تكتونية الصفائح

تكتونيه صفايح

Plate tectonics - Tectonique des plaques

تكتونية الصفائح

تشرح نظرية تكتونية الصفائح plate tectonics الهيئات البنيوية للقشرة الأرضية، والنشاطات النارية والزلزالية التي تحدث فيها نتيجة للأفعال المتبادلة بين أجزاء حركية للغلاف الصخري، الصفائح plates. فالغلاف الصخري، بحسب هذه النظرية، متصدِّع إلى سبع صفائح رئيسة وعدد من الصفائح الصغيرة (الشكل 1). وهذه الصفائح أجسام صلبة كسورة مسطحة تراوح ثخانتها بين70 و100 كيلو متر، وتصل مساحاتها إلى ملايين الكيلومترات المربعة، وهي تتألف من القشرة الأرضية والمعطف الأعلى upper mantle المبطِّن لها. وتتحرك هذه الصفائح باستمرار فوق نطاق من المعطف يُعرف بانخفاض مفاجئ في سرعة الموجات الزلزالية التي تمر فيه، ويدعى الغلاف الواهن asthenophere. ويُعتقد أنَّ هذا الغلاف مؤلف من صخر معطفي صلابته أقل من الغلاف الصخري وله لدونة تسمح بتحرك الصفائح التي تعلوه، وقد يعود ذلك إلى وجود انصهار جزئي فيه بنسبة ضئيلة. ففي أحد أطراف هذه الصفائح يصعد صخر المعطف الساخن لينصهر ويُوِّلدُ قشرة محيط ocean crust، وفي الطرف المقابل تهبط قشرة المحيط لتعود إلى المعطف وتُسْتَهلْك فيه، أما في أطرافها الأخرى فينزلق بعضها أفقياً فوق بعضها الآخر. فإذا تصورنا الصفيحة بشكل مستطيل أو مربع فإنها تنمو وتتجدد عند أحد أضلاعه، وتُدمَّرُ وتُستهلك عند الضلع المقابل، في حين تنزلق أفقياً عند الضلعين الآخرين، بهذه الطريقة تتحرك صفائح الغلاف الصخري فوق المعطف.

تصنيف هوامش الصفائح

تُصنَّف هوامش صفائح الغلاف الصخري، بحسب تحرُّكها النسبي، وفقاً للآتي:

1ـ هوامش متباعدة divergent margins وهي هوامش الصفائح التي يتحرك بعضها متباعداً عن الآخر.

2ـ هوامش متقاربة corvergent margins وهي هوامش الصفائح التي يتحرك بعضها نحو بعضها الآخر.

3ـ هوامش فالقية fault margins وهي هوامش الصفائح التي يتحرك بعضها أفقياً، بحيث تتجاوز الواحدة الأخرى. ولكل نوع من هذه الهوامش هيئات تضاريسية ونشاطات نارية وزلزالية مميزة.

1ـ الهوامش المتباعدة: في قيعان المحيطات أحزمة جبلية طولانية تنهض إلى ثلاثة آلاف متر أو أكثر، وتتوسطها أودية صدعية rift rvalleys تدعى أعراف المحيطات ocean ridges. وتتكوّن هذه الأعراف من صعود تيار ساخن من صخر المعطف نحو السطح، يؤدي إلى تقبُّب القشرة الأرضية وترقّقها ثم تصدّعها بفوالق الشد tension faults (أو الفوالق العادية normal faults). ويؤدي انخفاض الضغط عن صخر المعطف (وله تركيب البيريدوتيت peridotite) إلى حدوث انصهار جزئي تتولد فيه مغمة بازلتية (مُهْل بازلتي) basaltic magma تندفع إلى السطح بنشاطات بركانية تحت بحرية، وتكون مميزة بتدفقات تأخذ أشكالاً بيضوية مفلطحة تعرف باسم اللابات الوسائدية (الصبات الوسائدية) pillow lavas (الشكل -2). ويتكون من استمرار تولد المغمة (المهل) وتدفقها في أعراف المحيطات قشرة محيطات جديدة تبلغ ثخانتها نحو خمسة كيلو مترات. وهي تُكَوّن، مع المعطف الأعلى المبطِّن لها، أجزاء صفيحية جديدة على جانبي الأعراف. أما الأجزاء الصفيحية الأقدم فتنزلق على جانبي الأعراف ويتباعد بعضها عن بعضها الآخر مع استمرار ملء الثغرة بينها بصخور نارية جديدة، وبذلك تتوسع الصفائح وتتحرك مبتعدة عن أعراف التوسع (الشكل- 3). أما النشاط الزلزالي فيجري باستمرار على امتداد حواف التوسع، ولا تزيد أعماق الزلازل فيها على 100 كيلومتر.

