تكتونيات الصفائح Plate tectonics (من اليونانية : τεκτων, tektoon بمعنى : الشخص الذي يبني و يقوض ) هي إحدى نظريات الجيولوجيا الصفيحة الأرضية او الصفيحة التكتونية و قد طورت لتشرح ظاهرة الزحف القاري continental drift ، و تعتبر حاليا نظرية مقبولة على نطاق واسع من العلماء الذين يعملون في هذا المجال . في نظرية الصفائح التكتونية ، يتكون الجزء الخارجي من باطن الأرض من طبقتين : طبقة الصخرية lithosphere التي تؤلف قشرة الأرض و القسم العلوي المتصلب من المعطف Earth's mantle. أسفل الطبقة القشرية أو الليثوسفير تستقر ما يدعى أسثينوسفير التي تتألف من الجزء اللزج الداخلي للمعطف . سلوك المعطف يكون كسائل لزج بشدة و فائق الحرارة. وقد ظهرت نظرية الصفائح التكتونية في عام 1960. وأحدثت ثورة كبيرة في تطور العلوم الجيولوجية, وجاءت هذه النظرية لتعضد نظرية الإنجراف القاري للعالم فاجنر 1912.
نظرية الصفائح التكتونية تقسم الغلاف الصخري للأرض lithosphere إلى صفائح plates تسمى بالصفائح التكتونية أو الألواح التكتونية. حيث تطفو تلك الصفائح التكتونية فوق طبقة الأنيثوسفير asthenosphere المنصهرة. ويتغير حجم ومكان هذه الصفائح مع الزمن, وطبقا لهذه النظرية يقسم سطح الأرض إلى 12 صفيحة رئيسية والعديد من الصفائح الثانوية.
فهرس |
الأبحاث الخاصة ببنائية الأرض
كانت الحرب العالمية الثانية سببا غير مباشر في تقدم الأبحاث الخاصة ببنائية الأرض فقد كانت أجهزة السونار Sonar التى مهمتها كشف الغواصات المعادية عن طريق إنعكاس الموجات الصوتية صاحبة النصيب الأكبر في توافر كم هائل من البيانات والمعلومات عن الجزء المجهول من الأرض وهو قاع البحار والمحيطات . كما أسفر تطور أجهزة سبر أغوار المحيطات عن مزيد من المعلومات والاكتشافات التى غيرت كثيرا من المفاهيم العلمية والتى أدت في نهاية المطاف إلى صياغة نظرية الألواح البنائية والتى تعرف أحيانا بالألواح التكتونية Plate Tectonics ومن أهم هذه الاكتشافات : ـ
أعراف منتصف المحيط Mid-Oceanic Ridges :
وتعرف أحيانا بحيود منتصف المحيط وهى سلسلة جبال مرتفعة في قاع المحيط وفى منتصفه وتمتد بطوله وترتفع حوالى ثلاثة كيلومترات عن قاع المحيط ويصل عرضها إلى أكثر من 2000 كم . كما يوجد وادى ضيق Rift Valley نتيجة تأثير قوى شد أفقية عمودية على محور الحيد التى تتسبب في حدوث الزلازل عنمركز الحيد وبطوله . ومن أحسن الأمثلة لحيود منتصف المحيط نذكر حيد منتصف الأطلنطى Mid-Atlantic Ridge . ويمتد من المحيط المتجمد الشمالى ويمر في منتصف الأطلنطى بطوله ثم المحيط الهندى حيث يتفرع إلى فرعين يمتد أحدهما شرقا إلى المنطقة الواقعة جنوب استراليا حتى يصل إلى المحيط الهادى . أما الفرع الأخر فيمتد داخل المحيط الهندى حتى يصل إلى خليج عدن والبحر الأحمر . ويمثل البحر الأحمر محيطا في طور التكوين Embryonic Ocean .
الخنادق المحيطية Oceanic Trenches :
وهى أجزاء منخفضة من قاع المحيط تتميز بأنها توجد عند بعض أطراف المحيطات بجوار القارات غالبا ويفصلها عن القارات أقواس جزر Island Arcs أى مجموعة جزر على شكل قوس وعندها تحدث الزلازل والنشاط البركانى ومن أمثلة الخنادق الجزر التى تصاحبا تلك الموجودة في أندونسيا .
