Teoria tectonicii placilorAceasta teorie explica in mod unitar mecanismul de formare a continentelor si oceanelor, caracteristicile geofizice ale globului (magmatism, seismicitate, vulcanism, metamorfism etc.), formare a muntilor etc. Se bazeaza pe 4 teorii distincte: Teoria derivei continentelor (Wegener, 1912) Teoria expansiunii fundului oceanic (Hess, 1962) Teoria placilor litosferice (1968) Teoria paleomagnetismului (1950). 1. Teoria derivei continentelor Deriva continentelor este miscarea continentelor la suprafata Terrei si schimbarea pozitiei relative a unora fata de altele. Ideea unei derive (alunecari, deplasari) a continentelor a aparut inca la sfarsitul secolului al XIX-lea dar a fost dezvoltata amplu abia mai tarziu de catre germanul Alfred Wegener care a fost primul ce a emis ipoteza derivei in 1912. In principiu, ipoteza sustine ca pozitia de astazi a continentelor, nu este cea din trecutul geologic. A existat un Supercontinent numit Pangaea din care s-au desprins toate continentele cu 200 M.A. in urma. Dovezile care sustin aceasta ipoteza sunt urmatoarele:

a.

Corespondenta dintre coastele Oceanului Atlantic (tarmurile estice ale Americii de Sud si cele vestice ale Africii) (Fig. 1). Fig. 1 Corespondenta tarmurilor estice ale Americii de Su 151f52b d si cele vestice ale Africii Amplasamentul actual al continentelor, in particular coastele Oceanului Atlantic denota faptul ca ele se pot imbina ca si cand ar fi facut parte dintr-un singur continent. Aceasta este prima observatie pe care a facuta Wegener inaintea elaborarii ipotezei sale.b. Distributia fosilelor Fosile ale aceleasi specii au fost gasite pe mai multe continente diferite.Wegener presupune ca speciile s-au raspandit in momentul in care continentele erau conectate iar mai tarziu, au ajuns in pozitia de astazi in urma derivei continentelor. De exemplu, Glossopteris, o feriga, a fost gasita in America de Sud, Africa, India si Australia. Mesosaurus, o soparla medie a fost de asemenea identificata pe ambele tarmuri ale Atlanticului de Sud (Fig. 2) si nicaieri in alta parte. Alte ramasite fosile ale altor organisme (Fig. 3) apar pe continentele Africa si America de Sud si au trait pe aceste uscaturi in timpul

Paleozoicului tarziu si a Mezozoicului timpuriu.

Fig. 2 Aria de raspandire a genului fosil Mesosaurus

Fig. 3 Distributia fosilelor cu importanta in sustinerea ipotezei derivei continentelorDistributia si a altor specii poate, de asemenea, fi explicata prin raspandirea lor initiala pe supercontinentul Pangea, urmata de dezmembrarea acestuia si deplasarea continentelor inspre pozitia lor actuala.

c. Similitudinile de ordin petrografic si structural la nivelul diferitelor continente (Fig. 4). Fig. 5Secventa de roci formata inaintea dezmembrarii Pangeei.

Secve nte de roci in America de Sud, Africa, India, Antarctica si Australia denota similitudini remarcabile. Wegener a aratat ca aceleasi trei secvente (Fig. 5) apar in fiecare din locatiile amintite. Nivelul cel mai vechi este constituit din asa-numitele tilite (depozite glaciare), nivelul mediu din gresii, marne si intercalatii de carbune si in ambele nivele au fost gasite fosilele de Glossopteris. Nivelul superior este format din curgeri de lava. Fig. 4 Ariile de dezvoltare ale acelorasi tipuri de roci Aceleasi trei secvente sunt prezente in aceeasi ordine in arii astazi separate de mari distante. Astfel, Wegener a presupus formarea lor cand inca toate continentele formau Pangea.

d. Dovezi paleoclimaticeGlaciatiunea din Paleozoicul inferior din America de Sud, Africa, India si Australia se explica cel mai bine daca se admite ca aceste continente erau in acea vreme conectate. Ghetarii acopereau aceste continente sau parti ale acestor continente in timpul aceleasi perioade din trecutul geologic. Daca continentele ar fi fost in pozitia actuala ar fi trebuit ca glaciatiunea sa afecteze a arie foarte extinsa (Fig. 6), extinzandu-se si la nord de ecuator. Geologii insa nu au dscoperit dovezi de glaciatiune si in emisfera nordica in aceasta perioada. De altfel, in timpul acestei perioade de timp climatul din America de Nord era cald!

