Modelul placilor litosferice PDF Cursul 8 2021

Cursul 8 Modelul placilor litosferice Scurta recapitulare Forțele care pun in mișcare plăcile litosferice Procese geologice asociate deplasării plăcilor litosferice Ciclul Wilson Istoricul dezvoltării modelului  Placile litosferice sunt marginite de alte placi fata de care se afla in continua...

Cursul 8 Modelul placilor litosferice Scurta recapitulare Forțele care pun in mișcare plăcile litosferice Procese geologice asociate deplasării plăcilor litosferice Ciclul Wilson Istoricul dezvoltării modelului  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/ a) Deplasarea divergenta a plăcilor si formarea crustei oceanice  b) Vedere in plan Exemplu de subductie placa oceanica – placa oceanica: 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; Tripla jonctiune (locul in care se intalnesc trei placi) https://ro.pinterest.com/pin/476044623111661439 / https://www.researchgate.net/publication/240675686_Application_of_INQUA_Environmental_S eismic_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) 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 Mecanismele deplasarii placilor Mecanisme posibile ce controlează procesul deplasării plăcilor tectonice, mecanisme ce pot acționa independent sau in combinație: 1 Convection in the Mantle (heat driven) Ridge push (gravitational force at the spreading ridges) Slab pull (gravitational force in subduction zones 2 1. Plăcile sunt împinse de materialul nou format in zona de dorsala oceanica (Ridge push) 2. Plăcile sunt trase de curenții de convecție din manta. Plăcile reprezintă partea superioara, răcită a unui curent de convecție din partea superioara calda si plastica a mantalei (Convecting mantle) 3. Plăcile sunt trase de către marginea descendenta a plăcii care se subduce si care este deja răcită si are o greutate 3 specifica mai mare, sau ambele (Slab pull) Energia din spatele acestor procese este data de degajarea căldurii interne (forța ascendenta) si de gravitație (forța descendenta). https://www.bgs.ac.uk/discovering-geology/earth-hazards/earthquakes/what-causes-earthquakes/  Mecanisme posibile ce controlează procesul deplasării plăcilor tectonice Modele privind curenții de convecție (celulele de convecție), panase de manta (ce genereaza punctele fierbinți – hot spots), tipurile de deplasări ale plăcilor tectonice, forțele ce deplasează plăcile litosferice https://geology-fundamentals.fandom.com/wiki/4243511/plate-tectonics Interpretare artistică a curenților de convecție din manta http://news.bbc.co.uk/cbbcnews Vitezele de deplasare ale placilor litosferice (generare si consum de litosfera oceanica) https://www.quora.com/Which-continental-plate-is-moving-the-fastest-and-why  Modelul unui hotspot si dovada functionarii pe o perioada indelungata. Este data de faptul ca vulcanii activi sunt doar deasupra zonei de ascensiune a magmei. Pe masura ce placa se deplaseaza, vechii vulcani se sting si sunt carati de placa aflata in miscare, iar noi vulcani se formeaza. Exemplu din Hawaii HOT SPOT - urile O zona de tip hot spot este o zona vulcanica ce se manifesta o perioada indelungata. Reprezinta manifestarea la suprafata a unei zone de ascensiune a magmei denumita panas de manta (mantle plume) Pozitia si formarea unui hot spot sunt independente marginile / contactele placilor tectonice. Un hot spot poate fi observat atat in interiorul placilor cu litosfera oceanica dar si in interiorul placilor cu litosfera continentala. Exemple de hot spoturi: Hawaii, Islanda, Yellowstone. Rocile formate sunt de tip bazic (mafice) basalte de tip insular (OIB). https://en.wikipedia.org/wiki/Hotspot_(geology)#/media/File:Hotspot(geology)-1.svg