3 Main tectonic features

12
Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 19 Κεφάλαιο 3 ΚΥΡΙΑ ΤΕΚΤΟΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΓΗΣ Τα κύρια τεκτονικά χαρακτηριστικά της λιθόσφαιρας που περιγράφονται στο κεφάλαιο αυτό είναι εξαιρετικής σημασίας, καθώς οι δομές που παρουσιάζουν μας παρέχουν τις πληροφορίες για να κατανοήσουμε τις μεγάλης-κλίμακας δυναμικές διεργασίες που γίνονται στον γήϊνο φλοιό και πώς αυτές εξελίσσονται με το χρόνο. Παρόλο που οι ωκεανοί καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο τμήμα της επιφάνειας της γης ο ωκεάνιος φλοιός είναι σημαντικά νεότερος από τον ηπειρωτικό φλοιό. Για αυτό το λόγο ο ωκεάνιος φλοιός είναι πιο απλός από πλευράς εξέλιξης μια και αντικατοπτρίζει μόνο τα πιο σύγχρονα τεκτονικά γεγονότα στη εξέλιξη του γήϊνου φλοιού. 3.1 ΩΚΕΑΝΙΟΣ ΦΛΟΙΟΣ 3.1.1 Χαρακτηριστικά του ωκεάνιου φλοιού Οι αχανείς εκτάσεις στον πυθμένα των ωκεανών είναι σχεδόν οριζόντιες. Ο ωκεάνιος φλοιός κάτω από αυτές τις περιοχές είναι χαρακτηριστικά ομοιόμορφος τόσο σε πάχος όσο και σε σύσταση. Το πάχος του κυμαίνεται από 3-10 χλμ., με μέση τιμή τα 5 χλμ., πράγμα που δείχνει πόσο λεπτός είναι σε σύγκριση με τον ηπειρωτικό φλοιό ο οποίος έχει μέση τιμή πάχους τα 35 χλμ. Ο ωκεάνιος φλοιός αποτελείται κυρίως από πυριγενή πετρώματα βασαλτικής σύστασης. Αυτές οι επίπεδες περιοχές του ωκεάνιου πυθμένα περιλαμβάνουν τις ωκεάνιες ράχεις και τις αβυσσικές πεδιάδες. ∆ιάσπαρτες σε όλο των ωκεάνιο φλοιό βρίσκονται επίσης περιοχές με ανώμαλα παχύ φλοιό, συστήματα νησιωτικών τόξων-διαύλων και ασεισμικές ράχες σχετικά παχύτερου φλοιού (Εικόνα 3.1). Βαρυτικές μετρήσεις στους ωκεανούς έδειξαν ότι η βαρυτομετρική ανωμαλία ελεύθερης επιφάνειας είναι σχεδόν μηδέν πράγμα που δείχνει ότι το μεγαλύτερο τμήμα του ωκεάνιου φλοιού βρίσκεται σε ισοστατική ισορροπία και οι διαφορές του υψομέτρου αντικατοπτρίζουν διαφορές στην πυκνότητα ή το πάχος του υποκείμενου φλοιού ή μανδύα. Ένα μοντέλο στρωμάτωσης του ωκεάνιου φλοιού βασίστηκε στις ταχύτητες των P-σεισμικών κυμάτων. Η λιθολογική ερμηνεία των στρωμάτων αυτών βασίστηκε είτε σε άμεση δειγματοληψία του ωκεάνιου φλοιού είτε από συσχέτιση με λιθολογικές ενότητες στην επιφάνεια της γης που έχουν ερμηνευτεί ως παλαιός ωκεάνιος φλοιός. Το ανώτερο στρώμα , στρώμα 1, έχει ταχύτητες Vp 3 έως 5 χλμ/λ και περιλαμβάνει μη συνεκτικά ιζήματα πελαγικής, ημιπελαγικής ή τουρβιδιτικής προέλευσης. Το στρώμα 2 έχει τιμές ταχυτήτων 5-6χλμ/λ και περιλαμβάνει κυρίως υποθαλάσσια εκρηξιγενή και υποηφαιστειακά πετρώματα βασαλτικής σύστασης. Το στρώμα 3 έχει ταχύτητες 6-7.5 χλμ/λ και θεωρείται ότι περιλαμβάνει βασικά-υπερβασικά πλουτώνια πετρώματα ή και σερπεντινιωμένους περιδοτίτες. 3.1.2 Χαρακτηριστικά των περιθωρίων και του εσωτερικού των ωκεάνιων πλακών Τα περιθώρια των πλακών σε περιοχές απόκλισης είναι περιοχές με υψηλή τοπογραφία, χαρακτηριστικές στο εσωτερικό των ωκεάνιων λεκανών ε εξαίρεση τον ανατολικό Ειρηνικό και τον βορειοδυτικό Ινδικό ωκεανό). Αυτές οι μεσο-ωκεάνιες ράχες αποτελούν μια συνεχή τοπογραφική ανύψωση η οποία έχει μήκος 40.000 χλμ, ύψος περίπου 2.5 χλμ σε σχέση με

Transcript of 3 Main tectonic features

Page 1: 3 Main tectonic features

Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 19

Κεφάλαιο 3

ΚΥΡΙΑ ΤΕΚΤΟΝΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΗΣ ΓΗΣ

Τα κύρια τεκτονικά χαρακτηριστικά της λιθόσφαιρας που

περιγράφονται στο κεφάλαιο αυτό είναι εξαιρετικής

σηµασίας, καθώς οι δοµές που παρουσιάζουν µας

παρέχουν τις πληροφορίες για να κατανοήσουµε τις

µεγάλης-κλίµακας δυναµικές διεργασίες που γίνονται στον

γήϊνο φλοιό και πώς αυτές εξελίσσονται µε το χρόνο.

Παρόλο που οι ωκεανοί καταλαµβάνουν το µεγαλύτερο

τµήµα της επιφάνειας της γης ο ωκεάνιος φλοιός είναι

σηµαντικά νεότερος από τον ηπειρωτικό φλοιό. Για αυτό

το λόγο ο ωκεάνιος φλοιός είναι πιο απλός από πλευράς

εξέλιξης µια και αντικατοπτρίζει µόνο τα πιο σύγχρονα

τεκτονικά γεγονότα στη εξέλιξη του γήϊνου φλοιού.

3.1 ΩΚΕΑΝΙΟΣ ΦΛΟΙΟΣ 3.1.1 Χαρακτηριστικά του ωκεάνιου φλοιού

Οι αχανείς εκτάσεις στον πυθµένα των ωκεανών είναι

σχεδόν οριζόντιες. Ο ωκεάνιος φλοιός κάτω από αυτές τις

περιοχές είναι χαρακτηριστικά οµοιόµορφος τόσο σε

πάχος όσο και σε σύσταση. Το πάχος του κυµαίνεται από

3-10 χλµ., µε µέση τιµή τα 5 χλµ., πράγµα που δείχνει

πόσο λεπτός είναι σε σύγκριση µε τον ηπειρωτικό φλοιό ο

οποίος έχει µέση τιµή πάχους τα 35 χλµ. Ο ωκεάνιος

φλοιός αποτελείται κυρίως από πυριγενή πετρώµατα

βασαλτικής σύστασης. Αυτές οι επίπεδες περιοχές του

ωκεάνιου πυθµένα περιλαµβάνουν τις ωκεάνιες ράχεις και

τις αβυσσικές πεδιάδες. ∆ιάσπαρτες σε όλο των ωκεάνιο

φλοιό βρίσκονται επίσης περιοχές µε ανώµαλα παχύ

φλοιό, συστήµατα νησιωτικών τόξων-διαύλων και

ασεισµικές ράχες σχετικά παχύτερου φλοιού (Εικόνα 3.1).