Fig. 6 Aria de raspandire a depozitelor glaciare in

pozitia actuala a continentelor

Wegener a presupus pozitia adiacenta a continentelor unele fata de altele (Fig. 7) in timpul evenimentului glaciar. Prin urmare aria de raspadire a ghetarilor era mult mai mica si probabil nu influenta climatul din emisfera nordica. Fig. 7 Pozitia presupusa a continentelor in timpul evenimentului glaciar

In concluzie, originea continentelor si a bazinelor oceanice poate fi rezumata astfel:Din continentul primordial numit Pangea, care era inconjurat de un ocean primordial numit Panthalasa, prin evolutie geologica ulterioara s-a produs dezmembrarea initiala a continentului in doua blocuri uriase, unul in nord numit Laurasia si unul in sud numit Gondwana. In decursul Mezozoicului, dezmembrarea Pangeei a determinat individualizarea de blocuri continentale care printr-o miscare de translatie, de deriva, si-au schimbat tot mai mult pozitia, unele au alunecat spre vest, altele spre nord. Fragmentarea a inceput in zona australa de azi si ca urmare a avut loc deschiderea in sud a Oceanului Atlantic si a Oceanului Indian. S-a desprins din blocul unitar al Gondwanei Antarctica, Australia de astazi si India care si-a inceput deplasarea spre nord iar coliziunea si compresiunea creata cu blocul Eurasiatic a dat nastere grandiosului lant al Himalayei. De asemenea, arcul Alpin s-a creat ca rezultat al compresiunii dintre blocul African si cel Eurasiatic. Americile in deriva spre vest s-au lovit de rigiditatea fundului Oceanului Pacific, in acest fel luand nastere Muntii Stancosi (vestul Americii de Nord) si Anzii (America de Sud).

2. Teoria expansiunii fundului oceanic Datarile radiometrice arata ca, cele mai vechi roci ale fundului oceanic sunt in jurul a 200 M.A. Aceasta denota ca, fundul oceanic propriu-zis nu este nicaieri mai vechi decat Mezozoicul. El este in continua transformare la scara timpului geologic, fiind in continua expansiune, prin formarea de crusta oceanica si prin deplasare. Constitutia si structura sa net diferite de cea a continentelor, ca si relieful aparte, au condus la acceptarea faptului ca fundul oceanic are o evolutie particulara. Aceasta concluzie s-a impus relativ brusc dupa 1959, cand a aparut ipoteza expansiunii fundului oceanic dar s-a cristalizat intr-un timp mult mai

indelungat, prin acumularea continua a datelor despre morfologia si constitutia geologica a fundului oceanic. Unitatile structurale active prezente pe fundul oceanic sunt: a. Dorsalele sunt forme de relief pozitive sub forma unor lanturi de munti submarini cu o pozitie medio-oceanica (de unde si denumirea de dorsale medii oceanice) care au particularitati diferite de la un bazin la altul. Dupa caracterele lor morfologice se deosebesc doua tipuri fundamentale: Tipul Atlantic cu latimi de circa 100 km si inaltimi de circa 2000 m fata de campia abisala din jur, cu creste abrupte ce se dezvolta de o parte si de alta a unei depresiuni mediane adanci (1000 - 2000 m) numita rift sau vale de rift,; fundul acestuia este neregulat subimpartit de versanti dispusi in trepte in depresiuni secundare (asemanare morfologica cu un graben). Tipul Pacific cu alcatuire morfologica mai putin variata si mai late decat tipul precedent; se dispun simetric fata de portiunea mediana (axa dorsalei), sunt inaltate si lipsite de rift. Dorsalele sunt constutuite in principal din material basaltic care iese la suprafata prin acea vale de rift care reprezinta zona de dezvoltare a crustei oceanice. Expulzarea lavei din adancuri este sursa unei emisii puternice de caldura cat si a unei mari tensiuni seismice. Varsta dorsalelor creste lateral cu valori de circa 5 mil. ani/100 km in Atlantic si 15 mil. Ani/ 100 km in Pacific. In zona dorsalelor mai exista unele fracturi dezvoltate mai mult sau mai putin perpendicular pe dorsale care determina deplasari pe orizontala in masa de roci si care poarta numele de falii transformante. b. Fosele oceanice reprezinta morfologic depresiuni alungite, cu dezvoltare pe 1000 - 2000 km si cu adancimi de peste 6000 m. Majoritatea foselor revin Oceanului pacific: fosa Filipinelor, Marianelor, Tonga, Kurille etc si toate au adancimi de peste 10.000 m. Fosele oceanice se dezvolta la contactul dintre placile tectonice, acolo unde are loc fenomenul de subductie. Aici, o parte a crustei oceanice, aflata in expansiune ca urmare a expulzarii continue de material bazaltic (prin rifturi) este absorbita iar materialul ajuns la o anumita adancime este retopit si, in general, intra in circuitul materiei

