استكشاف حركة الطوابق التكتونية وآثارها على سطح الأرض

مقدمة: الأرض المتدفقة من أي وقت مضى

إن الأرض التي تحت أقدامنا تبدو صلبة ودائمة، ولكنها في حركة بطيئة مستمرة، وسطح الأرض هو شعار ديناميكي من نوافذ صخرية ضخمة تسمى لوحات التكتونية، وهى تدور بلا هوادة بسبب الحرارة من أعماق الكوكب، وتبني القارات، وتبني النطاقات الجبلية، وتمزقات المحيط، وتكشف عن بعض الأحداث ذات الطبيعة الأقوى.

إن التكتونيات هي نظرية الجيولوجيا الموحدة، وتوضيح الملامح من أعلى ذروة إلى قاع البحار العميقة، فهم كيف تتحرك اللوحات وتتفاعل ليس فقط مسألة فضول علمي؛ ومن الضروري تقييم المخاطر الطبيعية، واستكشاف الموارد الطبيعية، وتقدير النظام الذي شكل سطح الأرض على بلايين السنين، وتستكشف هذه المادة ما هي آثار الكوكتونية، والقوى.

ما هي البلاستيك التكتوني؟

إن لوحات التكتونية هي صفائح ضخمة وغير منتظمة من الصخور الصلبة التي تشكل طبقة الأرض الخالية من الغلاف الجوي - طبقة خارجية صلبة من الكوكب، وتشمل القشرة وأعلى جزء من المذبح، وهذه اللوحات تُعد جزءاً من أحجية عالمية تغطي سطح الأرض بأكمله، وتكمن طبقة الغلاف الحيوي في طبقة من السائل المائي.

وهناك سبعة لوحات رئيسية: قفص المحيط الهادئ، وبطانة أمريكا الشمالية، وبطانة الأوراسيين، وبطانة أنتاركتيكا، وبطانة الهندو - الأسترالية، وبطانة أمريكا الجنوبية، بالإضافة إلى أن عدة لوحات أصغر، مثل قفص النازكا، وبطانة الكاكاو، وبطان البحر الكاريبي، وبطان المحيط العربي، تراوحت بين 100 كيلومتر مربع، وتختلف في القارة الواحدة الواحدة الواحدة الواحدة من الكيلومتون.

وقد اقترحت فكرة أن تكون القارات قد انضمت إلى بعضها البعض في وقت مبكر من القرن السادس عشر، ولكن لم يكن هناك حتى أوائل القرن العشرين أن قام ألفريد فيغنر بإضفاء الطابع الرسمي على نظرية الانجراف القاري، وأن تكون تشابهات الأدلة بين ويغنر، وتكوينات الصخور المتطابقة، والأنماط الجليدية - كانت ملحة، ولكنه لم يستطع أن يفسر كيف تحرك القارات، بل اتخذ عقودا من رسم خرائط سطح البحر واكتشاف منتصف الطريق.

حركة القوات المتجهة خلف الطرف

ما هي القوة التي تُعطى لرحلة البطيئة التي لا تكل من لوحات التكتون؟ المحرك الرئيسي هو الحرارة من داخل الأرض تحديداً، التيارات الامتلاكية في المهد، وترتفع المواد الساخنة من المهد العميق نحو السطح، والبرد، ثم تغرق إلى الوراء، مما يخلق دورة مستمرة تسحب اللوحات المتضخمة على طول.

ثلاث قوّات رئيسية تُحركُ لوحةَ:

Slab draw:] The dominant driving force. When an oceanic plate meets another plate at a convergent boundary, the denser oceanic plate sinks into the mantle at a subduction zone and as it sinks, itally draws the rest of the plate behind it. Slab draw is responsible for the majority of plate motion-up to 90 % of the driving.
Ridge push:] At mid-Southocean ridges, new crust is formed as magma rises and cools. This new crust is hot and elevated. As it cools and moves away from the ridge, it becomes denser and sinks slightly, creating a gentle slope that pushes the plate away from the ridge.
Mantle drag:] The viscous drag of asthenospheric convection against the base of the lithosphere also contributes to plate motion, though its exact role is still debated.

وتعمل هذه القوى معا في نظام مكتفي ذاتيا: فالتخفيض يبرد المعبد ويقود العصيان، الذي يواصل بدوره إعادة تدوير الغلاف الحيوي، وقد ظلت هذه الدورة تعمل على الأقل خلال السنتين الماضيتين - ٣ بلايين سنة من تاريخ الأرض.

