المناطق الفرعية: المجالات الرئيسية لنشاط الأرض الجيوفيزيائي ودراساتها الأرضية

فهم المناطق الفرعية: الحدود الدينامية للأرض

مناطق السطو تمثل أكثر المناطق نشاطاً وذكوراً علمياً على كوكبنا هذه المناطق الحرجة تحدث في حدود لوحات متطابقة حيث تتجمع صفائح تكتونية واحدة مع لوحة ثانية، مع غطس اللوحة الثقيلة أسفل الطرف الآخر وغرقها في المعبد، بعيداً عن كونها سمات جيولوجية بسيطة،

التخضّم هو عملية جيولوجية حيث الغلاف الجوي المحيطي وبعض الغلاف الجوي القاري يعاد تدويره في ملعب الأرض عند الحدود المتقاربة بين لوحات التكتونية هذه آلية إعادة التدوير أساسية لطوابق التكتونية وقد عملت منذ بلايين السنين، وهي تعيد باستمرار تشكيل سطح كوكبنا وداخله.

إن أهمية مناطق الاختزال تتجاوز كثيرا الاهتمام الأكاديمي، فالنشاط الجيولوجي في مناطق الاختزال مفيد جدا للبشرية جمعاء، حيث لا توجد أرض جافة على الأرض إلا لأن القارات تولد وتبقي فوق سطح البحر من خلال البركانية وبناء الجبال التي تحدث في مناطق فرعية، ويساعد فهم هذه المناطق الدينامية العلماء على التنبؤ بالأحداث الجيولوجية، وتقييم المخاطر الطبيعية، ويفهم العمليات الأساسية التي شكلت الأرض في جميع أنحاء تاريخه.

The Mechanics of Subduction: How Tectonic Plates Interact

الكثافة والإسقاط

وتشكل مناطق التلقيح التي تحتوي على لوحة تحتوي على خزف (لا يُعتد به) من القشر المحيطي تحت لوح يحتوي على قشر قاري أكثر سميكة (أكثر من طبقة) قارية، وهذا الفرق في الكثافة هو المحرك الرئيسي للإخضاع، ويمكن أن يكون التلقيح بسبب أن الغلاف الجوي المحيطي البارد والدقيق هو أكثر كثافة بقليل من طبقة الغلاف الجوي العلوية الساخنة والموصلة.

تبدأ العملية عندما يتحول الغلاف الجوي المحيطي، الذي يتكون من مرتفعات وسط المحيط، ويبرد تدريجيا ويصبح كثيفا عندما ينتقل من مركز الانتشار، ويصبح الغلاف الجوي المحيطي الصغير ساخنا ومزدهرا (ال كثافة منخفضة) عندما يتكون في مرتفع وسط المحيط، ولكن عندما ينتشر بعيدا عن الحافة والبرود والعقود (الكرمة) يكون قادرا على الغرق في الكثافة.

وتقاس معدلات الخصم الفرعي عادة في سنتيمترات سنويا، حيث تبلغ معدلات التقارب 11 سم/سنة، وفي حين يبدو ذلك بطيئا على النطاقات الزمنية البشرية، فإن هذه التحركات تؤدي على مدى ملايين السنين إلى تغييرات جيولوجية هائلة، بما في ذلك تكوين أحواض المحيطات، ونطاقات الجبال، والقوسات البركانية.

القوات الجاهزة وراء الإقتطاع

بمجرد البدء في عملية الاختزال المستقرة يتم دفعها في الغالب بسبب الطفح السلبي للغلاف الليثيوبي المكثف هذه الظاهرة المعروفة باسم "سحب السلب" هي واحدة من أقوى القوى في التكتونات الصفيحة، وسحب السلب هو القوة الغالبة في التخميد، وتجاوزت كثيرا الآليات الأخرى مثل دفعة الحافة في مساهمتها في حركة اللوحات.

وتشمل عملية الاختزال قوى تفاعلية متعددة، وهذه العملية تحركها مجموعة من القوى، بما في ذلك دفعة الحافة وسحب الرقبة، وتتأثر بالتكتل الرملي والتراكم والتشويش، وتعمل هذه القوى معا على خلق الديناميات المعقدة التي لوحظت في مناطق التخفيض الفرعية في جميع أنحاء العالم.

تغرق اللوحة المغمورة في زاوية أكثر شيوعا بين 25 و 75 درجة إلى سطح الأرض، وتختلف زاوية الخصم اختلافا كبيرا بين مختلف المناطق الفرعية، وتؤثر على العديد من خصائص المنطقة، بما في ذلك المسافة بين الخندق والقوس البركاني، وأنواع الزلازل التي تولدت، وتشكيل أحواض خلفية.

