Cap. 5 Tectonica globală

Explicarea mişcărilor scoarţei terestre a condus la formularea unor ipoteze cunoscute sub denumirea de ipoteze geotectonice. Observaţiile care au condus la elaborarea acestor ipoteze au fost date geologice, date geofizice, date paleografice, date paleoclimatice şi date astronomice. Geotectonica are ca scop să explice unitar şi logic întregul ansamblu de mişcări ale scoarţei terestre.

Din acest punct de vedere s-au emis următoarele ipoteze:• ipoteza plutonistă• ipoteza contracţiei• ipoteza pulsaţiilor• ipoteza izostaziei• ipoteza geosinclinalelor sau a cutremurelor termice• ipoteza translaţiei continentelor care a introdus noţiunile de stress, vorland (avant-pays),

hinterland (arrière pays).• ipoteza curenţilor subcrustali• ipoteza cutării gravitaţionale• ipoteza astenolitică• ipoteza radiomigraţionistă

Concluzia generală este că ciclurile geotehnice sunt un fenomen periodic şi cu caracter general. În acest cadru s-au separat mai multe cicluri orogenice (cele mai noi din era paleozoică – sunt cel Caledonian, Hercinic, iar cele tinere Andin şi Alpino-Carpato-Himalayan din mezozoic şi neozoic).

În prezent ipoteza care se consideră că explică aproape în totalitate fenomenele şi procesele endogene este ipoteza tectonicii plăcilor sau a tectonicii globale.

În ultimul timp a apărut o gândire unitară care să explice lanţul fenomenelor geologice, într-o desfăşurare logică şi legică a acestor fenomene. Lucrul a fost posibil în momentul în care s-a cunoscut structura de ansamblu a planetei, mai bine decât în trecut.

5.1. GeotectonicaNoua concepţie care a apărut explică deriva continentelor mişcările

epirogenice, diastrofismul, fenomenele magmatice (erupţiile vulcanice), fenomenele metamorfice şi cutremurele de pământ.

În sensul larg, termenul tectonică (tectonics) include studiul structurilor globului terestru la orice scară. În sensul mai restrâns, de geotectonică, tectonica se ocupă în special cu structurile foarte mari, ca dorsalele oceanice, geosinclinalele şi catenele orogene, şi denumirea de geotectonică subliniază tocmai acest aspect global. Atât geotectonica cât şi geologia structurală sunt interesate în mişcarea relativă a unor părţi ale globului terestru, deoarece aceste mişcări dau naştere structurilor observate, ca falii sau catene orogene. În geotectonică, unde părţile în mişcare sunt foarte mari şi structurile dintre ele sunt adeseori relativ inaccesibile, dovezile aduse de alte ştiinţe ale pământului devin foarte importante. De aceea, teoriile geotectonice se bazează foarte mult pe dovezi aduse de geofizică, geografie, fizică, stratigrafie etc. Prin regim tectonic se înţelege poziţia corpului în cadrul mişcărilor la scară mare.

Termenul de tectonică globală a fost introdus în anul 1968 cu scopul de a cuprinde într-un tot unitar toate domeniile geoştiinţelor, definindu-se o disciplină nouă care are la bază teoriile:

• expansiunii fundurilor oceanice;• derivei continentelor;• tectonicii plăcilor.

Aceste teorii sunt privite la scara globului (tectonică) şi prin toate procesele geologice îşi găsesc o explicaţie (globală).

Termenul de tectonică globală reprezintă un nou mod de a înţelege şi a explica tectonica globului.

Prin tectonică se înţelege partea din Geologie care se ocupă cu studiul fenomenelor care conduc la apariţia unor dislocări suferite de straturile constituite din rocile sedimentare din scoarţa pământului.

Termenul de globală se referă la faptul că noua concepţie înglobează într-o viziune unificatoare mai toate disciplinele Geologiei, astfel că au acelaşi set relativ restrâns de concepte, reuşeşte să dea explicaţii mulţumitoare la numeroase fenomene.

Primul concept a fost acel de expansiune a oceanelor cu corolarul său subducţia la care s-a adăugat ulterior conceptul de placă şi de mişcare a plăcilor care confirmă teoria derivei continentelor.

Aceste teorii au condus la explicarea caracteristicilor oceanelor (morfologie, vârstă, forme, caracteristici geofizice), explicaţii legate de petrologia şi geochimia rocilor constituente ale fundurilor oceanice. Trecând la litosferă s-au putut explica seismele, magmatismul şi metamorfismul, sedimentologia, geomorfologia, paleogeografia etc., formarea munţilor (mişcările orogenice).