Βαρυτικές µετρήσεις στους ωκεανούς έδειξαν ότι η

βαρυτοµετρική ανωµαλία ελεύθερης επιφάνειας είναι

σχεδόν µηδέν πράγµα που δείχνει ότι το µεγαλύτερο

τµήµα του ωκεάνιου φλοιού βρίσκεται σε ισοστατική

ισορροπία και οι διαφορές του υψοµέτρου

αντικατοπτρίζουν διαφορές στην πυκνότητα ή το πάχος

του υποκείµενου φλοιού ή µανδύα.

Ένα µοντέλο στρωµάτωσης του ωκεάνιου φλοιού

βασίστηκε στις ταχύτητες των P-σεισµικών κυµάτων. Η

λιθολογική ερµηνεία των στρωµάτων αυτών βασίστηκε

είτε σε άµεση δειγµατοληψία του ωκεάνιου φλοιού είτε

από συσχέτιση µε λιθολογικές ενότητες στην επιφάνεια

της γης που έχουν ερµηνευτεί ως παλαιός ωκεάνιος

φλοιός.

Το ανώτερο στρώµα , στρώµα 1, έχει ταχύτητες Vp

3 έως 5 χλµ/λ και περιλαµβάνει µη συνεκτικά ιζήµατα

πελαγικής, ηµιπελαγικής ή τουρβιδιτικής προέλευσης. Το

στρώµα 2 έχει τιµές ταχυτήτων 5-6χλµ/λ και

περιλαµβάνει κυρίως υποθαλάσσια εκρηξιγενή και

υποηφαιστειακά πετρώµατα βασαλτικής σύστασης. Το

στρώµα 3 έχει ταχύτητες 6-7.5 χλµ/λ και θεωρείται ότι

περιλαµβάνει βασικά-υπερβασικά πλουτώνια πετρώµατα

ή και σερπεντινιωµένους περιδοτίτες.

3.1.2 Χαρακτηριστικά των περιθωρίων και του

εσωτερικού των ωκεάνιων πλακών

Τα περιθώρια των πλακών σε περιοχές απόκλισης

είναι περιοχές µε υψηλή τοπογραφία, χαρακτηριστικές

στο εσωτερικό των ωκεάνιων λεκανών (µε εξαίρεση τον

ανατολικό Ειρηνικό και τον βορειοδυτικό Ινδικό

ωκεανό). Αυτές οι µεσο-ωκεάνιες ράχες αποτελούν µια

συνεχή τοπογραφική ανύψωση η οποία έχει µήκος 40.000

χλµ, ύψος περίπου 2.5 χλµ σε σχέση µε

Page 2: 3 Main tectonic features

Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 20

Εικ. 3.1 Χάρτης που δείχνει τα κυριότερα χαρακτηριστικά των ωκεανών: ράχες (ridges), ρήγµατα µετασχηµατισµού (transform faults), ρηξιγενείς ζώνες (fracture zones), ωκεάνιες πλατφόρµες,(oceanic plateaus) ασεισµικές ράχεις (aseismic ridges) και νησιωτικά ή ηπειρωτικά ηφαιστειακά τόξα.(island or continental arc-trench systems), (Uyeda 1978; Bally 1980)

τις αβυσσικές πεδιάδες και εύρος από 1 έως 3 χλµ. Οι

δοµές που εµφανίζονται κυρίως στις µεσο-ωκεάνιες ράχες

είναι τα ενεργά κανονικά ρήγµατα όπως αποκαλύπτεται

από την µορφολογία και την επίλυση των εστιακών

µηχανισµών των σεισµών (Εικ. 3.2). Τα ρήγµατα αυτά

είναι συµβατά µε διαστολή του φλοιού κάθετα στη

διεύθυνση της ράχης και παράλληλη µε τη σχετική κίνηση

των πλακών. Ρήγµατα µετασχηµατισµού είναι τα

σεισµικώς ενεργά τµήµατα των ρηξιγενών ζωνών-µεγάλα

γραµµικά συστήµατα διάρρηξης µέσα στον ωκεάνιο φλοιό.

Χαρακτηρίζονται από εµφανές χαρακτηριστικό

τοπογραφικό ανάγλυφο, τύπου ράχης-τάφρου, και µεγάλης

κλίσης των κανονικών ρηγµάτων. Παρόλο που τυπικά είναι

µικρού πλάτους δοµές κάποια ρήγµατα µετασχηµατισµού

φτάνουν και τα 100 χλµ σε πλάτος. Η ανάλυση σεισµών

κατά µήκος των ενεργών αυτών ζωνών έδειξε κίνηση

οριζόντιας µετατόπισης µε χαρακτηριστική φορά κίνησης

αντίθετη από την φαινοµενική µετατόπιση της αξονικής

περιοχής της ράχης.(Εικ. 3.3)

Εικ. 3.2 Σχηµατικό µπλοκ διάγραµµα που δείχνει τα κύρια χαρακτηριστικά µιας µεσο-ωκεάνιας ράχης σε αποκλίνοντα περιθώρια πλακών

Σε περιθώρια σύγκλισης πλακών εµφανίζονται

αλυσίδες ηφαιστειακών νήσων τα οποία συνοδεύονται από

µια παράλληλη διάταξη διαύλων, οι οποίες είναι και τα

βαθύτερα τµήµατα των ωκεανών. Οι ωκεάνιες δίαυλοι

σχετίζονται κυρίως µε αρνητικές βαρυτικές ανωµαλίες

Bouguer, δείχνοντας έτσι µια χαρακτηριστική έλλειψη-

αδυναµία µάζας κάτω από τον πυθµένα (Εικ. 3.4)

Καθώς αποµακρυνόµαστε τώρα από τα περιθώρια

των πλακών, οι περιοχές µε το µεγαλύτερο βάθος στους

Page 3: 3 Main tectonic features

Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 21

ωκεανούς είναι περιοχές µε σχεδόν επίπεδο ωκεάνιο

πυθµένα και ονοµάζονται αβυσσικές πεδιάδες (abyssal

plains). Αυτές οι περιοχές αποτελούνται από ωκεάνιο

φλοιό που καλύπτεται από πελαγικά και τουρβιδιτικά

ιζήµατα. Οι εκτεταµένες ανυψωµένες σε σχέση µε τον

υπόλοιπο ωκεάνιο πυθµένα περιοχές ονοµάζονται ωκεάνια

οροπέδια (plateau) και έχουν πιθανά ποικίλη προέλευση.

Κάποια από αυτά είναι ηπειρωτικής προέλευσης, ενώ

κάποια άλλα είναι υπολείµµατα ενός ανενεργού

ηφαιστειακού τόξου. Φτάνουν σε έκταση από µερικές

εκατοντάδες σε µερικές χιλιάδες τετραγωνικά χιλιόµετρα

και σε ύψος από 1-4 χλµ. πάνω από τον ωκεάνιο πυθµένα.

Εικ. 3.3 Σχηµατικό µπλοκ διάγραµµα που δείχνει ένα ρήγµα µετασχηµατισµού να µετατοπίζει µια µεσοωκεάνια ράχη.