أطقم المحيطات: أعمق الأماكن على الأرض

تكوين الشرائح البحرية وخصائصها

ومن أبرز الملامح التي تضرب بصريا في المناطق الفرعية تشكيل خنادق محيطية عميقة، فالأشجار تكتنفها ضوئية طويلة في قاع البحر، وهي شكلها على حدود لوحات التكتون حيث يُدفع طبق واحد أو تحت خط فرعي، وتُمثل هذه المعالم التعبير السطحي لعملية الإغراق وتُوقع على الموقع الذي يبدأ فيه هبوط لوحة المحيط في المأزق.

والخنادق المحيطية هي من الظواهر البارزة الطويلة والضيقة التي تكتنف قاع المحيط، حيث يتراوح عادة بين 50 و 100 كيلومتر (من 30 إلى 60 مترا) على نطاق واسع و 3 إلى 4 كيلومترات (من 1.9 إلى 2.5 متر) دون مستوى الأرض المحيطية المحيطة بها، ولكنها يمكن أن تكون آلاف الكيلومترات في طولها، ويعكس شكلها المتردي الطابع الخطي لحدود الصفائح وعملية الاختزال المستمرة التي تحدث على هذه الهامش.

خنادق المحيط هي كساد حاد يتجاوز 6000 متر في العمق حيث يُدفع قشر المحيط القديم من طبق تكتوني أسفل صحن آخر، و مع عمق يتجاوز 6000 متر (حوالي 000 20 متر)، والخنادق تشكل " المنطقة المظلة " في العالم، التي تُدعى لـ (هاديس)، إله العالم السفلي اليوناني، وهذه البيئة القاسية تشكل تحديات فريدة للتنقيب العلمي وتُكمل النظم الإيكولوجية المتخصصة.

"أعمق نقطة في الأرض"

وأشهر وأعمق خنادق المحيط هي مزرعة ماريانا في غرب المحيط الهادئ، وهي خندق بحري يقع في غرب المحيط الهادئ، على بعد حوالي 200 كيلومتر (124 مترا) شرق جزر ماريانا؛ وهي أعمق خندق المحيط على الأرض، وقد استولت هذه السمة الرائعة على الخيال العلمي والعام منذ عقود.

العمق الأقصى المعروف هو 984 10 مترا (037 36 متراً مربعاً؛ 006 6 درّاج 14 سمينة؛ 6.825 0.016 متراً) في الطرف الجنوبي من وادي صغير في شكله الطويل، يعرف باسم " شالينجر " ، وبوضع هذا في الاعتبار، فإن أعمق نقطة من القماش هي أكثر من كيلومترين (1.2 متر) أبعد من مستوى البحر.

فالظروف القصوى في قاع شجرة ماريانا غير مفهومة تقريبا، ففي قاع الخندق على بعد نحو 000 11 متر تحت سطح البحر، يمارس عمود المياه فوق ضغطا يبلغ 086 1 بارا (750 15 رباطا)، أي ما يقرب من 071.8 مرة، الضغط الجوي العادي على مستوى البحر أو 8 أطنان لكل بوصة مربعة، وعلى الرغم من هذه الظروف القصوى، وجدت الحياة حتى في هذه الأعماق تكيفا ملحوظا.

وقد تم تشكيل خط ماريانا للتخصيب، وهو عملية أجبر فيها طبقة من التكتون تحت طبقة أخرى، وهو مثال رئيسي لمنطقة فرعية يجري فيها رسم قفص المحيط الهادئ أسفل قفص ماريانا الأصغر، وهذه العملية الجارية لا تزال تشكل الخندق والمنطقة المحيطة به اليوم.

خروقات رئيسية أخرى للمحيطات

بينما تُمسك (ماريانا ترينش) سجلاً للعمق، يوجد العديد من الخنادق الهامة الأخرى حول محيطات العالم، وخط تونغا في جنوب المحيط الهادئ، وخطبة بيرو وشيلي على طول الساحل الغربي لأمريكا الجنوبية، وفرقة اليابان، وفرقة (أليوتيان) قبالة ألاسكا، وفرقة كيرمادك (Kermadec) قرب نيوزيلندا كلها تمثل مناطق فرعية رئيسية ذات خصائص فريدة.

يوجد حوالي 000 50 كيلومتر (000 31 متر) من الخنادق المحيطية في جميع أنحاء العالم، معظمها حول المحيط الهادئ، ولكن أيضا في شرق المحيط الهندي وبعض المواقع الأخرى، ويعكس هذا التوزيع النمط العالمي لطوابع الصفائح وتركيز مناطق فرعية حول المحيط الهادئ "تعرض النار".

وكل من عمق الانطلاق وزاوية التخصيب أكبر بالنسبة للغلاف الجوي المحيطي الأكبر، وهو ما ينعكس في الخنادق العميقة في غرب المحيط الهادئ حيث تصل قاعات المايا وخنادق تونغا - كيرماديك إلى 10 - 11 كيلومترات (6.2 - 6.8 متر) دون مستوى البحر، بينما في شرق المحيط الهادئ، حيث يقل عمق الغلاف الجوي المحيطي عن 7 أميال، أي ما بين بيرو وشيلي).