Tectonica globală include numeroase domenii ca geofizica, tectonica,

petrologia, geochimia, sedimentologia, paleoclimatologia, paleobiologia etc. precum

şi mecanica, mecanica fluidelor, termodinamica, electro-magnetismul, sprijinindu-se

pe argumente matematice ca funcţii speciale, trigonometrie sferică, ecuaţiile fizicii

matematice, programe de simulare, statistică şi altele.

În mecanismul tectonicii globale sunt implicate direct crusta şi zona din

mantaua superioară (astenosfera – stratul subcrustal plastic).

Studiul reliefului fundului oceanului planetar, a structurii sale a condus la

concluzia că în urma unor curenţi de convecţie în partea superioară a astenosferei,

scuturile continentale se deplasează. Această deplasare este provocată de existenţa

unor zone de extensiune în dreptul rifturilor de pe dorsalele medii oceanice.

Deplasarea este posibilă deoarece partea de jos a litosferei oceanice

comprimată fiind intră sub blocurile continentale şi prin deformare şi fracturare este

asimilată la partea superioară a astenosferei. Zona în care are loc acest fenomen

poartă denumirea de zonă de subducţie deplasarea făcându-se în lungul unei

suprafeţe cu numele de suprafaţa Benioff (Fig. 1).

Fig.1 – Zone de acreţie (extensiune) şi de consum (compresiune) în scoarţa terestră

Aceste fenomene conduc la mişcările orogenice, la generarea cutremurelor tectonice, a apariţiei vulcanilor, a derivei continentelor şi a marilor sinclinale, care în viitor pot da naştere la noi catene muntoase, cum se presupune că a avut loc ridicarea catenei caledoniene, hercinice şi alpino-carpato-himalaiene, a anzilor şi munţilor stâncoşi.

5.2. Plăci litosferice

Din cele expuse rezultă că plăcile litosferice se formează în regiunea dorsalelor (zonă de acreţie) şi se distrug în părţile cele mai îndepărtate, unde intră, prin fosele oceanice, în atmosferă (zona de consum a scoarţei terestre). Contactul dintre plăci în zona de acreţie este divergent, iar în zona de consum (subducţie) este convergent. Apare şi un contact de alunecare a unei plăci pe placa învecinată, care se produce de-a lungul unei falii transformate.

5.2a. Faliile transformate. Au fost puse în evidenţă de către J.T. Wilson (1965). Ele secţionează crestele dorsale într-un sistem aproape paralel şi orientat uneori perpendicular pe dorsală. În cele două compartimente ale celor mai multe falii transformate, dorsala oceanică apare segmentată şi decroşată (deplasată la dreapta sau la stânga) deci în lungul dorsalei nu apare o continuitate netă. Unele falii transformate dezmembrează placa oceanică, mai ales când aceasta înaintează spre mai multe fose, la distanţe diferite faţă de frontul ei general de înaintare.

5.2b. Structura plăcilor. Ca structură, plăcile litosferice cuprind scoarţa şi partea superioară a mantalei cu care formează corpuri geologice de întinderi terestre. Plăcile nu sunt fixe, ci se mişcă pe astenosferă. În cursul timpului geologic, plăcile suferă transformări în ce priveşte mărimea, putând dispărea, putându-se forma altele. Plăcile sunt separate între ele prin mari fracturi care ajung la nivelul astenosferei. În interiorul lor plăcile prezintă falieri, fracturări de o valoare mai mică, afectând scoarţa sau numai nivelele mai de suprafaţă ale acesteia.

Plăcile litosferice nu reprezintă numai părţi de uscat sau numai scoarţă oceanică, ci unele cuprind atât părţi de uscat cât şi părţi din scoarţa oceanică. Scoarţa continentală care intră în compoziţia unei plăci litosferice poate fi comparată cu o bucată de lemn prinsă într-un bloc de gheaţă. Cât timp gheaţa îşi păstrează rigiditatea bucata de lemn este fixă şi nu poate aduce modificări importante în relaţia cu substratul. Scoarţa continentală fiind mai uşoară decât substratul, de provenienţă din manta, nu va putea fi resorbită, deci placa întreagă nu se va putea scufunda şi topi.

5.2c. Zonele de generare a plăcilor litosferice sunt în primul rând crestele dorsale, mediane ale oceanelor. Prin dorsalele mediane se ridică orogene bazaltice din astenosferă. Zone de acreţie mai tinere sunt depresiunile mediane ale Golfului Californiei şi a Mării Roşii. Prin crestele acestor două mări interne se produc noi plăci submerse care vor îndepărta, una faţă de alta, coastele continentale. Cea mai recentă zonă de acreţie în formare este riftul continental est-african, un sistem de fracturi adânci de-a lungul cărora sunt plasate lacurile est-africane şi se manifestă o activitate vulcanică. Participarea zonelor de acreţie la formarea litosferei ar sugera o creştere a suprafeţei terestre. Cercetările efectuate în partea cea mai depărtată de rift a plăcilor oceanice au dus la concluzia că litosfera oceanică se consumă în fose, în acelaşi timp în care se creează.