Ένα άλλο χαρακτηριστικό του ωκεάνιου πυθµένα

είναι οι ασεισµικές ράχες. Αυτές είναι γραµµικής

διεύθυνσης ράχες που χαρακτηρίζονται από µεγάλο

υψόµετρο, ανώµαλα παχύ ωκεάνιο φλοιό και έλλειψη

σεισµικής δραστηριότητας. Στις πιο πολλές περιπτώσεις

αντιπροσωπεύουν γραµµικές ράχες αποτελούµενες από

αλυσίδες ηφαιστείων βασαλτικής σύστασης, όπως στην

περίπτωση της αλυσίδας ηφαιστείων Hawai-Emperor.

Εικ. 3.4 Σχηµατικό µπλοκ διάγραµµα που δείχνει τα κύρια χαρακτηριστικά σε ένα ενδο-ωκεάνιο περιθώριο σύγκλισης πλακών, ή µια ζώνη καταβύθισης. Η µια πλάκα καταβυθίζεται κάτω από την άλλη κατά µήκος µιας περιθωριακής ζώνης ανάστροφων ρηγµάτων. Μερική τήξη του φλοιού που καταβυθίζεται παράγει θύλακες µάγµατος το οποίο και ανερχόµενο σχηµατίζει ηφαίστεια.

3.2 ∆ΟΜΗ ΤΟΥ ΗΠΕΙΡΩΤΙΚΟΥ ΦΛΟΙΟΥ

Ο ηπειρωτικός φλοιός είναι παχύτερος και µε µικρότερη

πυκνότητα από τον ωκεάνιο φλοιό, παρουσιάζει

µικρότερες ταχύτητες των σεισµικών κυµάτων και έχει

πιο πολύπλοκη δοµή λόγω του ότι είναι παλαιότερος και

έχει υποστεί περισσότερα τεκτονικά γεγονότα.

Εικ. 3.5 Γενικευµένο τρισδιάστατο διάγραµµα της Βόρειας Αµερικανικής ηπείρου που δείχνει τη διακύµανση του πάχους του ηπειρωτικού φλοιού. Το µέσο πάχος του ηπειρωτικού φλοιού είναι περίπου 35

χλµ. Υπάρχει βέβαια σηµαντική απόκλιση από την τιµή

αυτή ανάλογα µε την θέση που βρίσκεται ο φλοιός σε

σχέση µε το τεκτονικό περιβάλλον στο οποίο βρίσκεται.

Ο φλοιός είναι παχύτερος κάτω από τις οροσειρές και

λεπτότερος στις περιοχές ζωνών διάνοιξης, όπως το Basin

and Range Province, στις προκάµβριες ασπίδες και στις

περιθωριακές λεκάνες.(Εικ. 3.5).

Εικ. 3.6 Ένα γενικευµένο µοντέλο της σύστασης του ηπειρωτικού φλοιού. Εµφανίσεις των πετρωµάτων του ηπειρωτικού φλοιού

δείχνουν ότι διαδικασίες όπως η ρηγµάτωση, η πτύχωση,

η µεταµόρφωση και η διείσδυση πλουτωνιτών

χαρακτηρίζουν την ορογενετική διαδικασία. Υψηλά

µεταµορφωµένα πετρώµατα του κατώτερου φλοιού

µπορούν να εκτείθονται στην επιφάνεια σε περιοχές µε

εκτεταµένη διάβρωση. Αυτά τα πετρώµατα παρουσιάζουν

πολύπλοκες δοµές, όπως διάφορες φάσης πτύχωσης και

επαναπτύχωσης όπως συµβαίνει στους ορίζοντες

πυροξενικών γρανουλιτών και γρανιτικών γνευσίων στη

Γροιλανδία. Τέτοιες δοµές και παραµορφώσεις είναι

σύνηθες φαινόµενο σε πολλές Προκάµβριες ασπίδες

καθώς και στις έντονα διαβρωµένες κεντρικές ζώνες των

Page 4: 3 Main tectonic features

Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 22

ορογενετικών ζωνών του Φανεροζωικού. Είναι λογικό να

αναφέρεται έτσι ότι τέτοιου είδους πετρώµατα βρίσκονται

σε ολόκληρο τον κατώτερο φλοιό. Στην Εικόνα 3.6

φαίνεται ένα πετρολογικό και σεισµικό µοντέλο, όχι

απαραίτητα αντιπροσωπευτικό, για τον ηπειρωτικό φλοιό.

Κάτω από το ιζηµατογενές επικάλυµµα τα ανώτερα

στρώµατα του φλοιού αποτελούνται κυρίως από

µεταιζηµατογενή και µεταηφαιστειακά πετρώµατα όπου

διεισδύονται κατά θέσεις από γρανιτικά σώµατα.. Στα

ενδιάµεσα τµήµατα του φλοιού εµφανίζονται εκτεταµένοι

όγκοι µιγµατιτών, τα οποία είναι πυριτικά πετρώµατα τα

οποία σχηµατίζονται από µερική τήξη κατά τη διάρκεια

της µεταµόρφωσης. Τα κατώτερα τµήµατα του φλοιού

αποτελούνται από έντονα πτυχωµένα µεταµορφωµένα

πετρώµατα γρανουλιτικής1 φάσεως µεταµόρφωσης τα

οποία διεισδύονται από βασικά, πυριτικά πλουτώνια

σώµατα. Γενικά όσο µεγαλώνει το βάθος του φλοιού

µεγαλώνουν και οι σεισµικές ταχύτητες των σεισµικών

κυµάτων.

3.3 ΠΡΟΚΑΜΒΡΙΕΣ ΑΣΠΙ∆ΕΣ Σε όλες σχεδόν τις ηπείρους εµφανίζονται στην επιφάνεια

εκτεταµένες περιοχές Προκάµβριων πετρωµάτων (600 εκ

χρ<). Οι περιοχές αυτές συνήθως σχηµατίζουν

τοπογραφικά ανυψωµένες καµπυλωµένες περιοχές σε

σχέση µε τα περιβάλλοντα τοπογραφικά χαµηλά

(lowlands) παίρνοντας έτσι και το όνοµά τους (ασπίδες-

shields). Οι Προκάµβριες ασπίδες διαιρούνται σε

Αρχαικές (παλαιότερες από 2500 Μα) και Προτεροζωικές

(από 2500 Μα έως 550 Μα) πλατφόρµες ανάλογα µε την

ηλικία των πετρωµάτων. Οι περιοχές Αρχαϊκών

πετρωµάτων εµφανίζουν ενδείξεις µεγαλύτερης φλοιϊκής

αστάθειας ή κινητικότητας σε σχέση µε τις περιοχές του

Προτεροζωικού.

3.3.1 Αρχαϊκές πλατφόρµες (3.6-2.5 δισεκ.χρ.)

Χωρίζονται ανάλογα µε το µεταµορφικό βαθµό σε

Υψηλού βαθµού γνευσιακές περιοχές, µε αµφιβολιτικής ή

γρανουλιτικής φάσεις µεταµόρφωσης, και ζώνες

πρασινιτών (πρασινοσχ/κης ή και χαµηλότερου βαθµού

φάσεις µεταµόρφωσης). Και οι δυο περιοχές διεισδύονται

χαρακτηριστικά από νεότερες γρανιτικές διεισδύσεις (π.χ.