وتعد إيسلندة وجزر آزور معالم سطحية لأعراف المحيطات. كما يعد الوادي الصدعي الإفريقي امتداداً قارياً لها.

2

ـ الهوامش المتقاربة: وهي هوامش الصفائح التي تتقارب أو تتصادم. ويؤدي تصادمها إلى انضغاط أجزاء من الغلاف الصخري، وحدوث نشاطات تتعدد وتتنوع حسب طبيعة الصفائح المتصادمة. فحين تتصادم صفيحة قارية مع صفيحة محيطات (الشكل -4) فإنّ الصفيحة القارية ذات الصخور الخفيفة تعلو صفيحة المحيطات ذات الصخور الأثقل، مما يجعلها تهبط تدريجياً وتندفع تحتها منغرزة في المعطف. ويؤدي هذا الهبوط إلى تكون منخفض بحري طولاني عميق على امتداد نطاق الانغراز subduction zone يعرف باسم خندق المحيطات oceanic trench. ويؤدي ذلك أيضاً إلى انضغاط صخور الصفيحة القارية وتجعدها وتزداد ثخانتها على امتداد هامش التصادم. أما صخور قشرة المحيطات المنغرزة داخل المعطف فترتفع حرارتها تدريجياً، مع استمرار تعمقها فيه، ويحدث فيها انصهار جزئي تتولد فيه مغمة أنديزيتية andesitic magma تندفع إلى الأعلى وتتدفق على السطح بنشاطات بركانية تنتشر على امتداد الجانب القاري من نطاق التصادم، إذ تبعد عن نطاق الانغراز مسافات تراوح بين 200و300 كيلو متر، بحسب الزاوية التي تنحدر فيها الصفيحة المنغرزة (الشكل -4).

أما حين يكون التصادم بين صفيحتي محيطات فإن إحداهما تهبط تحت الأخرى حسب سرعة تحركهما، ويؤدي انغرازها في المعطف إلى نشاطات بركانية تحت بحرية تتراكم تدفقاتها تدريجياً لتبرز منها أقواس الجزر island arcs (الشكل -5). ويعتقد بعض العلماء أن أقواس الجزر يمكن أن تتكون من تصادم صفيحة قارية مع صفيحة محيطية (بحرية) حين تكون سرعة تحرك الأولى أقل من الثانية، ومثالها تصادم الصفيحة الآسيوية مع صفيحة المحيط الهادي، التي أدت إلى تكون أقواس جزر اليابان والفيليبين. ولا تتهيأ الظروف المناسبة لتكون أقواس الجزر عندما ينحصر توزع النشاط البركاني في الجانب القاري، كما هو الحال في جبال الأنديز (الشكل -5).

أما في حال التصادم بين صفيحتين قاريتين فإن كتلتيهما الصخريتين تبقيان عائمتين فوق المعطف لكنهما تتزاحمان وتنضغطان وتتشوهان وتزداد ثخانتهما زيادة كبيرة وتتعمق جذورهما في المعطف، ويتكون منها نظام جبلي بالغ التعقيد (الشكل 6ـ ب)، ومثال ذلك تكون جبال الهيمالايا من تصادم صفيحة الهند مع كتلة التبت، وتكون جبال الألب من تصادم صفيحة إفريقية مع القارة الأوربية. ويعتقد أيضاً أن تكون جبال الأبالاش كان من تصادم الصفيحة الأوربية مع أمريكة الشمالية. وتتولد مغمة ريوليتية rhyolitic magma من تعمّق الكتل الصخرية المتجعدة وارتفاع حرارتها إلى حدٍّ كاف لحدوث الانصهار الجزئي فيها، وتندفع ببطء نحو الأعلى، وتحتاج القشرة القارية الواقعة فوقها لتكوّن الدسيسات الباثوليتية Batholiths الضخمة.

وبصورة عامة، تجري الأفعال المتبادلة بين الصفائح المتصادمة على امتداد فوالق عكسية inverse faults أو فوالق تحميل thrust faults (الشكل6 ـ أ). ويترافق مع حركات الانغراز المرحلية أحداث زلزالية شديدة تتولد من أعماق كبيرة تصل إلى 700 كيلو متر، وعيَّن العالم هوغو بنيوف Hugo Benioff مواقع بؤر الزلازل التي تحدث في خندق المحيط الهادي على امتداد الشاطئ الغربي لأمريكة الجنوبية، فوجد أنها تنحصر في نطاق ينحدر من الخندق إلى ما تحت القارة بزاوية تقرب من 45ْ، وهذا ما يظهر حركة قشرة المحيط المنغرزة في المعطف. لذلك سمي هذا النطاق الزلزالي نطاق بينيوف Benioff zone. أما وجود البؤر الزلزالية على أعماق كبيرة فيشير إلى أن قشرة المحيطات المنغرزة تبقى منخفضة الحرارة نسبياً وبالحالة الصلبة حتى أعماق تقرب من 700 كيلومتر.