5.2d. Consumul plăcilor litosferice se produce prin afundare în astenosferă sau prin alunecarea uneia sub alta şi prin coliziunea a două plăci. Afundarea în astenosferă sau subducţia aşa cum rezultă din (Fig. 2) se produce în fosele din faţa arcurilor insulare, ca în vestul Oceanului Pacific, sau în fosele din faţa unei plăci continentale, ca în cazul Pacificului de Est, sub plăcile americane.

Fig. 2 – Subducţia plăcii pacifice în fosa din faţa insulelor japoneze

Plăcile subduse au grosimi considerabile şi vârste de zeci până la sute de milioane de ani. În acest timp ele au atins un grad de omogenitate şi de temperatură care le diferenţiază net de structura, temperatura şi compoziţia astenosferei în care vor fi resorbite şi asimilate. Grosimea acestor plăci şi evoluţia lor, în cadrul tectonicii globale, a generat o denumire adecvată, cea de tectonosferă.

Pătrunderea plăcilor în fose se face cu viteza cu care acestea se formează. Este o pătrundere mecanică, în care contactul dintre placa subdusă şi cea sub care intră se face cu acumulări de energie, cu fisurări, fracturări şi ridicare de temperatură. Subducţia se face în lungul unui plan cu înclinarea de până 50-55° , planul sau zona Benioff, care se poate afunda până la adâncimi de 700 km. În lungul planului Benioff se produc descărcări de energie care dau deformaţiile elastice, cunoscutele seisme sau cutremure de pământ, cum şi fracturări în placa sub care se face subducţia. În cazul subducţiei sub un arc insular, ca în vestul Oceanului Pacific sau în nord-estul Oceanului Indian, subducţia are loc în fosele adânci, iar topiturile magmatice legate de acest proces au dus la formarea unor lanţuri sau arcuri insulare care asociază şi un intens vulcanism. În dosul arcurilor insulare se află mări interne (Ohotsk, Japoniei, Chinei) după care urmează litosfera de tip continental.

În cazul în care două plăci cu scoarţă continentală alunecă una spre alta, are loc un proces de coliziune cu formarea, în aria de contact dintre blocurile continentale, a unor munţi de coliziune (Ural, Himalaya).

Din cele expuse, rezultă că în zonele de generare a plăcilor se produc procese de extensie, de împingere a crustei fixate spre zonele marginale de consum unde intervin procese de contracţie asociate cu subducţie sau coliziune.

5.3. Teoria expansiunii fundurilor oceanice

Modul în care se rup continentele şi se formează litosfera oceanică presupune derularea unor procese geologice la scara globului, care nu pot fi înţelese decât prin teoria expansiunii fundului oceanic. Acest concept a contribuit mai mult decât orice la înţelegerea derivei continentelor şi tectonicii plăcilor.

Ideea expansiunii poate fi atribuită lui Holmes (1944) şi ea poate fi exprimată simplu: când continentele sunt în derivă (se rup şi se depărtează unul de altul), se formează un ocean, prin injecţia de material magmatic în locul unui eventual gol de expansiune. Oceanul mai nou se găseşte la mijloc iar cel mai vechi pe margini (Fig. 3). Pentru a explica centurile orogenice periferice, Holmes a imaginat trei sisteme de curenţi de convecţie cu centrele lor de ascensiune situate sub Gotwana, Laurasia şi Oceanul Pacific.

Curenţii care curg orizontal sub crustă pot căra în spate continentele, dar o rezistenţă frontală enormă o poate opune stratul bazaltic. Când doi curenţi de convecţie vin din sensuri opuse şi se întorc în adâncime, ei antrenează o parte din crusta bazaltică, formând zone de înrădăcinare a munţilor

(Fig. 3b).

Fig 3 – Mecanismul ipotetic al expansiunii fundurilor oceanicecurenţii subcrustali sunt la începutului ciclului de convecţie;

curenţii sunt suficient de puternici pentru a sparge şi deplasa în derivă

fragmentele de crustă continentală care formează munţii.

Conceptul de „expansiune a fundului oceanic” a fost dezvoltat simultan de Hess şi Dietz în anul 1962 şi el poate fi exprimat astfel:

Mantaua este animată de o mişcare de convecţie ce se realizează prin mai multe celule. Pe ramura ascendentă a unei celule materialul incandescent iese la suprafaţă în rifturile medio-oceanice, unde se consolidează generând fundul oceanic.