القوس البركاني: جبال النار

The Formation of Volcanic Arcs

وربما كانت أهم سمة في مناطق الاختزال هي سلسلة القوس البركاني التي تشكل موازية لخندق المحيط، أما ماما التي تشكلت فوق لوحة فرعية فترتفع ببطء إلى القشرة المغمورة وأخيرا إلى السطح الذي يشكل قوسا بركانيا، سلسلة من البركانات النشطة التي توازي خندق المحيط العميق.

إن عملية توليد الماما في المناطق الفرعية معقدة وتشمل إطلاق المياه من لوحة التخدير، وتكسر الحرارة والضغط معادن الهيدرووس في اللوحة، وتطلق المياه إلى المعبد المغلي، وتقلبات مثل المياه التي تقلل بشدة من نقطة الانصهار في المعبد، مما يتسبب في بعض من المهد إلى الذبابة وتشكيل الماجم في العمق تحت الغطاء المفرط.

وعندما تصل رقعة النزول إلى عمق يبلغ حوالي 100 كيلومتر (60 ميلا)، يصبح من الدفء بما فيه الكفاية أن تزيل أضعف مكوناتها، مما يحفز على الإنصهار الجزئي للمناشف في الصفيحة فوق منطقة التخضّص (المعروفة باسم حشيش المناديل) وينتج الماجما الذي يغلب على المئات من الكيلومترات السطحية المعروفة بالتركيبية.

أنواع القوس البركاني

وتأتي القوس البركاني في فصيلتين رئيسيتين، تبعا لطبيعة اللوحة المغطاة، وقد تكون القوس البركاني قوس جزر بركاني (مثلا، أليوتيين، ماريانا) حيث توجد خطتان فرعيتان بحريتين تحت لوح بحري آخر، أو قوس بركاني قاري (مثلا، أنديس، وكاديس) تحت لوحات قارات بحرية.

وإذا كانت اللوحتان بحريتان، كما هو الحال في غرب المحيط الهادئ، فإن البركان يشكل خطا من الجزر الممنوعة، المعروفة باسم قوس الجزيرة، وهو مواز للخندق، كما هو الحال في جزر ماريانا ومارينا ترينش المجاورة، وكثيرا ما تشكل هذه الجزر سلسلة جميلة من الجزر البركانية، التي يسكن العديد منها ويدعم النظم الإيكولوجية الفريدة.

وإذا كانت إحدى الصفائح قارية، فإن البراكين تشكل داخل الأراضي، كما هي الحال في الأنديز في غرب أمريكا الجنوبية، وعلى الرغم من أن عملية توليد الماكما متشابهة، فإن الماما الوشيك قد يغير تكوينه من خلال الغطاء السماكي للقشر القاري، أو قد يوفر حرارة كافية لذوبان القشرة، وفي كلتا الحالتين، فإن تكوين الجبال المغنطة ذات الأصل القار يميل إلى أن تكون أكثر إثراءا.

نظم القوس البركاني الملحوظة

ويمثل الرنجة في منطقة شمال غرب أمريكا الشمالية في المحيط الهادئ أحد أكثر القوس البركانية التي درست، ويؤدي اقتطاع قوس خوان دي فوقا إلى تشكيل راندال وفولكان كاسكيد، فضلا عن مجموعة متنوعة من الزلازل في شمال غرب المحيط الهادئ، ويشمل هذا النطاق البركانيات الشهيرة مثل جبل سانت هيلانز، وإمكانيات جبل رينيه، وجميع المحركات الخطرة.

جبال الأنديز في أمريكا الجنوبية تشكل أطول قوس بركاني قاري في العالم تمتد أكثر من 7000 كيلومتر على طول الحافة الغربية للقارة

تمثل الأرخبيل الياباني نظاماً معقداً للجزر حيث تُعدّ المقالات الفرعية لبطاقات المحيط الهادئ تحت لوحات أمريكا الشمالية وأوراسيا، وتواجه هذه المنطقة نشاطاً بركانياً مكثفاً وزلازل متكررة، مما يجعلها واحدة من أكثر المناطق نشاطاً في مجال الجيولوجيا على الأرض.

وتتكون الراكون المرتبطة بمناطق الاختزال من أطراف شديدة وثورة متفجرة، وتنجم هذه الطبيعة المتفجرة عن ارتفاع محتوى الماموسا وارتفاع محتوى المياه في الماما، مما يخلق عظمة شديدة تحرق الغازات إلى أن يتراكم الضغط على مستويات متفجرة.

Earthquakes and Seismic Activity at Subduction Zones

المنطقة السيزمية

مناطق الاختزال مسؤولة عن أقوى الزلازل على الأرض، وثغرات الأرض شائعة على امتداد مناطق التخضّص، والسوائل التي تطلقها لوحة التخدير الاصطناعي في الصفيحة العلوية، ويخلق التفاعل بين الصفين ضغوطا هائلة تُطلق بصورة دورية في أحداث سيزمية.

