Tectonica plăcilor este teoria care explică faptul că învelișul exterior rigid al Pământului, litosfera, este fragmentat în bucăți mari numite plăci tectonice, care se deplasează lent unele față de altele, cu viteze de la circa 1–2 cm până la peste 10 cm pe an. Continentele sunt purtate de aceste plăci ca niște pasageri. Acolo unde plăcile se întâlnesc apar munți, vulcani, fose oceanice adânci și cele mai multe cutremure de pe planetă.
Este una dintre cele mai importante idei din științele Pământului, comparabilă ca rol cu evoluția în biologie: leagă între ele fenomene care păreau fără legătură. În continuare afli cum s-a ajuns la ea, ce dovezi o susțin, cum se comportă plăcile la margini și ce legătură are totul cu Carpații și cu cutremurele din Vrancea.
Ce este, de fapt, o placă tectonică
O placă tectonică este o porțiune rigidă de litosferă, formată din scoarță și din partea superioară a mantalei, cu o grosime tipică de ordinul a 100 km. Plăcile se sprijină pe astenosferă, un strat al mantalei care, deși este în cea mai mare parte solid, se deformează plastic în timp îndelungat. Structura în straturi a planetei este explicată pe larg în ghidul despre structura Pământului.
O greșeală frecventă este ideea că plăcile ar fi totuna cu continentele. În realitate:
- o placă poate conține atât scoarță continentală, cât și scoarță oceanică; placa africană, de exemplu, cuprinde continentul și o parte mare din Atlanticul de Sud;
- o placă poate fi aproape în întregime oceanică, cum este placa Pacificului, cea mai mare de pe glob;
- marginile plăcilor nu coincid cu țărmurile; coasta de est a Americii de Sud, de pildă, se află în interiorul plăcii sud-americane.
De la deriva continentelor la teoria modernă
Ideea că continentele se mișcă a fost propusă convingător în 1912 de meteorologul german Alfred Wegener, sub numele de deriva continentelor, dar a fost acceptată abia în anii 1960, când studiul fundului oceanelor a oferit dovezile decisive. Wegener avea multe indicii, dar nu putea explica ce forță mișcă uriașele blocuri de rocă, așa că majoritatea geologilor din vremea lui au respins ipoteza.
Dovezile lui Wegener
| Tip de dovadă | Ce a observat | Ce sugera |
|---|---|---|
| Forma țărmurilor | coasta Americii de Sud se potrivește cu cea a Africii, ca piesele unui puzzle | continentele au fost unite |
| Fosile | reptila de apă dulce Mesosaurus apare doar în Brazilia și în sudul Africii | animalul nu putea traversa oceanul |
| Plante fosile | ferigile cu semințe Glossopteris apar în America de Sud, Africa, India, Australia și Antarctica | aceleași condiții pe un continent unic |
| Roci și lanțuri muntoase | formațiuni identice de o parte și de alta a Atlanticului | lanțuri rupte în două |
| Urme de ghețari vechi | zgârieturi glaciare în zone azi tropicale, ca India sau Africa | continentele au fost în altă poziție |
Felul în care fosilele ajută la reconstituirea trecutului este explicat în Fosilele: cum se formează și ce spun despre trecutul vieții.
Dovezile din fundul oceanelor
După al Doilea Război Mondial, cartografierea fundului oceanelor cu sonarul a scos la iveală un lanț muntos submarin uriaș care străbate Atlanticul pe mijloc, cu o vale de rift în centru. În 1962, geologul american Harry Hess a propus ideea expansiunii fundului oceanic: la dorsale urcă magmă, se formează scoarță nouă, iar aceasta se îndepărtează în ambele părți.
Confirmarea a venit din magnetism. Rocile vulcanice „îngheață” în ele direcția câmpului magnetic din momentul răcirii, iar câmpul magnetic terestru și-a inversat de multe ori polaritatea. Pe fundul oceanului s-au găsit benzi de roci cu magnetizare alternantă, așezate simetric de o parte și de alta a dorsalei, ca niște coduri de bare în oglindă. Explicația fizică a magnetizării este în Magnetismul: cum funcționează magneții și busola. În plus, forajele au arătat că sedimentele și rocile devin tot mai vechi pe măsură ce te depărtezi de dorsală.
