Utilizare
Cursuri: 0
Publicare RED: 0
Publicare articole în reviste: 400
Servicii AI: 0
Sinteze de tectonică globală
Publicat în 04. 06. 2025 de Vasile TudorStructura internă (endostructura) a Pământului a fost stabilită progresiv de diverși cercetători (E. Wiechert, D. R. Oldham, A. Mohorovičić, B. Gutenberg, I. Lehmann, E. K. Bullen, H. Jeffreys), fiind puse în evidență învelișurile de ordinul I (scoarță, manta, nucleu) și de ordinul II (A, B, C, D, E, F, G), precum și suprafețele de discontinuitate care le separă (Moho, Jeffreys, Repetti, Wiechert-Gutenberg, Lehmann, Oldham-Gutenberg).
Litosfera ((gr. lithos - piatră, sphaira - sferă) este partea solidă care delimitează Terra, fiind formată din scoarță și o parte din mantaua superioară.
Scoarța (crusta) este diferențiată ca vârstă, grosime și compozițe litologică, existând două tipuri majore, și anume:
• scoarța oceanică – de natură bazaltică (a rezultat prin răcirea topiturii magmatice); acoperă aproximativ 55 % din suprafaţa Pământului; grosime între 5 km și 15 km; a început să se formeze în urmă cu circa 200 milioane de ani prin expansiunea fundului oceanic.
• scoarța continentală – are grosimea medie de 30 - 45 km, grosimea maximă fiind atinsă sub lanţurile orogenice (peste 65 km); a început să se formeze în urmă cu circa 1,5 miliarde ani; se modifică permanent prin activitate tectonică, vulcanism, eroziune şi sedimentare.
După Anul Geofizic Internațional, inaugurat la 1 iulie 1957, eforturile cercetătorilor s-au concentrat pe integrarea într-o concepție unitară a proceselor care au loc în interiorul și la suprafața scoarței – formarea continentelor și a munților, vulcanismul, seismele etc. Modelul tectonicii plăcilor a fost dezvoltat în a doua jumătate a secolului al al XX-lea de către J.T. Wilson (1965), D.P. Mackenzie (1967), J.W. Morgan (1968), X. le Pichon (1968).
Precursoarele acestui model geologic sunt teoria derivei continentelor (concepută de A. Wegener între 1912 şi 1930) și teoria expansiunii fundurilor oceanice (propusă de H. Hess în 1962 şi dezvoltată de F. Vine şi D. Matthens în 1963).
În cadrul tectonicii globale, se consideră că litosfera este divizată în plăci de diferite dimensiuni, forme, structuri și vârste, care plutesc și se deplasează pe stratul vâscos și fierbinte de magmă (magmosferă, astenosferă). În funcție de interacțiunile pe liniile de contact, se diferenţiază procesele geologice şi geomorfologice majore, ca de exemplu: mişcări orogenice şi formarea munţilor de încreţire, mişcări rupturale, mişcări epirogenice, activitate seismică, magmatismul şi formarea structurilor şi a formelor magmatice.
În prezent, pe baza studiilor efectuate de cercetători, se consideră că litosfera este fragmentată în șase plăci majore, numite macroplăci (Pacifică, Africană, Americană, Eurasiatică, Indo-Australiană și Antarctică), la care se adaugă diverse plăci tectonice mai mici – secundare (intermediare, mezoplăci) și terțiare (microplăci).
Pe lângă forme, dimensiuni și structuri diferite, plăcile tectonice se deosebesc printr-o gamă diversificată de raporturi dinamice (convergenţă, divergenţă, translaţie), precum și prin viteze relative de deplasare, puse în evidență pe rețeaua liniilor de discontinuitate (frontiere cu intensă activitate seismică și vulcanică): rifturi localizate de-a lungul dorsalelor medio-oceanice, falii majore de-a lungul foselor și a liniilor de sutură continentală (sunt vestigii ale unor vechi linii de subducţie), falii de transformare (linii de decroşare).
Mișcările plăcilor tectonice (după Levin H. L., 1990 şi Demangeot J., 1995). Săgeţile indică direcţia generală de deplasare a plăcilor, iar valorile exprimă viteza acestui proces în cm/an
Plăcile majore sunt alcătuite atât din scoarță bazaltică (oceanică) cât și din scoarță granitică (continentală), unele având mai multă scoarță continentală (plăcile Eurasiatică, Africană, Americană), iar la altele substratul oceanic este predominant( placa Pacifică).
Dintre plăcile secundare se menționează: placa Filipinelor, placa Arabă, placa Somaleză, placa Caraibelor, placa Nazca, placa Cocos, placa Gorda, placa Juan de Fuca etc.