https://www.q-files.com/earth/volcanoes/hot-spot-volcanoes Modelul tectonicii globale si procesele geologice Așa cum a fost prezentat, modelul tectonicii globale are la bază câteva concepte cheie, rezultate din observații directe și indirecte verificate și confirmate in timp: 1. Pamântul este format din invelișuri concentrice. Invelișul rigid de la exterior, LITOSFERA, este format din crustă si partea superioara a mantalei. Litosfera nu este omogenă, având compoziții diferite și grosimi diferite. Sub litosfera a fost pus in evidență un înveliș plastic (ASTENOSFERA). 2. Litosfera este impartita intr-un mozaic de placi litosferice (de diferite dimensiuni si de diferite ranguri - I, II, II) ce se deplaseaza continuu pe astenosfera; 3. Datorită plasticității sale, astenosfera permite echilibrarea izostatică a litosferei și deplasarea placilor litosferice 4. Dimensiunea placilor nu este constanta in timp, avind loc atât procese de fragmentare a placilor, prin riftogeneze, dar si de crestere, prin orogeneze; 5. Continentele, ce reprezinta incarcaturi pasive ale placilor, se deplaseaza odata cu acestea – deriva continentelor; 6. Procesele asociate mecanismului tectonicii placilor ofera o buna explicatie pentru distributia vulcanilor, a seismelor, formarea și evoluția bazinelor de sedimentare, distributia acumularilor de substante utile. a) Invelișurile Pamăntului și tipurile de crustă a) Relația dintre litosferă și astenosferă in echilibrarea izostatică http://geologylearn.blogspot.com/2016/01/what-are-earth-layers-made-of.html Harta distribuției diferitelor tipuri de vulcani și tipurile de contacte dintre placi (fiecare tip este marcat cu o literă) I – arc vulcanic insular; C – arc vulcanic continental; R – rift; H – hot spot; M – dorsala medio oceanică http://geologylearn.blogspot.com/2016/03/relation-of-volcanism-to-plate-tectonics.html Relația dintre plăcile tectonice și seisme. Se observă corelația directă dintre locația cutremurelor si marginile plăcilor litosferice. Sunt figurate cutremurele cu magnitudinea mai mare de 5 (pe Sacra Richter) produse intre anii 2000 – 2008 https://openpress.usask.ca/physicalgeology/chapter/12-3-earthquakes-and-plate-tectonics-2/ Deplasarea plăcilor șl deriva continentelor Pe baza observațiilor de paleomagnetism, sedimentologie, paleontologie poate fi reconstituită poziția blocurilor continentale in diverse momente din istoria Pământului. La adresa de mai jos puteți observa o simulare. http://www.tectonics.caltech.edu/movies/outreach/plates_anim.gif  250 MA – PREZENT PANGEA / ACTUAL Source: http://www.tectonics.caltech.edu/outreach/animations/index.html Seafloor Spreading / Expansiunea fundului oceanic Vârsta litosferei oceanice in milioane de ani Generarea continuă de litosferă oceanică, in zonele de dorsală, determină extinderea crustei oceanice și deschiderea oceanelor (expansiunea). Lava ajunsă in contact cu apa oceanului se solidifică rapid generând forme specifice: pillow lava Subducția placilor litosferice oceanice determină consumul continuu de continuu al acestora și inchiderea oceanelor. In consecință, vom putea intâlni doar litosferă oceanică mai tânără (maxim 200 milioane de ani). Litosfera oceanică mai veche a fost consumată. Source: http://www.tectonics.caltech.edu/outreach/animations/index.html In Islanda, dorsala medio-atlantică este la suprafață și putem observa procesul de generare de crustă oceanică și deplasarea divergentă a placilor Nord Americană și Eurasiatică Reciclarea rocilor Procesele magmatice asociate zonelor de dorsala, de subducție și hot spoturilor generează roci magmatice. Ajunse la suprafața, in urma coliziunilor, sunt