نظريات تكتونيك الصفائح

شارك المنشور على حساباتك ...
#الخطر_الزلزالي_انتهى
#خطر_الزلازل_انتهى
seismic_risk_finished#
seismic_hazard#

د. سامر زيزفون & م. نشأت السمعان
إن نظرية تكتونيك الصفائح ما هي إلا نتاج مناقشة واجتماع عدة نظريات كانت قد برزت في الماضي محاولة تفسير الوضع الحالي للقارات وللعديد من الظواهر الطبيعية المرتبطة به.
من هذه النظريات:
1- نظرية تقلص الكرة الأرضية:
وهي تعتمد على فرضية التبرد المستمر للقشرة الأرضية الأمر الذي يؤدي في نهاية المطاف إلى تناقص كبير في قطر محيط الأرض مما يؤدي إلى إنخفاس القشرة إن هذه التغيرات والتبدلات الحادثة غالبا ما تترافق بعمليات انضغاط وتمدد وتكون متمركزة بشكل أساسي في النطاقات المتحولة من القشرة الأ رضية أي في نقاط ضعف القشرة الأرضية والمتمثلة بالجيوسينكلينات والتي تؤدي إلى تشكل التواءت وهكذا فإن قشرة الكرة الأرضية تخضع للطي والتجعد طبعا بعض العلماء حاول نقض هذه النظرية وذلك على النحو التالي إذا إفترضنا أن هذه النظرية هي السبب الأساسي للإلتواء والطي فهذا يعني أن سلسلة جبال كجبال الألب تستوجب تبرد الأرض بأكثر من 2000 درجة مئوية وهذا لا يتوافق باي شكل من الأشكال مع أنماط الحياة السائدة في تلك المنطقة خلال الأزمنة الغابرة أي أن نتائج مجموعة الحسابات الحرارية تتنافى وبشكل كبير مع أسس هذه النظرية.
2- نظرية العوم:
وهي تعتمد أصلا على مبدأ التيارات الحملانية المخبرية حيث أن الماء الساخن ذي الوزن النوعي الأخف يتحرك نحو الأعلى بينما الماء البارد الأثقل يتحرك نحو الأسفل مما يؤدي إلى تشكل طبقات مائية متعاقبة وراء بعضها البعض وذلك حسب كثافتها المتناقصة نحو الأعلى وبالتالي اعتمادا على المبدأ السابق فإنه يتحدد خلايا حملانية ذات حركات دورانية تتم على مستوى المعطف العلوي أي بين 50-2900 كم وبالتالي عندما يوجد لدينا خليتين متجاورتين سيتشكل في نطاق تواجه الخليتين جيوسنكلينال وذلك بفعل تشكل انخفاض سطحي في منطقة التواجه سوف يعمل على جر القشرة السيالية نحو الأعماق.
3- نظرية إنزياح القارات (إنجراف القارات):
بدأت نظرية الانجراف القاري كفكرة سبقت زمانها، وذلك عندما نشر العالم الألماني الفرد فيجنر (A Wegener) في عام 1915 شرحا مفصلا لمحاضرة كان ألقاها في عام 1912. وفي هذه المحاضرة أشار فيجنر على وجود قارة عملاقة قبل حوالي 200 مليون سنة أي في نهاية الترياسي وبداية الجوراسي أطلق عليها اسم بانجيا (Pangea) شكل(1) يحيط بها محيط عظيم أطلق عليه إسم بانتالاسا (Panthalassa).
الشكل(1)
واعتمادا على أفكار فيجنر فإنه تم وضع تفاصيل جغرافية الأرض عبر العصور المختلفة التي بدأت بتفكك القارة العملاقة إلى قارتين ضخمتين هما:
– قارة شمالية سميت لوراسيا (Laurasia) وتضم قارات أمريكا الشمالية، وأوراسيا (أوروبا وآسيا).
– قارة جنوبية أطلق عليها غوندوانا (Gondowana) وتضم قارات أمريكا الجنوبية، إفريقيا، أستراليا، الهند والقارة المتجمدة الجنوبية.
يفصل بين هاتين القارتين بحر كبير يسمى التثيس (Tethys)، ويعتقد أن البحر الأبيض المتوسط من بقايا هذا البحر العظيم.