Kalahari region, Εικ. 3.7). Οι υψηλού βαθµού

µεταµόρφωσης γνεύσιοι σχηµατίζουν το µεγαλύτερο

µέρος των Αρχαϊκών περιοχών και αποτελούνται κυρίως

από χαλαζιακούς, αστριούχους γνεύσιους προερχόµενους

από τη µεταµόρφωση λευκοκρατικών µαγµατικών

πετρωµάτων αλλά περιλαµβάνουν επίσης και

µεταιζηµατογενή πετρώµατα όπως χαλαζίτες, ηφαιστίτες,

και ασβεστολίθους. Παραµορφωµένα βασικά και

υπερβασικά συµπλέγµατα πετρωµάτων συµπληρώνουν τις

γνευσιακές περιοχές.

Εικ. 3.7 Χάρτης τµήµατος του κρατώνα Kalahari, Ν. Αφρική. Τυπικές εµφανίσεις του Αρχαικού µε τη συσχέτιση γνευσιακών ζωνών, γρανιτικών διεισδύσεων και πρασινιτών (από Jackson 1984)

Τρία τεκτονικά και δοµικά χαρακτηριστικά είναι κοινά σε

όλες τις Αρχαϊκές πλατφόρµες. Α) τα πιο πολλά

πετρώµατα που τις αποτελούν είναι έντονα

παραµορφωµένα, και εµφανίζουν περισσότερες από µια

φάσης πτύχωσης. 1 η γρανουλιτική φάση µεταµόρφωσης χαρακτηρίζεται από την παραγένεση γρανάτης+πυρόξενος+άστριος και σηµατοδοτεί συνθήκες µεταµόρφωσης (6500C και 500MPa)

Page 5: 3 Main tectonic features

Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 23

Τα πιο εµφανή δοµικά χαρακτηριστικά είναι οι όρθιες

πτυχές. Λιγότερο εµφανή είναι οι επαναπτυχωµένες ζώνες

µε χαµηλής κλίσης ρήγµατα και κατακεκλιµένες πτυχές.

Β) οι επαφές µεταξύ των ζωνών των πρασινιτών µε των

γνευσίων είναι πολύπλοκες. Σε πολλές περιοχές οι επαφές

είναι επαναδραστηριοποιηµένες ζώνες διατµητικής

ολίσθησης κρύβοντας έτσι την αρχική σχέση µεταξύ των

ζωνών. Σε άλλες περιοχές οι πρασινίτες αποτίθενται πάνω

σε ένα παλαιότερο γνευσιακό υπόβαθρο. Σε άλλες όµως

περιοχές γνευσιακά γρανιτικά πετρώµατα διεισδύουν τα

πετρώµατα των ζωνών των πρασινιτών.

Γ) οι ιζηµατογενείς τύποι πετρωµάτων είναι κυρίως δυο

ακολουθίες: είτε ανώριµα ηφαιστειακής προέλευσης

ιζήµατα τα οποία είναι χαρακτηριστικά των ζωνών των

πρασινιτών και τµηµάτων των γνευσιακών ζωνών, ή

χαλαζιτικοί-ασβεστιτικοί-σιδηρούχοι σχηµατισµοί που

σχετίζονται µε πολύ-παραµορφωµένα βασικά-υπερβασικά

στρωµένα πυριγενή συστήµατα, και εµφανίζονται µόνο

στις γνευσιακές ζώνες.

Η εµφάνιση όλων αυτών των χαρακτηριστικών σε όλες τις

περιοχές στον κόσµο όπου εµφανίζονται Αρχαϊκές

πλατφόρµες µας δείχνει ότι όµοιες ιζηµατογενείς και

τεκτονικές συνθήκες επικρατούσαν στη γη στη διάρκεια

του Αρχαϊκού αιώνα και ότι αυτές οι συνθήκες διέφεραν

σηµαντικά από αυτές στη διάρκεια του Φανεροζωικού.

Πιο συγκεκριµένα, η εκτεταµένη µεταµόρφωση και η

παρουσία υπερβασικών µαγµατικών πετρωµάτων

υποδηλώνουν σηµαντικότερα υψηλές θερµοκρασίες στη

διάρκεια του αιώνα αυτού. Η πετρολογική ανάλυση

τέτοιων υπερβασικών µαγµατικών πετρωµάτων υποδηλώνει

ότι προήλθαν από περίπου 50% τήξη του µανδύα σε

θερµοκρασίες περίπου 15000C. Θεωρητικοί υπολογισµοί

του θερµικού δυναµικού της γης θεωρούν ότι η

γεωθερµική βαθµίδα ήταν περίπου διπλάσια ή τριπλάσια

της σηµερινής.

3.3.2 Περιοχές του Προτεροζωικού (2.500-540 Μα)

Οι περιοχές του Προτεροζωικού εµφανίζουν τόσο δοµικές

επαρχίες µε ελάχιστη παραµόρφωση (σταθερές ζώνες) όσο

και έντονα παραµορφωµένες ΄΄κινητές΄΄ ζώνες, σε αντίθεση

µε την έκδηλη παρουσία της τεκτονικής κινητικότητας στα

πετρώµατα του Αρχαϊκού. Οι περιοχές του φλοιού οι

οποίες είναι τεκτονικά σταθερές ονοµάζονται κρατώνες

και εµφανίζονται για πρώτη φορά στον Προτεροζωικό.

Στις περιοχές αυτές εκτεταµένες αποθέσεις ασθενώς

παραµορφωµένων, αµεταµόρφωτων ιζηµάτων βρίσκονται

πάνω από ένα διαβρωµένο, έντονα παραµορφωµένο και

µεταµορφωµένο Αρχαϊκό υπόβαθρο. Τα κρατωνικά

ιζήµατα παρέχουν αποδείξεις σχετικά σταθερών

τεκτονικά περιβαλλόντων. Ώριµα ιζήµατα όπως οι

χαλαζίτες και τα χαλαζιακά κροκαλοπαγή εµφανίζονται

συχνά σε εκτεταµένες στρωµατογραφικές ενότητες. Οι

χαλαζίτες βρίσκονται σε ενδιαστρώσεις µε σιδηρούχους

σχηµατισµούς που περιλαµβάνουν πλούσια σε σίδηρο

οξείδια, Fe-ανθρακικά πετρώµατα, και σιδηρούχα

πυριτικά πετρώµατα. Περιέχουν επίσης και πολλά

κοιτάσµατα χρυσού και ουρανίου όπως και τα

περισσότερα σιδηρούχα κοιτάσµατα του κόσµου.

Οι παραµορφωµένες ζώνες του Προτεροζωικού είναι

κυρίως δυο γενικών τύπων: οι πρώτες είναι πολύ-

παραµορφωµένες περιοχές πλούσιες σε ηφαιστειακά

πετρώµατα, που θυµίζουν περιοχές του Αρχαϊκού, όπως

επίσης και πολλές ορογενετικές ζώνες του Φανεροζωικού

µε έντονη ηφαιστειότητα. Οι δεύτερες είναι παχιές

ιζηµατογενής ακολουθίες που αποτέθηκαν σε γραµµικές

λεκάνες, κυρίως κατά µήκος παλαιών ηπειρωτικών

περιθωρίων, και που µετέπειτα παραµορφώθηκαν σε

γραµµικές ζώνες πτυχών και επωθήσεων, όµοιες µε αυτές

του Φανεροζωικού.