din partea superioara a mantalei. Fenomenul este insotit de o scadere a fluxului de caldura si de declansarea unor seisme cu focare adanci. In concluzie, teoria expansiunii fundului oceanic afirma ca: Fundul oceanic este intr-o dinamica continua. Prin rifturi, din mantaua superioara, iese materia topita care da nastere lanturilor muntoase de pe dorsalele oceanice si formeaza astfel o crusta oceanica care are o miscare divergenta. In partile opuse, in zona marilor fose, scoarta terestra este absorbita si retopita in partea superioara a mantalei. Astfel, viata fundului oceanic este limitata la 400 - 600 M.A. dupa aprecierile specialistilor si in acest fel se axplica lipsa din zonele vulcanice a depozitelor de varsta paleozoica si mezozoica. Planul pe care este subdusa materia in zona fosei poarta denumirea de plan Benioff si acesta are o inclinare de 45 - 600. Acesta reprezinta sediul unor puiternice seisme. Miscarea materiei in manta este datorata curentilor de convectie. 3. Teoria placilor litosferice Placile sunt regiuni stabile nedeformabile raportate la o scara de zeci de M.A. ale globului terestru. Placile sunt constituite din litosfera de circa 100 km grosime si plutesc pe astenosfera dinspre rifturi inspre fosele oceanice. Inglobeaza oceane si continente si sunt divizate in unitati mai mici (subplaci si microplaci). Unitatile de rang inferior poarta denumirea de blocuri . La scara planetara au fost delimitate sapte placi (Fig. 8) incadrate ca placi majore : Eurasiatica, Pacifica, Africana, Indo-Australiana, Nord-Americana (inclusiv placa caraibelor), Sud-Americana (inclusiv placa Nasca si Cocos) si Antarctica.

Fig. 8 Placile tectonice majore al globului terestru Placile litosferice se deplaseaza unele in raport cu altele dar toate interactiunile majore dintre placi se produc de-a lungul limitelor lor.

Fig. 9 Tipurile de limite dintre placile tectonice Limitele dintre placi sunt de urmatoarele tipuri (Fig. 9): a. Limite divergente Acestea se situeaza in zona rifturilor oceanice (zone de expansiune) unde se creaza litosfera oceanica noua prin ascensiunea topiturii magmatice bazice din astenosfera. Pe masura ce se creaza litosfera oceanica noua, litosfera veche este impinsa lateral in cele doua directii, divergent fata de rift. Astfel, varsta crustei oceanice devine progresiv mai veche pe cele doua directii odata cu departarea de rift.

Poate cea mai cunoscuta dintre limitele divergente este Riftul Medio-Atlantic care se intinde de la Oceanul Arctic pana in sudul Africii (Fig. 10). Rata de expansiune de-a lungul acestei zone este de 2.5 cm/an! La momentul actual, aceasta pare mica, insa, acest proces se desfasoara de milioane de ani si a dus la formarea Oceanului Atlantic. Fig. 10 Limitele divergente dintre placile tectonice Aceste limite divergente se pot situa si in arii continentale, in zone unde se dezvolta mari sisteme de graben dispuse in regiunea vechilor scuturi continentale. In timp geologic evolutia acestora duce la formarea bazinelor oceanice. Un astfel de rift continental grandios se dezvolta pe o lungime de circa 6000 km de la Marea Moarta in nord pana la gurile fluviului Zambezi. Acesta este riftul est African care

inglobeaza mai multe grabene: al Marii Rosii, Etiopiei, Ugandei, Tanzaniei. Procesele de expansiune din aceasta zona au cauzat ruperea Arabiei Saudite de restul continentului African si formarea Marii Rosii. b. Limite convergente Apar in zona foselor oceanice, acolo unde placile tectonice se apropie printr-o miscare convergenta, una din placi fiind subdusa sub o alta (de obicei placa litosferica oceanica care are densitatea mai mare). Planul Benioff este suprafata pe care are loc subductia. Tipul de convergenta care are loc intre placile tectonice depinde de tipul litosferei implicate. Convergenta se poate produce intre o placa oceanica si una continentala, intre doua placi oceanice sau intre doua placi continentale. Convergenta dintre o placa oceanica si una continentala (Fig. 11) Este una din cele mai comune situatii si duce la formarea de arcuri vulcanice continentale.