Faţă de rift, fundul oceanului este animat de o mişcare divergentă, simetrică şi cu viteză egală, determinată de ramura orizontală a celulei de convecţie, până la ramura descendentă. Aceasta antrenează fundul oceanului în fose unde este absorbit, topit şi reîncorporat în manta. Este vorba deci, în ansamblu, de efectul unui transfer de căldură, de la materialul ascendent, cald, din manta, până la reintrarea lui în manta, dar răcit.

5.4. Deriva continentelor.

O consecinţă a formării rifturilor în interiorul unor blocuri continentale, urmate de o invazie a apelor oceanice şi de dezvoltarea, în continuare, a plăcilor oceanice este mişcarea de translaţie sau deriva continentelor. Fără a cunoaşte mecanismul tectonicii plăcilor, în al doilea deceniu al sec. XX, G.J. Taylor şi, îndeosebi, A. Wegener, au dezvoltat teoria translaţiei. În anul 1912 savantul german Wegener a propus teoria derivei continentelor, teorie care susţinea că actualele continente au fost unite într-un continent unic, numit Pangaea, înconjurat de un ocean mondial numit Panthalassa.

Fig 4. – Un singur supercontinent „Pangaea”, înconjurat de un ocean universal „Panthalassa”. Raporturi geografice în urmă cu circa 225 milioane de ani.

El credea că Pangaea a fost unit până în Carboniferul superior (aproximativ acum 300 milioane de ani) şi apoi a început să fie scindat în mai multe fragmente ce au alunecat divergent, formându-se treptat continentele de azi, separate prin mările şi oceanele actuale. Actuala derivă a continentelor a început cu un rift (dorsală) orientat aproximativ latitudinal, care a separat America de Nord de America de Sud şi printr-o falie transformată care a mijlocit o mişcare diferenţiată, de forfecare, prin care Pangaea s-a împărţit în două blocuri: Laurasia în emisfera nordică şi Gondwana în emisfera sudică separate prin Marea Thetys.

În a doua jumătate a erei mezozoice, cele două blocuri au fost destul de îndepărtate unul faţă de altul, mai ales în partea de vest în care s-a format Oceanul Atlantic de mijloc. Un alt rift, cu orientare tot latitudinală, în emisfera australă, a separat, din blocul Goldwanei, un corp continental austral, din care s-au diferenţiat, mai târziu, Antarctica şi Australia. Cu acest eveniment geologic a început formarea şi dezvoltarea Oceanului Indian. După o falie transformată a riftului austral, s-a desprins tot din Gondwana, blocul Indian care şi-a început translaţia spre nord. Riftul Atlanticului de mijloc s-a dezvoltat apoi la nord de golful Gasconiei şi a marcat separarea parţială a Americii de Nord de Laurasia, acesta fiind momentul de început al Atlanticului de Nord. (Fig. 5)

Fig. 5 – Blocul continental nordic Laurasia şi cel sudic sudic Gondwana

A rămas, totuşi, unit, blocul continental Laurasia. Un nou rift, orientat longitudinal, a părut în interiorul Gondwanei, prin care, ulterior, s-a separat America de Sud cu Africa

Cu acest din urmă rift, blocul Gondwana a fost îmbucătăţit şi dirijat spre actuala repartizare a continentelor sudice. În Marea Thetys au urmat procese de încărcare cu material erodat din vechile cute ale munţilor caledonici şi hercinici. Sub greutatea acestora s-au produs procese de subsidenţă şi de sedimentaţie de tip geosinclinal, în care grosimea sedimentelor trădează funcţionarea unor fose adânci.

Funcţionarea riftului dintre America de Sud şi Africa a dus la expansiunea scoarţei oceanice, inundate de Atlanticul de Sud, care s-a extins (Fig. 6), îndepărtând unul de altul, cele două continente.

Fig. 6 – Raporturile paleogeografice în urmă cu 65 milioane de ani.

Riftul Atlanticului de Sud s-a unit cu riftul austral din Oceanul Indian şi a imprimat continentului african o mişcare spre nord. Prin acest proces, suprafaţa Mării Tethys s-a redus. Mişcarea diferenţiată între placa africană şi cea eurasiatică a fost orientată după o falie transformată a dorsalei atlantice extinsă în sectorul mediteranean al Mării Tethys. Înaintarea plăcii africane spre nord a presat sedimentele de geosinclinal din sectorul mediteranean, pe care le-a încreţit, începând din Mezozoic, marcând începutul cutelor alpine, dinarice, carpatice.

Prin extinderea dorsalei gascone spre nord, a început funcţionarea riftului atlantic de nord, pe urma căruia s-a instalat Oceanul Atlantic de Nord, în mod gradat, reducând legătura Americii de Nord cu Eurasia la o fâşie de teren din ce în ce mai îngustă. Din aceasta a rămas la început un pod (legătură) insular care, apoi, a fost marcat numai prin insule izolate.