في هذه المرحلة أي منذ ما يقرب 130 مليون سنة بدأ المحيطين الأطلسى والهندي بالتشكل وأقتربت الصفيحتين العربية والإفريقية من الأوراسية أما الأمريكية فأخذت بالإبتعاد بإتجاه الغرب وأصبح شكل المحيطين أكثر وضوحا واكتمالا منذ ما يقرب 60 مليون سنة.
الأدلة على الانجراف القاري:
قام فيجنر وأتباعه اللاحقون فيما بعد بجمع الكثير من الأدلة التي تساند نظريته، ومن هذه الأدلة ما يلي:
1- التوافق الشكلي لحواف القارات:
لفت نظر فيجنر التشابه الشكلي الواضح بين حواف القارات على جانبي المحيط الأطلسي خاصة قارتي أمريكا الجنوبية وإفريقيا وكذلك الهند واستراليا. وقد شجع هذا التوافق فيجنرعلى افتراض أن هذه القارات كانت متصلة بعضهما ببعض لذا حاول إعادة تشكيلها، وقد لقيت هذه المحاولة معارضة شديدة إذ أشار معارضوه إلى أن حواف هذه القارات قد تغيرت كثيرا بفعل عوامل التعرية مما يدفع إلى إستبعاد عامل التشابه، إلا أن بعض الباحثين في أوائل الستينات تمكنوا من إثبات أن هناك تطابق بين حواف القارات عند عمق 915 مترا.
2- الأدلةالمناخية القديمة:
لقد تم إستخدام بعض أنواع الصخور الرسوبية كمؤشر لمعرفة المناخ الذي كان سائدا أثناء ترسيبها، فمثلا تترسب طبقات الرمل الأحمر في المناطق الدافئة والقاحلة، أما في المناطق الباردة فإن نوع الرواسب المتكونة فيها هي خليط من الجلاميد، والرمل، والغرين والطين والمتشكلة نتيجة لعمليات الانجراف الحاصلة في المناطق المتجمدة.فمثلا في بريطانيا وجود طبقات من الرمل الأحمر سيدل على أن هذه المنطقة كانت متواجدة حتما في مناطق قاحلة وجافة، كما أشار البعض إلى وجود أثار جليدية يعود عمرها إلى نهاية الحقب الأول في (أمريكا، إفريقيا، الهند، استراليا) والتي تعتبر من نفس القبعة الجليدية إذا ما تم جمع هذه القارات مما يبرهن أن هذه القارات كانت مجتمعة حتى بدايات الحقب الثاني في قارة واحدة.
3- الأدلة الأحفورية أو المستحاثية:
أظهرت الدراسات المستحاثية إلى وجود تشابه في البقايا الأحفورية بين أمريكا الجنوبية وإفريقيا خاصة في أنماط حياة الحقب المتوسط مما يدل على أن أمريكا الجنوبية وإفريقيا كانتا متصلتين خلال تلك الفترة، أي أنه كان هناك جسر أرضي يربط بين قارتي إفريقيا وأمريكا الجنوبية، و لكي يتخلص فيجنر من معارضيه في إثبات صحة نظريته من خلال الدليل المستحاثي إستعان بالكائنات التي لم يكن مقدورها الانتقال عبر المحيطات الحالية، كبعض أنواع السراخس من مثل الجلوسبتريس (Glossopteris) وهو نوع من أنواع السراخس المنتشرة في القارات الجنوبية (إفريقيا، أمريكا الجنوبية، آسيا) أثناء حقبة الحياة المتوسطة، كما اكتشفت حفرياته فيما بعد في القارة المتجمدة الجنوبية، كما استخدم بقايا بعض الكائنات الحيوانية لزواحف سابقة منقرضة لها القدرة على السباحة في المياه الضحلة إلا أنه يصعب عليها الإنتقال لمسافات طويلة عبر المحيط الأطلسي من أمثال زواحف جنس الميزوسوراس (Mesosaurus) التي كانت تعيش في الحقب الأول.
4- الأدلة البنيوية والجيولوجية:
حيث أنه اعتبر إذا كانت القارات متصلة فإن طبقاتها الصخرية المكونة لقشرتها ستكون متشابهة من حيث التركيب والبنية أي أن هذه الطبقات الصخرية وبنياتها ستملك استمرارية في القارات المتقابلة و كذلك فإن هذه الصخور ستكون متشابهة عمرا ونوعا، كما لوحظ أنه عندما يتم وصل القارات مع بعضها البعض لتشكل قارة واحدة فإن السلاسل الجبلية تشكل حزاما متواصلا تقريبا وكذلك فإننا نجد نفس التواصل فيما يخص الدروع مما يرجح صحة هذه النظرية الشكل(2).