أنواع الحدود التكتونية

معظم العمل في التكتونيكات باللوحات يقع عند الحدود التي تلتقي بها اللوحات، وتصنف هذه الحدود إلى ثلاثة أنواع رئيسية على أساس الحركة النسبية بين اللوحات.

1 - الحدود الدنيا

عند الحدود المتباينة، تبتعد صفائحتان عن بعضهما البعض، فبينما تفصلان، يرتفع الماجما من المعبد لسد الفجوة، والبرد، وتقوية لتشكيل قشرة محيطية جديدة، وتسمى هذه العملية انتشار قاع البحر، وهي الآلية التي تنمو بها أحواض المحيطات على نطاق أوسع بمرور الوقت.

Example:] The MidAtlantic Ridge is aتقليدي divergent boundary that runs down the center of the Atlantic Ocean, it separates the North American Plate from the Eurasian Plate and the South American Plate from the African Plate. Iceland is a rare place where the Mid-Atlantic Ridge rises above sea level.

2 - الحدود المشتركة

وتتكون الحدود المتجانسة حيث تنتقل صفيحتان نحو بعضهما البعض وتصطدمان ببعضهما البعض وتتوقف النتيجة على نوع القشرة التي تنطوي عليها - المحيطية أو القارية.

Oceanic —continental convergence:] When an oceanic plate meets a continental plateser oceanic subducts (sinks) beneath the continental plate. This process forms a deep ocean trench on the sea floor and a volcanic arc on the continent.

]Oceanic — highlyoceanic convergence: When two oceanic plates converge, the older, denser plate subducts beneathth the younger one. This creates a deep trench and a chain of volcanic islands known as an island arc. Resample:

]Continental convergence:] When two continental plates collide, neither is dense enough to subduct. instead, the crust crumples and fishens, pushing up massive mountain ranges. ]Example: The collision of the Indian Plateura past

3 - الحدود الدنيا

وعند تحول الحدود، تنزلق صفيحتان من بعضها البعض أفقيا، ولا يوجد قشرة أو تدمر؛ بل إن الحركة تولد ضغطا يُطلق كزلازل، وكثيرا ما تربط الحدود بين أجزاء من مرتفعات وسط المحيط أو تحدث في القشرة القارية.

Example:] The San Andreas Fault in California is a continental transform boundary that separates the Pacific Plate from the North American Plate. The fault isknown for producing large ters, including the 1906 San Francisco fl. Another example is the Alpine Fault in New Zealand, which runs through the South Island and marks the boundary between the Pacific Platen and the Indo.

آثار حركة الطوابق التكتونية

وتؤثر تحركات لوحات التكتونية تأثيرا عميقا ومتنوعا على سطح الأرض، وبعض الآثار تدريجية وينحت المشهد على مدى ملايين السنين؛ وتحدث آثار أخرى فجائية وكارثة.

Earthquakes

إن الزلازل هي أكثر أشكال التقلبات إلحاحا وتدميرا، وفي حدود اللوحات، يتراكم الضغط عندما تحاول اللوحات التحرك، أو نحوها، أو بعيدا عن بعضها البعض، ولكن يتم احتكاكها، وعندما يتجاوز الضغط قوة الصخرة، ينهار على طول خطاء، ويطلق الطاقة في شكل موجات زلزالية.

The type of fault determines the character of theزل:

[FLT:] Strike‐slip faults (transform boundaries): Plates slip horizontally past each other. The San Andreas Fault is a traditional example

إن الزلازل التي تصيب منطقة التخريب، مثل زلزال توهوكو الذي وقع في اليابان في عام 2011 وزلزال سومطرة أندامان في عام 2004 هي من أكثر الزلازل قوة المسجلة في أي وقت مضى، حيث تتجاوز حجمها 9.0، ويمكنها أيضا أن تولد أمواج تسونامي، كما نوقش فيما بعد.

البركان

ويرتبط النشاط البركاني ارتباطا وثيقا بحدود الصفائح، ومعظم بركان العالم تحدث في إطار ضيق يسمى رنين النار، الذي يحلق محيط المحيط الهادئ ويتبع حدود قفص المحيط الهادئ.