Plăcile terțiare sunt numeroase (ex. iraniană, turcă, egeeană, malgașă etc.), fiind resturi ale unor plăci majore existente înaintea celor actuale. Microplăcile se mișcă mult mai repede decăt plăcile majore, uneori coboară sau se ridică mult.
Astenosfera este o zonă a mantalei superioare, care este situată sub litosferă, la adâncimi cuprinse între 150 km și 400-900 km, fiind formată din roci silicatice aflate într-o stare de agregare de tip “solidus” (la limita dintre solid și lichid, consistență plastică), determinată de temperaturile ridicate și de presiunile foarte mari
Plăcile litosferice plutesc pe astenosferă, fiind puse în mișcare relativă de către curenții de convecție din materia semifluidă, care formează celule de convecție cu ramuri ascendente în dreptul rifturilor și ramuri descendente în dreptul foselor. Presiunile provocate de lave de-a lungul dorsalelor oceanice active, alături de curenții de convecție, provoacă deplasarea relativă a plăcilor litosferice, zonele de contact fiind sediul unor intense procese vulcanice, seismice și tectonice. Există trei tipuri de raporturi mecanice la contatactul dintre plăcile tectonice, care corespund mișcării divergente (de tip expansiune, în zona rifturilor), mișcării convergente (de tip subducție, în zona foselor), respectiv alunecării paralele în lungul faliilor de transformare. Pentru înțelegerea formării rifturilor și a foselor prin interacțiunea dintre scoarță și astenosferă, se ține seamă că temperaturile curenților de convecție și presiunile exercitate asupra scoarței sunt mai mari în ramurile ascendente față de cele descendente, iar sensurile curenților de convecție din două celule alăturate sunt divergente (de îndepărtare) în dreptul rifturilor și convergente (de apropiere) în dreptul foselor.
Rifturile sunt zone joase care se extind prin formare de scoarță bazaltică, fiind situate în oceane (ex. Riftul Medio-Atlantic), mări (ex. Riftul Mării Roșii) sau sunt ocupate progresiv de ape (ex. Marele Rift African, ocupat deocamdată numai cu lacuri).
Împingerea unei plăci dinspre rift spre partea opusă duce inevitabil la interacțiunea cu o altă placă, fiind posibilă apariția subducției, proces în care placa (scoarță oceanică) mai grea pătrunde de regulă sub cealaltă (scoarță continentală) și începe să se topească pe măsură ce intră în astenosferă. Marginile plăcii mai ușoare se îngroașă, se cutează și se înalță, formând adesea lanțuri de munți.
Pe lângă subducția de tip oceanic – contiental (ex. Pacific – Eurasia, Pacific – America de Nord, Nazca – America de Sud), există subducție oceanică ( ex. Filipine – Pacific) și subducție continentală (ex. placa Eurasiatică, pe de o parte, plăcile Africană, Arabă și Indiană, pe de altă parte, prin a căror coliziune s-a închis Marea Thetis și s-a format sistemul alpino – himalayan). Transformările scoarței sunt numeroase și deosebit de complexe, iar o prezentare concisă a proceselor majore este utilă pentru cunoașterea planetei pe care trăim.
Teoria tectonicii globale oferă un cadru unitar pentru abordarea unei game diversificate de procese geologice și geomorfologice care au loc la frontierele plăcilor crustale, și anume:
• Zonele de divergență (rifturi medio-oceanice, rifturi continentale, ca de exemplu Rift Valley din estul Africii) se caracterizează prin:
- emisie de magmă bazaltică prin ramura ascendentă a celulelor de convecţie;
- producerea de scoarţă bazaltică (acreţie oceanică) și expansiunea bazinelor oceanice;
- formarea de aparate vulcanice submerse şi emerse (insule vulcanice);
- acumularea de tensiuni în scoarță care generează seisme;
- formarea de falii transversale (dispuse transversal faţă de axul rifturilor), având ca efecte configuraţia în zig-zag a rifturilor și generarea de seisme în faliile transformante.
• Zonele de convergență (fose, geosinclinale) se caracterizează prin:
- afundarea progresivă (subducţie) și topirea plăcii litosferice mai dense în mantaua fierbinte, procese care se realizează prin intermediul ramurii descendente a celulelor de convecţie;
- formarea foselor, respectiv a geosinclinalelor;
- compresia sedimentelor din geosinclinale, cutarea și metamorfozarea acestora, formarea munţilor de încreţire (mişcări orogenice);
- activitate vulcanică și formarea munţilor vulcanici în zonele de orogeneză;
- producerea unor seisme având focarele situate pe un plan înclinat (planul Benioff), care poate coborî în manta până la 700 km.