Fig. 11. Convergenta dintre o placa oceanica si una continentala Ex. Subductia Placii Nazca sub partea continentala a Placii SudAmericane de-a lungul fosei Peru-Chile care a dat nastere catenei Anzilor. Fenomene asociate: cutremure puternice (M=8.3, 1994 Bolivia, F=636 km adancime)

("Centura de foc a Pacificului", Fig. 12)

vulcani activi

Fig. 12 "Centura de foc a Pacificului" Convergenta dintre doua placi oceanice (Fig. 13) Procesele de subductia in acest caz duce la formarea de vulcani, in timp eruptiile de lava duc la formarea de vulcani submarine care se ridica deasupra nivelului oceanic formand arcuri insulare.

Fig. 13. Convergenta dintre doua placi oceanice Ex.: Insulele Mariane si Insulele Aleutine au aceasta geneza. Fenomene asociate: cutremure puternice Convergenta dintre doua placi continentale (Fig. 14)

Aceasta are ca efect formarea unor lanturi muntoase continentale. Fig. 14. Convergenta dintre doua placi oceanice Ex.: Coliziunea Placii Indiene cu cea Eurasiatica care s-a produs cu 50 milioane ani in urma a dus la formarea impresionantului masiv al Himalayei. c. Limite pe falii transformante Apar acolo unde doua placi tectonice aluneca una fata de cealalta in plan orizontal. Se pot situa pe continent insa cea mai mare parte se gasesc pe fundul oceanic. Aceste zone sunt insotite de seisme superficiale. Ex. Falia San Andreas din California (Aceasta falie se situeaza pe continentul nord american, are o lungime de circa 1300 km si strabate doua treimi din lungimea Californiei. Dea lungul ei Placa Pacifica aluneca inspre nord-vest fata de Placa Nord Americana cu o rata de 5 cm/an, Fig. 15).

Fig. 15. Falia San Andreas din California si sistemul de falii transformante active si inactive oceanice care se situeaza la limita dintre Placa Pacifica si Placa Nord Americana. d. Zonele de"Punctele fierbinti" (Hotspots) Sunt exceptiile de zone vulcanice active situate in interiorul placilor tectonice si nu la limitele dintre acestea. Se datoreaza existentei unor surse imense de energie termala sub unele placi litosferice care de altfel sustin vulcanismul acestor zone. Ex. Insulele Hawaii din Pacific sunt rezultatul deplasarii Placii Pacifice peste un astfel de "hotspot" stationar situat in mantaua terestra (Fig. 16)

Fig. 16. Formarea vulcanilor care alcatuiesc Insulele Hawaii.

4. Teoria paleomagnetismului Vezi curs 4 Pe masura ce noi bazalte iau nastere in zona rifturilor oceanice, acestea sunt magnetizate dupa campul magnetic al Pamantului existent la acea vreme. Astfel, aceasta zona se comporta ca o banda magnetica care inregistreaza fiecare modificare de polaritate a campului magnetic terestru demonstrand astfel dinamica litosferica de-a lungul timpului geologic (Fig. 17).

rusta Pmntului este mprit n mai multe plci tectonice sau plci litosferice. Acestea plutesc pe Astenosfer n tendina gsirii unui echilibru relativ. Plcile tectonice majore sunt: Euroasiatic, Antarctic, African, Australian, Indian, Nord American, Sud American, Pacific. Alte plci minore: Arab, Caraibelor, Juan de Fuca, Cocos, Nazca, Filipine etc. n 1915 Alfred Wegener a publicat The Origine of Continents and Oceans n care remarca asemnarea existent ntre coastele estice ale Americii de Sud i cele vestice ale Africii. Observaiile sale nu erau o noutate, aceast potrivire aproape perfect a celor dou coaste fiind remarcat n trecut de Francis Bacon, Benjamin Franklin etc. Wegener nu a putut explica ce fore au stat ns la producerea acestor deplasri. n 1947 o echip din cadrul Woods Hole Oceanographic Institution, condus de Maurice Ewing, confirm existena unui lan muntos n centrul Atlanticului (dorsala medio-atlantic) i observ dezvoltarea crustei oceanice pe roci bazaltice, diferite de cele granitice specifice crustei continetale. Pn la elaborarea unui model unitar de deplasare a plcilor au mai trecut ns muli ani, iniial W. Jason Morgan a publicat un scenariu evolutiv bazat pe existena a 12 plci, urmat ulterior de modelul lui Xavier Le Pichon fundamentat pe 6 plci majore. Deplasarea plcilor este cauzat de micarea mantalei superioare, prin intermediul unor cureni subcrustali, micare asemntoare unui mare covor rulant. Scenariul general presupune existena unui supracontinet iniial Rodinia (cuvnt rusesc care nseamn mama uscatului) i a unui ocean unitar Panthalasa (n lb. greac semnific mama tuturor mrilor). Rodinia s-a divizat acum ~600 de mil. ani n 8 continente, reunite ulterior ntr-un continet unitar Pangea. Spargerea survenit acum ~200 de milioane de ani a Pangeei a dus la formarea a dou continente Laurasia i Gondwana, care s-au separat la rndul lor n continetele actuale.