Από πλευράς πλουτωνισµού χαρακτηριστικές για την

περίοδο αυτή είναι οι διεισδύσεις υπό µορφή σµηνών

φλεβών, βασαλτικής κυρίως σύστασης. Ένας αριθµός

τέτοιων συστηµάτων φλεβών σχετίζονται µε εκτεταµένα

βασικά-υπερβασικά στρωσιγενή πυριγενή συστήµατα,

όπως του Muskox και Bird River στον Καναδά, του

Stillwater στις Ηνωµένες Πολιτείες και του Bushveld

στην Νότια Αφρική. Τα συστήµατα αυτά αποτελούνται

από απαραµόρφωτες µάζες στρωµένων µαγµατικών

πετρωµάτων που καταλαµβάνουν εκτάσεις εκατοντάδων

έως δεκάδων χιλιάδων τετραγωνικών χιλιοµέτρων.

Ένα άλλο χαρακτηριστικό σύστηµα µαγµατικών-

µεταµορφωµένων πετρωµάτων που έκανε την εµφάνιση

του στον Ανώτερο Προτεροζωικό αιώνα (1000-2000 Μa

Page 6: 3 Main tectonic features

Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 24

BP) είναι οι µεγάλες διεισδύσεις ανορθοσιτών. Σε κάποιες

περιπτώσεις τα πετρώµατα αυτά είναι ξεκάθαρα

µαγµατικής προέλευσης, Σε άλλες περιπτώσεις όµως είναι

τόσο έντονη η παραµόρφωση και η ανακρυστάλλωση που

έχουν αλλοιωθεί σηµαντικά οι αρχικές δοµές, έτσι ώστε η

προέλευσή τους να θεωρείται αµφίβολη.

Πολλές περιοχές του Προτεροζωικού εµφανίζουν µια

σειρά από γραµµικές τάφρους γεµάτες µε ιζήµατα που

ονοµάζονται αυλακογενή. Η διεύθυνση των αυλακογενών

σχηµατίζει µεγάλη γωνία µε την διεύθυνση των γειτονικών

ορογενετικών ζωνών. Τα ιζήµατα είναι γενικά

απαραµόρφωτα ή ελαφρά πτυχωµένα µε άξονες πτυχών

παράλληλους µε την γενική διεύθυνση της τάφρου.

Συνοψίζοντας µπορούµε να πούµε ότι η ύπαρξη

απαραµόρφωτων ακολουθιών ιζηµάτων υποδηλώνει την

ύπαρξη µεγάλων σταθερών τµηµάτων του ηπειρωτικού

φλοιού. Τα σµήνη φλεβών καθώς και οι γραµµικές

ιζηµατογενής λεκάνες, όπως τα αυλακογενή, υποδεικνύουν

την ύπαρξη διαστολής θραυσιγενούς τύπου. Σύµφωνα µε

αυτά η τεκτονική του Προτεροζωικού µοιάζει

περισσότερο µε αυτή του Φανεροζωικού.

3.4 ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΤΟΥ ΦΑΝΕΡΟΖΩΙΚΟΥ

Καθώς αναλύουµε περιοχές του Φανεροζωικού

(Κάµβριο και νεότερα) τα διαθέσιµα στοιχεία αυξάνουν

σηµαντικά και έτσι µπορούµε να έχουµε µια πιο

λεπτοµερή εικόνα των δοµικών χαρακτηριστικών των

νεότερων στρωµάτων του φλοιού σε σχέση µε την

Προκάµβρια περίοδο. Στο υποκεφάλαιο αυτό αναλύονται

περιληπτικά τα χαρακτηριστικά της ηπειρωτικής

πλατφόρµας, των ορογενετικών ζωνών, των ηπειρωτικών

ζωνών διάνοιξης και του ηπειρωτικού περιθωρίου.

3.4.1 Ηπειρωτικές πλατφόρµες

Όλες οι ήπειροι περιέχουν περιοχές στο εσωτερικό τους

µε χαρακτηριστικά χαµηλό ανάγλυφο και κρατωνικές

πλατφόρµες όπου µια σχετικά λεπτή ακολουθία ιζηµάτων

κείτεται πάνω από Προκάµβρια συνήθως πετρώµατα ως

προέκταση των ασπίδων (Εικ. 3.8). Με µικρές εξαιρέσεις

αυτές οι ιζηµατογενείς αποθέσεις είναι οριζόντιες ή

ελαφρά κλίνουσες και συνίστανται από λιθολογικές

ενότητες που είναι συνεχείς και αδιατάρακτες για

τεράστιες αποστάσεις, µεγαλύτερες ακόµα και από την

έκταση των ίδιων των ασπίδων. Συνήθως αποτελούν

οικονοµικά σηµαντικές περιοχές µια και σε αυτές

συγκεντρώνονται σηµαντικά κοιτάσµατα γαιανθράκων,

πετρελαίου και άλλων ορυκτών κοιτασµάτων.

Οι ιζηµατογενείς ακολουθίες στις πλατφόρµες ξεκινούν

συνήθως µε αποθέσεις του Μέσου Καµβρίου ή και

νεότερης ηλικίας. Πετρώµατα του Κατώτερου Καµβρίου

βρίσκονται κυρίως στα όρια της ηπειρωτικής

πλατφόρµας. Σχεδόν σε όλες τις περιοχές και κυρίως στη

Βόρεια Αµερικανική πλατφόρµα, η επαφή µε τα

υποκείµενα Προκάµβρια πετρώµατα της ασπίδας είναι

µια εµφανής ασυµφωνία, γνωστή ως η «µεγάλη

ασυµφωνία», η οποία σηµατοδοτεί µια θαλάσσια επίκλυση

στο εσωτερικό του ηπειρωτικού φλοιού σε παγκόσµια

κλίµακα. Σε πολλές περιοχές η ασυµφωνία αυτή

αντιπροσωπεύει ένα χρονικό- στρωµατογραφικό κενό

µερικών δεκάδων έως εκατοντάδων εκατ. χρόνων.

Τα περισσότερα ιζήµατα της πλατφόρµας είναι θαλάσσια.

Την κυριότερη εξαίρεση αποτελούν οι ακολουθίες

πλατφόρµας στο µεγαλύτερο τµήµα της Gondwana.

*Gondwana: η µεγαήπειρος που περιλάµβανε την Ινδία, Αφρική, Αυστραλία και Ανταρκτική. Το όνοµα χρησιµοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Αυστριακό γεωλόγο E. Suess, από µια περιοχή της Ινδίας που σηµαίνει “η χώρα των Gonds”.

Page 7: 3 Main tectonic features

Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 25

Εικ. 3.8 Η κατανοµή των κρατωνικών λεκανών στην επιφάνεια της γης. Τ.Α.=υπερ-ηπειρωτική αψίδα, Ι=λεκάνη του Illinois, M=λεκάνη του Michigan, W=λεκάνη του Williston (∆υτ. Καναδάς), Ι.Ο.Β.=Ορογενετική ζώνη Innuitian, COB=Ορογενετική ζώνη Κορδιλλέρας, AOB=Ορογενετική ζώνη των Αππαλαχίων.

Τα θαλάσσια ιζήµατα αντιπροσωπεύουν µεγάλες

περιόδους απόσυρσης και επίκλυσης της θάλασσας καθ’

όλη τη διάρκεια του Φανεροζωικού.