Prin coliziune s-au format munții Hymalaia, Urali și Apalași, iar prin subducție (are loc pe plane Benioff înclinate cu 50° -65° dinspre oceane spre continente) s-au produs procese geologice de mare amploare, ca de exemplu:
- compresiunea a dat naștere lanțurilor de munți cutați (de tip cordilieră);
- descărcarea tensiunilor acumulate a provocat seisme;
- invadarea fracturilor apărute cu magmă topită a declanșat erupții vulcanice distructive, dar și formarea de roci magmatice sau acumulări de minerale utile.
Tectonica pe teritoriul României se manifestă în principal prin partea de sud-vest a plăcii Eurasiatice (A), partea de nord-est a microplăcii Interalpine (B), partea de nord a microplăcii Moesice (C) și partea de vest a microplăcii Mării Negre (D), între care există următoarele raporturi dinamice și cinematice:
- alunecare şi frecare între A și D;
- alunecare şi frecarea între B și C,
- subducţie activă între D și B (generează focarele normale și intermediare din Vrancea);
- paleosubducție între A și B (probabil se mai pote activa);
- paleosubducție și coliziune între C și B.
În continuare sunt prezentate modalități de corelare a teoriei gravitației cu teoria tectonicii globale, pentru înțelegerea aprofundată a mecanismelor geodinamicii interne.
O analiză riguroasă are în vedere că mișcarea plăcilor tectonice pe astenosferă se realizează în câmpul gravitațional produs de materia terestră și extraterestră, la care se adaugă, forțe de contact (de frecare, presiunea și viscozitatea magmei etc.), precum și forța de inerție centrifugă și forța Coriolis, care sunt forțe fictive introduse în sistemele de referința aflate în rotație pentru ca principiul fundamental al dinamicii să-și păstreze forma.
Pentru simplificarea studiului geodinamic, sunt neglijate inițial forțele de contact, forțele Coriolis și forțele gravitaționale generate de surse extraterestre (Soare, Lună ).
În sistemul de referință legat de Pământ, direcția verticalei locului (direcția firului cu plumb) nu coincide cu direcția razei terestre, vectorul greutatății aparente G* a unui corp de masă m fiind deviat cu unghiul α față vectorul greutății reale G din cauza forței centrifuge Fc.
Ținând seama că intensitatea câmpului gravitațional coincide cu accelerația gravitațională, din relațiile vectoriale
unde ω este viteza unghiulară de rotație, R este raza Pământului, φ reprezintă latitudinea, iar n’ este versorul direcției forței centrifuge.
Accelerația gravitațională g este o funcție vectorială complexă g(x, y, z) din cauza distribuirii neomogene a masei Pământului și a formei neregulate a suprafeței terestre.
Informațiile prezentate anterior sunt utile pentru analiza echibrului plăcilor tectonice pe baza principiului energiei potențiale minime (stabilitate maximă la energie potențială minimă), care trebuie corelat cu distribuția intensității aparente a câmpului gravitațional terestru, descrisă la scară mare prin configurațiile liniilor de câmp și ale suprafețelor echipotențiale.
Un exemplu de suprafață echipotențială a câmpului aparent terestru este geoidul, care se poate obține prin prin prelugirea imaginară pe sub continente a suprafeței Oceanului Planetar, în cazul neglijării efectelor oscilatorii produse de maree și furtuni.
Pământul nu îndeplinește condițiile pentru echilibrul ideal, având în vedere că este un corp deformabil neomogen, iar învelișurile sale se află în stări de agregare diferite. În aceste condiții, Terra se rotește în jurul unei axe principale centrale, caracterizată prin aceea că matricea tensorului de inerție este de tip matrice diagonală; forțele centrifugale nu mai sunt compensate local de forțele gravitaționale și tensiunile interne, având drept consecință deplasări, coliziuni și posibile ruperi ale plăcilor tectonice, procese care duc la modificarea momentului de inerție.
Gradul de instabilitate a plăcilor tectonice se poate evalua la diverse nivele ale scoarței prin abaterea gravitațională absolută față de cazul ideal,
Г* - Г** = grad V** – grad V*, iar în modul, prin abaterea gravitațională relativă față de cazul ideal
│Г* - Г**│/ │Г**│= │grad V** – grad V*│/ │grad V**│
Se menționează că Г* se obține prin măsurare (cartografierea câmpului gravitațional), iar Г** se determină teoretic, fiind intensitatea aparentă a câmpului gravitațional în cazul imaginar în care Terra ar îndeplini condițiile pentru echilibru ideal.
