نظرية الصفائح التكتونية

Posted on Updated on


هي النظرية العلمية التي تصف الحركات الكبرى لغلاف الأرض الصخري. اعتمدت تلك النظرية على مفاهيم نظرية الانجراف القاري، التي تم التوصل لها في العقود الأولى من القرن العشرين، وقبلها المجتمع العلمي الجيولوجي بعدما تم طرح مفاهيم تمدد أرضية البحار في نهاية خمسينيات وبداية ستينيات القرن العشرين.

انقسم غلاف الأرض الصخري إلى عدد من الصفائح التكتونية. ففي الأرض، هناك سبع أو ثمان صفائح كبرى (يتوقف عددها على كيفية تعريف الصفيحة الكبرى) إضافة إلى العديد من الصفائح الصغرى. وعندما تلتقي الصفائح، فإن حركتها النسبية تحدد نوع الحدود : بناءة أو هدامة أو متحولة أو ( متحولة ). تتكون الزلازلوالبراكين والجبال والخنادق المحيطية على حدود الصفائح التكتونية. تتراوح الحركة الجانبية النسبية للصفائح عادة من صفر إلى 100 ملم سنويًا.

تتكون الصفائح التكتونية من غلاف صخري محيطي وغلاف صخري قاري أكثر سمكًا، يعلو كل منهما قشرة أرضية خاصة بكليهما. على طول الحدود الهدامة، تغطس الصفائح إلى الدثار؛ وتعوض المواد المفقودة تقريبا بتكوين قشرة محيطية جديدة عند سلاسل مرتفعات المحيط وفق نموذج تمدد أرضية البحار. وبهذه الطريقة، فإن المساحة الإجمالية للكرة الأرضية تبقى ثابتة. وتوصف تكتونيات الصفائح تلك بأنها تعمل بمبدأ السير الناقل. تفسر بعض النظريات القديمة (التي لا زال لها بعض الأنصار) ذلك بأن العالم يتقلص تدريجيًا (ينكمش) أو يتمدد تدريجيًا

للصفائح التكتونية قدرة على التحرك لأن الغلاف الصخري للأرض أقوى وأقل كثافة من الغلاف الموري الذي يرتكز عليه. وتتغير كثافة الدثار نتيجة تيارات الحمل، التي يحركها عدة عوامل وهي حركة أرضية البحار بعيدًا عن الرصيف القاري (نتيجة التغير في طبوغرافيا وكثافة القشرة الأرضية الناتجين عن تغيرات قوى الجاذبية الأرضية) والمقاومة المائية والشفط لأسفل في مناطق الاندساس. ثمة تفسير مختلف، يكمن في القوى المختلفة التي تنتج عن دوران الكرة الأرضية وقوى المد والجزر، إلا أن دور كل من تلك العوامل غير واضح، ولا يزال موضوع نقاش.

أنواع حدود الصفائح

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من حدود الصفائح، يضاف إليها نوع رابع خليط، يتحدد وفق الطريقة التي تتحرك بها الصفائح نحو بعضها البعض. يصاحب حدود الصفائح أنواع مختلفة من الظواهر السطحية. أما عن أنواع حدود الصفائح فهي :

حدود متحولة (معتدلة) تحدث عندما تنزلق الصفائح أو بالأحرى عندما تتآكل أطراف الصفائح عند تصادمها مع بعضها على طول مناطق أخطاء التحول. الحركة النسبية لصفيحتين هي إما يسارية أو يمينية. ويعد صدع سان أندرياس في ولاية كاليفورنيا أحد الأمثلة على الحدود المتحولة ذات الحركة اليمينية.

حدود تباعدية (بناءة) تحدث عندما تنزلق صفيحتين بعيدًا عن بعضهما البعض. أعراف منتصف المحيط (ومنها أعراف منتصف الأطلنطي) ومناطق التصدع النشطة (مثل صدع شرق أفريقيا) هي أمثلة للحدود الانفراجية.

حدود تقاربية (مدمرة) (أوالحدود النشطة) تحدث عندما تنزلق صفيحتان تجاه بعضهما البعض، لتشكلان عادةً إما منطقة اندساس (إذا تحرك صفيحة لتنزلق تحت الأخرى) أو اصطدام قاري (إذا كانت الصفيحتان تحتوي على قشرة قارية). الخنادق البحرية العميقة تكون مصحوبة عادة بمناطق اندساس، وغالبا ما تسمى الأحواض التي تنشأ على طول الحدود النشطة بـ “أحواض رأس البر”. تحتوي الألواح المنزلقة على العديد من المعادن المائية التي تفقد مائها بالتسخين، مما يتسبب في صهر الدثار، فتنتج البراكين. من الأمثلة على ذلك سلسلة جبال الأنديز في أمريكا الجنوبية وجزر اليابان.

