מבוא לטקטוניקה שמוליק מרקו החוג לגיאופיזיקה ומדעים...

מבוא לטקטוניקה

שמוליק מרקו

החוג לגיאופיזיקה ומדעים פלנטריים

עיקרי טקטוניקת הלוחותהליתוספירה מורכבת מלוחות. •לוח יכול לכלול קרום אוקיאני, קרום יבשתי או שניהם.•

עיקרי טקטוניקת הלוחותהלוחות נמצאים בתנועה מתמדת, כל לוח נע ביחס לשכניו.•קצבי התנועה הם מסדר גודל של סנטימטרים בודדים •

בשנה.הלוחות קשיחים, עיקר הדפורמציה מתרחשת בגבולות שבין •

הלוחות. רעידות אדמה ופעילות מגמתית שכיחים לאורך הגבולות.

)נוסף שטח, לרוב נוצר קרום התרחקותבגבולות חלה • במקביל )מופחת שטח( או תנועה התנגשותאוקיאני( או

)אין שינוי בשטח(. בחלק מהגבולות יש תנועה אלכסונית - שילוב של תנועה במקביל עם התנגשות או התרחקות.

יש בסך הכל איזון בין ההיווצרות להפחתה )=שטח כה"א •קבוע(.

תנועת הלוחות הטקטוניים מליון השנים האחרונות200

The Tectonic Plates תשבץ הלוחות בהווה

תצפיות

מעוות בקנה מידה גדול מחייב תנועה אופקית

פעילות מגמתית -עדות לזרימת

חומר בתוך כדור הארץ

הכח המניע – זרמי קונבקציה במעטפת

הטופוגרפיה של כדור הארץחלוקה ליבשות ואוקיאנוסים *

חופי האוקיאנוס האטלנטי מתאימים כמו פיסות של פאזל * מסודרים ברצועות, העמקים הגדולים וההרים, מישורי* רוב השטח

גם בים וגם ביבשה

הרי געש פעילים ורעידות אדמה

חפיפה בהופעה, לרוב ברצועות מאורכות באזורים הרריים

עדויות לסלעים שלא נמצאים באתרם המקורי

סלעים ייחודיים לאקלים מסוים

פחם )משקע של אקלים טרופי( מצוי באנטארקטיקה, אנגליה, מונגוליה

'וכו

כמו כן, משקעי מלח מצויים באירופה, שריטות של קרחונים נמצאים בדרום הודו ועוד

שריטות של קרחונים

כמו כן, משקעי מלח יש באירופה, ושריטות קרחונים יש בדרום הודו

מידע חדש מהאוקיאנוסים:מיפוי בתימטרי, מיפוי מגנטי ומיפוי שדה הגרביטציה של

הקרקעית

עמק בשיא הרכס

קרקעית האוקיאנוסיםלרוב שטוחה, רכסי הרים ארוכים בנויים מבזלת ועם עמק בשיא

הרכס

ק"מ4

החתימה המגנטית סימטרית

משני עברי הרכס האוקיאני

Earth’s Magnetic

Field

•Dipolar •Geocentric, Approximately aligns with the rotation axis •DynamicSecular Variation and Reversals

Polarity Reversalsהיפוכים מגנטיים

NS

ההיפוכים מופיעים באופן אקראי, אין העדפה לצפון

או לדרום

Reversals are random, there is no clear preference neither to north nor to south

0.78

האינקלינציה המגנטית תלויה בקו הרוחב

tan Inc. = 2tan מדידת האינקלינציה הטבועה בסלע מאפשרת חישוב

מקומו המקורי בכדור הארץ

Inc

Earth’s Magnetic Field is Recorded in Rocks

Thermal MagnetizationMagnetic particles align with the direction of the geomagnetic field while the temperature is higher than the Curie Temperature. When the magma cools down the magnetization is locked in the rock.

Earth’s Magnetic Field is Recorded in Rocks

Depositional MagnetizationMagnetic particles align with the direction of the geomagnetic field as they settle down through the water. The field direction is recorded in the sediment.