Subduction zone volcanoes:] At convergent boundaries where an oceanic plate subducts, water and volatiles from the subducting slab lower the melting point of the overlying mantle, generating magma. This magma rises through the crust to form explosive, cone-shaped volcanoes in Mount St.
]Rift zone volcanoes:] At divergent boundaries, magma rises along spreading centers to form shield volcanoes with gentle slopes. Iceland’s volcanoes, such as Eyjafjallajökull, and the volcanoes of the East African Rift are examples.
لا توجد جميع البركانيات في حدود اللوحات، وهى سقف من مادة المناشف الساخنة التي تنبع من أعماق الأرض، تذوب القشرة فوقها كخط للصحن، وزادت سلسلة الجبال البحرية في هاواي من الحدود البحرية، وهي مثال كلاسيكي:

ويمكن أن تكون للثورات البركانية آثار محلية مدمرة - بما في ذلك تدفقات الحمم والتدفقات البنفسجية، وسقوط الرماد - ويمكن أن تؤثر على المناخ العالمي، وقد أدى انفجار جبل بيناتوبو في عام ١٩٩١ إلى إطلاق كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكبريت في طبقة الستراتوسفير، مما تسبب في انخفاض مؤقت في درجات الحرارة العالمية بنحو ٠,٥ درجة مئوية.

مبنى الجبال

إن النطاقات الجبلية هي أكثر النتائج ظهورا على المدى الطويل من التقارب في الصفائح، وتشمل العملية، المعروفة باسم التوحيد، الاختلاط، والطوائر، والإغفال، ورفع قشرة الأرض.

وفي الاصطدامات القارية، مثل اصطدام الهند بالأوراسيا، وسمك القشرة وارتفاعها إلى الجبال المرتفعة، كما أن الهمالايا وبطاقة التبت هي أكثر الأمثلة دراما، وعلى النقيض من ذلك، هي مجموعة الجبال البركانية التي تشكلها التقارب المحيطي - القارات، حيث تُعدّل رقعة نازلكا القارية.

ولا يقتصر بناء الجبال على الحدود المتشابكة، كما يمكن للمناطق المتصدعة أن تنتج الجبال، حيث أن القشرة ممتدة ومخففة، مما يخلق جبالاً مكتظة، وإقليم الحوض والرانج في غرب الولايات المتحدة مثال على التكتونيات الإرشادية التي تخلق مشهداً من الطوابع الجبلية المتناوبة والوادي.

شلالات المحيطات

وخنادق المحيطات هي أعمق أجزاء قاع البحر، التي تشكلت في مناطق فرعية حيث تنحني صفائح وبطانات أخرى، وتدل الخندق على التعبير السطحي لمنطقة الاختزال، وتعميق خط سير مارينا، على بعد حوالي 11 كيلومترا دون مستوى البحر، وتشمل الخنادق الرئيسية الأخرى شجرة تونغا، وخط الترين الياباني، وخط البيرو الشيلي المتطرف، والضغوط البيولوجية التي تكيفت في ظل ظروف مظلمة.

الوادي الأمامي والانفصال القاري

وعندما تشكل الحدود المتباعدة في القشرة القارية، فإنها تخلق قلابة واديية من الشقق، حيث تفكك القارة، ونظام الشقق الشرقي في أفريقيا هو أكبر وادي نشط على الأرض، تمتد من مثلث العفر في إثيوبيا إلى موزامبيق، وإذا استمر الاندلاع، ستنقسم القارة في نهاية المطاف، وسيشكل تقدم جديد في المحيط بين مرحلتي الخليج الأحمر والخليج.

تسونامي

إن التسوناميات هي موجات محيطية ضخمة تنجم عادة عن الزلازل تحت الماء، أو الانفجارات البركانية، أو الانهيارات الأرضية المرتبطة بتركيبات الصفائح، وتنجم أقوى أمواج التسونامي عن الزلازل المميتة في المناطق الفرعية، حيث يرتفع قاع البحر أو يسقط فجأة عمود المياه بأكمله فوقه.

إن أمواج تسونامي التي نشأت عن زلزال ضاغط في عام 2004 على سومطرة، قد قتلت أكثر من 000 230 شخص عبر 14 بلدا، ودمرت توهوج تسونامي الذي ضرب اليابان في عام 2011 وأدى إلى كارثة فوكوشيما النووية، وتوفر نظم الإنذار المبكر، استنادا إلى شبكات من الرواسب السيزمية وبويات المحيط، دقائق تحذيرية ثمين للمجتمعات الساحلية، ولكن سرعة موجات التسونامي وقوتها تجعلها من أكثر أنواع الخطر.