Το κύριο δοµικό χαρακτηριστικό στις ηπειρωτικές

πλατφόρµες είναι η ύπαρξη κρατωνικών βυθισµάτων-

συγκλίσεων που διαχωρίζονται µεταξύ τους από περιοχές

ανύψωσης µε µορφή δόµων ή αψίδων (Εικ. 3.8). Πολλές

από αυτές τις δοµές αντιπροσωπεύουν κατακόρυφες

κινήσεις της λιθόσφαιρας που διαρκούν από δεκάδες έως

εκατοντάδες εκατ. χρόνια. Οι αψίδες αυτές λειτουργούν ως

πηγή τροφοδοσίας ιζηµάτων στη διάρκεια κάποιων

στρωµατογραφικών διαστηµάτων και καλύπτονται µε

λεπτές ακολουθίες σε άλλες περιόδους.

Η Βόρεια Αµερική παρουσιάζει πληθώρα τέτοιων δοµών

όπως οι συγκλίσεις του Michigan και του Illinois που

βρίσκονται σε συνεχή βύθιση σε όλη τη διάρκεια του

Παλαιοζωικού. Σε περιόδους όπου το επίπεδο της

θάλασσας ήταν ψηλά στις λεκάνες αυτές αποτίθεται

ιζήµατα βαθειάς θάλασσας, ενώ αντίστοιχα σε περιόδους

απόσυρσης της θάλασσας αποτίθεται εβαποριτικά

ιζήµατα. Στη σύγκλιση του Michigan επί της Καναδικής

ασπίδας πιστοποιήθηκε µια κατά τόπους χρονική

Page 8: 3 Main tectonic features

Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 26

Εικ. 3.9 Χάρτης της γης που δείχνει τα διαφορετικού τύπου σύγχρονα ηπειρωτικά περιθώρια (Bally et al. 1979).

µετατόπιση του άξονα µέγιστης βύθισης για διαφορετικές

χρονο-στρωµατογραφικές ενότητες. Αυτό

αντικατοπτρίζεται στις ισοπαχείς των αποθέσεων που

περιέχει η λεκάνη αυτή (Εικ. 3.10).

Εικ. 3.10 Η σχεδόν κυκλική γεωµετρία της λεκάνης του Michigan.

3.4.2 Ορογενετικές ζώνες

Οι ορογενετικές ζώνες είναι ένα από τα πιο σηµαντικά

τεκτονικά χαρακτηριστικά των ηπείρων και αποτελούν τα

τελευταία 100 χρόνια το στόχο ερευνητικής

δραστηριότητας της τεκτονικής γεωλογίας. Οι ζώνες

αυτές σχηµατίζονται από παχιές ακολουθίες ιζηµάτων

ρηχής φάσης (ψαµµίτες, ασβεστόλιθοι και σχίστες) που

αποτίθεται επί του ηπειρωτικού φλοιού και ωκεάνιες

αποθέσεις που χαρακτηρίζονται από τουρβιδιτικά

ιζήµατα βαθιάς θάλασσας και πελαγικά ιζήµατα, συχνά µε

παρεµβολές ηφαιστειακών και ηφαιστειο-ιζηµατογενών

ιζηµάτων. Οι ορογενετικές ζώνες έχουν παραµορφωθεί

έντονα και µεταµορφωθεί σε διάφορους βαθµούς

µεταµόρφωσης ενώ παράλληλα διεισδύονται από

πλουτώνια πετρώµατα, γρανιτικής σύστασης κυρίως.

∆οµικά, οι περισσότερες ορογενετικές ζώνες

παρουσιάζουν µια φαινοµενική αµφίπλευρη συµµετρία η

οποία διακρίνεται από µια γραµµική κεντρική περιοχή

αποτελούµενη από µεγάλου πάχους έντονα

παραµορφωµένα και µεταµορφωµένα ιζήµατα ή/και

ηφαιστειακά πετρώµατα που συνορεύουν και από τις δυο

πλευρές από απαραµόρφωτες περιοχές, είτε ηπειρωτικές

Page 9: 3 Main tectonic features

Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 27

είτε ωκεάνιες. Σύγχρονες έρευνες ωστόσο δείχνουν ότι η

συµµετρία αυτή είναι πιο πολύ φαινοµενική µια και στις

περισσότερες περιπτώσεις οι δοµές εκατέρωθεν της

κεντρικής ζώνης του ορογενούς είναι διαφορετικής ηλικίας.

Η εφαρµογή της θεωρίας των λιθοσφαιρικών πλακών

άλλαξε τον τρόπο µε τον οποίο προσεγγίζουµε τη

δηµιουργία των ορογενετικών ζωνών. Σήµερα πιστεύουµε

ότι οι ορογενετικές ζώνες σχηµατίζονται σε συγκλίνοντα

περιθώρια είτε ως αποτέλεσµα της µακροχρόνιας

σύγκλισης δυο λιθοσφαιρικών πλακών είτε λόγω

σύγκρουσης δυο µικροηπείρων στο τελικό στάδιο της

σύγκλισης (π.χ. ηπειρωτικού φλοιού-νησιωτικού τόξου ή

ηπειρωτικού µε ηπειρωτικό φλοιό). ∆ιαφορετικοί τύποι

ορογενετικών ζωνών σχηµατίζονται ανάλογα µε τη φύση

και τα χαρακτηριστικά των συγκρουόµενων τεµαχών και

ανάλογα µε ποια πλάκα καταβυθίζεται κάτω από την άλλη.

Έτσι εξετάζοντας την τεκτονική ιστορία µιας νέας

ορογενετικής ζώνης αναλύουµε τη σχέση µεταξύ των

ορογενετικών δοµών και της κινηµατικής των τεκτονικών

πλακών.

3.4.3 Ηπειρωτικές ζώνες διάνοιξης (Continental Rifts)

Τα ενεργά ηπειρωτικά rift διακρίνονται από πληθώρα

κανονικών ρηγµάτων, σεισµών ρηχού βάθους και έντονο

τοπογραφικό ανάγλυφο. Χαρακτηριστικά παραδείγµατα

αποτελούν οι γνωστές σε όλο τον κόσµο περιοχές Basin

and Range Province στη Β∆-Αµερική και η rift ζώνη της

Ανατολικής Αφρικής στις οποίες θα αναφερθούµε

αναλυτικότερα παρακάτω. Σε τέτοιες περιοχές ο

ηπειρωτικός φλοιός υπέστη έντονη διαστολή. Σε κάποιες

περιπτώσεις η διαστολή αυτή µπορεί να προηγείται

χρονικά της κατάτµησης των µεγαηπείρων και του

σχηµατισµού των ωκεάνιων λεκανών. Τέτοια παλαιά rift

παρουσιάζουν συγκρίσιµες δοµές µε τα σύγχρονα rift αλλά

σπάνια εµφανίζουν σεισµική δραστηριότητα.

3.4.4 Σύγχρονα Ηπειρωτικά περιθώρια

Τα όρια των σύγχρονων ηπείρων καθορίζονται από την

σχετικά απότοµη µεταβολή από τον ηπειρωτικό στον

ωκεάνιο φλοιό, η οποία για πολλά χρόνια ήταν δύσκολο να

αναλυθεί µε λεπτοµέρεια µε τις κοινές γεωφυσικές

διασκοπήσεις. Μόνο τελευταία έγινε δυνατό να

ξεπεράσουν οι γεωφυσικές διασκοπήσεις τα µεγάλου

πάχους ιζήµατα των ηπειρωτικών περιθωρίων µε τις

τεχνικές της σεισµικής ανάκλασης και να δώσουν

ικανοποιητικές εικόνες-τοµογραφίες της µετάβασης από

τον ηπειρωτικό στον ωκεάνιο φλοιό.

