Kiến tạo mảng và Động lực Manti

Lớp vỏ ngoài cứng của Trái Đất bị chia cắt thành các mảng di chuyển trên lớp manti đối lưu, tương tác tại các sống núi, rãnh đại dương và đứt gãy chuyển dạng để tạo ra hầu hết các trận động đất, hoạt động núi lửa và quá trình hình thành núi trên hành tinh.

Definition

Kiến tạo mảng là lý thuyết cho rằng thạch quyển của Trái Đất được chia thành các mảng cứng di chuyển tương đối với nhau trên quyển mềm, với sự biến dạng tập trung tại các ranh giới của chúng, được thúc đẩy bởi các lực phát sinh từ sự đối lưu của manti.

Scope

Chủ đề này bao gồm lý thuyết kiến tạo mảng và mối liên hệ của nó với động lực manti: động học chuyển động của mảng cứng trên một hình cầu, ba loại ranh giới (tách giãn, hội tụ và chuyển dạng), sự giãn nở đáy đại dương và hút chìm, và mô tả chuyển động tương đối của mảng bằng cực Euler. Nó đề cập đến các lực đẩy các mảng, đặc biệt là lực kéo của mảng hút chìm và lực đẩy của sống núi, chu trình Wilson về sự hình thành và đóng lại của đại dương, và mối liên hệ giữa chuyển động của mảng bề mặt và dòng chảy manti bên dưới. Trọng tâm là động học và động lực của chuyển động mảng.

Core questions

• Chuyển động của các mảng cứng trên một hình cầu được mô tả động học như thế nào?
• Những quá trình nào xảy ra tại các ranh giới mảng tách giãn, hội tụ và chuyển dạng?
• Những lực nào thúc đẩy chuyển động của mảng, và lực kéo của mảng hút chìm so với lực đẩy của sống núi quan trọng đến mức nào?
• Chuyển động của mảng bề mặt liên quan đến sự đối lưu trong manti như thế nào?

Key concepts

• Các mảng thạch quyển và quyển mềm
• Ranh giới tách giãn, hội tụ và chuyển dạng
• Sự giãn nở đáy đại dương và hút chìm
• Cực Euler và chuyển động tương đối của mảng
• Lực kéo của mảng hút chìm, lực đẩy của sống núi và chu trình Wilson

Key theories

Động học mảng cứng trên một hình cầu

McKenzie và Parker, và độc lập là Morgan, đã chỉ ra rằng chuyển động của mảng có thể được mô tả như các phép quay cứng xung quanh các cực Euler trên một hình cầu, cung cấp một khuôn khổ động học chính xác đã thống nhất sự giãn nở đáy đại dương, các đứt gãy chuyển dạng và sự trôi dạt lục địa thành kiến tạo mảng.

Lực kéo của mảng hút chìm và các lực đẩy mảng

Lực chi phối trên hầu hết các mảng là lực hấp dẫn của các mảng hút chìm lạnh, đặc, được bổ sung bởi lực đẩy của sống núi từ các trung tâm giãn nở nhô cao, tích hợp chuyển động của mảng với các dòng chảy xuống của sự đối lưu manti.

Mechanisms

Thạch quyển mới hình thành và lan rộng tại các sống núi giữa đại dương, nguội đi và dày lên khi nó già đi cho đến khi, đủ đặc, nó chìm xuống tại các đới hút chìm; lực nổi âm của mảng hút chìm kéo mảng phía sau trong khi sống núi nhô cao đẩy từ phía sau, và các lực này, kết hợp với dòng chảy manti nhớt, thiết lập vận tốc của mảng, với sự biến dạng và địa chấn tập trung tại các ranh giới giữa các phần bên trong mảng cứng.

Clinical relevance

Kiến tạo mảng giải thích sự phân bố toàn cầu của động đất, núi lửa và các dãy núi, định hình nguy cơ địa chấn và núi lửa dài hạn, và giải thích vị trí của nhiều tài nguyên khoáng sản, hydrocarbon và địa nhiệt.

History

Dựa trên sự trôi dạt lục địa của Wegener và sự giãn nở đáy đại dương của Hess, sự công nhận các đứt gãy chuyển dạng vào giữa những năm 1960 bởi Wilson và các công thức mảng cứng của McKenzie, Parker, Morgan và Le Pichon đã thiết lập kiến tạo mảng, lý thuyết thống nhất về Trái Đất rắn, trong vòng vài năm.

Key figures

• Dan McKenzie
• Jason Morgan
• John Tuzo Wilson
• Xavier Le Pichon

Seminal works

• mckenzie1967
• morgan1968
• turcotte2014

Frequently asked questions

Ba loại ranh giới mảng chính là gì?

Ranh giới tách giãn, nơi các mảng di chuyển ra xa nhau và vỏ mới hình thành, như tại các sống núi giữa đại dương; ranh giới hội tụ, nơi các mảng va chạm và một mảng có thể hút chìm bên dưới mảng khác; và ranh giới chuyển dạng, nơi các mảng trượt ngang qua nhau, như dọc theo Đứt gãy San Andreas.

Tại sao hầu hết các trận động đất xảy ra ở ranh giới mảng?

Phần bên trong mảng tương đối cứng và di chuyển gần như là các đơn vị, vì vậy chuyển động tương đối chủ yếu được điều chỉnh ở các cạnh của chúng, nơi ứng suất tích tụ và giải phóng dưới dạng động đất; điều này tập trung hoạt động địa chấn vào các đai hẹp theo dõi các ranh giới mảng.