Dokąd zmierza geotektonika

 

7 

 

l. Rodowód i rozkwit tektoniki płyt litosfery 

Podstawą,  na  której  zbudowano  teorię  tektoniki  płyt  litosfery  były  wyniki  badań  den 

oceanicznych  oraz  stref  krawędziowych  kontynentów.  Szczeblem  prowadzącym  do  tej  teorii 

była  koncepcja  rozprzestrzeniania  się  den  oceanicznych  sformułowana  w  latach  1961—  1962 

przez amerykańskich badaczy Roberta Dietza i Harryego Hossa. Ich hipoteza uzyskała z czasem, 

dzięki 

rozwojowi 

badań 

paleomagnetycznych, 

geochemicznych 

oraz 

specjalnie 

zaprojektowanym  wierceniom  w  dnach  mórz  i  oceanów,  całkowite  potwierdzenie.  Co  więcej, 

uzyskała  także  możliwość  wręcz  matematycznej  oceny  przebiegu  i  skutków  procesu 

„spreadingu",  stając  się  pod  tym  względem  pierwszą  w  historii  geotektoniki  teorią  naukową. 

Okazało  się,  że  w  centralnych  partiach  grzbietów  śródoceanicznych,  tworzących  globalny 

system  ryftowy,  zachodzi  stale  tworzenie  się  nowej  litosfery,  która  rozszerzając  się  stopniowo 

na boki daje miejsce dla nowych jej partii. Utworzona tą drogą skorupa oceaniczna zbudowana z 

bazaltów wykazuje symetryczny względem osi grzbietu wzrost wieku w miarę oddalania się od 

niego.  Nowe  metody  określania  wieku  skorupy  oceanicznej,  oparte  na  pomiarach  kierunków 

namagnesowania budujących ją bazaltów, umożliwiły nawet określenie szybkości tego procesu 

—  zachodzi  on  w  różnych  grzbietach  śródoceanicznych  z  szybkością  do  5—6  cm  na  rok. 

Najstarsza  natomiast  skorupa  oceaniczna,  a  ściślej  jej  zewnętrzna  warstwa  stwierdzona 

dotychczas,  jest  wieku  jurajskiego.  A  więc  oceany  okazały  się  strukturami  młodymi, 

mezozoiczno--kenozoicznymi,  i  daleko  im  pod  tym  względem  do  prekambryjskich  platform 

kontynentalnych.  Cały,  ogromny.  obejmujący  ponad  2/3  powierzchni  Ziemi  obszar  oceanów 

utworzył  się  w  ciągu  ostatnich  200  milionów  lat.  Jest  to  rzeczywiście  zaskakująca,  ale  dziś  w 

pełni  już  potwierdzona  informacja.  Trudno  się  dziwić,  że  w  obliczu  takich  wyników  jeden  z 

ojców współczesnej oceanologii Bruce Heezen wyciągnął wniosek, że poszerzanie się oceanów 

może  być  przejawem  powiększania  się  objętości  Ziemi!  Program  ekspansji  nie  stał  się  jednak 

wiodącym programem geotektonicznym. Nadal zbyt mała była jego popularność wśród badaczy, 

brakowało  mu  rozbudowanych  teorii  górotwórczości.  Zresztą  inicjatywa  nadal  należała  do 

zwolenników  programu  mobilistycznego.  W  latach  1968—1970  została  sformułowana  nowa 

teoria  geotektoniczna  —  tektoniki  płyt  litosfery,  która,  przyjmując  w  całości  teorię  rozprze-

strzeniania się den oceanicznych, powstawaniu litosfery w jednych miejscach przeciwstawia jej 

pochłanianie  w  innych,  przy  zachowaniu  niezmiennych  wymiarów  planety  (Ryc.  3). 

Właściwymi twórcami tej teorii, która od momentu swego powstania zaczęła szybko dominować 

w geologii światowej, byli W. J. Morgan i X. Le Pichon.  

 

 

 

Ryc. 3. Schemat ilustrujący działanie modelu tektoniczno-płytowego 

 

Ze  względu  na  swój  syntetyczny  charakter  i  wykazywanie  geometrycznych  związków  między 

wydarzeniami  tektonicznymi  odbywającymi  się  na  odległych  od  siebie  obszarach,  już  wkrótce 

uzyskała ona miano „nowej tektoniki globalnej'' (B. L. Isacks, J. Oliver, L. R. Sykes). W istocie 

---

 

8 

teoria  ta  jest  pochodną  ciągu  teorii  wytworzonych  w  programie  mobilistycznym.  Stanowi  ona 

pogłębioną i wzbogaconą syntezę idei Wegenera i Arganda o przemieszczaniu kontynentów oraz 

hipotez  konwekcyjnych  Ampferera  i  Holmesa.  Jest  ukoronowaniem  pracy  kilku  pokoleń 

mobilistów. 