alterate, erodate și redepuse ca sedimente formând roci sedimentare. Acumularea, îngroparea, cutarea, in zonele de subducție, favorizează formarea rocilor metamorfice sau chiar topirea rocilor și formarea magmelor. Materialul terestru este astfel reciclat in milioane sau miliarde de ani. Procesul este direct legat de procele tectonice in care sunt implicate plăcile litosferice. https://opentextbc.ca/physicalgeology2ed/chapter/3-1-the-rock-cycle/ Unitățile tectonice majore ale Europei Litosfera continentala a Europei a fost formată in urma coliziunilor dintre diferite blocuri continentale, de-a lungul istoriei geologice (miliarde de ani). In precambrian s-a format cratonul european (Platforma Rusa + Scutul Baltic). La acesta prin coliziuni repetate, in Paleozoic, Mezozoic și Neozoic, s-au adăugat zone mai tinere: caledoniene, hercinice, alpine. Este mecanismul prin care au trecut toate continentele pornind de la un craton Precambrian. Mecanismele tectonicii plăcilor explica foarte bine aceste procese și permit reconstrucția diverselor etape, tipurile de coliziuni, originea diverselor microplaci si modul lor de deplasare, inclusiv procesele de riftogeneza (de fragmentare a continentelor) descris de CICLUL WILSON https://www.britannica.com/place/Europe/Geologic-history Ciclul Wilson Numele este dat in onoarea unuia dintre pionerii modelului tectonicii placilor litosfericeȘ Tuzo Wilson Modelul sintetizează procesele și etapele de fragmentare ale unui continent, de deschidere si inchidere ale unui ocean, precum si sudarea a doua blocuri continentale, intr-un nou continent. Se pare ca exista o ciclicitate in formarea unor supracontinente cu un interval de 400 Ma; In imaginea de mai jos este rpezentată structura unui continent (crusta continentală). Se observă zonele de orogen, de scut și de platformă precum și zona de sutură rezultată in urma ultimei coliziuni de tip continent – continent, marcată de centura ofiolitică. Ofiolite = fragment de crustă oceanică și partea superioară a mantalei rupt in timpul coliziunii și inclus in zona de coliziune. Ciclul Wilson Cuprinde mai multe etape: a) Un craton stabil rezultat in urma eroziunii unui orogen Precambrian b) Cratonul este supus unei intinderi (extensii) si se formeaza un graben (zona depresionară) (exemplu Grabenul Rinului) cu vulcani activi și crustă subțiată (Riftul Est African) c) Extinderea riftului și inițierea formării de crustă oceanică. Placa litosferică inițială este ruptă in două placi distincte (exemplu Marea Roșie) d) Expansiunea fundului oceanic duce la apariția unui bazin oceanic) (exemplu Oceanul Atlantic) (mișcare divergentă) e) Una din marginile plăcii oceanice incepe să se subducă (mișcare convergentă) și se consumă, incepe inchiderea oceanului (exemplu – Oceanul Pacific) f) Placa oceanică este aproape in intregime consumată, zonele de crustă continentală de apropie (exemplu – Mediterana) g) Coliziunea continent - continent si inceputul formării unui orogen (crusta continentală nouă) (exemplu Indonezia) h) Coliziunea completă si sudarea celor două plăci intr-o singură placă (exemplu – Alpii, Carpații) După eroziunea zonelor de orogen se formeaza cratoane și procesul poate fi reluat. https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007%2F978-94-007-6644-0_203-1  Ciclul Wilson Figura 1 A) stadiul de craton stabil, B) rift incipient, C) bazin oceanic, D) subducție, E) inchiderea bazinului oceanic, F) orogen de coliziune, G) zonă montană peneplenizată (erodată până la zona de rădăcină a munților și plană) Figura 2 A) stadiul de craton stabil; B) rift continental; C) rift incipient, D) bazin oceanic cu margini pasive; E) initiere subductie (o margine activa, formarea unui arc vulcanic insular); F) orogen laminar; G) inchiderea bazinului oceanic, H) orogen de coliziune, I) zonă montană peneplenizată (erodată până la zona de rădăcină a Figura 1 munților și plană) Figura 2 Ciclicitate a supercontinentelor și ciclicitatea orogenezelor (momente de coliziune și formarea unor mari lanțuri muntoase Ciclicitatea supracontinentelor și orogenezelor pot fi explicate prin mecanismele tectonicii placilor Se pare ca masele continentale au tendința de a se regrupa in supracontinente la aproximativ 400 milioane de ani. Principalele supracontinente: – Rodinia (700 Ma) – Pangea (300 Ma) Reconstructia plăcilor tectonice – Amasia (+250 ma) 1. Mase continentale 2. Blocurile continentale ale Arctidei 3. Bazine oceanice Ciclicitatea orogenezelor (Fanerozoic): 4. Zone de extensie 5. Margini continentale active - Caledoniana (Pz1) 6. Zone de strike slip - Hercinica (Pz2) - Alpina (Mz – Nz) https://www.researchgate.net/publication/260726215_Concerning_the_issue_of_paleotectonic_reconstructions_in_the_Arctic_and_of_the_tectonic_unity_of_the_New_Siberian_Is lands_Terrane_New_paleomagnetic_and_paleontological_data/figures?lo=1 Rodinia (-700 Ma) Cratoane Centuri orogene de 1,1 miliarde de ani https://en.wikipedia.org/wiki/Rodinia#/media/File:Rodinia_reconstruction.jpg Pangea (-300 Ma) https://www.britannica.com/story/spotting-a-supercontinent-how-pangea-was-discovered Amasia (+250 ma) https://sayostudio.com/portfolio/amasia-supercontinent https://www.sciencemag.org/news/2021/01/what-might-earth-s-next-supercontinent-look-new-study-provides-clues Istoricul dezvoltarii modelului 1858 - Antonio Pelligrini a desenat Africa si America de Sud legate In 1912 - Alfred Wegener a prezentat primul dovezi si a publicat date privind deplasarea continentelor si existenta unui continent unic PANGEA (1915 Die Entstehung der Kontinente und Ozeane (The Origin of Continents and Oceans) Dovezi sedimentologice ale existenței supracontinentului Pangea - depozite glaciare si urme ale deplasarii ghetarilor Sursa: http://www.physicalgeography.net/fundamentals/10h.html Dovezi ale deplasarii continentelor 1. Asemanari ale caracteristicilor litologice / sedimentologice 3. Asemanari ale caracteristicilor paleontologice Expansiunea fundului oceanic In anii1960 - Henry Hess pune in evidenta existenta dorsalelor oceanice si a foselor oceanice Ideea expansiunii fundurilor oceanice Picture from USGS http://pubs.usgs.gov/gip/dynamic/HHH.html Determinarea vârstei sedimentelor din zonele oceanice și ale crustei oceanice Expedițiile navei Glomar Challenger Sursa: http://www.physicalgeography.net/fundamentals/10h.html Măsurători d epaleomagnetism și propunerea modelului Vine – Matthews - Moreley Masuratori paleomagnetice Simetria magnetizarii fata de dorsala medio-oceanica Sursa: http://www.physicalgeography.net/fundamentals/10h.html Concluzii Implicațiile mișcări plăcilor litosferice: Explică modul de formare a rocilor, Putem reconstitui mediile geologice Putem identifica resurse Explică modul și locul de formare a vulcanilor și cutremurelor Explică deriva continentelor și schimbările paleoclimatice Oferă informații privind evoluția Păamântului și a vieții Explică modul de formare a munților, deformările rocilor, (cute, falii, șariaje) Puncte fierbinți (Hot spots) Scurt istoric privind dezvoltarea modelului Surse folosite 1.Press, F., Siever, R., 1998 – Understanding Earth, WH Freeman and Company, 682 p 2.http://images.google.com/imgres?imgurl=http://ocw.ceu.edu/geology/geology 3.http://pcwww.liv.ac.uk/~hiatus/Resources/index.htm 4.www.scotese.com 5.http://www.nasa.gov/offices/education/about/index.html