الشكل(2)
تفسير نظرية الانجراف:
فسر فيجنر هذه النظرية بأن هناك انكماش بدائي حدث في القشرة السيالية والتي تكون عائمة على السيما مما أدى إلى تشكل قارة واحدة على سطح الأرض وتكون محاطة بمحيط واحد ذو أساس وركيزة من السيما كما أشار إلى أن جهة الإنتقال هنا تكون مزدوجة نحو الاستواء بفعل قوى الدواران الطاردة وباتجاه معاكس لإتجاه دوران الأرض.
أهمية نظرية إنزياح القارات:
1- أكدت أن قارة بانغيا لم تتفكك منذ تشكل الأرض أي قبل 4.6 مليار سنة وإنما حديثا نسبيا منذ الجوراسي.
2- فسرت انفصال قارة بانغيا وانقسامها والتي كانت متمركزة في القطب وانزاحت القارات نحو النطاقات الاستوائية بفعل قوى مركزية طاردة ناجمة عن دوران الأرض.
3- تبنت نظرية فجنر الفكرة القائلة بأن القارات مكونة من سيال قاسي يعوم فوق سيما لزجة نوعا ما هي ذاتها تشكل قيعان المحيطات إلا أن القارات وقيعان المحيطات جميعها قاسية باستثناء مناطق الأعراف المحيطية ونطاقات الغوص والانغراز.
4- نظرية إتساع الكرة الأرضية (اتساع قاع المحيط):
طبعا من اسم هذه النظرية يبدو أنها معاكسة تماما للنظرية القائلة بتقلص الأرض وقد فسر مؤيدوا هذه النظرية تشكل الجبال وفق الآلية التالية:
1- بعضهم اعتبر أنه بعد أن تتصلب القشرة السيليكاتية فإن الفقدان الحراري يقل وفي نفس الوقت فإن مركز الكرة الأرضية يبدأ بالتسخين من جديد مما يسبب التمدد وكذلك يحدث انقطاع وذلك تحت تأثير الشد وبالتالي فإن الكتل التي تشكلت بهذه الطريقة يكون لها أقطار أصغر من الكرة الأرضية وإن إعادة إستقرارها وتوازنها يؤدي إلى تشكل السلاسل الجبلية.
2- إن البعض الأخر فسر هذه النظرية على النحو التالي: إن قوى الجذب بين جسمين منفصلين عن بعضهما البعض بمسافة محدودة يتناقص مع مرور الزمن وبالتالي ينخفض الضغط في كل نقطة داخل الأرض بحيث تتناقص كثافة المادة المكونة لها وبالتالي يحدث توسع وتمدد. طبعا إن هذه الآلية سميت بنظرية الأرض الديناميكية.
ومن هنا فإننا نستطيع القول بأن فرضية العالم هاري هس الأمريكي في أوائل الستينيات من القرن الماضي والتي شرحت آلية اتساع قاع المحيط تعد ثورة علمية بكل المقاييس حيث أن هذا العالم اقترح بأن هناك تيارات حمل كبيرة تعمل داخل الوشاح مسببة تصاعد مواد مصهورة منه إلى سطح قاع المحيط على طول منطقة تدعى وتسمى بالأعراف المحيطية (الأعراف: والتي هي عبارة عن سلاسل جبلية في أعماق المحيطات تكون في حالة تطور مستمر وتحيط بالكرة الأرضية بطول يفوق 6000 كم وارتفاع يزيد عن 3000 م ولها نوعان حسب سرعة تمددها 1- أعراف المحيط الأطلسي حيث سرعة التمدد فيها تصل إلى بضعة سنتيمترات في السنة 2- أعراف المحيط الهادي وسرعة التمدد هنا تقارب 10 سم في السنة علما أن الأعراف المحيطية يتوسطها انهدامات تدعى (Rift) ويمتد فيها البراكين، إن الابتعاد عن محور الأعراف المحيطية يترافق بالتغيرات التالية: 1- تغير المغنطة، 2- تزايد سمك الرسوبات، 3- إزدياد عمر الطبقات. إنظر الشكلين( 3 ) و(4).
الشكل(3)
الشكل(4)
وفي الوقت نفسه تؤدي تيارات المهل الصاعدة إلى إنزياح جانبي لقاع المحيط مسببة إتساعه ومن هنا جاء اسم النظرية بنظرية إتساع قاع المحيط.