Tipuri de contacte ntre plci. Contacte divergente constructive: se formeaz crust Contacte convergente destructive: se consum crust Contacte conservative sau de transformant: plcile se deplaseaz una n lungul celeilalte. Procese asociate tipurilor de contacte dintre plci. Acolo unde magma din Astenosfer iese la suprafa (printr-o crptur n scoar cu aspect de an, numit vale de rift) se creaz crust oceanic, iar cele dou plci se deplaseaz n direcii opuse una fa de cealalt. Acest mecanism st la baza apariiei dorsalelor, lanul muntos cel mai lung i mai complex de pe Terra. Crestele sale se ridic cu 1000-200m deasupra fundurilor oceanice i prezint n centru o vale de rift. Procesele vulcanice asociate separ versanii laterali, fiind asociate i cu fenomene de seismicitate redus. Aspectul general al dorsalei oceanice cu valea de rift n partea sa central i harta distribuiei acestora. Pentru contactele convergente destructive sunt specifice procesele de subducie a uneia dintre plci i apariia gropilor abisale (fose) n sectoarele respective. Vulcanismul asociat este unul foarte activ, nsoit de o seismicitate ridicat (cutremure aprute la adncimi mari, ntre 100-700km). Arcele insulare se formeaz tocmai la contactul dintre dou plci oceanice, fiind des ntlnite n Pacificul de Vest. Convergena a dou plci continentale nu duce la apariia foselor sau a arcelor insulare, ci doar la cea a munilor (situaie ntlnit n Turcia i Pakistan). La contactul dintre subcontinetul indian i Asia au aprut Munii Himalaya. Falii transformante (rou) se ntlnesc unde plcile tectonice se deplaseaz n direcii opuse (doar ntre creste) i sunt nsoite de cutremure. n afara acestei zone, acolo unde plcile se deplaseaz n aceiai direcie i la viteze similare, nu exist seismicitate. RELIEFUL FUNDURILOR ABISALE este reprezentat de cmpiile abisale, glacisurile abisale i fosele sau gropile abisale. Aceste forme se ntlnesc ntre 4000-6000m adncime, doar fosele cobornd la valori mai mari. Din ntreaga suprafa a Pmntului aproximativ 30% este reprezentat de aceast categorie hipsometric. Cmpiile abisale reprezint cele mai netede suprafee de pe Terra, acoperite de sedimente fine i ultrafine. Se pot dferenia mai multe categorii: tipice (n Oc. Atlantic i Indian), de fos sau arhipelagice (n apropierea arcelor insulare, numeroase n Pacific). Glacisurile abisale racordeaz cmpiile abisale de alte forme de relief (dorsale sau muni izolai, dealuri eubmarine etc.). Fosele reprezint cele mai mari adncimi de pe Terra. Pot fi periferice, de tip rever, oblice sau mixte. Forme azonale de relief. n afara marilor uniti morfologice descrise mai sus, n cadrul Oceanului Planetar, se ntlnesc coline, muni abisali izolai, praguri abisale, depresiuni sau anuri abisale. O categorie aparte o formeaz munii de tip guyot. Aspectul lor plat dovedete o evoluie n regim subaerian i o modelare intens, care a dus la forma plat din partea superioar. Descoperirea lor s-a produs n anul 1945, atunci cnd Harry Hammond Hess fcea msurtori cu sonarul de la bordul vasului su. Au fost botezai dup

asemnarea cu cldirea de geologie a Universitii Princeton, care avea un acoperi plat i purta denumirea de Guyot Hall. Arnold Guyot a fost un geograf celebru din sec. XIX.