Dorsala nord-atlantică a imprimat plăcii Atlanticului de Nord o mişcare diferită de cea a Atlanticului de Sud şi a avut ca efect câteva elemente geologice:

• subîmpingerea Europei centrale sub edificiul austro-alpin;• încreţirea unor sectoare din edificiul alpin şi a munţilor Atlas;• ruptura crustei oceanice din Mediterana occidentală;• formarea Apeninilor.

În sectorul Oceanului Indian, placa indiană s-a deplasat înspre Asia. Din continentul african s-a mai desprins un aliniament insular: Madagascar-Seychelles. A început schiţarea dorsalei indiano-pacifice, care apoi a despărţit Australia de Antarctica.

Legăturile paleografice au suferit modificări continue în ultimii 65 milioane de ani, până la conFiguraţia actuală. În acest timp, Europa s-a separat complet de America de Nord, care s-a unit cu America de Sud. Prin formarea Atlanticului de Nord s-a făcut legătura cu Oceanul Îngheţat de Nord. Australia s-a separat complet de Antarctica, apropiindu-se de zona tropical-ecuatorială. India s-a deplasat spre placa asiatică, peste care a alunecat. Contactul acestor două plăci (contact de coliziune) a dus la încreţirea formaţiunilor de geosinclinal dintre ele şi la formarea masivului Himalaya.

Un nou rift în Marea Roşie a rupt Peninsula Arabia din partea de nord-est a Africii şi a împins-o până la sudura cu continentul asiatic. Apele Mării Tethys au fost reduse încetul cu încetul. Din Marea Tethys au rămas: Marea Mediterană, Marea Neagră, Marea Caspică şi un lanţ de lacuri sărate. În cele din urmă, lanţul orogen, pe amplasamentul vechi al Mării Tethys, s-a întins din Pirinei, peste Alpi, Dinarici, Carpaţi, Balcani, Caucaz, până la Himalaya şi de aici până în Indonezia şi Oceania (Fig. 7).

Fig. 7 – Actualele raporturi geografice.

Din cele prezentate mai sus rezultă următoarele:• nu s-au putut da indicii asupra evoluţiei regiunii pacifice înaintea actualei derive, ceea

ce a condus la admiterea unui singur mare bloc continental (Pangaea) înaintea acesteia;

• în mecanismul derivei, nu continentele se deplasează, ci plăcile pe care acestea sunt fixate;

• aria Oceanului Atlantic s-a lărgit, deoarece înnoirea scoarţei oceanice, de-a lungul riftului atlantic, nu a fost urmată de subducţia ei în fose din faţa continentelor;

• absorbţia scoarţei pacifice, atât în vest, în fosele din faţa arcurilor insulare, cât şi în est, în fosele din faţa continentelor americane, a fost şi este mai activă decât formarea scoarţei noi prin dorsala pacifică, ceea ce duce la restrângerea suprafeţei Oceanului Pacific;

• dorsalele oceanice sunt secţionate şi deplasate, faţă de axa lor, prin faliile transformate, de-a lungul cărora apar procese tectonice, vulcanice şi seismice.

Desprinderea actualelor continente dintr-un bloc unic este dedusă şi după unele aspecte geomorfologice şi paleontologice comune unor continente. Coastele estice ale Americii de Sud mulează coastele de vest ale Africii. S-a putut dovedi o continuitate a structurilor geologice şi a conţinutului petrografic între cele două continente: America de Sud şi Africa. Unele resturi mai vechi ale vieţii prezente în roci din America de Sud şi Africa sunt identice, ceea ce pledează pentru condiţii uniforme ale mediului lor de trai şi cu posibilităţi directe de legături geografice între ele.

Continuitatea petrografică şi tectonică de platformă, existenţa aceloraşi feluri de resurse minerale (minereuri de fier ş.a.) precum şi determinări ale vârstei absolute, pe coasta de vest a Africii şi pe cea de est a Americii de Sud atestă legături directe, incontestabile, între aceste continente.

Continuarea actualei derive în viitor. Plecând de la direcţiile derivei actuale a continentelor, oamenii de ştiinţă s-au preocupat şi de predicţia distribuţiei şi aşezării continentelor în următoarele 50 milioane de ani. În Fig 8 este prezentată o astfel de prognoză aparţinând lui S.W. Matthews (1973).

Fig. 8 – Raporturile geografice probabile peste 50 milioane de ani.

Oceanul Atlantic şi Oceanul Indian îşi vor mări suprafeţele în viitor: în Oceanul Atlantic, prin funcţionarea dorsalei mediane şi fără procese de subducţie; în Oceanul Indian prin dorsala Carlsberg, cât şi prin dorsalele sudice (australe). În schimb, Oceanul Pacific îşi va reduce suprafaţa, deoarece faţă de dorsala asimetrică, activă numai într-o parte din est, apar două zone întinse de subducţie: sub continentele americane şi sub arcurile insulare din vest şi nord-vest.