مغناطيسية قاع المحيط Sea Floor Geomagnetism :
دل المسح المغناطيسى لقاع المحيطات على وجود شذوذ قيم في المغناطيسية الأرضية المقاسة Geomagnetic Anomalies . وتكون هذه القيم الشاذة على شكل أحزمة أو شرائط تسمى الأشرطة المغناطيسية Magnetic Stripes يصل عرضها إلى عشرات الكيلومترات وطولها عدة مئات من الكيلومترات . وتمثل هذه الأشرطة شذوذات موجبة وسالبة متبادلة مع بعضها . وتكون الأشرطة المغناطيسية غالبا مقطوعة ومزاحة أفقيا لمسافات تصل لأكثر من مائة كيلومترات على طول خطوط تقطعها وتسمى صدوع النقل Transform Faults .
القشرة المحيطية Ocean Crust :
تتكون القشرة المحيطية من البازلت ويوجد تحته صخور كالجابرو والسربنتينيت . ويعلو طبقة البازلت قشرة رقيقة من رسوبيات المحيط . وبتحديد عمر رسوبيات المحيط عن طريق دراسة محتواها الحفرى أمكن التوصل إلى أن أقدم هذه الرسوبيات هو أبعدها عن حيد منتصف المحيط بينما أحدث الرسوبيات هى القريبة من الحيد . وهذا الاكتشاف من الأدلة القوية على نظرية انتشار قاع المحيط .
نظرية تمدد وانتشار قاع المحيط Sea Floor Spreading :
يرجع الأصل في ابتكار هذه النظرية إلى كل من هارى هيس H.Hess ، ودايت R.S.Diet في عامى 1961و1962م. ولو أن السبق يعطى لهيس إلا أن التسمية ذاتها ترجع إلى دايت. وتعتمد هذه النظرية على فكرة تيارات الحمل Convection Currents في الوشاح Mantle فقد افترض هيس Hess في سنة 1961. أن قاع المحيط يتكون من السربنتينيتSerpertinite المشتق من البيريدوتيت Peridotite الذى يكون وشاح الأرض . ويمثل حيد منتصف المحيط مكان نشأة جزء جديد من قاع المحيط فهو مكان ارتفاع تيارات الحمل لأعلى حاملة معها مادة جديدة من الوشاح إلى قاع المحيط . وينتشر قاع المحيط الجديد انتشارا جانبيا على ناحيتى حيد منتصف المحيط نتيجة إضافة جزء جديد من القشرة المحيطية على ناحيتى الحيد . وتمثل الخنادق المحيطية أماكن هبوط تيارات الحمل لأسفل حاملة معها جزءاً من قاع المحيط
أما القارات أو الكتل القارية فيتم حملها فوق الوشاح المتحرك بفعل تيارات الحمل وأثناء نزول القشرة المحيطية إلى الوشاح مع تيارات الحمل النازلة لإسفل عند الخنادق المحيطية حيث يتم لصق جزء من رسوبيات قاع المحيط إلى حافةالقارة حيث يتم تحطيم وتشويه هذه الرسوبيات تكتونيا وتحولها . ونظرا لأن تيارات الحمل تصعد لأعلى عند الحيد فيؤدى ذلك إلى زيادة كمية السريان الحرارى في ذلك المكان. والمعدل الذى تتحرك به التيارات الحمل وبالتالى معدل حركة وانتشار قاع المحيط يبلغ حوالى 1-2سم في السنه ومعنى هذا أن قاع المحيط كله يستبدل كل 200-300 مليون سنة ولذلك تعتبر القشرة المحيطية أحدث دائما من القشرة القارية المتواجدة منذ بلايين السنين
ميكانيكية الألواح التكتونية :
على الرغم من أن نظرية الإنجراف القارى لفاجنر قد فشلت في إعطاء التفسير المقنع للأسباب التى إلى حدوث حركة القارات . غير أن نظرية الألواح التكتونية قد قامت بهذا التفسير وذلك من خلال فرضيتين :
- أن الغـلاف الصخـرى وهو الليثوسفـر Lithosphere يشمـل كـلا مـن قشـرة الأرضيـة Earth's Crust والأجـزاء العليـا من الوشاح Uppermost part of the upper mantle . والغلاف الصخرى الذى يرتكز على غلاف يتميز باللدونة إلى حد ما يعرف بالغلاف الوهن أو السينوسيفر Athenosphere بحيث يمكن التحرك عليه ببطء شديد .