קרקעית האוקיאנוסים נוצרת ברכסים עקב תנועת פתיחה

האוקיאנוסים נוצרים במקום שיש תנועת פתיחה

עוצמת שדה נמוכה תואמת לתקופת פולריות הפוכה מהפולריות הנוכחית

קרקעית אוקיאנית נוצרת במקום שבו היבשה מתבקעת

החתימה המגנטית סימטרית משני

עברי הרכס האוקיאני

לקרקעית האוקיאנוסים יש מבנה "אופייני המכונה "אופיוליט

בזלת "כריות" אופיינית להתפרצות בזלת מתחת למים – צילום מקרקעית האוקיאנוס באזור הרכס

בזלת "כריות" עתיקה באופיוליט בעומאן

דייקים מקבילים – שריד

לקרקעית אוקיאנית עתיקה

“Black Smokers”פעילות הידרותרמלית ברכס הפציפי

“Black Smokers”פעילות הידרותרמלית ברכס הפציפי

לחומרים שהנביעות מכניסות לאוקיאנוסים יש השפעה

משמעותית על הרכב המים

קרקעית האוקיאנוס האטלנטי

אנימציה

גיל קרקעית האוקיאנוסים

קצבי הפתיחה שונים ממקום למקום•כשהקצב מהיר – הרכס גדל, חלה עליה במפלס האוקיאנוסים•

תנועת הלוחות הטקטוניים מליון השנים האחרונות200

תנועה של חלקי קרום כדור הארץ מלווה ברעידות אדמה. רעידת אדמה = שיחרור

אנרגיית מעוות אלסטימאמץ נאגר בקרום על ידי מעוות

)שינוי צורה( אלסטי. כשהקרום נכנע ונשבר המאמץ משתחרר בבת אחת.

השיחרור מחולל רעידת אדמה.

בנקודה המכונה מתחילהרעידת אדמה . מהמוקד מתפשט הקרע וגדל מוקד

אומשטח השבירה למשטח המכונה .העתק

מוקד

ברעידות חזקות הקרע מגיע עד פני השטח.

רעידות משנה נפוצות בשולי משטח ההעתק

מוקד הרעידה

העתק )משטח השבירה(

מידת Xעוצמת הרעידה )המומנט הסייסמי(= שטח ההעתקהחיכוךXהתזוזה

סנטימטרXיחידות: דין

הרי געש פעילים ורעידות אדמה

גבולות הלוחות בדרום מזרח אסיה

עומק רעידות האדמה גדל כלפי

צפון מזרח

אוסטרליה

הודו

האוקיאנוס ההודי

המוקדים נמצאים עמוק יותר בכיוון צפון מזרח

"ומגדירים את "מישור וואדטי-בניוף

סומטרה

מישור ההפחתה נוחת בכיוון צפון-מזרח

אזור הפחתה באוקיאנוס

See animation: http://www.wwnorton.com/nrl/geo/earth/animation_list.htm

רעידות אדמה מצביעות על הגבולות שבין הלוחות, שם עיקר הפעילות

הטקטונית

?היכן אזורי ההפחתה העיקריים

צונאמי ביפנית: גל ים מפתיע

במעגן

גלי צונאמי נוצרים כשמסה גדולה של מים זזה בפתאומיות, לרוב עקב העתקה בקרקע

הים

.עשרות מטריםלגלי ים שנגרמים מרוחות יש אורך גל של . עשרות קילומטריםלצונאמי אורך גל של

קמ"ש.1000 עד 700מהירות התקדמות: כ-הגלים גובהים ונשברים בקרבת החוף בגלל השפעת

הקרקעית.

צונאמי, תאילנד

26.12.2004

סוגי התנועה בגבולות שבין הלוחותפתיחה )בעיקר באוקיאנוסים, נוצר שטח •

חדש(

התנגשות )מופחת שטח(•

טרנספורם )תנועה במקביל, אין שינוי •בשטח(

אלכסונית )שילוב של רכיב התנגשות או •פתיחה ורכיב מקביל לגבול(

סוגי גבול בין לוחות טקטוניים

הפחתה של קרקעית האוקיאנוס

מהתכה חלקית של המעטפת נוצרת מגמה בזלתית )ברכס האוקיאני(. מהתכה חלקית של בזלת+מעטפת נוצרת מגמה גרניטית )באזור

הפחתה(.