Translaţia plăcii africane şi a microplăcilor egeică şi turcă va duce la micşorarea suprafeţei Mării Mediterane.

Evoluţia în zona pacifică este legată de poziţia asimetrică a dorsalei pacifice, care s-a apropiat şi a intrat parţial sub placa Americii de Nord. Acest proces a generat falia San Andreas (şi faliile asociate), care începe din golful Californiei. Procesul de acumulare asociază înmagazinarea unor tensiuni a căror eliberare produce seisme de grad ridicat. Tot datorită asimetriei dorsalei pacifice şi intrării sub continentul nord-american, rămâne activă numai partea centrală şi australă a dorsalei.

În aceste condiţii, placa pacifică va suferi în viitor o deplasare laterală şi de rotire în sens invers acelor de ceasornic, aflându-se în fosele din nordul, nord-vestul şi vestul Oceanului Pacific.

În Africa se va accentua funcţionarea marelui rift din partea de est a continentului în lungul căruia sunt înşirate de la sud la nord, lacurile africane principale. Riftul va duce la inundarea cu apă oceanică şi la separarea estului african de restul continentului. Partea de la est de rift va fi împinsă înspre continentul asiatic. Restul continentului african, prins între dorsala atlantică şi cea nou formată prin riftul african, legată cu riftul din Marea Roşie, vor imprima Africii o mişcare de rotaţie proprie, aducând teritoriul Tunisiei şi al Libiei în dreptul Peninsulei Iberice.

Prin dispariţia istmului Suez se va face o legătură directă între Marea Mediterană şi Marea Roşie, mult lărgită. Se prevede ca Golful Gasconiei să înainteze spre est, pe la nord de Pirinei, astfel ca Peninsula Iberică să fie legată de Europa numai printr-un istm.

Pentru a se da o explicaţie deplasării plăcilor din zona dorsalelor precum şi funcţionării riftului oceanic, s-a admis existenţa , sub litosferă sau tectonosferă, a unor curenţi de convecţie, care se formează între astenosferă şi partea de suprafaţă a mezosferei, deci în mantaua exterioară, între două straturi diferit încălzite şi suprapuse, cel superior fiind mai rece. Un astfel de curent are o ramură ascendentă, prin care se face un transport de material mai cald, o magmă bazică prin care se alimentează rifturile, material care regenerează scoarţa oceanică, şi o ramură tot ascendentă, dar paralelă cu placa litosferică şi cu planul de subducţie şi care înlesneşte absorbţia şi asimilarea în astenosferă şi în manta a scoarţei consumate.

Teoria derivei continentelor a fost amplu combătută de oamenii de ştiinţă din vremea respectivă, obiecţiile aduse fiind numeroase, cele mai grave privesc efectele pe care ar trebui să le dea alunecarea continentelor dinspre poli spre ecuator, mecanismul formării lanţurilor muntoase şi altele.

Deşi unele concepţii au sugerat că a existat o singură figuraţie a continentelor anterioară unei derive unice şi că a avut loc o singură fragmentare a acestui supercontinent, se acceptă în prezent, prin introducerea ciclului Wilson în 1966, că în istoria geologică a Pământului au existat o succesiune de supercontinente care au fost fragmentate şi reunite repetat în diferite configuraţii.

În prezent ipoteza care se consideră că explică aproape în totalitate fenomenele şi procesele endogene este ipoteza tectonicii plăcilor sau a tectonicii globale.

5.5. Tectonica plăcilor

Noua concepţie explică deriva continentelor, mişcările epirogenice, fenomenele magmatice (erupţiile vulcanice) fenomenele metamorfice şi cutremurele de pământ.

Ideea esenţială a teoriei tectonicii plăcilor este că suprafaţa globului terestru poate fi privită ca un mozaic de plăci litosferice rigide, care au posibilitatea atat de a se mişca pe substratul lor astenosferic, cât şi una în raport cu celelalte. În mod particular, tectonica plăcilor este studiul interacţiunii plăcilor litosferice în jurul marginilor lor.

Teoria tectonicii în plăci a fost fondată pe baza concepţiei despre expansiunea fundurilor oceanice. Studierea reliefului fundului oceanic, a repartiţiei focarelor seismelor şi a vulcanilor pe glob a permis să se confirme faptul că litosfera nu alcătuieşte o pătură continuă, ci este fragmentată într-o serie de calote sferice, separate de mari discontinuităţi, de-a lungul cărora se produc numeroase cutremure de pământ, un vulcanism puternic şi intense procese tectonice.