وتنشأ الزلازل التي تولدت في مناطق فرعية على طول ما يعرف باسم منطقة واداتي - بينيف، وتنحدر طائرة من فوج الزلازل من المنطقة المحيطة بالخندق تحت الغطاء، وتمتد من الخندق، وتعمق الزلازل، وتقع هذه الزلازل في منطقة بينيف (أو منطقة وادي - بينيف) بالقرب من السطح الأعلى للصحن الفاصل (70 كيلومترا).

Megathrust Earthquakes: The Most Powerful Seismic Events

الزلازل المميتة تحدث عند حدود الصفائح المتشابكة حيث يُجبر طبق تكتوني تحت طبق آخر والزلازل تُسببها زلزال على طول خط الدافع الذي يشكل الاتصال بين الصفيحتين وهذه الزلازل المتقاطعة هي أقوى الأرض، مع ضخامة اللحظات التي يمكن أن تتجاوز 9.0

ومنذ عام 1900، كانت كل الزلازل التي تبلغ قيمتها 9.0 أو أكثر من الزلازل الكبرى، وهذا الإحصاء الرائع يؤكد على القدرة الفريدة للمناطق الفرعية على توليد أكثر الأحداث الزلزالية تطرفا على كوكبنا.

وتقتصر الزلازل التي تتعرض للإصابة بالصدمات الضخمة تقريبا على المناطق الفرعية التي تكتونية، وكثيرا ما ترتبط بالمحيط الهادئ والمحيط الهندي، كما أن هذه المناطق الفرعية مسؤولة إلى حد كبير عن النشاط البركاني المرتبط بركة النار في المحيط الهادئ.

ومن الأمثلة الأخيرة على زلزال مدمر للغاز الميراثي الزلزالي الذي ضرب اليابان في عام 2011 (الخط العرض 9-0-9-1)، وزلزال المحيط الهندي لعام 2004 (الخط العرض 9-1-9-3)، وزلزال ألاسكا لعام 1964 (الخط الطول 9-2). وكان أكبر حدث للغاز في غضون السنوات العشرين الماضية هو زلزال توهوكو على امتداد ميغاروست الياباني.

تسونامي جيل

ومن أكثر الآثار المدمرة للزلازل الميجوثثية قدرة هذه الزلازل على توليد أمواج تسونامي، حيث أن هذه الزلازل تدمر أرض المحيط، كثيرا ما تولد موجات تسونامي قوية، ويمكن للتشرد الرأسي لقاع البحر خلال زلزال ميغاثور أن يزيل كميات هائلة من المياه، مما يخلق موجات تسافر عبر أحواض المحيط بأكملها.

وكثيرا ما تقع أخطاء الدافع المسؤولة عن الزلازل المميتة في قاع الخنادق المحيطية؛ وفي هذه الحالات، يمكن للزلازل أن تهدم قاع البحر على منطقة كبيرة، ونتيجة لذلك، كثيرا ما تولد الزلازل الفتاكة أمواج تسونامي أكثر تدميرا بكثير من الزلازل نفسها.

إن الحركة الدافعة للزلزال الميجوثثوثرات تسبب حركة عمودية كبيرة على قاع البحر، وهذا يزيل كميات كبيرة من المياه التي تسافر بعيدا عن الحركة تحت البحر كتسونامي، ويمكن لهذه الأمواج أن تسافر بسرعة تقترب من طائرة نفاثة تجارية في المحيط المفتوح ويمكنها تدمير خطوط ساحلية تبلغ آلاف الكيلومترات من مصدر الزلزال.

إن أمواج تسونامي التي نشأت عن زلزال ضاغط في عام 2004 على ساحل سومطرة، قد قتلت أكثر من 000 230 شخص عبر بلدان متعددة، وأدت كارثة توهوكو التي وقعت في اليابان عام 2011 إلى تدمير واسع النطاق وأدت إلى كارثة فوكوشيما النووية، وتدل هذه الأحداث على الإمكانات المأساوية لتطهير منطقة التسونامي والأهمية الحاسمة لنظم الإنذار المبكر.

بناء الجبال والتشوهات الصليبية

الأعشاب التراكمية والراندال الساحلي

ومع تساقط اللوحة المحيطية في المعبد، فإن الرواسب وشظايا القشر المحيطي كثيرا ما تُخرَّب وتُضاف إلى حافة اللوحة المغطاة، وتُنقَّط أشكال الرعي التراكمي بين لوحات التقارب كمواد من لوحة الخياطة، وهذه العملية، المعروفة باسم التلقي، تسهم في نمو القارات على مر الزمن الجيولوجي.

وينمو نطاقان متوازيان من الجبال عادة فوق منطقة فرعية من هذا القبيل - وهي منطقة ساحلية تتألف من طبقات الرواسب والصخر الصلب المستخرج من البحر )الذروة الرطبة( وطائفة بركانية أبعد داخلا )القوس الأسود( وهذه السمة المزدوجة للجبال هي علامة بارزة في العديد من مناطق التخفيض الفرعية.

