice continentale. Prisma de acretie contribuie la formarea si lantul vulcanic vor contribui la formarea de crusta continentala si a unui orogen laminar (munti)  Exemplu de convergenta: subductia Placii Nazca (cu litosfera oceanica) sub Placa Sud Americana (cu litosfera continentala) cu formarea unui orogen laminar (Cordiliera Andina). Oroclin = munte curbat b) Vedere in plan a) Bloc diagram c) Sectiune prin orogenul andin (Muntii Anzi) https://www.researchgate.net/publication/271540030_Coupled_tectonic_evolution_of_Andean_orog eny_and_global_climate/figures?lo=1 Mecanismele dintr-o zona de subductie datorata miscarii convergente dintre doua placi cu crusta oceanica. In spatele zonei de subductie, datorita extensiei litosferei, a apărut o zona de divergenta, cu o ramura ascendenta a unei celule de convectie, generarea de crusta oceanica noua si o noua placa cu litosfera oceanica. Bazinul marin format este denumit bazin de tip back arc (in spatele arcului vulcanic), iar bazinul din fata arcului vulcanic este un bazin de tip forearc. Elementele caracteristice unei zone de subductie pot fi recunoscute: fosa (cu sedimente), prisma de acretie, planul de subductie, formarea magmei datorita aportului de apa de catre placa subdusa, ascensiunea magmei si formarea unui lant vulcanic insular. https://www.thoughtco.com/what-is-subduction-3892831 c) Convergenta dintre o placa cu litosfera continentala si o placa cu litosfera continentala (Coliziune de tip continent – continent / coliziune continentala) Mișcarea convergenta intre doua placi cu crusta continentala apare atunci când partea de crusta oceanica a uneia dintre placi s-a subdus (Time 1) s-a consumat complet prin subductie si cele doua zone cu crusta continentala ajung in contact (Time 2), in figura alăturata. Datorita flotabilității similare, cele doua zone de crusta continentala vor intra in coliziune, sedimentele si rocile dintre cele doua vor fi cutate, deformate si împinse unele peste altele (se formează falii inverse, cute, pânze de sariaj) rezultând un orogen colizional (munte de coliziune). O parte din crusta oceanica poate fi rupta (delaminată), scoasă la suprafața peste zone cu crusta continentală (obductie) si prinsă in zona de coliziune, marcând zona de separare inițială dintre cele doua blocuri continentale (sutura). Intrucât are fragmente de crusta oceanică, eventual de manta superioara, poartă numele de centura ofiolitică, datorită caracteristicilor rocilor. O parte din crusta continentala poate suferi același proces (delaminare si obductie), acesta fiind un mecanism de scurtare a crustei continentale. Crusta continentala, datorita densitatii mai mici (2,5 – 2,7 g/cm3) are flotabilitate mai mare si nu se subduce. Acesta este mecanismul prin care s-au format Muntii Alpi, Carpati, Himalaia Exemplu de coliziunea de tip continent – continent b) a) Crearea unui mare sistem orogenic (lant muntos) generat de coliziunea de tip continent continent dintre placa Eurasia si placile Africa, Arabia si India. Sagetile indica directiile de deplasare, consderand ca placa Eurasiatica este fixa. (Sursa: https://sp.lyellcollection.org/content/311/1/155/tab-figures-data) b) Deplasarea si coliziunea dintre placa Indiana si Eurasia (sursa https://pubs.usgs.gov/gip/dynamic/himalaya.html) a) Tipuri de lanțuri orogenice (lanțuri muntoase)  Terrane Termenul de terrane defineste un fragment de litosfera ce are fie crusta oceanica (adesea un arc vulcanic insular), fie crusta continentala si care a fost desprins dintr-o placa litosferica, in urma aparitiei unui roft si generarea de crusta oceanica. Un terrane este o microplaca ce se deplaseaza divergent sau convergent. In miscarea convergenta intra