كما أن هس اقترح أن الخنادق المحيطية (الخنادق المحيطية: هي عبارة عن أشكال طبوغرافية متطاولة وضيقة نسبيا من أرضية المحيط وتعتبر من أهم الحدود الطبيعية الفاصلة بين الصفائح المتقاربة كما أنها في معظم الأحيان تملك شكلا قريبا من شكل الحرف V وتعد الخنادق المحيطية أكثر المناطق عمقا على سطح الكرة الأرضية حيث يتراوح طول الخنادق النموذجية ما بين عدة كيلو مترات وحتى عشرات الكيلو مترات ويصل أحيانا إلى 60 كم وأما أعماقها فتتراوح ما بين 6000- 9000 م وأحيانا 11000 م إن مناطق الخنادق المحيطية تكون مترافقة مع بركنة مميزة وبفعالية زلزالية عالية وتكون تحديدا في مناطق الانغراز أي تقارب الصفائح (محيطية – محيطية أو قارية – محيطية) ومن أهم الخنادق المحيطية الموجودة نذكر 1- خندق بيرو تشيلي 2- خندق المكسيك 3- خندق الأليوتيان 4- خندق الكوريل 5- خندق اليابان 6- خندق جافا 7- خندق كيرمادك – تونجا 8- خندق نيو هبرايدز 9- خندق رايوكاليو 10- بورتيريكو أنظر شكل(5) تمثل الطرف الهابط لخلية تيارات الحمل، ولذا يندس الليتوسفير (Lithosphére) في نطاق يسمى نطاق الاندساس أو الانغراز(Zon subduction) مما يعرض الأجزاء القديمة من القشرة المحيطية إلى الاستهلاك، ولذا نجد أن القشرة المحيطية متجددة دائما ويفسر ذلك بان معدل تحرك تيارات الحمل – وبالتالي معدل حركة وانتشار قاع المحيط – يتراوح بين 1-2 سم في السنة مما يؤدي إلى تغير قاع المحيط واستبداله كل 200- 300 مليون سنة، ولذا تعد القشرة المحيطية أحدث دائما من القشرة القارية المتواجدة منذ ملايين السنين.
الشكل(5)
إن هذه النظرية لقيت دفعا قويا بعد ظهور نموذج فاين ماتيوس المرتبط بانعكاس قطبية المجال المغناطيسي للأرض في جامعة كمبردج حيث أن هذا النموذج اعتمد على أن مجموعة القياسات المغناطيسية القديمة دلت على أن بعض الصخور قد تتمغنط في اتجاه معاكس لاتجاه الحقل المغناطيسي السائد الآن بينما القسم الأخر فتمغنط في نفس الاتجاه وقد أوردت شواهد عدة على أن الحقل المغناطيسي للأرض قد تبدل عدة مرات الأمر الذي يفسر انعكاس القطبية حيث أن تمغنط الصخور التي تكونت أتناء قطبية عادية يكون عاديا، أما الصخور التي تمغنطت بعد انعكاس قطبية المجال المغناطيسي فإنها تتمغنط تمغنطا معكوسا وتحتفظ به. هذا ويستخدم المغنيتيت لتحديد المغناطيسية الأرضية ولأجل هذا السبب يعتبر بوصلة مستحاثية حيث أنه فلز يدخل في تركيب البازلت وتركيبه الكيميائي fe3O4 وبنيته البلورية تكون على شكل إبر وتأخذ اتجاه الحقل المغناطيسي الأرضي عندما تصل درجة الحرارة للماغما إلى نقطة كوري أي إلى الدرجة 570 مئوية حيث أن هذا الفلز بعد تبرد الصخور الحاوية عليه يأخذ شكل الحقل المغناطيسي الأرضي السائد ويحافظ عليه وبشكل مستمر وتسمى هذه الظاهرة بالمغناطيسية القديمة (Paléomagnétisme) الشكل(6).
الشكل(6)
نستنتج من هنا أن وضعية المعادن المغناطيسية التي تبلورت منذ ملايين السنين تساعدنا على تحديد موقع القطبين المغناطيسيين بالاعتماد على اتجاهها وزاوية ميلها الممثلة لزاوية الميل المغناطيسي. يتبين من هذا المنطلق، أن زاوية الميل المغناطيسي المقاسة للمغناطيسية القديمة تدل على خط العرض الذي تكون فيه الصخر بالنسبة للقطبين.