مناطق حدود الصفائح تحدث عندما تكون آثار التفاعلات بين الصفائح غير واضحة، وتحدث تلك الحدود عادةً على طول حزام واسع غير واضح الحدود، ويمكن أن تحدث به حركات متعددة في فترات مختلفة.

القوى الدافعة لحركة الصفائح

تكتونيات الصفائح في الأساس ظاهرة حركية، حيث اتفق علماء الأرض بناءً على الملاحظات والاستنتاجات أن تحركات الصفائح مرتبطة ببعضها، كما ناقشوا وتوصلوا إلى كيف ومتى تم ذلك. لكن لا يزال هناك تساؤل كبير حول القوى المحركة لتلك الحركة، وما هي الآلية الجيوديناميكية لذلك، وهنا انقسمت آراء العلماء إلى نظريات مختلفة.

هناك اتفاق حول قدرة الصفائح التكتونية على الحركة، نظرًا لاختلاف الكثافة النسبية للقشرة الأرضية المحيطية وضعف الغلاف الموري نسبيًا. ومن المسلم به، أن فقد الدثار للحرارة هو المصدر الأساسي للطاقة الدافعة لتكتونيات الصفائح، من خلال تيارات الحمل الحراري أو عمليات التصاعد والترسيب. ونتيجة لذلك، فمن المتفق عليه الآن، وإن كان الأمر ما زال مثار بعض الجدل، أنه نظرًا لكثافة القشرة الصخرية المحيطية العالية، فإنها تندس في مناطق الاندساس، فيكون ذلك سببًا قويًا لحركة الصفائح. وعندما تتكون القشرة الجديدة في أعراف منتصف المحيطات، فإن هذه القشرة المحيطية تكون أقل كثافة من الغلاف الموري الواقع أسفل منها، لكن كثافتها تزداد مع الوقت، لأنها تبرد وتتكاثف. وكلما زادت كثافة القشرة الأرضية القديمة مقارنةً بالغلاف الموري تحتها، كانت لها القدرة على أن تغطس إلى أعماق الدثار في مناطق الاندساس، فتكون سببًا لمعظم القوى الدافعة لحركة الصفائح. ويسمح ضعف طبقة الغلاف الموري للصفائح التكتونية بالحركة بسهولة نحو منطقة الاندساس.

وعلى الرغم من الاعتقاد بأن الاندساس هو أكبر القوى الدافعة لحركة الصفائح، إلا أنه ليس القوة الوحيدة، حيث أنه هناك صفائح كصفيحة أمريكا الشمالية لا تزال تتحرك، رغم أنه لم يعد هناك اندساس، وهو ما ينطبق على صفيحة أورآسيا الضخمة. وتخضع مصادر حركة الصفائح لبحث كثيف ونقاشات موسعة بين علماء الأرض. أحد أهم تلك النقاط البحثية، هي أن النموذج الحركي لحركة الصفائح يجب أن يفصل على عن الآلية الجيوديناميكية لحركة الصفائح التي تعد القوة الدافعة للحركات المعروفة، حيث أن بعض النماذج يمكن تفسيرها بأكثر من آلية واحدة. وعمومًا، يمكن تقسيم القوى الدافعة لحركة الصفائح إلى ثلاث فئات: قوى تنشأ عن حركة الدثار، وقوى تنشأ عن الجاذبية (معظمها قوى ثانوية)، وقوى تنشأ عن دوران الأرض.

القوى الدافعة الناشئة عن حركة الدثار

في الربع الأخير من القرن العشرين، كان هناك نظرية سائدة بأن تيارات الحمل الحراري الكبرى المنتقلة عبر الدثار العلوي هي القوة الدافعة الرئيسية للصفائح التكتونية. كانت تلك النظرية التي توصل إليها آرثر هولمز وبعض الرواد في ثلاثينيات القرن العشرين، واعتبرت على الفور التفسير المقبول لسبب حركة الصفائح التكتونية منذ أن أثار ألفريد فاغنر التساؤلات حول سبب حركة الصفائح التكتونية في السنوات الأولى من القرن العشرين. رغم ذلك تناولتها نقاشات طويلة، بسبب اعتقاد الكثيرين في النظرية القديمة التي تزعم أن الأرض ثابتة وأن القارات لا تتحرك، حتى سقوط تلك النظرية في مطلع الستينات.