in coliziune cu o alta placa si, prin acretie (coliziune), va fi sudata de o placa mai mare. Se spune ca aceste fragmente (terrane) sunt „exotice” întrucât au o compoziție si o evoluție geologica diferite fata de placile aflate in coliziune. Zona de sutura (lipire) a terranelor este, in mod normal, marcata de o falie crustala. Toate lanturile muntoase (orogenele), fie de tip laminar fie de tip colizional cuprind terrane de diferite varste. Figura - Coliziunea (acretia) unor blocuri de tip terrane la placa continentala, in structura lantului orogen Cu modificari dupa https://www.nps.gov/subjects/geology/plate-tectonics-accreted-terranes.htm Terrane desprinse din supracontinentul Gondwana si alipite supercontinentului Laurussia in Paleozoic Peri-Gondwanan terranes in the Romanian Carpathians: A review of their spatial distribution, origin, provenance, and evolution. Autori Ioan Balintoni, Constantin Balica, Mihai N. Ducea, Horst-PeterH ann https://doi.org/10.1016/j.gsf.2013.09.002 ; din ttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674987113001333, accesat ianuarie 2021 Distributia terranelor desprinse din Gondwana in fundamentul Europei. IM–Iberian Massif; MC– Plate Tectonic Evolution of the Southern Margin of Laurussia in the Paleozoic By Jan Golonka and Aleksandra Gawęda Massif Central; BM–Bohemian Massif. Modified after Nance et al. (2010) and Kounov et al. (2012). https://www.intechopen.com/books/tectonics-recent-advances/plate- tectonic-evolution-of-the-southern-margin-of-laurussia-in-the-paleozoic  C. Contacte intre placi de tip paralel / margini paralele (transformante) In deplasarea paralela, două plăci ce pot avea litosferă oceanică (a) sau continentală (b), se deplasează in lungul unor falii verticale fără a exista o deformare a plăcilor, generarea sau consumul de crustă. Aceste falii de forfecare (de deplasare paralela – dexstră (deplasare relativă spre dreapta) sau senestră (deplasare relativa a plăcilor una față de alta spre stânga) se numesc și falii de strike slip. a) Miscarea paralelă pentru doua fragmente cu crusta a) Miscare paralelă, in lungul unor falii transformate pentru placi cu crustă continentală. oceanică. Inclusiv dorsala oceanică se deplasează. Este mecanismul prin care se adaptează vitezele diferite de generare de crusta oceanică și de Falia transformantă (verticală) este datorata existentei unor forțe adaptare a placiloor la curbura Pământului și la contactele cu alte plăci. de forfecare (forțe ce acționează paralel dar in sensuri opuse), generând deplasarea paralelă a fragmentelor de placă (strike-slip). In acest caz, falia este dextră. Stând pe una din placi, cealaltă se deplasează spre dreapta. Pentru falii senestre, deplasarea este spre stânga. https://www.britannica.com/science/transform-fault https://ro.pinterest.com/pin/218424650647324400/ Exemplu – falia San Andreas (SUA) Se poate observa zona faliei si micile deformări ce apar datorită deplasării paralele. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fb/Aerial-SanAndreas-CarrizoPlain.jpg Sinteza –asupra tipuri lor de margini / mișcări / contacte ale plăcilor litosferice Fiecare tip de miscare este controlata de mecanisme specifice si are rezultate specifice Divergenta (spreading) – genereaza litosfera oceanica noua, in zonele oceanice (crusta oceanica este mai grea (2,9 – 3 g/cm3), cu flotabilitate mai redusa); Convergenta (subduction) – se consuma litosfera oceanica, in lungul unui plan de subductie. Crusta continentala este mai usoara si nu se consuma prin subductie (2,7 g/cm3) Paralela (lateral sliding / stike slip) – nu se creaza si nu se consuma crusta Sursa: http://www.glogster.com/buddygor/plate-tectonics-project/