Έτσι έχουν αναγνωριστεί τέσσερις τύποι ηπειρωτικών

περιθωρίων κυρίως βάση του τεκτονικού καθεστώτος που

επικρατεί: α) παθητικά ή Ατλαντικού τύπου, β)

συγκλίνοντα ή τύπου Άνδεων, γ) συντηρητικά ή

µετασχηµατισµού (τύπου Καλιφόρνιας), και δ)

ενεργητικά περιθώρια (back-arc) ή Ιαπωνικού τύπου

(Εικ.3.9)

Παθητικά ηπειρωτικά περιθώρια ή Ατλαντικού τύπου

(Εικ. 3.11) συναντιόνται και στις δυο πλευρές του

Ατλαντικού ωκεανού, στον Ινδικό , Αρκτικό ωκεανό

καθώς και γύρω από την Ανταρκτική. Ξεκινούν να

σχηµατίζονται σε περιοχές απόκλισης των λιθοσφαιρικών

πλακών αλλά όσο η διάνοιξη συνεχίζεται και ο ωκεάνιος

φλοιός διευρύνεται , καταλήγουν σε θέση κοντά στο µέσο

της πλάκας (Εικ. 3.9). Τα παθητικά περιθώρια

περιλαµβάνουν ηπειρωτικό πρόποδα και υφαλοκρηπίδα

ποικίλου πλάτους που καλύπτονται από ιζηµατογενής

ακολουθίες µεγάλου πάχους (10-15 χλµ.). Τα ιζήµατα

είναι κυρίως κλαστικά ή βιογενή ιζήµατα ρηχής

θάλασσας. Κατά µήκος αρκετών περιθωρίων

αναπτύσσεται µια εξωτερική ράχη κάτω από την παχιά

ιζηµατογενή ακολουθία στην περιοχή όπου ο

ηπειρωτικός πρόποδας περνά σε µεγαλύτερες κλίσεις

πλησιάζοντας την ωκεάνια λεκάνη. Τα κανονικά ρήγµατα,

συµπεριλαµβανοµένων και των συνιζηµατογενών , είναι τα

κυριότερα τεκτονικά χαρακτηριστικά που αναγνωρίζονται

στα ιζήµατα των παθητικών περιθωρίων.

Εικ. 3.11 Παθητικό ηπειρωτικό περιθώριο ή Ατλαντικού τύπου ηπειρωτικό περιθώριο.

Page 10: 3 Main tectonic features

Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 28

Τα συγκλίνοντα περιθώρια ή περιθώρια τύπου Άνδεων

(Εικ. 3.12) βρίσκονται όπου έχουµε καταστροφή µιας

πλάκας κάτω από µια άλλη. Παρουσιάζουν µια απότοµη

αλλαγή του τοπογραφικού αναγλύφου από την βαθιά

ωκεάνια δίαυλο στη πλευρά του ωκεανού στις ψηλές

κορυφές των οροσειρών στη πλευρά της ηπείρου σε µια

απόσταση 100-200 χλµ. από την ακτή. Η ηπειρωτική

κρηπίδα είναι είτε στενή ή ανύπαρκτη. Οι οροσειρές κατά

µήκος των περιθωρίων αυτών χαρακτηρίζονται από µια

αλυσίδα ενεργών ηφαιστείων κυρίως ανδεσιτικής σύστασης.

Η ενεργός παραµόρφωση κοντά στην ωκεάνια δίαυλο

δηµιουργεί χαµηλής κλίσης επωθητικά συστήµατα και

µεγάλης κλίσης κανονικά ρήγµατα κοντά στην

ηφαιστειακή αλυσίδα και ανάλογα κανονικά ή ανάστροφα

ρήγµατα στην περιοχή µεταξύ ηφαιστειακού τόξου και

ηπείρου.

Εικ. 3.12 Συγκλίνον ηπειρωτικό περιθώριο ή τύπου Άνδεων ηπειρωτικό περιθώριο. Τα συντηρητικά περιθώρια ή µετασχηµατισµού (τύπου

Καλιφόρνιας) (Εικ. 3.9) χαρακτηρίζονται επίσης από

απότοµη τοπογραφική αλλαγή µεταξύ ωκεανού και

ηπείρου, ενεργά ρήγµατα οριζόντιας µετατόπισης, ασθενά

διαµορφωµένη κρηπίδα και πολλές βαθιές ιζηµατογενείς

λεκάνες.

Τα ενεργητικά περιθώρια (Back-arc ή Ιαπωνικού

τύπου) (Εικ. 3.13) αποτελούνται από ένα παθητικό

περιθώριο Ατλαντικού τύπου που διαχωρίζεται από ένα

ενεργό νησιωτικό τόξο µε µια στενή περιοχή ωκεάνιου

φλοιού. Η θάλασσα της Ιαπωνίας είναι µια στενή ωκεάνια

λεκάνη που βρίσκεται µεταξύ του παθητικού περιθωρίου

της ανατολικής ακτής της Ασίας και του ενεργού

Ιαπωνικού νησιωτικού τόξου. Τόσο τα παθητικά όσο και

τα ενεργητικά περιθώρια αυτού του σύνθετου περιθωρίου

έχουν τα χαρακτηριστικά που περιγράφηκαν και

προηγούµενα

Εικ. 3.13 Ενεργητικό περιθώριο, τύπου Ιαπωνίας. Θερµές κηλίδες (“Hotspots”): ∆έσµες µανδυακών αναβρυσµάτων

Η πλειονότητα των σεισµών και των ηφαιστειακών

εκρήξεων εκδηλώνεται κοντά στα περιθώρια των

τεκτονικών πλακών, υπάρχουν όµως και κάποιες

εξαιρέσεις. Για παράδειγµα, τα νησιά της Χαβάης (Εικ.

3.14) τα οποία είναι ηφαιστειακής προέλευσης έχουν

σχηµατιστεί στο µέσο του Ειρηνικού ωκεανού και σε

απόσταση µεγαλύτερη των 3.200 χλµ. από το

πλησιέστερο περιθώριο πλακών. Πως µπορούν τα νησιά

της Χαβάης καθώς και άλλα ηφαίστεια τα οποία

σχηµατίζονται στο εσωτερικό των πλακών να ταιριάξουν

στο γενικότερο πλαίσιο της θεωρίας των τεκτονικών

πλακών?

Εικ. 3.14 Κίνηση της πλάκας του Ειρηνικού πάνω από τη θερµή κηλίδα της Χαβάης.