وتُشكل راندجز الجبل الساحلي، بما في ذلك الجبال الأوليمبية في شمال غرب واشنطن وبحر الساحل في جنوب غرب واشنطن، وغرب أوريغون وشمال غرب كاليفورنيا، طبقات رسوبية وبركانية من أعلى طبقة المحيط المخطوبة، وتضاف إلى حافة القارة.

التصادم القاري والزنابق الجبلية الرئيسية

عندما تدخل القشرة القارية منطقة فرعية، فإن ضخ المواد القارية يمنعها من أن تُخَطّم إلى أعماق كبيرة، بدلاً من ذلك، يؤدي اصطدام كتلتين قاريتين إلى ضغط شديد وارتفاع، مما يخلق بعض من أطلال الجبال الأرضية.

إن منطقة هيمالايا، أعلى الجبال في العالم، التي تم تشكيلها من خلال اصطدام شبه القارة الهندية باللوحة الأوروبية الآسيوية، هذا التصادم المستمر الذي بدأ منذ حوالي 50 مليون سنة، ما زال يدفع جبال الهيمالايا إلى أعلى اليوم، كما أن جبال الروك والألب تدين بوجودها لعمليات التواطؤ القديمة المتصلة بالإخماد.

وإذا كانت لوحة التخدير تغرق في زاوية ضحلة، فإن اللوحة المغطاة تطوّر حزاماً من التشوهات التي تتسم بتخثر القشرة، وبناء الجبال، والميثمورفية، وبالتالي فإن زاوية الاختزال تؤدي دوراً حاسماً في تحديد أسلوب ونطاق بناء الجبال.

Forearc and Backarc Basins: Sedimentary Environments

حمى الأذن

منطقة للؤلؤ منطقة في منطقة فرعية بين خندق المحيط و القوس البركاني المرتبط به و مناطق اللؤلؤ موجودة على هامش مترابط وشكلها بشكل متعمد أمام القوس البركاني الذي هو سمة لهوامش اللوحات المتطابقة

ويتطور حوض لليسار في المنطقة المنخفضة بين النطاقين الجبليين، ويمكن لهذه الأحواض أن تتراكم تسلسلات سميكة من الرواسب المستمدة من القوس البركاني والحشيش التراكمي، ويمكن أن يتراكم حوض لليسار بين الحشيش التراكمي والقوس البركاني من الرواسب السميكة التي يشار إليها أحياناً على أنه طفرة في القوس الخارجي.

وتشكل أحواض الألياف أهمية لعدة أسباب، فهي تحتفظ بسجل لتطور منطقة التخضّع، بما في ذلك التغيرات في النشاط البركاني، والإمداد بالرواسب، والتشوهات التي تصيب التكتون، كما يمكنها أن تستضيف موارد نفطية كبيرة، مما يجعلها أهدافاً لاستكشاف الهيدروكربونات.

حمى الظهر

ويشكل حوض السفن الخلفية نوعا من الحوض الجيولوجي الذي يوجد في بعض الحدود المتجانسة للصحن، وجميع أحواض الإسماك الخلفية حاليا هي سمات غواصة مرتبطة بقوس الجزر ومناطق التخضير، ويجد الكثير منها في غرب المحيط الهادئ.

ومعظم هذه القوات ناتج عن قوى توتر، نتيجة لعملية تعرف باسم التكتل المحيطي، حيث تتحرك منطقة فرعية نحو لوحة التخدير، وكانت أحواض الأنهار الخلفية في البداية ظاهرة غير متوقعة في التكتون، حيث يتوقع أن تكون الحدود المتقاربة مناطق ضغط عالمية.

ويتميز الاختزال في زاوية حادة بتشكيل أحواض خلفية من الأرك، وهذه الأحواض الطولية تشكل خلف القوس البركانية عندما تتراجع خطوط الأنبوب الفرعية وتفصل الصفائح عن بعضها البعض، ويمكن أن تؤدي هذه العملية إلى تكوين قشرة بحرية جديدة في منطقة القطب الخلفي، مما يخلق أحواض محيطية صغيرة.

ومن أمثلة الأحواض التخلفية النشطة مارينا تروج وحوض لاو في جنوب المحيط الهادئ والبحر الياباني، وهذه الأحواض هي مواقع تنتشر فيها قاعات البحر بنشاط ونشاطات هيدرائية، وتستضيف نظما إيكولوجية فريدة مماثلة لتلك الموجودة في مرتفعات وسط المحيط.

The Pacific Ring of Fire: A Global Subduction System

الجغرافيا والمدى

ولعل رنين النار في المحيط الهادئ هو أكثر مظاهر نشاط المنطقة الفرعية شهرة على الأرض، وهذا الحزام الذي يتكون من شكل خريط من النشاط الجيولوجي المكثف يدور حول المحيط الهادئ، ويشمل مناطق فرعية عديدة، وقوس بركاني، ومناطق نشطة زلزالية.