Când dovezile independente au început să indice aceeași deducție, ipoteza a devenit teorie, exact cum descrie Metoda științifică: cum verifică cercetătorii o idee.
Plăcile tectonice ale lumii
Geologii recunosc de obicei șapte plăci majore și câteva zeci de plăci mai mici, iar numărul exact depinde de cât de detaliată este împărțirea. Unele zone sunt de fapt fâșii largi de deformare, fără o graniță netă.
| Placă majoră | Ce cuprinde, pe scurt |
|---|---|
| Placa Pacificului | cea mai mare parte a Oceanului Pacific |
| Placa nord-americană | America de Nord, Groenlanda, vestul Atlanticului de Nord |
| Placa eurasiatică | Europa, cea mai mare parte a Asiei, estul Atlanticului de Nord |
| Placa africană | Africa și oceanul din jurul ei |
| Placa antarctică | Antarctica și oceanul înconjurător |
| Placa indo-australiană | India, Australia, o parte a Oceanului Indian (uneori tratată ca două plăci) |
| Placa sud-americană | America de Sud și vestul Atlanticului de Sud |
Printre plăcile mai mici se numără placa Nazca, din estul Pacificului, placa Cocos, placa caraibiană, placa arabică, placa Filipinelor și placa anatoliană, pe care se află cea mai mare parte a Turciei. România se află pe placa eurasiatică.
De ce se mișcă plăcile
Plăcile se mișcă pentru că Pământul își pierde căldura internă, iar acest flux de căldură pune în mișcare mantaua și, odată cu ea, litosfera. Astăzi, geologii consideră că mai multe forțe acționează împreună:
- Tracțiunea plăcii care se scufundă: în zonele de subducție, litosfera oceanică veche și rece este mai densă decât mantaua și se scufundă, trăgând după ea restul plăcii. Este considerată cea mai importantă forță.
- Împingerea de la dorsală: litosfera nouă, fierbinte, stă mai sus la dorsală și „alunecă” lent la vale de pe umflătura acesteia.
- Convecția din manta: curenții foarte lenți de material mai cald care urcă și mai rece care coboară antrenează plăcile.
Toate trei sunt, în fond, efecte ale gravitației acționând asupra unor mase cu densități diferite, mecanism explicat în Gravitația: de ce cad obiectele și cum se mișcă planetele.
Cât de repede se mișcă plăcile
Vitezele sunt mici pe scara vieții omenești, dar uriașe pe scara timpului geologic. O comparație des folosită: unele plăci se mișcă aproximativ cât cresc unghiile. Atlanticul se lărgește cu câțiva centimetri pe an; în 10 milioane de ani, asta înseamnă sute de kilometri. Astăzi mișcarea se măsoară direct, cu rețele de stații GPS fixate pe roca de bază și cu măsurători de precizie din sateliți.
Sfat: Ca să vizualizezi viteza, gândește-te că de la nașterea ta continentele s-au mutat probabil cu cel mult câțiva metri unul față de altul. Pe durata istoriei omenirii, însă, distanțele s-au schimbat deja cu sute de metri.
Marginile divergente: unde se naște scoarță nouă
La o margine divergentă, două plăci se îndepărtează una de alta, iar spațiul dintre ele este umplut de magmă care urcă din manta și se solidifică, formând scoarță nouă. Pe fundul oceanelor, aceste margini sunt marcate de dorsale medio-oceanice, lanțuri muntoase submarine care, puse cap la cap, depășesc în lungime orice lanț de pe uscat.
Exemple clasice:
- Dorsala Medio-Atlantică, care separă America de Europa și Africa;
- Islanda, unde dorsala iese deasupra apei și poți vedea fisuri largi ale scoarței;
- Riftul Est-African, unde un continent începe să se rupă; dacă procesul continuă milioane de ani, se poate forma un ocean nou, cum s-a întâmplat cu Marea Roșie.