يظهر التصوير الثنائي والثلاثي الأبعاد لباطن الأرض أنه هناك تفاوت في كثافة الدثار من نقطة إلى أخرى. هذه التغيرات في الكثافة قد تكون بسبب تغيرات في المواد (من كيمياء الصخور) أو المعادن (من التغيرات في البنية المعدنية) أو الحرارة (عن طريق التمدد الحراري والانكماش الناتج عن الطاقة الحرارية). وكنتيجة لهذا التفاوت في الكثافة، تحدث تيارات حمل الدثار بفعل قوى الطفو

وتعد الروابط المباشرة وغير المباشرة بين تيارات حمل الدثار وحركة الصفائح محورًا للدراسات والمناقشات الحالية بين علماء الجيوديناميكا. بطريقة ما، تنتقل تلك الطاقة عبر القشرة الأرضية للصفائح التكتونية فتحركها. كما أنه هناك نوعان من القوى التي يعتقد أنها تؤثر في حركة الصفائح: الاحتكاك والجاذبية. فقوى الاحتكاك وتعرف بقوى الاحتكاك القاعدي تتسبب في حركة الصفيحة مدفوعة بالاحتكاك بين تيارات الحمل الحراري في الغلاف الموري والغلاف الصخري الأكثر جمودًا الذي يعلوه، أما قوى الجاذبية وتعرف بقوى شفط الألواح حيث تؤثر تيارات الحمل الحراري الموضعية بقوة سحب لأسفل على الصفائح في مناطق الاندساس في خنادق المحيطات.

في الآونة الأخيرة، أصبحت نظرية الحمل الحراري مثار جدل كبير، حيث أن التقنيات الحديثة ثلاثية الأبعاد للتصوير المقطعي للزلازل، الذي يصور البنية الداخلية لدثار الأرض فشلت في إثبات هذه النظرية. لذا، فقد طرحت فرضيات بديلة. ظهرت نظرية التكتونيات العمودية في تسعينيات القرن العشرين، التي استخدمت مفهوم معدل عن تيارات حمل الدثار. وتدور فكرتها حول عن تصاعد أعمدة عملاقة من أعماق الدثار، تكون الدافع أو البديل لتيارات الحمل الحراري الرئيسية. وجدت تلك الفكرة، ذات الجذور التي ترجع إلى بداية ثلاثينيات القرن العشرين في مدارس علوم الأرض الأوروبية والروسية، صدى في النظريات الحديثة التي ترى بأن النقاط الساخنة في الدثار لا تزال ثابتة، وأن القشرة الأرضية المحيطية والقارية للصفائح تتخطاها مع الوقت، وتترك آثارها في السجل الجيولوجي للصفائح (على الرغم من عدم اعتبار هذه الظواهر كآليات دفع حقيقية).

هناك فرضية أخرى بأن تدفقات الدثار لا تحدث في صورة بؤر ولا في صورة أعمدة عملاقة، وإنما على شكل سلسلة من القنوات أسفل القشرة الأرضية التي تتسبب في قوى احتكاك قاعدي في الغلاف الصخري. تسمى تلك النظرية باسم “تكتونيات التدفق” (“surge tectonics”)، والتي لاقت قبولاً في ثمانينيات وتسعينيات القرن العشرين.

نظرية تمدد وانتشار قاع المحيط

يرجع الأصل في ابتكار هذه النظرية إلى ح Mantle فقد الذي يكون وشاح الأرض. ويمثل حيد منتصف المحيط مكان نشأة جزء جديد من قاع المحيط فهو مكان ارتفاع تيارات الحمل لأعلى حاملة معها مادة جديدة من الوشاح إلى قاع المحيط. وينتشر قاع المحيط الجديد انتشارا أما القارات أو الكتل القارية فيتم حملها فوق الوشاح المتحرك بفعل تيارات الحمل وأثناء نزول القشرة المحيطية إلى الوشاح مع تيارات الحمل النازلة لأسفل عند الخنادق المحيطية حيث يتم لصق جزء من رسوبيات قاع المحيط إلى تيارات الحمل وبالتالى معدل حركة وانتشار قاع المحيط يبلغ حوالي 1-2سم في السنة ومعنى هذا أن قلمحيط كله يستبدل كل -300 مليون سنة ولذلك تعتبر القشرة المحيطية أحدث دائما من القشرة القارية المتواجدة منذ بلايين السنين