Page 11: 3 Main tectonic features

Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 29

Εικ. 3.15 Τα κυριότερα hot spot στην επιφάνεια της γης

Το 1963 ο J. Tuzo Wilson, ο Καναδός γεωφυσικός που

ανακάλυψε τα ρήγµατα µετασχηµατισµού (transfer faults)

είχε µια εξαιρετική ιδέα η οποία και έγινε γνωστή σε όλο

τον κόσµο ως η θεωρία των θερµών κηλίδων (hotspot

theory). Ο Wilson παρατήρησε ότι σε συγκεκριµένες

περιοχές, όπως και στα νησιά της Χαβάης, η

ηφαιστειότητα ήταν ενεργή για πολύ µεγάλες χρονικές

περιόδους. Αυτό υπέθεσε, ότι µπορεί να συµβαίνει αν

υπάρχουν µικρές, εξαιρετικά θερµές και για µεγάλη

χρονική περίοδο, περιοχές κάτω από τις πλάκες που θα

µπορούσαν να παρέχουν τοπικά υψηλή θερµική ενέργεια

(thermal plumes) ώστε να διατηρείται συνεχή ηφαιστειακή

δραστηριότητα.(Εικ. 3.15). Ειδικότερα, ο Wilson υπέθεσε

ότι η χαρακτηριστική γραµµική διάταξη τόσο των νησιών

της Χαβάης όσο και της αλυσίδας υποθαλάσσιων

ηφαιστείων του Emperor (seamount chain) ήταν

αποτέλεσµα της κίνησης της πλάκας του Ειρηνικού πάνω

από µια µεγάλου βάθους, σταθερής θερµής κηλίδας του

µανδύα η οποία και βρίσκεται κάτω από την σηµερινή

θέση της νήσου Χαβάης.

Η θερµότητα από την θερµή κηλίδα παρήγαγε µια έντονη

πηγή µάγµατος από την µερική τήξη της εφιππεύουσας

πλάκας του Ειρηνικού. Το µάγµα, που είναι ελαφρύτερο

από το περιβάλλον πέτρωµα, ανέρχεται µέσα από το

µανδύα και το φλοιό και εκρήγνυται στο θαλάσσιο

πυθµένα, σχηµατίζοντας ένα ενεργό υποθαλάσσιο

ηφαίστειο. Με την πάροδο του χρόνου

επαναλαµβανόµενες εκρήξεις αυξάνουν το µέγεθος του

τόσο σε ύψος όσο και πλευρικά µέχρι που αυτό αναδύεται

πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Ο Wilson

πρότεινε ότι µε την συνεχιζόµενη κίνηση της πλάκας το

ηφαιστειακό αυτό νησί µεταφέρεται µακριά από τη θερµή

κηλίδα αποκόβοντας έτσι την τροφοδοσία του από το

µαγµατικό θάλαµο µε αποτέλεσµα το σταµάτηµα της

ηφαιστειακή δραστηριότητας. Την ίδια στιγµή που ένα

τέτοιο ηφαιστειακό κέντρο καθίσταται ανενεργό ένα νέο

πάνω από τη θερµή κηλίδα σχηµατίζεται και ο κύκλος

αυτός επαναλαµβάνεται συνεχώς (Εικ. 3.16). Αποτέλεσµα

αυτής της συνεχιζόµενης διαδικασίας για εκατοµµύρια

χρόνια είναι η εµφάνιση µεγάλους µήκους ηφαιστειακών

αλυσίδων στον πυθµένα του Ειρηνικού ωκεανού.

Εικ. 3.16 Μοντέλο δηµιουργίας της ηφαιστειακής αλυσίδας της Χαβάης και σχετική ηλικία των ηφαιστείων. Σύµφωνα µε τη θεωρία του Wilson, τα

ηφαίστεια της αλυσίδας της Χαβάης πρέπει να γίνονται

προοδευτικά παλαιότερα και πιο διαβρωµένα όσο

αποµακρυνόµαστε από τη θέση της θερµής κηλίδας. Τα

παλαιότερα ηφαιστειακά πετρώµατα στο

βορειοδυτικότερο νησί της αλυσίδας Kauai, έχουν ηλικία

περίπου 5.5 εκ χρόνια και είναι έντονα διαβρωµένα.(Εικ.

3.16)

Page 12: 3 Main tectonic features

Κεφ. 3-Κύρια Τεκτονικά Χαρακτηριστικά της Γης 30

Συγκριτικά, στο νησί της Χαβάης, το νοτιο-

ανατολικότερο της ηφαιστειακής αλυσίδας και το οποίο

πιθανά βρίσκεται ακόµα πάνω από τη θερµή κηλίδα, τα

παλαιότερα ηφαιστειακά πετρώµατα έχουν ηλικία

µικρότερη από 0.7 εκ. χρόνια και νέα ηφαιστειακά

πετρώµατα σχηµατίζονται ακόµα και σήµερα.

Τα τελευταία 10 εκ. χρόνια περισσότερα από

100 hotspots ήταν ενεργά κάτω από το φλοιό της γης. Τα

περισσότερα από αυτά βρίσκονται κάτω από τα εσωτερικά

τµήµατα των πλακών (π.χ, της Αφρικανικής πλάκας), άλλα

κάποια από αυτά βρίσκονται κοντά σε αποκλίνοντα

περιθώρια πλακών. Κάποια συγκεντρώνονται κοντά στις

µεσο-ωκεάνιες ράχες όπως συµβαίνει στην Ισλανδία, στις

Αζόρες και στα νησιά Galapagos. (Εικ. 3.15).

Κάποια από αυτά βρίσκονται στο εσωτερικό της

Βόρειας Αµερικανικής πλάκας. Το πιο γνωστό είναι το

hotspot που βρίσκεται κάτω από τον ηπειρωτικό φλοιό

στην περιοχή του Εθνικού Πάρκου του Yellowstone στο

βορειοδυτικό Wyoming. Εκεί βρίσκονται πολλές καλδέρες

(από την κατάρρευση των κρατήρων που συνοδεύουν τις

εκρήξεις) οι οποίες σχηµατίστηκαν από τρεις γιγαντιαίες

εκρήξεις στη διάρκεια των δυο τελευταίων εκ. χρόνων, µε

την τελευταία έκρηξη να τοποθετείται πριν από 600.000

χρόνια. Αποθέσεις ηφαιστειακής τέφρας από αυτές τις

ισχυρές εκρήξεις έχουν χαρτογραφηθεί πολύ µακριά όπως

στην Iowa, στο Missouri, στο Texas ακόµα µέχρι και το

βόρειο Mexico. Ένας µεγάλος µαγµατικός θάλαµος, ο

οποίος καλύπτεται από ένα υδροθερµικό σύστηµα (ζώνη

πεπιεσµένου ατµού και ζεστού νερού, υπάρχει ακόµα κάτω

από την καλδέρα. Σύγχρονες έρευνες στην περιοχή

δείχνουν ότι τµήµατα του Yellowstone ανυψώνονται και

βυθίζονται µε ρυθµούς έως 1 εκ. το χρόνο, δείχνοντας έτσι

ότι η περιοχή βρίσκεται ακόµα σε αστάθεια. Πάντως,

αυτές οι µετρούµενες κινήσεις της επιφάνειας που πιθανά

οφείλονται σε αλλαγές της υδροθερµικής πίεσης του

συστήµατος, δεν δείχνουν απαραίτητα µια αναβίωση της

ηφαιστειακής δραστηριότητας στην περιοχή.

Γενικά η ύπαρξη των θερµών κηλίδων

αµφισβητείται ακόµα και σήµερα και νέες θεωρίες για τη

δηµιουργία αυτών έχουν προταθεί, µε πιο κινητικά

µοντέλα σε σχέση µε τη στατική αρχική θεώρηση του

(Εικ. 3.17)

Εικ. 3.17 Το στατικό (µανδυακή δέσµη) και το κινητικό µοντέλο

«προελαύνουσας ρωγµής-κηλίδων» για την ερµηνεία των θερµών

κηλίδων.