- أن الغلاف الصخرى ينقسم إلى عدة ألواح تتحرك متباعدة أحيانا عن بعضها البعض أو متقاربة أحيانا أخرى مع بعضها البعض . وعلى الرغم من عدم الاتفاق حول عدد هذه الألواح إلا أنه يمكن تمييز ستة ألواح كبرى هى على النحو التالى : ـ
1- اللوح الباسفيكى ( لوح المحيط الهادى ) : Pacific Plate
وهو الوحيد الذى يتكون معظمة من صخور محيطية خاصة الحواف الوسطى وإلى ما تحت صخور غرب أمريكا الشمالية .
2- اللوح الأمريكى American Plate : ويشمل الكتلة القارية للأمريكتين . مع جزء من قشرة المحيط الأطلنطى حتى حوافة الوسطى
- اللوح الإفريقى African Plate : ويشمل كل إفريقيا حتى الحافة الوسطى للمحيط الأطلسى ونحو نصف المحيط الهندى الغربى .
4- اللوح الأوراسىEurasian Plate : ويمتد بين الحافة الوسطى للمحيط الأطلسى غربا والبحر المتوسط وسلسلة الجبال الإلتوانية الحديثة جنوبا لتنتهى في المحيط الهادى بسلسلة الجزر الممتدة في شرقها . وبذلك يشمل اللوح معظم أسيا وأوروبا .
5- اللوح الاسترالى Australian Plate : ويشتمل على كتلة صخور الهند واستراليا وكل ما يحيط بهما من المحيط الهندى.
6- لوح القارة القطبية الجنوبية ( أنتاركاتيكا ) Antarcatica : وتضم القارة القطبية الجنوبية مع الأطراف الجنوبية لكل من المحيط الهادى والأطلسي والهندى .
وبالإضافة إلى هذه الألواح الكبرى يوجد عشرا لوحات صغرى من بينها شبه الجزيرة العربية التى تبعد الساحل الإفريقى ما بين 2-6سم سنويا خاصة في جنوبها الغربى وأن التصدع النصف في قاع البحر الأحمر يؤدى إلى زحزحته وتحركه شرقا بمعدل 2سم سنويا وذلك على حساب الخليج العربى الذى يضيق بنفس القدر . وأن ارتكاز شبه الجزيرة العربية على الهضبة السورية في الشمال الغربى يزيد جبال إيران تضاعفا وتعقيد الأمر الذى يتبعه بالتالى مزيد من الزلازل .
حركة الألواح
تصنف حركة الألواح بما يتضمنه كل لوح من قشرة قارية وأخرى محيطية على النحو التالى :
تقارب قشرة قارية مع قشرة قارية
وينشأ عن هذا التقارب إرتطام قشرتين قاريتين لهما نفس الكثافة . وقبل حدوث هذا الارتطام أو التصادم تغوص القشرة المحيطية التى تفصل بينهما والتى تكونت أثناء فترة سابقة تحت أحد القشرتين ومع تمام عملية الغوص أو الاندساس Subduction وبعد استهلاك القشرة المحيطية ترتط هاتان القشرتان . وينتج عن هذا الإرتطام تكون سلسلة جبلية يصاحبها عمليات طى وتصدع . بعدها تبدأ عمليات التعربة نشاطها لتشكل الملامح السطحية للحزام الجبلى
وتتميز هذه الجبال بأنها شاهقة وتعد من أشهر وأهم السلاسل الجبلية في الكرة الأرضية . ومن أهمها ما يلى : ـ
- اصطدام لوحة الهند القارية مع لوحة آسيا القارية مكونة سلسلة جبال الهيملايا الشاهقة ومرتفعات التبت التى تعد أحدث تكوين للجبال من هذا النوع إذ أنه حدث منذ حوالى 45 مليون سنة .