3ـ الهوامش الفالقية: وهي الهوامش التي تتحرك صفائحها منزلقاً بعضها على بعض حتى تتجاوز الواحدة الأخرى، وذلك على امتداد فوالق تحويل transform faults. وهي، تحت البحر، أعراف صغيرة وضيقة مميزة عن أعراف المحيطات. أما امتداداتها فوق القارات فهي ذات مظاهر مماثلة وتُميز فيها أحزمة من الفوالق الطولانية، ولا ترافق الحركات الصفيحية على امتداد فوالق التحويل نشاطات بركانية، وتولد التقطعات الصخرية المرحلية والاحتكاكات الشديدة الناجمة عنها أحداثاً زلزالية شديدة. إن أفضل مثال على الهوامش الفالقية هو فالق سان أندرياس Sant Andreas fault في ولاية كاليفورنية (الشكل ـ7)، الذي يفصل الصفيحة الأمريكية عن صفيحة المحيط الهادئ. وتتحرك هاتان الصفيحتان باتجاه الشمال الغربي، إلا أن صفيحة المحيط الهادي تتحرك بسرعة أكبر وتتجاوز الصفيحة الأمريكية. وينجم عن هذا التجاوز أحداث زلزالية شديدة، كان أشهرها زلزال سان فرنسيسكو عام 1906، الذي تجاوزت فيه صفيحة المحيط الهادئ الصفيحة الأمريكية مسافة 4 أمتار على امتداد نحو 400 كيلو متر.

4ـ المفارق الثلاثية triple junctions: وهي الأماكن التي تتجاوز فيها ثلاث من صفائح الغلاف الصخري. ويمكن أن تجمع نوعاً أو أكثر من أنواع الحركات الصفيحية. ومن أشهر هذه المفارق مفرق صفائح نازكا Nazca وكوكوس Cocos والهادئ، وهي صفائح متباعدة، ومفرق صفائح الهادي وكوكوس وأمريكة الشمالية (الشكل ـ 8)، وفيه تنغرز صفيحة كوكوس تحت أمريكة الشمالية كما تنزلق صفيحتا الهادئ وأمريكة الشمالية نحو الشمال الغربي وتتجاوز الواحدة الأخرى على امتداد خليج كاليفورنية.

المغنطيسية القديمة Paleomagnetism

حين تتبرد التدفقات البركانية مكونة قشرة المحيط تتوجه بعض فلزاتها ذات الخصائص المغنطيسية باتجاه الحقل المغنطيسي للأرض. وقد لاحظ العلماء من دراسة المغنطيسية القديمة في قشرة المحيطات أن الحقل المغنطيسي للأرض ينقلب باتجاه معاكس كل مليون سنة تقريباً. ونتيجة لذلك تأخذ قشرة المحيطات شكل عصائب مغنطيسية magnetic strips متوازية ومتعاكسة (الشكل ـ9). وقد وجد من دراسة هذه العصائب أن قشرة المحيطات تتولد بشكل متناظر على جانبي أعراف المحيطات بمعدلات تراوح بين 1ـ14 سنتمتر في السنة، كما وجد أن أعمارها تتزايد كلما ابتعدت عن الأعراف. ولم يعرف وجود صخور في قشرة المحيطات يزيد عمرها على 200 مليون سنة، ويعود ذلك إلى استهلاكها المستمر عند خنادق المحيطات.

الانزياح القاري continental drift

كان التطابق بين الشاطئ الغربي للقارة الإفريقية والشاطئ الشرقي لأمريكة الجنوبية على امتداد 3000 كيلو متر، وأيضاً التطابق بين شواطئ أوربة الغربية وغرينلاد وشرقي أمريكة الشمالية، من أهم الأسس التي اعتمدها العالم فيغنر Wegener في نظرية الانزياح القاري. ورافق وضع هذه النظرية عدد من التساؤلات والاعتراضات، ولاسيما ما يتعلق منها بأسباب الحركة، إلا أن الدراسات الحديثة أثبتت صحتها. افترض فيغنر أنّ القارات الحالية كانت فيما مضى كتلة قارية واحدة سميت بانجيه Pangea (أُمّ اليابسة أو أُمّ القارات) تتمركز حول القطب الجنوبي، ويتوسطها محيط قديم يعرف باسم بحر التيتيس Tethys. وتكسّرت هذه القارة وتباعدت أجزاؤها بالانزياح القاري الذي أعطى التوزع الحالي للبحار واليابسة، وأدى إلى انفتاح المحيط الأطلسي وانغلاق بحر التيتيس. ويقدر العلماء أن هذا الانزياح بدأ منذ 200 مليون سنة، أي منذ أقدم عمر في قشرة المحيطات، وأدى انزياح القارات إلى تغيرات مناخية واسعة تظهر آثارها في السجل الرسوبي، وهي نتائج تغيُّر مواقع القارات من خط الاستواء.