ميكانيكية الألواح التكتونية

على الرغم من أن نظرية الانجراف القارى لفاجنر قد فشلت في إعطاء التفسير المقنع للأسباب التي ادت إلى حدوث حركة القارات. غير أن نظرية الألواح التكتونية قد قامت بهذا التفسير وذلك من خلال فرضيتين : الدثار والغلاف الصخرى الذي يرتكز على غلاف يتميز باللدونة إلى حد ما يعرف بالغلاف الوهن أو الاسينوسيفر Athenosphere بحيث يمكن التحرك عليه ببطء شديد.

أن الغلاف الصخرى ينقسم إلى عدة ألواح على الرغم من عدم الاتفاق حول عدد هذه الألواح إلا أنه يمكن تمييز ستة ألواح كبرى النحو التال : مـوهو الوحيد الذي يتكون معظمة من صخور محيطية خاصة الحواف الوسطى وإلى ما تحت صخور غرب أمريكا الشمالية.

2- اللوح الأمريكية American plate للأمريكتين. مع جزء من قشرة المحيط الأطلنطى حتى حوافه الوسطى

– اللوح الإفريقى African Plate : ويشمل كل أفريقيا حتى الحافة الوسطى للمحيط الأطلسى ونحو نصف المحيط الهندى الغربي.

4- اللوح الأوراسىEurasian Plate : ويمتد بين الحافة الوسطى للمحيط الأطلسى غربا والبحر المتوسط وسلسلة الجبال الالتوانية الحديثة جنوبا لتنتهى في المحيط الهادى Plate : ويشتمل على كتلة صخور قارة القطبية الجنوبية (أنتاركاتيكا) Antarcatica : وتضم القارة القطبية الجنوبية مع الأطراف الجنوبية لكل من المحيط الهادى والأطلسي والهندى.

وبالإضافة إلى هذه الألواح سنويا خاصة في جنوبها الغربي وأن التصدع النصف في قاع البحر الأحمر يؤدى إلى زحزحته وتحركه شرقا

حركة الألواح

تصنف حركة الألواح بما يتضمنه كل لوح من قشرة قارية وأخرى محيطية على النحو التالي :

تقارب قشرة قارية مع قشرة قارية

وينشأ عن هذا التقارب ارتطام قشرتين قاريتين لهما نفس الكثافة. وقبل حدوث هذا الارتطام أو التصادم تغوص القشرة المحيطية التي تفصل بينهما والتي تكونت أثناء فترة سابقة تحت أحد القشرتين ومع تمام عملية الغوص أو الاندساس Subduction وبعد استهلاك القشرة المحيطية ترتط هاتان القشرتان. وينتج عن هذا الارتطام تكون سلسلة جبلية يصاحبها عمليات طى وتصدع. بعدها تبدأ عمليات التعربة نشاطها لتشكل الملامح السطحية للحزام الجبلى

وتتميز هذه الجبال بأنها شاهقة وتعد من أشهر وأهم السلاسل الجبلية في الكرة الأرضية. ومن أهمها ما يلى : ـ

اصطدام لوحة الهند القارية مع النوع إذ أنه حدث منذ حوالي 45 مليون سنة.

حدوث اصطدام ـ قبل حوالي 360-286 مليون عام – بين القارة الأوروبية والقارة الآسيوية لتكونان قارة أوراسيا الحالية والذي نجم عنه تكوين سلسلة جبال الأورال بين حدود اللوحتين الأوروبية والآسيوية آنذاك

تصادم اللوحة الإفريقية واللوحة الأوروبية وانغلاق بحر التيثيز (Tethys)، الذي كان يفصل قارتى لوراسيا وجندوانا لاند ـ وتكوين سلسلة أمريكا الشمالية لتكوين جبال الابالاش قبل حوالي 360-286 مليون سنة، وعلى الرغم من أن هاتين القارتين النطاق الوهن الساخن فإن مكوناته وما يحمله من رسوبيات مشبعة بالماء تبدأ في الانصهار وبالرغم من أن هذه العملية محيطيين يغوص طرف أحدهما تحت الآخر متسببا في نشاط بركانى يشبه ذلك الذي يحدث عند ارتطام لوح محيطى بآخر قارى. غير أن مثل هذه البراكين تحدث في قيعان المحيطات بدلا من حدوثها على اليابسة. وإذا ما استمرت هذه النشاطات البركانية فإن كتلا من اليابسة قد تبرز من أعماق المحيطات.