Plăcile litosferice (denumirea de placă a fost introdusă de McKenzie şi Parker, 1967) au mărimi de 104-108 km2 şi grosimi medii de 70 km sub oceane (plăci oceanice) şi 150 km sub ariile continentale (plăci continentale) fiind lipsite practic de deformaţii.

Se acceptă în prezent că globul terestru este acoperit de 6 plăci majore (după unii autori şapte plăci), cu suprafeţe de 107-108 km2, opt plăci intermediare, cu suprafeţe între 106-107 km2 şi peste 20 plăci mici cu suprafeţe de 105-106 km2 dintre care multe nu sunt precis determinate (Fig. 9)

Fig. 9 – Plăcile litosferice şi mişcarea lor

Cele şase plăci majore, mărginite de cordiliere (lanţuri muntoase submarine), fose abisale, falii sau lanţuri muntoase tinere, sunt:

• Placa Antarctică (cu fundul oceanic înconjurător);• Placa Americii (cu partea vestică a fundului Oceanului Atlantic) care poate fi

considerată ca fiind alcătuită din două plăci majore, Nordamericana si Sudamericana;• Placa Pacificului;• Placa Indo-Australiană;• Placa Africană (cu partea estică a Oceanului Atlantic şi cea vestică a Oceanului

Indian);• Placa Eurasiatică (cu fundurile oceanice învecinate).

În cadrul acestora au fost identificate cele opt plăci intermediare: Filipinelor, Arabă, Nazca, Cocos, China, Caraibelor, Noua Scoţie, Iran. Plăcile mici par a se dezvolta mai frecvent în apropierea zonelor de coliziune continent-continent sau arc-continent şi sunt caracterizate prin mişcări rapide. Astfel, de-a lungul limitei de coliziune între continentele Eurasia şi Africa se găsesc o serie de microplăci: Turcă, Egeeană, Adriatică, Euxinică, Apuliană etc., sau de-a lungul limitei de coliziune arc-continent ale plăcilor Pacifică şi Australo-Indiană, microplăcile: Vanuatu, Noua Guinee, Tonga etc.

Microplăcile sunt bucăţi rupte din plăcile mai mari sau resturi ale unor plăci majore existente înaintea celor actuale; caracteristic pentru ele este faptul că se mişcă mult mai repede decât plăcile majore, alteori se ridică sau coboară mult.

În zona ţării noastre funcţionează un sistem de microplăci, caracteristice spaţiului dintre nordul Africii şi centrul Europei. Acestea sunt: placa Moesică, ce avansează din sud şi pătrunde sub Carpaţii Meridionali; placa transilvano-panonică, ce avansează spre est; placa rusă, care pătrunde sub Carpaţii Orientali; placa Mării Negre, cu Dobrogea ce avansează mai rapid spre Curbura Carpaţilor şi creează cutremurele vrâncene.

Plăcile se compun atât din scoarţa bazaltică (oceanică) cât şi din scoarţa granitică (continentală). Unele dintre ele suportă mai multă scoarţă continentală (plăcile euro-asiatice, africană, americană), altele însă se compun, în principal, din scoarţa oceanică (placa pacifică).

Între plăcile litosferice există trei tipuri majore de limite:rifturi (numite şi limite divergente sau de acreţiune), când cele două plăci se mişcă

îndepărtându-se una de alta. Astfel de limite se întâlnesc pe dorsalele medio-oceanice unde se formează fund oceanic nou ce se alipeşte plăcii existente, împingând-o lateral;

fose sau limite convergente, când cele două plăci se mişcă una spre alta, una dintre plăci fiind consumată prin afundare sub cealaltă. Acest proces se numeşte subducţie şi este caracteristic contactelor convergente dintre două plăci oceanice, între o placă oceanică şi una continentală sau între două plăci ce poartă pe ele continente şi care ajung în coliziune;

falii transformate când mişcarea relativă a plăcilor se produce de-a lungul limitei de separaţie dintre plăci, fără a se crea sau a se distruge scoarţa oceanică.

5.5.1. Mişcarea plăcilorÎntrucât toate plăcile litosferice sunt în mişcare, deplasarea unei plăci este

descrisă în raport cu alta care este considerată, în mod arbitrar, fixă. Mişcarea plăcilor este provocată de mişcările magmei din astenosferă. Se consideră că, datorită încălzirii, magma este antrenată în mişcări de convecţie, dar, ajunsă la adâncimi mai mici, devine mai densă prin răcire şi începe să coboare. Se formează astfel celule de convecţie, cu ramuri ascendente şi ramuri descendente, legate între ele prin ramuri orizontale.