התכה של מעטפתבזלת←

התכה של מעטפת+קרום

←גרניטאוקיאני

שלושה טיפוסים של אזורי הפחתה

Continent-Continent

Ocean-Ocean

Ocean-Continent

מ"ש - יבשת-על200מפת כדור הארץ לפני כ-

TETHYS

קרחוני פנגיאה

שיחזור רצועות אקלים בפנגיאה

CO2טקטוניקה ו-

שמגביר את אפקט החממה. CO2הרי געש פולטים בין השאר גם גז

קצב הפעילות הוולקנית משפיע על האקלים

היווצרות יבשת

באזורי הפחתה ניתך קרום אוקיאני ונוצר קרום קל יותר שהולך ומצטבר עד שנוצרות קשתות

איים

בהפחתה של קרום אוקיאני שעיקרו בזלתי נוצר קרום קל ועבה יותר שעיקרו גרניטי. עם התקדמות תהליכי ההפחתה פיסות של הקרום החדש מתנגשות, לפעמים מתחברות ליבשה קדומה יותר

וכך גדל הקרום היבשתי. בין פיסות קרום שהתנגשו נצבטו קרעי קרום אוקיאני.

בהפחתה של קרום אוקיאני שעיקרו בזלתי נוצר קרום קל ועבה יותר שעיקרו גרניטי. עם התקדמות תהליכי ההפחתה פיסות של הקרום החדש מתנגשות, לפעמים מתחברות ליבשה קדומה יותר

וכך גדל הקרום היבשתי. בין פיסות קרום שהתנגשו נצבטו קרעי קרום אוקיאני.

קשתות האיים הולכות וגדלות

בהפחתה של קרום אוקיאני שעיקרו בזלתי נוצר קרום קל ועבה יותר שעיקרו גרניטי. עם התקדמות תהליכי ההפחתה פיסות של הקרום החדש מתנגשות, לפעמים מתחברות ליבשה קדומה יותר

וכך גדל הקרום היבשתי. בין פיסות קרום שהתנגשו נצבטו קרעי קרום אוקיאני.

התנגשות בין קשתות איים ויבשה

היווצרות פנפליין – שלב סופי של תהליך בניית קרום יבשתי

ההתנגשות בין הגושים מסתיימת ותהליכי בליה וסחיפה של פני השטח מותירים משטח כמעט מישורי, פנפליין.

לרוב הפנפליין מתכסה בסדימנטים

ההתנגשות בין הגושים מסתיימת ותהליכי בליה וסחיפה של פני השטח מותירים משטח כמעט מישורי, פנפליין.

קרום כדור הארץיבשתי אוקיאני

ק"מ35לרוב בעובי כ-•

בנוי בעיקר מגרניט•

נוצר מהתכה חלקית •באזורי הפחתה

גרם לסמ"ק2.7כ-•

5-7לרוב בעובי כ-•ק"מ

בנוי בעיקר מבזלת•

נוצר מהתכה חלקית •ברכסים האוקיאניים

גרם לסמ"ק3.3כ-•

אימותים נוספים לטקטוניקת הלוחות

שפיעת חום – ביטוי לפעילות המגמתית ברכסים האוקיאניים

עומק הקרקעית תואם את גיל הבזלת

t-1/2~עומק

שפיעת החום דועכת עם הזמן

Q~t-1/2

t יחסית הפוכה לשורש הגיל Qשפיעת החום דוגמא - של הקרקעית וכך גם הבתימטריה

Airyלמודל האיזוסטסה של

קרקעית

איזותרמה

h)t(

פני המים

הטופוגרפיה של פני המים באוקיאנוסים מבטאת את שדה

הכבידה של הקרקעית

פני המים הם משטח שבו פוטנציאל הכבידה שווה בכל נקודה. בכל מקום פני המים ניצבים לוקטור

השקול של הכבידה. תוספת המסה של הרכס על הקרקעית יוצרת הטיה של המשטח שווה-הפוטנציאל.