Przyjrzyjmy  się  nieco  bliżej  tej  teorii.  Wszystkie  procesy  tektoniczne  odbywają  się  według, 

niej  w  obrębie  zewnętrznej,  sztywnej  partii  globu  ziemskiego  zwanej  litosferą,  o  średniej 

grubości  około  100  km,  podścielonej  przez  plastyczną  astenosferę,  Astenosfera,  odkryta  w 

latach  pięćdziesiątych  przez  amerykańskiego  geofizyka  B.  Gutenberga,  stanowi  podłoże,  po 

którym  litosfera  może  ulegać  poziomym  przemieszczeniom.  Sama  litosfera  ziemska  jest  przez 

szereg  stref  nieciągłości  podzielona  na  kilka  głównych  i  znacznie  większą  liczbę  mniejszych 

płyt  (Ryc.  4).  Pojęcie  płyty  litosfery,  podstawowe  dla  omawianej  teorii,  zostało  oparte  na 

analizie rozmieszczenia współczesnych ognisk trzęsień ziemi. Trzęsienia ziemi powstają w tych 

partiach  górnego  płaszcza  Ziemi,  w  których  mamy  do  czynienia  z  narastaniem,  a  potem 

relaksacją ogromnych naprężeń związanych ze współczesnymi procesami deformacji. 

Pasy,  w  których  koncentrują  się  epicentra  trzęsień  ziemi  wyznaczają  granice  płyt  litosfery. 

Jedne z nich, zwane granicami rozbieżnymi (dywergentnymi), biegną wzdłuż systemu grzbietów 

oceanicznych,  a  także  wzdłuż  osi  wielkich  struktur  ryftowych  na  kontynentach  (np.  wzdłuż 

systemu  Wielkich  Rowów  Wschodnioafrykańskich),  to  znaczy  wszędzie  tam,  gdzie  następuje 

rozsuwanie  się  płyt  i  narastanie  nowej  litosfery.  Drugie,  określane  jako  granice  zbieżne 

(konwergentne) przebiegają wzdłuż rowów oceanicznych, którym towarzyszą 

 

                         

 

 

Ryc. 4. Podział litosfery ziemskiej na płyty. Kenozoiczne strefy tektoniczne. 

1 – strefy subdukcji, 2 – strefy ryftowe (rozbieżne) z przesuwającymi je uskokami transformującymi

 

 

łuki  wysp  (np.  Kuryle,  Wyspy  Japońskie,  Riu-kiu,  Mariany,  Wielkie  i  Małe  Antyle  itp.), 

łańcuchów  górskich  rozciągniętych  na  krawędziach  kontynentów  (Andy,  Kordyliery)  oraz 

wzdłuż  pasów  młodych  fałdowań  alpejskich  w  obrębie  kontynentów  (Alpidy  Eurazji).  Są  to 

strefy,  w  których,  według  mobilistów,  płyty  litosfery  odsuwające  się  od  osi  „spreadingu"  i 

przemieszczające  po  powierzchni  astenosfery  ulegają  pochłanianiu  lub  deformowaniu  i 

skracaniu.  Następuje  w  ten  sposób  kompensowanie  efektów  narastania  litosfery.  Pogląd  ten 

stanowi  podstawę  całej  teorii  nowej  tektoniki  globalnej.  Sam  mechanizm  pochłaniania  płyt 

został  zaproponowany  na  podstawie  analizy  rozmieszczenia  ognisk  trzęsień  ziemi,  ale  tym 

razem w płaszczyźnie pionowej. Wykorzystano przy tym odkrycie przez H. Benioffa jeszcze w 

połowie lat pięćdziesiątych układania się hipocentrów trzęsień ziemi w rejonach krawędziowych 

Pacyfiku, wzdłuż stref nachylonych wyraźnie w  kierunku otaczających kontynentów.  Zjawisko 

to  związano  z  istnieniem  wielkiego  rozłamu  wokółpacyficznego  sięgającego  do  głębokości 

blisko 700 km, daleko w głąb górnego płaszcza Ziemi. 

I  oto  teraz  sejsmolodzy  B.  L.  Isacks,  J.  Oliver  i  L.  R.  Sykes  powiązali  strefy  Benioffa  z 

ruchem  płyt  litosfery.  Rozkład  i  nachylenie  tych  stref  oraz  ukierunkowanie  naprężeń  w 

ogniskach  trzęsień  ziemi  są  związane  ze  zjawiskiem  podsuwania  się  i  pochłaniania,  czyli 

subdukcji,  płyty  oceanicznej  pod  płytę  kontynentalną.  Tarcie  górnej  powierzchni  zanurzającej 

się  płyty  wywołuje  wzrost  temperatury  i  naprężeń,  jest  przyczyną  deformacji  i  procesów 

magmowych  w  strefach  subdukcji.  Równocześnie  proces  pochłaniania  litosfery  powstałej 

wcześniej w strefach grzbietów oceanicznych i ryftów zapewnia utrzymanie stałych rozmiarów 

Ziemi (Ryc. 5). 

 

 

---