وفى البداية تكون مثل هذه الظاهرة على هيئة سلسلة من الجزر البركانية تسمى بقوس الجزر مثل جزر اليابان وإندونسيا والفلبين وعادة ما تقع أقواس الجزر على بعد بضع مئات من الكيلومترات من خندق محيطى. حيث لا تزال عملية غوص الغلاف الصخرى مستمرة. وعلى مدى زمنى طويل من النشاط البركانى تتراكم عن هذه النشاطات المختلفة قوس جزر ناضج مكون من صخور بركانية مطوية ومتحولة وصخور نارية نابطة. ومثال ذلك شبه جزيرة ألاسكا والفلبين والزيابان. نزلاقية أو انتقالية).

الحركة التباعدية (البناءة)

تنشأ هذه الحركة عن قوى شد مما يؤدي إلى تباعد اللوحين تدريجيا, وفي هذه الحركة يتحرك الصهارة (الماجما) من طبقة لأثينوسفير asthenosphere إلى أعلى دافعا الصفائح التكتونية للتباعد عن بعضها البعض إلى تكوين البحر الأحمر الذي يمكن أن يصبح محيطا بعد ملايين السنين.

الحركة التقاربية (الهدامة)

تنشأ هذه الحركة عن قوى ضغط مما يؤدي إلى تقارب اللوحين تدريجيا. وتتوقف طبيعة حركة الألواح المتقاربة (المتصادمة) على نوعها (قارية كانت أم محيطية), حيث ينزلق اللوح المحيطي تحت اللوح القاري, وذلك لأن الوزن النوعي لصخور الصفائح المحيطية أكبر من الوزن النوعي لصخور الصفائح القارية ومثال على ذلك:

إذا كان اللوحان أحدهما قاري والآخر محيطي, ينزلق اللوح المحيطي تحت اللوح القاري حيث ينصهر في الوشاح ليذوب, ولذلك تعرف هذه الحركة بالهدامة, مثال على ذلك: أخدود بيرو – شيلي غرب أمريكا. وبعيدا عن منطقة التصادم يخرج هذا الوشاح المنصهر في صورة براكين مكونة جبالا بركانية.

إذا كان اللوحان المتقاربان قارتيين, يحدث تصادم بينهما وينشأ عن ذلك سلاسل جبلية, مثل: جبال الهيمالايا وجبال زاجروس.

إذا كان اللوحان المتقاربان محيطيين, ينزلق أحدهما (ذو الوزن النوعي الأكبر) تحت الآخر (ذو الوزن النوعي الأصغر) وينتج عن ذلك انبثاق أندرياس في ولاية كاليفورنيا بالولايات المتحدة الأمريكية, وصدوع البحر الميت شمال غرب الجزيرة العربية.

أسباب حركة الصفائح التكتونية

يرى العلماء أن تيارات الحمل الدورانية هي مصدر القوى التي تعتمد عليه نظرية الصفائح التكتونية التي في تفسيرها لحركة القارات ونموها وتكوين الجبال وأحواض الترسيب, حيث تنشأ تيارات حمل في منطقة الأثينوسفير المرنة نتيجة حدوث تغير في درجة الحرارة في باطن الأرض, مما يؤدي إلى وجود تيارات حمل دورانية على شكل خلايا دائرية ون الجزر البركانية التي تقع في وسط الألواح المحيطية التي تعتبر مناطق خالية نسبيا من النشاط التكتوني, وذلك لأنها تقع فوق بقع ساخنة في المناطق العليا من لب الأرض, وتعمل الحرارة الصاعدة من هذه النقطة وبذلك تندفع المادة المنصهرة إلى السطح مكونة جزرا بركانية مثل جزر هاواي التي تقع في وسط المحيط الهادي.

فسرت هذه النظرية ما سبقها من نظريات وخصوصا ما يتعلق بالدورة الصخرية وتوازن القشرة الأرضية.

schemarecapitulatif images i293850729_88172_4

أضف تعليقاً

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s