أكثر حزامٍ راقيٍّ نشط على الأرض معروفٌ بـ "رينغ النار"، منطقة بركانية منطقة فرعية محيطة بالمحيط الهادئ، هذه المنطقة موطن لحوالي 75 في المائة من البركانات والتجارب النشطة في العالم حول 90 في المائة من زلازل العالم.

وتشمل رنة النار مناطق فرعية رئيسية مثل خط الترين الياباني، وخط اليوتيان، ومنطقة كاسكاديا الفرعية، وترينش بيرو - شيلي، وفندق تونغا - كيرماديسك، وكثير من المناطق الأخرى، ولكل من هذه المناطق خصائصه الفريدة، ولكن كل هذه المناطق تشترك في عمليات الخفض الأساسية.

مناطق فرعية رئيسية من رنين النار

إن منطقة الترين اليابانية الواقعة قبالة الساحل الشرقي لليابان هي واحدة من أكثر المناطق الفرعية دراسة في العالم، وقد أنتجت هذه المنطقة العديد من الزلازل المدمرة وأمواج التسونامي في جميع أنحاء التاريخ، بما في ذلك حدث توهوكو المفجع في عام 2011.

وتمثل منطقة الخضوع الكبرى الأخرى في منطقة الترانش الأليوتي، الممتدة على طول الساحل الجنوبي من ألاسكا وجزر ألوتيان، حيث سجل تيار أمريكا الشمالية في منطقة الساحل الجنوبي لألاسكا وجزر ألوتيان، حيث تجاوز صحن أمريكا الشمالية لوحات المحيط الهادئ، زلزال كبيرة على امتداد التاريخ، ونشأ العديد منها أمواج تسونامي على نطاق المحيط الهادئ، بما في ذلك الزلزال الثالث الذي سجله في عام ١٩٦٤،)٢(.

وتُشكل منطقة كاسكاديا الفرعية، التي تمتد من شمال كاليفورنيا إلى كولومبيا البريطانية، خطرا سيزميا كبيرا على منطقة المحيط الهادئ الشمالية الغربية، وفي أمريكا الشمالية، كانت قنوات غوان دي فوكا الفرعية تحت لوح أمريكا الشمالية، مما أدى إلى إنشاء منطقة فرعية في كاسكاديا من وسط جزيرة فانكوفر، بكولومبيا البريطانية، إلى شمال كاليفورنيا، وكانت هذه المنطقة الفرعية مسؤولة عن زلزال كاسكاديا الذي دام 1700.

قفص النازكا والاقتباس من أمريكا الجنوبية

إنّ الإقلاع في قفص (نازكا) أسفل قفص أمريكا الجنوبية يمثل أحد أهمّ الأمثلة على التقارب بين المحيط والقارات، وقد أنشأت هذه المنطقة الفرعية جبال (أنديز)، أطول مدى جبال قاري في العالم، وما زالت تولد نشاطاً سيزمياً وبراكينياً مكثفاً.

تمتد الأنديز لأكثر من 000 7 كيلومتر على طول الطرف الغربي من أمريكا الجنوبية، حيث يتجاوز ارتفاعها 000 6 متر، ويشمل النطاق العديد من البركانيات النشطة وتجربة الزلازل المتكررة، التي كان بعضها مدمرة للغاية.

إن خط سير بيرو - شيلي، الذي يميز الحدود بين لوحات نازاكا وصحن أمريكا الجنوبية، هو أحد أعمق الخنادق في العالم، وقد أنتجت هذه المنطقة الفرعية بعض أكبر الزلازل المسجلة في أي وقت مضى، بما في ذلك زلزال فالديفيا الذي وقع في شيلي في عام 1960، والذي لا يزال في ضخامته 9.5 الزلزال الأكثر قوة المسجلة على الإطلاق.

استحقاقات المناطق الفرعية وهشاشاتها

الموارد الطبيعية وصومالات الخصوبة

وتستمد موارد طبيعية هامة كثيرة من عمليات التخضير، كما أن احتياطيات النفط والغاز الطبيعي، والتربة الطازجة، والعالية الخصوبة، والذهب والفضة واليورانيوم والماس كلها مكوَّنة في حدود لوحات مشتركة، وتتجاوز الأهمية الاقتصادية لمناطق التخضص من أهميتها الجيولوجية إلى حد بعيد.

وتنتج الصخور البركانية مغذيات في شكل طقس من أكثر التربة خصبة على الأرض، وسوائل الطاقة الحرارية المائية التي ترافق المعادن الثمينة المتزايدة في الصخور السطحية، بما فيها الذهب والفضة والماس، وتقع العديد من المناطق الزراعية الأكثر إنتاجية في العالم في مناطق تتأثر بالنشاط البركاني من مناطق الإغواء.