دورة ويلسون: دورة الحياة للمحيطات

(التكتونية) ليست ثابتة، بل تتبع نمطاً دورياً يعرف بـ (ويلسون سيكل) اسمه (جيوفيزيائي) (جيو - توزو ويلسون)

Rifting: ] A continent begins to break apart due to upwelling mantle beneath it, forming a rift valley.
Sea —floor spreading:] The rift widens, and oceanic crust forms, creating a new ocean basin (e.g., the Atlantic Ocean).
Subduction initiation:] Eventually, the oceanic crust cools and become dense enough to subduct at a convergent margin.
Ocean basin closure:] The ocean basin narrows as plates converge, culminating in continental collision (e.g., the collision of India with Eurasia closing the Tethys Ocean).
Mountain building:] The collision forms a supercontinent, and the cycle can begin anew.

وقد تفككت القارات الحديثة الأخيرة، وهي البنغايا، التي شكلت قبل نحو 300 مليون سنة، وبدأت تفككها منذ ما يقرب من 200 مليون سنة، والقارات الحديثة هي شظايا بانغايا، التي لا تزال تنجرف اليوم، وفي ما يقرب من 200 إلى 300 مليون سنة، قد تغلق المحيطات الحالية، وقد تتجمع قارة خارقة جديدة تسمى أحيانا بانغايا أولتيما أو ماسيسا.

حركة قائمة الرصد

ويستخدم العلماء مجموعة متنوعة من التكنولوجيات لقياس ورصد تحركات لوحات التكتونية، وهذه الأدوات تساعدنا على فهم حركة الألواح الحالية التي تدوم اليوم، وتقييم المخاطر السيزمية والبركانية، ونماذج اختبارية لداخل الأرض.

Global Positioning System (GPS): ] A network of fixed GPS stations, such as the Plate Boundary Observatory in North America, measures millimeter —level changes in position over time. By tracking the slow turn of these stations, scientists can map the deformation of the Earth’s crust and the motion of plates.
Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR): ] Satellitebased radio detects changes in ground elevation over large areas. InSAR is especially useful for mapping surface deformation before and afterزلزالs, volcanic swelling, and ground subsidence.
(ب) شبكات السيروموجات: ] آلاف الصور السيزمية حول الزلازل العالمية المسجلة، وتحدد مواقع الزلازل وآلياتها الهندسة الجيولوجية لحدود اللوحات ونظم الخطأ.
Sea —-floor geodesy:] Instruments placed on the ocean floor, such as pressure sensors and acoustic ranging devices, measure motion along submarine faults and subduction zones, where most large ters originate.

وتغذي نظم الرصد هذه نماذج المخاطر التي تساعد الحكومات والمجتمعات المحلية على الاستعداد للزلازل وأمواج التسونامي والثورات البركانية، على سبيل المثال، يستخدم مركز الإنذار الوطني بداء تسونامي التابع للاتحاد الأوروبي بيانات زلزالية وبحرية لإصدار تنبيهات عن سواحل المحيط الهادئ والمحيط الأطلسي.

الاستنتاج: العيش في كوكب الديناميكي

إن حركة لوحات التكتون هي المحرك الذي يدفع بتطور سطح الأرض، ومن الانجراف البطيء للقارات إلى العنف المفاجئ للزلزال، فإن التكتونيات ترسم عالمنا بطرق لا توصف ولا تبشر بالخير، ونظرية التكتون، التي تؤكدها عقود من المراقبة، تشكل إطارا قويا لفهم الماضي والحاضر ومستقبل الكوكب.

وبالنسبة للمجتمعات البشرية، فإن هذه المعرفة عملية للغاية، فهي تتيح لنا تحديد مواقع مناطق البناء التي تقاوم الزلازل، وتقييم المخاطر البركانية، وإيجاد خامات معدنية ووقود أحفوري، وتصميم نظم للإنذار المبكر التي تنقذ الأرواح، وبينما نواصل صقل قياساتنا ونماذجنا، نكتسب صورة أوضح عن القوى التي تشكل الأرض تحت أقدامنا، فالأرض ليست مرحلة ثابتة للحياة، وهي شاهدة نشطة.

وللمزيد من القراءة، يقدم منشور " هذه الأرض الديناميكية " ] لمحة عامة شاملة عن التكتونيات، كما يقدم ] مورداً قابلاً للتداول بشأن رنين النار تفسيرات مفصلة عن القوس البركانية ومناطق التخصيب الفرعية.