عند القيام بالدراسات المغناطيسية للصخور البركانية القديمة في أوروبا وأمريكا الشمالية، تمكنوا من معرفة مواقع الأقطاب المغناطيسية عند تبلور هذا النوع من الصخور البركانية وكانت النتائج غريبة إذ تبين أن موقع القطب المغناطيسي للقارة الواحدة كان يختلف باختلاف الأزمنة الجيولوجية وعند وصل النقاط الممثلة لمواقع القطب المغناطيسي الشمالي عبر هذه الأزمنة المختلفة على خريطة هذه المناطق، تم الحصول على منحنى يسمى ب(التجول الظاهري للقطب) شكل(7).
الشكل(7)
السؤال الذي كان يطرح هو: هل تغير مواقع الأقطاب مع الزمن للقارة الواحدة كان تغير حقيقي أو تغير ظاهري؟
لقد لوحظ أنه في حالة إعادة تركيب القارات فإن مواقع القطب الشمالي للقارات تنطبق في نقطة واحدة، مما يدل على أن القارات هي التي انزاحت وتحركت وليست الأقطاب.
وبناء على ما تم ذكره فقد تمكن العلماء من ربط التمغنط العادي والتمغنط المعكوس بأعمار الصخور، مما أدى إلى عمل سلم زمني للقطبية.
إن نمودج فاين – ماثيوس اعتمد على الشواذ المغناطيسي وقدم خرائط لهذا الشواذ في كل المحيطات، حيث اتضح أنها شواذ منتظمة ذات شدة عالية تبلغ أعلى قيمة لها فوق محور عرف المحيط.
و كان نموذج فاين – ماثيوس قد فسر هذه الشواذ بالاعتماد على البازلت المكون للقشرة المحيطية حيث إعتبر الشواذ المغناطيسي ذي القيم الموجبة عائد إلى بازلت ذي تمغنط عادي، أما القيم السالبة فعائدة إلى بازلت تمغنط بشكل عكسي ويمكن توضيح ذلك في الخطوات التالية:
1- خروج الصهارة في الأعراف المحيطية وتصلبها عند درجة حرارة تحت نقطة كوري وتمغنطه في اتجاه المجال المغناطيسي السائد أثناء تدفقه مشكلا قطبية عادية.
2- خروج الصهارة في الأعراف المحيطية يتسبب في إزاحة اللافا القديمة نحو الأطراف ثم يتصلب عند درجة حرارة تحت درجة كوري ويتمغنط في اتجاه معاكس لاتجاه المجال المغناطيسي في الحالة الأولى.
3- تستمر العملية على هذا المنوال وتصبح بذلك القشرة المحيطية عبارة عن أرشيف يحمل تفاصيل دقيقة عن ألية تشكلها ومشكلة دليلا قاطعا لفرضية اتساع قاع المحيط الأمر الذي رقاها إلى مصاف ومراتب النظريات الكبرى شكل (8).
الشكل(8)
وهكذا فإنه بإمكاننا الآن أن نفسر كيفية توسع قاع المحيط على النحو التالي إن تباعد الصفائح ونشأة القشرة المحيطية يبدأ اعتبارا من مناطق الأعراف وتحديدا من مناطق الريفت وحيث أن الصخور المأخوذة من منطقة الريفت تكون مغناطيسيتها عادية(الشمال المغناطيسي قريب من الشمال الجغرافي) ويفسر ذلك بأنه أثناء تبردها انتظمت المركبات الحديدية في الصخر وفقا لخطوط الحقل المغناطيسي من الشمال إلى الجنوب وتحتفظ بهذا الانتظام مع الزمن أما في بعض المناطق البعيدة عن الاعرف فإن المغناطيسية في صخورها تكون معكوسة (الشمال المغناطيسي قريب من الجنوب الجغرافي) ويفسر ذلك بأنه أثناء تبرد هذه الصخور انتظمت المركبات الحديدية وفقا لخطوط الحقل المغناطيسي من الشمال إلى الجنوب ولكن الشمال الذي كان ليس هو الشمال الحالي وهذا يدل على أن قعر المحيط قد نشأ على فترات مختلفة حيث بعضها كانت مغناطيسية عادية وبعضها كانت مغناطيسية معكوسة وتنتظم هذه الاختلافات على جانبي الظهرة مما يدل على أن قاع المحيط في توسع مستمر ودائم.

اترك تعليقاً