La marginile divergente apar cutremure în general puțin adânci și vulcanism liniștit, cu lave bazaltice fluide, descris în Vulcanii: cum se formează, cum sunt alcătuiți și de ce erup.
Marginile convergente: subducție și ciocniri
La o margine convergentă, două plăci se apropie, iar ce se întâmplă depinde de tipul de scoarță din fiecare. Scoarța oceanică, mai densă, tinde să se scufunde sub cealaltă, proces numit subducție; scoarța continentală, mai ușoară, nu se scufundă ușor, așa că se cutează și se înalță.
Placă oceanică sub placă continentală
Placa Nazca se scufundă sub America de Sud. Rezultatul: o fosă oceanică adâncă în largul coastei, Munții Anzi pe continent, vulcani activi și cutremure foarte puternice. Placa care coboară eliberează apă în mantaua de deasupra, ceea ce scade temperatura de topire a rocilor și produce magmă.
Placă oceanică sub placă oceanică
Când se întâlnesc două plăci oceanice, cea mai veche și mai densă coboară sub cealaltă. Se formează un arc insular, un șir de insule vulcanice, și o fosă. Groapa Marianelor, din vestul Pacificului, este cel mai adânc loc cunoscut din oceane, cu aproape 11 km. Japonia și Filipine sunt exemple de arcuri insulare.
Continent contra continent
Când două continente se ciocnesc, niciunul nu se scufundă complet. Scoarța se îngroașă, se cutează și se suprapune în pânze uriașe. Ciocnirea dintre India și Asia, începută acum câteva zeci de milioane de ani, a ridicat Himalaya și Podișul Tibet și continuă și astăzi.
Marginile transformante și punctele fierbinți
La o margine transformantă, plăcile alunecă una pe lângă alta, orizontal, fără să se creeze sau să se distrugă scoarță. Frecarea blochează periodic mișcarea, energia se acumulează și se eliberează brusc în cutremure. Cele mai cunoscute exemple sunt Falia San Andreas din California, la limita dintre placa Pacificului și cea nord-americană, și Falia Nord-Anatoliană din Turcia. De ce produc cutremure acumulările de tensiune explicăm în Cutremurele: cum se produc și ce înseamnă magnitudinea.
| Tip de margine | Mișcare | Ce se formează | Exemplu |
|---|---|---|---|
| Divergentă | plăcile se depărtează | dorsale, rifturi, scoarță nouă | Islanda, Riftul Est-African |
| Convergentă oceanic–continental | subducție | fose, munți, vulcani | Anzii |
| Convergentă oceanic–oceanic | subducție | arcuri insulare, fose | Japonia, Groapa Marianelor |
| Convergentă continent–continent | coliziune | lanțuri muntoase înalte | Himalaya |
| Transformantă | alunecare laterală | falii lungi, cutremure | San Andreas |
Punctele fierbinți
Unele zone vulcanice se află departe de marginile plăcilor. Ele sunt explicate prin puncte fierbinți, regiuni unde material mai cald urcă din manta și străpunge placa. Cum placa se mișcă peste punctul fierbinte, aproape fix, se formează un șir de vulcani din ce în ce mai vechi. Insulele Hawaii sunt exemplul tipic: insula cea mai mare, cu vulcani activi, se află deasupra punctului fierbinte, iar insulele spre nord-vest sunt mai vechi și mai erodate.
Supercontinentele și harta în schimbare
Continentele s-au unit și s-au despărțit de mai multe ori în istoria Pământului, într-un proces ciclic numit ciclul Wilson, după geologul canadian J. Tuzo Wilson. Un ocean se deschide, se lărgește, apoi începe să se închidă prin subducție, iar continentele de pe margini se ciocnesc și formează un supercontinent, care la rândul lui se rupe.
Cel mai cunoscut supercontinent este Pangeea, care a reunit aproape tot uscatul la sfârșitul erei paleozoice. Înconjurat de un ocean global numit Panthalassa, el a început să se fragmenteze acum aproximativ 200 de milioane de ani. Între partea nordică, Laurasia, și cea sudică, Gondwana, se întindea oceanul Tethys, ale cărui resturi se găsesc astăzi în rocile Alpilor, Carpaților și Himalayei. Înaintea Pangeei au existat alte supercontinente, cum este Rodinia, mai greu de reconstituit.