الأخطار الجيولوجية

لكن الجمال والوفرة اللذين خلقهما الغواصة يأتيان بسعر مرتفع، حيث أن الزلازل القوية والثوران البركاني العنيف وغير القابل للتنبؤ تسبب تدميراً ووفاة كبيرين قرب حدود متجانسة، كما أن نفس العمليات التي تخلق تربة خصبة وودائع معدنية قيمة تولد أيضاً بعض من أكثر الكوارث الطبيعية تدميراً للأرض.

وتشكل مناطق الاختزال مخاطر متعددة للسكان، ويمكن أن تسبب الزلازل الميجثية تدميرا واسعا من خلال الهزات الأرضية، مما يسبب الانهيالات الأرضية، ويولد أمواج تسونامي، ويمكن أن تنتج الثورات البركانية تدفقات من البركتين، والنهار (الطحالب الفولطية)، والرماد، والغازات السامة، ويضع مزيج هذه المخاطر مناطق فرعية من أكثر الأماكن خطورة على الأرض بالنسبة للسكن البشري.

وعلى الرغم من هذه المخاطر، يعيش الملايين من الناس في مناطق قريبة جدا من المناطق الفرعية، التي تستمدها التربة الخصبة والموارد الطبيعية والفرص الاقتصادية، مما يجعل فهم عمليات المناطق الفرعية ووضع استراتيجيات فعالة للتخفيف من المخاطر أمرا بالغ الأهمية بالنسبة للسلامة العامة.

التطورات العلمية الأخيرة في المنطقة الفرعية

نظم الرصد والإنذار المبكر

وقد أحدثت التكنولوجيا الحديثة ثورة في قدرتنا على رصد ودراسة المناطق الفرعية، وتوفر شبكات السيزمومتر ومحطات النظام العالمي لتحديد المواقع ومستشعرات الضغط المحيطية - القاعية ونظم الرصد الساتلية نظرة غير مسبوقة على العمليات التي تحدث في هذه الحدود الدينامية للطبقات.

وقد تم تطوير ونشر نظم للإنذار المبكر في تسونامي في مناطق كثيرة مهددة بالزلازل التي تصيب المنطقة الفرعية، وتستخدم هذه النظم بيانات زلزالية لتقييم حجم الزلازل وموقعها بسرعة، ثم نموذج توليد أمواج تسونامي المحتملة ونشرها لتوفير الإنذارات للمجتمعات الساحلية، وفي حين لا يمكن لهذه النظم منع حدوث أمواج تسونامي، فإنها يمكن أن توفر أرواحا لا تحصى عن طريق توفير دقائق حرجة لساعات الإنذار.

بدء التنفيذ الفرعي

ومن أكثر الأسئلة صعوبة في التكتونيكات الصفيحة كيف تبدأ مناطق التخضوع، وهذه فرصة قيمة للغاية لأن فرص مراقبة بداية أي عملية تكتونية معينة محدودة، ومن الصعب ملاحظة الشروع في الاختزال لأنه لا يترك آثاراً وراءه تقريباً، حيث أنه بمجرد بدء عملية الاختزال، يمسح سجل مراحله الأولية؛ وينتهي الطبق المخفض مرة أخرى في المقاطع، ولا يكشف أبداً عن السطحية.

وقد ركزت البحوث الأخيرة على المواقع المحتملة للإقسام الخفيف، مثل قوس جبل طارق في البحر الأبيض المتوسط، وتوحي ورقة جديدة أعدها دوارتي وآخرون، نشرت للتو في الجيولوجيا، بأن جبل طارق نشط - وهو يمر حاليا بمرحلة بطيئة من الحركة لأن الرقبة الفرعية ضيقة جدا، ويحاول سحب لوحة المحيط الأطلسي بأكملها، وتوفر هذه البحوث أفكارا قيمة في المراحل المبكرة من تطوير منطقة التخفيض.

عمليات الأرض العميقة

وقد كشفت التطورات في مجال السماغرافيا السيزمية والتحليل الجيوكيميائي عن الكثير مما يحدث للمواد المحتوية على مواد مائلة حيث تنخفض إلى القشرة، وتبين الدراسات أن القشرة المحيطية المخصومة يمكن تعقبها إلى عمق يبلغ 670 كيلومترا على الأقل، وربما أعمق بكثير، مما يسهم في تجانس الماشية وفي التأثير على أنماط ارتباك المانتيل.

كما أن البحوث في دور المياه وغيرها من التقلبات في عمليات المناطق الفرعية قد أحرزت تقدما كبيرا، إذ يدرك العلماء الآن أن المياه التي تُطلق من لوحة التخدير تؤدي دورا حاسما في توليد الماما وسلوك الزلازل والديناميات العامة للمناطق الفرعية.

المناطق الفرعية والأرض

The Continental Growth and the Wilson Cycle

عملية التخضّع قد خلقت معظم القشرة القارية للأرض، على مدى مليارات السنين، عمليات التخضّط، تشكيل القوس البركاني، والتكتّم قد بنى القارة تدريجياً، وتحول الأرض من كوكب يهيمن عليه القشرة المحيطية إلى كوكب به كتلة كبيرة من الأرض.