Pe de altă parte, plutirea plăcilor pe stratul semifluid de magmă este stabilă atunci când centrul de presiune (punctul în care se aplică forța arhimedică) se află sub centrul de greutate, ambele fiind situate pe aceeași verticală.
Spre deosebire de scoarța terestră, materia vâscoasă din astenosferă are tendința de a se omogeniza prin curenții de convecție și difuzie termică. Se poate presupune că, în evoluția Terrei, materia din învelișurile fierbinți (nucleu și manta) s-a distribuit în structuri regulate de tip elpsoizi de rotație, în care densitatea crește spre centurul de simetrie, scoarța rămânând singura structură lipsită de regularitate în ceea ce privește forma geometrică și distribuirea masei. În acest model structural suprafețele echipotențiale sunt de tip elipsoidal doar pentru manta și nucleu, având o formă neregulată pentru scoarță. Zonele în care există abateri mari ale suprafețelor echipotențiale față de forma ideală de tip elipsoidal sunt deosebit de importante pentru cercetarea geologică, fiind zonele cu activitate seismică și vulcanică intensă.
Programul Earth Explorer a fost lansat de Agenția Spațială Europeană (ESA) pentru a cunoaște mai bine planeta, a utiliza eficient noile tehnologii în spațiu și a soluționa diverse probleme cu care se confruntă omenirea – referitoare la resurse, sănătate, schimbare climatică, dezastre naturale etc. Dintre misiunile Earth Explorer se menționează: GOCE, SMOS, CryoSat, Swarm, Aeolus, EarthCARE, Biomass și FLEX.
Satelitul GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Cir¬cu¬la¬tion Explorer) a fost lansat de ESA în 17 martie 2009, pentru cartografierea câmpului gravitațional terestru de pe o orbită joasă (sub 260 km). Menținerea pe o orbită stabilă a fost asigurată de un motor inovator cu ioni, care a compensat efectele frecării cu atmosfera rarefiată, măsurătorile pentru aceste compensări fiind realizate cu accelerometre performante.
Până la consumarea combustibilui și prăbușirea satetitului pe data de 21 octombrie 2013, a fost cartografiat cu precizie câmpului gravitațional terestru, măsurătorile efectuate fiind utilizate pentru realizarea unui model unic de geoid, deosebit de important pentru a înțelege interiorul Pământului, circulația curenților oceanici, modificărea nivelurilor mărilor, dinamica gheții și schimbările climatice.
Harta geoidului (variațiile de altitudine față de nivelul mării sunt exprimate prin culori
Pe baza datelor obținute de satelit, oamenii de știință a creat și prima hartă cu rezoluție înaltă a discontinuității dintre crustă și mantaua superioară, numită discontinuitatea Moho.
În data de 11 martie 2011 satelitul GOCE a detectat unde sonore de joasă frecvență de la cutremurul de magnitudine 9,1 Mw, care a lovit Japonia și a provocat valuri seismice (tsunami) ale Pacificului până la 10 metri în înălțime.
Undele sonore detectate de satelit sunt generate de undele seismice care străbat scoarța terestră și provoacă vibrațiile suprafaței Pământului, unde o parte din energie se transmite prin unde longitudinale în atmosferă. La altitudini mai mari de 200 km ajung doar undele de frecvență joasă (lungime de undă mare, λ = v /ν ), cunoscute sub numele de infrasunete.
Undele din atmosferă reprezintă mișcari oscilatorii ale moleculelor aerului, efectuate pe direcțiile de propagare, dar pot fi descrise și prin variații oscilatorii de presiune sau de densitate. Intensitatea acestor unde este foarte mică, fiind dificil de detectat fără echipamente performante.
Când satelitul GOCE a trecut prin undele generate de cutremurul din Japonia, accelerometrele sensibile ale acestuia au pus în evidență mișcarea oscilatorie a atmosferei, devenind veritabile seismometre situate în spațiul atmosferic.
Este foarte important ca, în cadrul programului Earth Explorer, cercetările să fie continuate pentru cartografierea câmpului gravitațional la nivelul litosferei, datele obținute fiind necesare obținerii supafețelor echipotențiale din interiorul Pământului; configurația acestora va permite realizarea unui model teoretic al instabilității plăcilor tectonice, pe baza căruia să fie analizate procesele geomorfologice și geologice.
Cei interesați de conținutul integral al lucrării pot accesa legătura web
http://www.academia.edu/129705103/Sinteze_de_tectonica_globala
Ministerul Educaţiei