הטופוגרפיה של פני המים באוקיאנוסים מגלה את האלמנטים

העיקריים בקרקעית

אימות נוסף לתאוריית

תנועת הלוחות

תנועת הלוח מעל הוואי

Ages of Hawii – Emperor Sea Mounts

Hawaii<1 my

Kauai5 my

10 my

55 my

30 my

70 my

48 my

Hot-Spotsאימות לתנועת הלוחות על

פי נקודות חמות

אנימציות על טקטוניקת הלוחות

http://www.learninggeoscience.net/free/00040/index.htm

http://www2.wwnorton.com/college/geo/egeo/animations/ch2.htm

סכום וקטורי המהירות בצומת משולש הוא אפס

Vab+Vbc+Vca=0

a

bc

?Vca

VbcVab

Tectonic Map of the Earth

?איך מתעדים את תנועת הלוחותגילי קרקעית האוקיאנוס )אנומליות מגנטיות(: מיליוני שנים•מיפוי מפורט ביבשות: מיליוני שנים•נקודות חמות: מיליוני שנים•פאליאומגנטיזם: מיליוני שנים•פאליאוסייסמולוגיה: אלפי שנים•מדידות גיאודטיות: שנים בודדות•

פאליאוסייסמולוגיה: עדויות לתנועה

באלפי השנים האחרונות

אפיקים מוסטים ימינה

(San Andreas Fault, California)

העתק

טרנספורם ים

המלח

* לוח ערב נע שמאלה ביחס לסיני

* ים סוף הולך ומתרחב* אזור הרי הזגרוס-טאורוס

נלחץ

דוגמא מהמזרח התיכון

העתק טרנספורם ים

המלח

* לוח ערב נע שמאלה ביחס לסיני* ים סוף הולך ומתרחב

* אזור הרי הזגרוס-טאורוס נלחץ

http://www.itis-molinari.mi.it/Gtopo30.htmמקור המפה:

מפה טקטונית של המזרח

התיכון

After Garfunkel 1970

מיפוי מפורט מאפשר השוואה בין שני צידי העתקים

מוקדי רעידות אדמה מבטאים את פעילות השבירה של הקרום

בהווה

משולש אפארוולקניזם בזלתי באזור

ביקוע פעיל

60 'מ

ע"י 1179מצד עתרת שנבנה בשנת הצלבנים נחצה על ידי העתק הירדן

התמונה הבאה

העתק הירדן מסיט את החומה הדרומית של מצד עתרת שמאלה

' מ2.1בשיעור

N

2.1 m

(GPS) מערכת איכון מלוויינים

ק"מ,20,000 לוויינים בגובה 30 שעות,12הקפת כה"א ב-

מ'30דיוק פחות מ-

השוואה בין מדידות גיאודטיות של תנועת למדידות גיאולוגיותGPSהלוחות בעזרת

GPS גיאולוגיה

סטיות משמעותיות יש בגבולות בין לוחות, שם יש מעוות מקומי

טקטוניקת הלוחותהליתוספירה שבורה ללוחות. •לוח יכול לכלול קרום אוקיאני, קרום יבשתי או שניהם.•הלוחות נמצאים בתנועה מתמדת, כל לוח נע ביחס לשכניו.•קצבי התנועה הם מסדר גודל של סנטימטרים בשנה.•הלוחות קשיחים, עיקר הדפורמציה מתרחשת בגבולות שבין •

הלוחות. רעידות אדמה ופעילות מגמתית שכיחים לאורך הגבולות.

)נוסף שטח, לרוב נוצר קרום התרחקותבגבולות חלה • במקביל )מופחת שטח( או תנועה התנגשותאוקיאני( או

)אין שינוי בשטח(. בחלק מהגבולות יש תנועה אלכסונית - שילוב של תנועה במקביל עם התנגשות או התרחקות.

יש בסך הכל איזון בין ההיווצרות להפחתה. •הסכום הוקטורי של התנועה בצומת משולש הוא אפס.•