Ce se va întâmpla în viitor nu se poate spune cu certitudine. Pe baza vitezelor actuale, geologii au propus mai multe scenarii pentru un nou supercontinent peste câteva sute de milioane de ani, dar ele sunt modele de lucru, nu predicții sigure.
Tectonica plăcilor și România
Teritoriul României este un mozaic de blocuri de litosferă cu istorii diferite, sudate între ele în timpul închiderii unor brațe ale oceanului Tethys. În linii mari, la est se află marginea platformei Est-Europene, vechi și stabile, în sud platforma Moesică, sub Câmpia Română, iar în interiorul arcului carpatic, blocuri care au fost împinse și rotite spre poziția actuală. Prin ciocnirea și strivirea lor s-au format Carpații, a căror poveste este spusă în Munții Carpați: cum s-au format din punct de vedere geologic.
Vrancea, o subducție aproape încheiată
În zona de curbură a Carpaților, sub Vrancea, se află o bucată de litosferă scufundată aproape vertical în manta. Este considerată ultimul rest al unei plăci care a fost consumată prin subducție. Tensiunile din acest fragment produc cutremure la adâncimi intermediare, de regulă între aproximativ 60 și 200 km, care se resimt pe suprafețe foarte mari, inclusiv la București.
Vulcanii stinși ai Carpaților
Lanțul vulcanic Călimani–Gurghiu–Harghita, cu craterul Ciomatu și Lacul Sfânta Ana, este legat tot de subducția din trecut. Activitatea vulcanică a migrat în timp de la nord spre sud, iar cele mai tinere erupții au avut loc în sud, în Munții Harghita.
Important: Nicio teorie geologică nu permite astăzi prezicerea exactă a momentului unui cutremur. Tectonica plăcilor explică unde și de ce apar cutremurele, nu când.
Ce merită reținut
Tectonica plăcilor transformă harta lumii într-un film foarte lent. Litosfera rigidă este împărțită în plăci care alunecă pe astenosferă, împinse de căldura internă și trase de propria greutate în zonele de subducție. La margini se nasc oceane, se ridică munți, erup vulcani și se produc cutremure. Teoria a pornit de la intuiția lui Wegener și a fost confirmată de benzile magnetice și de vârsta rocilor de pe fundul oceanelor.
De reținut:
- plăcile se mișcă de la circa 1–2 cm până la peste 10 cm pe an;
- marginile pot fi divergente, convergente sau transformante;
- subducția produce fose, arcuri vulcanice și cutremure adânci;
- ciocnirea continentelor ridică munți, precum Himalaya sau Carpații;
- cutremurele din Vrancea sunt legate de un fragment de placă scufundat în manta.
Întrebări frecvente
Cine a descoperit tectonica plăcilor?
Nu există un singur descoperitor. Alfred Wegener a propus deriva continentelor în 1912, iar Harry Hess, Fred Vine, Drummond Matthews, J. Tuzo Wilson și alți cercetători au completat teoria în anii 1960.
Cât de repede se mișcă plăcile tectonice?
Cu viteze de la circa 1–2 cm până la peste 10 cm pe an, în funcție de placă. Este aproximativ ritmul în care cresc unghiile.
Ce este subducția?
Subducția este scufundarea unei plăci oceanice dense sub altă placă, în manta. Ea produce fose oceanice, vulcani și cutremure, uneori foarte puternice.
Pe ce placă tectonică se află România?
Pe placa eurasiatică. Teritoriul este alcătuit din mai multe blocuri de litosferă sudate între ele, iar sub Vrancea există un fragment de placă scufundat în manta.
Se vor uni din nou continentele?
Probabil da, peste sute de milioane de ani, pentru că așa s-a întâmplat de mai multe ori în trecut. Forma exactă a viitorului supercontinent rămâne însă o ipoteză.