حركة صفائح الغلاف الصخري

تحدد سرعة تحرك صفائح الغلاف الصخري بدقة كافية من دراسات المغنطيسية القديمة والأعمار المطلقة في قشرة المحيطات. وعلى هذا يمكن التصور، بداهة، أن جميع النقاط في صفيحة واحدة تتحرك بسرعة واحدة، أما في الواقع فإن هذا التصور غير صحيح، لأن الصفائح تؤلف بمجموعها غلافاً كروياً يتحرك فوق سطح كروي. فالنقاط الموجودة على سطح كروي يدور حول محور، تتحرك بسرع تختلف باختلاف بعدها عن قطب دورانه وعلى ذلك فإن تحرك الصفائح يجب أن يكون حول قطب دوراني، وهو ما يعرف بقطب التوسع spreading pole. وكل نقطة من الصفيحة تتحرك بسرعة تختلف بحسب ابتعادها عن قطب التوسع. ولوحظ فعلاً ازدياد في معدل تجدد قشرة المحيطات، على امتداد الأعراف، بالابتعاد عن أقطاب التوسع، وعلى هذا يتطابق امتداد عرف المحيط مع خط الطول المار من قطب التوسع، كما تتطابق اتجاهات فوالق التحويل التي تقطعه عرضانياً مع خطوط العرض. ومن ذلك يمكن تحديد مواقع أقطاب التوسع.

ومهما تكن الأسباب التي تحرك الصفائح، فإن حركاتها مستمرة، وتسير سيراً نظامياً غير متقطع. ولا تتوافر في الوقت الحاضر وسائل أو معطيات تساعد على تحديد هذه الأسباب. وكل ما يمكن فعله هو التنبؤ بها لا أكثر. فالغلاف الصخري مرتبط بالغلاف الواهن، فإذا تحرك أحدهما حرك الآخر معه. ويعتقد بعض العلماء أن الغلاف الواهن يمكن أن يتحرك بتيارات الحمل، التي تتكون في المعطف، ويقوم بدور حزام ناقل للصفائح التي تعلوه. وتتمثل هذه التيارات بصعود تيار ساخن من صخر المعطف عند أعراف المحيطات، وبتحرك الصفائح، وهي تتبرد تدريجياً، مبتعدة عن الأعراف، ثم بهبوطها وانغرازها ثانية في المعطف عند خنادق المحيطات.

ويلاقي هذا الافتراض مشاكل معقدة، أهمها مواضع تكوّن خلايا الحمل في المعطف وأسبابها وكيفية تناسب حجومها مع حجوم الصفائح التي تحملها ومع أشكالها. ويعلّل علماء آخرون تحرك الصفائح بالانزلاق الثقالي على جانبي تقبب أعراف المحيطات، إضافة إلى قوى الدفع الناجم من النمو المتزايد للصفيحة والشد الذي يحدثه هبوط الصفيحة وانغرازها في المعطف. وأهم ما يعترض هذا التعليل كون الغلاف الصخري صلباً كسوراً. وعلى هذا يجب أن تُحْدِثَ فيه قوى الثقالة والشد والدفع تشوهات واضحة، هي في الواقع غير موجودة. ولا يمكن بأي حال من الأحوال اختبار صحة الأسباب المحتملة، وقد تتشارك في تحريك الصفائح آليات مختلفة، وفي هذه الحالة يجب أن تكون أعقد مما نتصور بكثير.

سميرة الحصري

-  Bird, J.M. (cd). Plate Tectonics, Selected Papers From Publications of the American Geoplunsical Union (Washington 1980).

- Holms, A. Principles of Physical Geology. (ELBS/ Van Nostrand, Reinhold, U.K. 1984).

-  Mallory, B.E.& Cango, D.N. Physical Geology. (Mc Graw Hill, New York.1979).

التصنيف : علم طبقات الأرض و علوم البحار

النوع : علوم

المجلد: المجلد السادس

رقم الصفحة ضمن المجلد : 777

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية