الدورة التكتونية الكبرى والدورة التكتونية الصغرى (دورة ويلسون)

بالتعريف هي العمليات الحادثة وباستمرار على أطراف الصفائح التكتونية مسببة هدمها من جهة وإعادة بنائها من جهة أخرى وذلك للوصول إلى  تجميع القارات حيث أن عمليات التكسر والإندماج  تسبب عمليات تلاحم للكيانات القارية الصغرى عبر الزمن الجيولوجي على شكل  قارة كبرى، وكل دورة تكتونية كبرى مكونة من عدة دورات تكتونية أصغر (دورة ويلسون) أي أن عملية تجزؤ واندماج القارات لتكوين قارة عظمى لا يتم من خلال عملية واحدة وإنما من خلال العديد من عمليات التلاحم والتكسير ومدة الدورة التكتونية الكبرى تقدر بحدود 600-700 مليون سنة أما الدورة التكتونية الصغرى (دورة ويلسون) فمدتها بحدود 180-220 مليون سنة وكل دورة تكتونية صغرى تتكون من عدة دورات سيسمية على حدود الصفائح التكتونية وعلى فوالقها بأنواعها المختلفة وكل دورة سيسمية مدتها بين عشرات إلى مئات السنوات.

عبر التاريخ الجيولوجي أشار الباحثون الجيولوجيون إلى وجود 6  دورات تكتونية كبرى أدت إلى تشكيل 6 قارات كبرى عبر الزمن الجيولوجي وهي:

1- قارة أور خلال العصر باليوأرخيان الشكل(1) وقد تشكلت منذ 3.2 مليار سنة تقريبا.

الشكل(1)

2- قارة كينورلاند خلال زمن النيو أرخيان الشكل(2) وتشكلت قبل 2.5 مليار عام تقريبا.

الشكل(2)

3- قارة كولومبيا خلال زمن باليوبروتيروزوي الشكل(3) وتسمى بقارة نونا أو قارة هودسولاند وتشكلت قبل 1.8 مليار سنة .

الشكل(3)

4- قارة رودينيا خلال زمن الميزوبروتيروزوي الشكل(4) وقد تشكلت قبل 1.1 مليار عام تقريبا

الشكل(4)

5- قارة بانوتيا خلال زمن بداية الباليوزوي الشكل(5) تشكلت قبل 630 مليون عام.

الشكل(5)

6- قارة بانغيا خلال زمن أواخر الباليوزوي الشكل(6) وهي تشكلت قبل 360 مليون سنة تقريبا وهذه القارة انقسمت إلى قارتين عظميين لوراسيا وكوندوانا الشكل(7) منذ 200 مليون سنة.

الشكل(6)

الشكل(7)

إذا تتشكل قارة عظمى كل ما يقارب 600 مليون سنة  وتعرف بدورة القارة العملاقة وهذا يعني أن القارات والصفائح التكتونية سوف تجتمع مرة أخرى خلال مئات ملايين السنين وقد أفترض الباحثين الجيولوجيون عدة موديلات للقارة الكبرى الجديدة والتي ستتشكل حيث سموا هذا الموديل القاري المتوقع بنوفوبانغيا أي بانغيا الجديدة و فيه يستمر المحيط الاطلسي بالانفتاح وتتصادم القارتين الأمريكتين مع القطب الشمالي والذي يتجه إلى الشمال حيث إفريقيا وآسيا قد تصادمتا الشكل(8).

الشكل(8)

في الموديل الثاني المتوقع لحركة الصفائح التكتونية يتباطئ انفتاح المحيط الأطلسي ثم يبدأ بالانغلاق وتتلاحم القارات المختلفة محيطة بالمحيط الهادي وسميت القارة الكبرى الجديدة بقارة بانغيا ألتيما الشكل(9).

الشكل(9)

الموديل الثالث للقارة الكبرى الجديدة والتي ستتشكل خلال 200 إلى 300 مليون سنة القادمة هي قارة أماسيا حيث أن جميع القارات تتحرك شمالا إلا القارة القطبية الجنوبية وهذه الحركة مرتبطة بالأعراف المحيطية وفي هذا الموديل يبقى كل من المحيطين الأطلسي والهادي مفتوحين الشكل(10).

الشكل(10)

مراحل الدورة التكتونية الصغرى (دورة ويلسون):

تتألف دورة ويلسون من سلسلة مستمرة من العمليات الجيولوجية التي تستمر حوالي(220-180) مليون سنة الشكل(11)، ولتسهيل عملية شرحها قام ويلسون بتقسيمها إلى عدة مراحل وهي:

1- حالة كراتون قاري مستقر (Stable Continental Craton)

2- البقع الساخنة والتشقق (Hot Spot and Rifting)

3- تشكيل قشرة محيطية جديدة أو المرحلة المبكرة للهامش المتباعد (Creation of New Oceanic Crust: Early Divergent Margin)

4- الهامش المتباعد بشكل كامل (Full Divergent Margin)

5- تشكيل حد متقارب، بناء جبال الجزر القوسية البركانية (Creating a Convergent Boundary: Volcanic Island Arc Mountain Building)

6- بناء الجبال الناجم عن اصطدام أقواس الجزر البركانية بالقارة (Island Arc-Continent Collision Mountain Building)

7- بناء الجبال من نوع Cordilleran Cordilleran Mountain) Building)

8- بناء الجبال الناجم عن الاصطدام القاري-القاري (Continent-Continent Collision Mountain Building)

9- حالة الكراتون (بلاتفورم) القاري المستقر (Stable Continental Craton)

الشكل(11)

1- حالة كراتون قاري مستقر الشكل(12):

• بلاتفورم قاري مستقر تكتونيا: هنا القارة عبارة عن مسطح هادئ بشكل كامل وليس هناك نشاط تكتوني في أي مكان، وعلى السطحِ غطاء من حجر الكوارتزِ الرملي
• بلاتفورم: هو جزء مستقر قديم جدا من القشرة القارية، وهي وحدة هيكلية رئيسية من قشرة الأرض التي لم تتأثر بالحركات المولدة للجبال بعد، وذات امتداد واسع.
• يتكون الكراتون من طبقتين: جزء سفلي وهو الأساس الغرانيتي، وجزء علوي عبارة عن طبقة رسوبية التي تغطي الطبقة الغرانيتية.

الشكل(12)

2- البقع الساخنة والتشقق الشكل(13):

• بعد مرحلة البلاتفورم الهادئة تأتي مرحلة الاضطراب. فمن عمقِ المعطف يرتفع عمود حار من الماغما نحو السطحِ وتؤثر في قاعدةِ القارة لتخلق بقعة ساخنة (يوجد حوالي 120 بقعة ساخنة على الأرض اليوم).
• حرارة البقعة الساخنةِ تدفئ القشرة القارية لتوسعها وتجعل فيها انتفاخ على شكل قبة  بارتفاع 3-4  كيلومترات وبقطر حوالي 1000 كيلومتر.
• بينما القبة تنتفخ فإنها تترقق وتتمدد وتشكل شقوقاً سطحية، هذه الشقوق تكون في طورها الأولي .
• عملية التشقق تقسم القارة الأصلية إلى قطعتين غرب وشرقِ، بالرغم من أنهما ما زالتا مرتبِطتين في هذه المرحلة.

الشكل(13)

3- تشكيل قشرة محيطية جديدة أو المرحلة المبكرة للهامش المتباعد الشكل(14):

• البقعة الساخنة تكون نشطة، وأحيانا ترتبط مجموعة متتالية من البقع الساخنة سوية لتشكل خلايا الانتقال، وهذا يحول البقعة الساخنةَ إلى نظام شقي (البقع الساخنة تتوزع على طول الشقوق).
• عملية تشكيلِ الحوض المحيطي تبدأ باندفاع عظيم من النشاط البركاني على طول الشق المحوري.
• حيث تحقن الماغما كدايكات بازلتية إلى القشرة القارية الغرانيتية الخفيفة.
• هذا الخليط من الغرانيت القاريِ والبازلت المحقون يدعى قشرة، إن نشاط Mafic البركاني مركز في موقع الشق، لكن لا يكون نشاطه محصور هناك وحده.
• هذه الماغما قد توضع كاندساسات أو لاكوليت، أَو قد يندفع إلى السطح لتشكيل براكين شقية وتتدفق الحمم (اللافا).
• بينما يستمر النشاط البركاني، فإن قطَعتي القارة الأصلية يبدآن بالانجراف كل على حدا والفجوة بينهما تملأ بصخور نارية.
• اندفاعات متتالية للماغما من خلايا الانتقال من المعطف إلى الفجوة المنتشرة بشكل مستمر فتتحرك القارات على نحو إضافي وأبعد كل على حدا وباتجاهات مغايرة .
• خلال بضعة ملايين من السنين القارتان يمكن أَن تنفصلا بآلاف الكيلومترات.

الشكل(14)

4- الهامش المتباعد بشكل كامل الشكل(15):

• تنجرف القارة الشرقية الآن من الجانب الشرقي للمقطع العرضي، وفقط تبقى القارة الغربية والحوض المحيطي الجديد بمركز الشق.
• تنتقل الحرارة للسطحِ من بقايا خلايا الانتقال التي ركزت في موقع الشق في مركز الحوض المحيطي الجديد، لذلك ما أن يوسع الحوض المحيطي الهامش القاري المتشكل حديثا (ما يسمى الآن بهامش قاري متباعدdivergent continental margin [DCM]، أَو هامش قاري سلبي لأنه سلبي بشكل جيولوجي) يبتعد عن مصدر الحرارة، ويبرد.
• وبما أن القشرة الباردة أكثر كثافة من القشرة الدافئة، وبما أن DCM يبرد فإنه يغرق.
• وهكذا في غضون 5-10 مليون سنة جبال horsts التي كانت فوق مستوى البحر بـ 3-5 كيلومترات تغرق الآن تحت الأمواج.
• في النهاية ستستغرق عملية التبريد الكامل لـ DCM حوالي 110 مليون سنة وتستقر بعدها، سيكون حينها بعمق حوالي 14 كيلومتر تحت مستوى سطح البحر.
• في هذه الأثناء تتوضع طبقة كبيرة من الرواسب على DCM، تتوسع وتثخن من حافة القارة نحو الحوض المحيطي.
• هذه الرواسب مشتقة من تآكل القارة في حالة (clastic: تشكل صخور من أشتات صخور أخرى)، وبالنشاط الكيميائي والحيويِ في حالة التعرض لعملية الكربنة (carbonates).
• الهبوط الناتج عن (clastic & carbonates) والتوضع الرسوبي يستمران بنفس النسبة.

الشكل(15)

5- تشكيل حد متقارب، بناء جبال الجزر القوسية البركانية الشكل(16) و(17):

• إن عملية (Divergence: انتقال القارتين في اتجاهات متعاكسة)، وتشكيل ليتوسفير محيطي جديد، يمكن أَن يستمر لعشرات أَو لمئات الملايينِ من السنين.
• في مرحلة ما، تتوقف عملية divergence والقارتان تبدآن بالرجوع نحو بعضها البعض، ومن هنا تبدأُ المرحلة الثانية، أو مرحلة نصف دورة ويلسون المغلقة أو المتقاربة (closing half of the Wilson Cycle).
• وهذا الاقتراب بين القارتين المتحركتين يشكل حد صفيحي.
• عندها يحصل للقشرة المحيطية عملية (decouple) أو الازدواج، وبعد ذلك يحصل تكسر في بعض المناطق وتبدأ بالنزول إلى المعطف على طول (subduction zone) “منطقة من قاع المحيط حيث يميل الليتوسفير المحيطي وينحدر إلى داخل الأرض”.
• إن القشرة المحيطية هي دائما التي يحصل لها عملية decouple وتنحدر إلى نطاق الإنغراز (subduction zone)، فالقشرة القارية خفيفة جدا حتى يتم عليها عملية subduction.
• هناك نوعان فقط لـ suduction zone.
• واحدة ضمن الحوض المحيطي (Island Arc “سلسلة جزر قوسية”)، والأخرى على طول حافة قارة (Cordilleran “سلسلة شاملة من الجبال المتوازية” استخدم هذا التعبير أصلاً لوصف سلسلة جبال أمريكا الجنوبية).
• وكلا النوعين من subduction يسببان في عملية بناء الجبالِ البركانية وكلاهما ذو أهمية كبرى.
• وهنا تبدأ عملية التسخين.
• في subduction zone تغوص القشرة المحيطية داخل المعطف. عندما تنغرس القشرة المحيطية في المعطف فإنها تتوضع بحركة بحيث ان سلسلة العمليات تخلق عدة ميزات بنيوية جديدة، وتولد تشكيلة واسعة من أنواع جديدة من الصخور.
• الميزات البنيوية في موقعِ subduction، جزء من القشرةِ المحيطيةِ ينغرز والقشرة المحيطية التي تهبط يحصل تسخين لها كلما انزلقت ضمن المعطف.
• بعمق حوالي 120 كيلومترا الصخور العميقة تبدأ بالانصهار لتشكل الماغما.
• الماغما تكون حارة، وبما أنها ذات كثافة منخفضة فإنها ترتفع نحو السطحِ لتشكل الباتوليتات، والتي بدورها تصعد إلى قاعِ المحيط على شكل لافا وتقوم ببناء بركان الذي يرتفع بما فيه الكفاية لتَشكيل جزيرة بركانية.
• إن موقع البركانِ يدعى الجبهة البركانية (سلسلة من البراكين كلها ترتفع فوق subduction zone).
• وفي النهاية فإن الانغراز المستمر والماغما المتشكلة يشكلان بركانا ربما بارتفاع 7-8 كيلومتر من قاع المحيط لنحصل على جبل بركاني.

الشكل(16)

الشكل(17)

6- بناء الجبال الناجم عن اصطدام أقواس الجزر البركانية بالقارة الشكل18):

• تتلاقى القارة الغربية والجزيرة البركانية وتصطدم، وتشكل جبلاً كبيراً، والحوض المحيطي المتبقي يختزل إلى (suture zone) خط التحام الطبقات.
• وأيضاً القارة الشرقية تقترب في المقطع العرضي، لكنه ما زال بعيدا. هناك نوعين أساسيين من الاصطدامات الجبلية هنا: (1) اصطدام القارة بقوس الجزر البركانية. (2) اصطدام القارة بالقارة.

• سنقوم بشرح النوع الأول في مقطع عرضي، فإن subduction zone تكون عميقة في جهة الشرق، الجزر البركانية ستحاول الانزلاق فوق حافة الهامش القاريِ المتباعد السابق.
• يمكننا أن نعمم القول على النحو التالي: في كل اصطدام باني للجبال أحد الصفيحتين سوف تقوم بعملية صعود على حافة الصفيحة الأخرى.
• إن الصفيحة التي تم تجاوزها – السفلية – تدعى (hinterland).
• أما الصفيحة المتجاوزة – العلوية – فتدعى (foreland).
• ليس مهما ما يكون فوق حافة الصفيحة (جزر بركانية، قارة)، أَو طبيعة نمط الانغراز.
• القطعة السفلية دائماًhinterland .
• القطعة العلوية دائماً foreland.
• منطقة الالتقاء (suture zone): أثناء الاصطدام، الجزء الأمامي للقوسِ البركانيِ يدفع فوق hinterland على طول فالق عكسي حيث يحصل له تشويه وقَص لدرجة كبيرة.

• في هذه المنطقة الضيقة الصاعدة من الأرض، تتشوه الصخور وهي ما نسميها بمنطقة الالتقاء أو(suture zone)، وهي منطقة الحد التي تفصل الكتلتان التي اصطدمتا و”التقيتا” سوية، وهذه المنطقة هي أيضا كل التي بقيت من الحوض المحيطي الذي ربما كان بعرض آلاف الكيلومترات.
• جبل hinterland: في قمم الجبال الرئيسية من المحتمل أن يحدث نشاط بركاني ناجم عن صعود الماغما من subduction zone.

• على الأغلب يكون هذا النشاط هو مرحلة أخيرة، لأنه بتوقف اصطدام suduction سيتوقف النشاط البركاني، وستتوقف عملية بناء الجبال، ولا يبقى للجبال إلا أن تتآكل
• الكتلة العلوية foreland: تحدث عدة  أمور في الكتلة العلوية .

• أولا أن رواسب DCM القديمة والسميكة على القارة الغربية تصبح مضغوطة، وتتحول إلى طيات محدبة وطيات مقعرة، ويحدث فالق عكسي على هذه الكتلة العلوية.
• ثانيا رسوبات DCM القريبة من الجزر البركانية تضغط إلى الأرضِ بعملية التحول الجيولوجي ليتشكل الرخام، الكوارتز، السلت، والفيليت.
• الصخور الأعمق قَد تتحول إلى امفيبوليت وسحنات غرانوليتية.

الشكل(18)

7- بناء الجبال من نوع cordilleran الشكل(19):

• إن subduction zone تحت قوسِ الجزر خامد الآن.
• الجزئين القاريين الشرقي والغربي Eastcontinent وWestcontinent  ما زالا يتدافعان إلى بعضهما البعض بقوة خارجية.
• لذا نحصل على subduction zone آخر جديد ناجم عن تلاقي الكتلتين Eastcontinent وWestcontinent.
• في المثال الذي بين أيدينا فإن الانغراز يتم شرقاً تحت حافة القارة الشرقية.
• ليشكل نمط البراكين القارية Cordilleran.
• إن عمليات تشكيل subduction والذوبان الجزئي للقشرة المحيطية، وعمليات تحول الصخور بالضغط والحرارة هي نفسها هنا بالنسبة إلى العمليات المولدة للجبال والجزر القوسية.
• كل هذا النشاط التكتوني يحدث على طول هامش قاريِ متباعد قديم مثل كل هوامش التصدع، وتتجمع طبقة من صخور DCM الرسوبية وتتعرض لعملية تحول باروفيني.
• فإذا كانت الرواسب حجر كلسي وكوارتز وحجر رملي فإن الصخور المتحولة ستكون رخام وكوارتزيت.
• وإذا كانت حجر رملي أقل نضجا وصفاح ستتشكل صخور صفاحية متحولة وفيليت وشيست وغنايس.
• وتزامنا مع عملية التحول، الطبقات القارية القديمة المتباعدة من الرسوبات، والباتوليتات تضاف إلى البراكين لتطفو على طول فالق عكسي رئيسي حتى تشكل جبال شاهقة من نوع Cordilleran (الأنديز في أمريكا الجنوبية ، أوريغون، وجبال شمال كاليفورنيا من هذا النوعِ).

الشكل(19)

8- بناء الجبال الناجم عن الاصطدام القاري-القاري الشكل(20):

• هنا الجزآن القاريان الشرقي والغربي Westcontinent و Eastcontinentd يتصفان بنفس الكثافة تقريبا وبالتالي بتصادمها لن يحدث تراكب لإحدى القارتين فوق الأخرى (بشكل نموذجي)، وبسبب القوة الأفقية الكبيرة التي تمارسها هاتين الصفيحتين على بعضها فإنه ينتج لدينا حدوث تكسر ولي عنيف على حواف هاتين الصفيحتين لتتشكل لدينا جبال التوائية (folded mountains) .

الشكل(20)

9- حالة الكراتون القاري المستقر الشكل(21):

• الدورة التي بدأت في المرحلة 1 تنتهي الآن.
• craton القاري الأصلي للمرحلة 1 الذي كان قد تصدع إلى قطعتين في المرحلة 3 الآن عادتا إلى بعض، وأصبحت مستقرة مرة أخرى.
• على أية حال، فإن هذه القارة الجديدة معقدة جدا إذا ما قورنت بـ craton في الحالة 1، وصخور الأساس التي توضعت على السطح متنوعة جدا.
• يمكننا أن نرى من خلال المقطع أن  Westcontinentو Eastcontinent  قد حاصرت أقواس بركانية بينهما، في هذه المرحلة هناك حوضين من النوع foreland مملوءة برسوبات أحدها من تآكل الأقواس البركانية، والثانية من جبال cordilleran.
• ومع هذا، كل شيء يحصل له عملية تعرية، والقارة تتآكل وتعود إلى النموذج المثالي البسيط للصخور الرسوبية.

الشكل(21)