Plăcile se deplasează plutind pe astenosferă, în direcţii diferite, cu viteze ce variază între 1-12 cm/an. De exemplu, placa euro-asiatică se depărtează de cea americană cu cca 2 cm/an, iar microplaca turcă (din nordul plăcii arabice) se deplasează spre vest cu o viteză de 11 cm/an.

În al doilea rând, s-a constatat că plăcile se reînnoiesc mereu şi cresc ca suprafaţă cu aproximativ 2 km2/an pe tot globul, prin materie venită din astenosferă; magma urcă prin crăpăturile ce separă plăcile vecine, se răceşte şi se lipeşte de aceste plăci împigându-le lateral. În fine, pe marginile opuse locurilor unde vine magma din adânc se produce un fenomen invers, de coborâre şi retopire lentă a plăcilor în astenosferă, fenomen numit subducţie.

Aşadar, părţile principale unde se observă bine mecanismul dinamicii scoarţei terestre sunt marginile plăcilor, care au funcţionalităţi diferite, dar complementare. Aceste funcţionalităţi se materializează şi prin două elemente ale reliefului fundului oceanic: dorsalele oceanice (lanţuri de munţi suboceanici) şi fosele oceanice (gropile cele mai adânci, situate de obicei lângă continente sau lângă arcurile de insule); în primele se ridică magma şi aici, plăcile cresc, iar în fose marginile plăcilor care coboară şi se retopesc, placa în întregul ei deplasându-se, ca o bandă rulantă, de la dorsală către fosă.

În regiunile axiale ale dorsalelor apar depresiuni înguste şi alungite, numite rifturi. În rifturi, curenţii magmatici ascendenţi provoacă revărsări de lave bazaltice. Se formează astfel un segment de scoarţă tânără oceanică.

Plăcile litosferice, situate pe ambele părţi ale dorsalei oceanice, sunt împinse lateral de segmentul nou format al scoarţei.

Astfel are loc expansiunea fundului oceanic. (Fig 10)

Fig. 10 – Contact divergent între plăcile litosferice şi expansiunea fundului oceanic

Deplasarea laterală a celor două plăci se face şi prin acţiunea ramurilor orizontale ale curenţilor magmatici subscrustali.

În lungul rifturilor se formează astfel lanţuri muntoase alcătuite din blocuri, cu relief în trepte, care urcă până la 3.700 metri deasupra fundurilor oceanice. Lungimea totală a dorsalelor medio-oceanice ajunge la cca. 62.000 km. lăţimile lor sunt între 1.000-2.500 km

Pot exista diverse tipuri de contact între plăcile scoarţei. Sunt contacte între plăci de acelaşi gen (de exemplu, între două plăci oceanice), contacte între plăci diferite (oceanice şi continentale) etc.

În lungul rifturilor, cele două plăci vecine se deplasează în sensuri opuse, în direcţii perpendiculare pe rift, contactul fiind de tip divergent. Acest tip de contact nu este prezent numai pe fundul oceanelor, ci şi la limita dintre continente sau în interiorul lor. La prima categorie poate fi atribuit riftul Mării Roşii dintre Placa Africană şi Placa Arabică; in cea de a doua – sistemul riftului Est-African, dintre Placa Africană propriu-zisă şi Placa Somaliei. Acest rift arată începutul destrămării continentului şi formării, între plăcile ce se îndepărtează, a unui bazin maritim. Un asemenea exemplu, într-o fază mai avansată, în raport cu riftul Est-African, ar putea fi riftul Mării Roşii.

Contactele de tip convergent (coliziune) sunt prezente la întâlnirea plăcilor ce se mişcă în sens opus, adică una spre alta. Asemenea contacte pot avea loc între o placă oceanică şi una continentală între două plăci oceanice (fig. 11), dar şi între două placi continentale (fig. 12).

Fig. 11 – Contact convergent între două plăci oceanice cu subducţia uneia dintre ele

Fig. 12 - Contact de tip divergent

Ultimul tip de convergenţă mai este numit convergenţă de tip himalayan. În acest caz, iniţial plăcile continentale sunt separate printr-o placă oceanică ce se subduce sub una din cele continentale. Pe măsură ce se subduce şi se consumă placa oceanică, plăcile continentale se apropie şi, în cele din urmă, se produce coliziunea lor. Materialele sedimentare acumulate în fosa din zona subducţiei sunt comprimate, cutate puternic şi transformate într-un lanţ montan cu cute mari, deversate spre placa subdusă.

Fig. 12 – Contact convergent între două plăci continentale

5.5.2. Consecinţe ale tectonicii plăcilorMişcările plăcilor litosferice au drept consecinţe un şir de fenomene cu

repercursiuni importante pentru relieful şi structura scoarţei terestre. Dintre acestea, se disting mişcările tectonice de formare a munţilor (mişcările orogenetice), mişcările oscilatorii, procesele vulcanice şi procesele seismice.