إن تشكيلتهم تتحول باستمرار، حيث أن القارات الخارقة تجمع وتفرقت، وتشكّل المحيطات، وتنمو، ثم تبدأ في إغلاق ما يعرف بدورة ويلسون، وفي دورة ويلسون، عندما يُفصل قاتمة مثل بانغيا، يُنشأ محيط داخلي، وفي حالة بانغيا، المحيط الداخلي هو المحيط الأطلسي.

هذه العملية الدورية للتجمع والفصل المتمركزين، التي تقودها إلى حد كبير عملية فرعية، قد عملت في معظم تاريخ الأرض وستستمر في المستقبل، فهم هذه الدورة يساعد العلماء على إعادة بناء ماضي الأرض والتنبؤ بتطوره الجيولوجي في المستقبل.

Climate and Environmental Impacts

مناطق التخصيب تؤدي دوراً هاماً في نظام المناخ الطويل الأجل للأرض، وتُزيل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من نظام المحيط الجوي، بينما تعود الانبعاثات البركانية من بركان القطب الشمالي ثاني أكسيد الكربون إلى الغلاف الجوي، وهذه الدورة الكربونية تعمل على حدود زمنية لملايين السنين وتساعد على تنظيم مناخ الأرض بمرور الزمن الجيولوجي.

كما تؤثر المناطق الفرعية على كيميائيات المحيطات، ودورات المغذيات، وتوزيع النظم الإيكولوجية البحرية، كما أن النظم الحرارية المائية المرتبطة بأحواض الظهر تدعم المجتمعات البيولوجية الفريدة وقد تؤدي دورا في منشأ الحياة على الأرض.

الاتجاهات المستقبلية في مجال بحوث المنطقة الفرعية

وعلى الرغم من أن هناك عقوداً من الدراسة المكثفة، لا تزال هناك أسئلة كثيرة بشأن مناطق التخفيض الفرعية دون جواب، ومن المرجح أن تركز البحوث المقبلة على عدة مجالات رئيسية:

• تحسين قدرات التنبؤ بالزلازل وأمواج التسونامي من خلال تحسين فهم دورة الزلازل وظواهر السلائف
• :: التحقيق في عمق هيكل المناطق الفرعية ودينامياتها باستخدام تقنيات التصوير السيزمي المتقدمة
• فهم دور السوائل في التحكم في سلوك الزلازل وتوليد الماغما
• استكشاف الصلات بين عمليات المناطق الفرعية والظواهر العالمية النطاق مثل الاهتزاز بالدبابات والحركة
• تقييم آثار تغير المناخ على مخاطر المناطق الفرعية، بما في ذلك الآثار المحتملة على النشاط البركاني والزلازل التي تُحدث

وسيستمر التقدم المحرز في وضع النماذج الحاسوبية، والرصد الجيوفيزيائي، وتكنولوجيات الاستكشاف في أعماق البحار في تعزيز فهمنا لهذه النظم المعقدة، وسيكون التعاون الدولي وتبادل البيانات ضروريا للتصدي للتحديات العالمية التي تشكلها مخاطر المناطق الفرعية.

الاستنتاج: الأهمية المستمرة لبحوث المنطقة الفرعية

مناطق التخصيب تمثل بعض أكثر الملامح دينامية وأهمية لكوكبنا، مناطق التخضّص هي مناطق دينامية حيث يعاد تدوير الغلاف الجوي للأرض إلى المعبد، مما يولد مخاطر جيولوجية بينما يرسم سطح الكوكب، وهذه السمات الجيولوجية الرائعة تقود التكتونية، وتبني القارات، وتولد أقوى الزلازل وأمواج التسونامي، وتخلق مشهداً بركانياً.

ففهم المناطق الفرعية ليس مجرد عملية أكاديمية - بل له آثار عملية عميقة على الملايين من الناس الذين يعيشون بالقرب من هذه الحدود النشطة للطبقات - إذ إن تحسين المعرفة بعمليات المناطق الفرعية يتيح إجراء تقييم أفضل للمخاطر، ونظم إنذار مبكر أكثر فعالية، والتخطيط لاستخدام الأراضي على نحو أكثر استنارة في المناطق الضعيفة.

ومع استمرار قدراتنا العلمية في التقدم، فإننا نكتسب نظرة أعمق على العمليات المعقدة التي تعمل في المناطق الفرعية، ومن أعمق خنادق المحيط إلى أعلى ذروته البركانية، من الزلازل المدمرة إلى التربة الزراعية الخصبة، والمناطق الفرعية تؤثر تأثيرا عميقا على كوكبنا وحياتنا، وسيظل البحث المستمر في هذه السمات الجيولوجية المذهلة أمرا أساسيا لفهم ماضي الأرض الحاضر والمستقبل.

For those interested in learning more about plate tectonics and geological processes, the United States Geological Survey provides excellent educational resources. The Incorporated Research Institutions for Seismology offers detailed information aboutزل monitoring and research. The Woods accessible