- حدوث اصطدام ـ قبل حوالى 360-286 مليون عام – بين القارة الأوروبية والقارة الأسيوية لتكونان قارة أوراسيا الحالية والذى نجم عنه تكوين سلسلة جبال الأورال بين حدود اللوحتين الأوروبية والآسيوية آنذاك .
- تصادم اللوحة الإفريقية واللوحة الأوروبية وانغلاق بحر التيثيز ( Tethys ) ، الذى كان يفصل قارتى لوراسيا وجندوانا لاند ـ وتكوين سلسلة جبال الألب في أوروبا وجبال الأطلس في أفريقيا .
- إصطدام الصفيحة الإفريقية بصفيحة أمريكا الشمالية لتكوين جبال الابالاش قبل حوالى 360-286 مليون سنة ، وعلى الرغم من أن هاتين القارتين بعيدتان كل البعد إحداهما عن الأخرى في الوقت الحاضر إلا أنه من المعتقد أنهما كانتا متصلتين قبل حوالى 2000 مليون عندما كانتا جزءا منن قارة بانجيا العملاقة .
- تكوين جبال زاجروس بإيران بسب تصادم الصفيحة العربية مع الإيرانية .
تقارب قشرة محيطية مع قشرة قارية
عند ارتطام مسطح محيطى بقشرة قارية فإن القشرة المحيطية تنثنى وتغوص في النطاق الوهن ( السينوسفير Asthenosphere) وأثناء نزول المسطح المحيطى تقوم القشرة القارية من فوقهما بكشط ما يعلوها من رسوبيات غير متماسكة .
لذا نجد أن مثل الظاهرة تضيف المزيد من الرسوبيات المتراكمة على طول القارة نتيجة لعوامل التعرية . ومع هبوط اللوح المتحرك ودخوله النطاق الوهن الساخن فإن مكوناته وما يحمله من رسوبيات مشبعة بالماء تبدأ في الإنصهار وبالرغم من أن هذه العملية غير مفهومة التفاصيل إلا أن الإنصهار الجزئى لهذا الخليط من الصخور البازليته والرسوبيات يعطى صهيرا مماثلا لصخور الأنديزيت أو الجرانيت أحيانا . وحيث أن الصهير الناتج يكون أقل كثافة من صخور الوشاح . فإن هذه المكونات تبدأ بالصعود تدريجيا حال تراكم كميات كافية منها . ومعظم الصهير الصاعد يبرد ويتبلر عند أعماق تبلغ عدة كيلومترات . أما الباقى فقد يخرج على السطح لينتج عنه أنشطة بركانية أحيانا .
تقارب قشرة محيطية مع قشرة محيطية
عند ارتطام مسطحين محيطيين يغوص طرف أحدهما تحت الآخر متسببا في نشاط بركانى يشبه ذلك الذى يحدث عند إرتطام لوح محيطى بآخر قارى . غير أن مثل هذه البراكين تحدث في قيعان المحيطات بدلا من حدوثها على اليابسة . وإذا ما استمرت هذه النشاطات البركانية فإن كتلا من اليابسة قد تبرز من أعماق المحيطات .
وفى البداية تكون مثل هذه الظاهرة على هيئة سلسلة من الجزر البركانية تسمى بقوس الجزر مثل جزر اليابان واندونسيا والفلبين وعادة ما تقع أقواس الجزر على بعد بضع مئات من الكيلومترات من خندق محيطى . حيث لا تزال عملية غوص الغلاف الصخرى مستمرة . وعلى مدى زمنى طويل من النشاط البركانى تتراكم طفوح بركانية هائلة على قاع المحيط مما يساعد مع صعود الصخور النارية النابطة داخل القشرة الأرضية فتعمل على زيادة حجم وإرتفاع الأقواس المتكونة . ويزيد هذا النمو بالتالى كمية الرسوبيات المتراكمة بعوامل التعرية على قاع البحر . وقد تصل هذه الرسوبيات إلى الخنادق البحرية مما يجعلها تتحول وتتشكل تحت قوة الضغط الناتجة عن جهد الألواح المتقاربة . وينتج عن هذه النشاطات المختلفة قوس جزر ناضج مكون من صخور بركانية مطوية ومتحولة وصخور نارية نابطة . ومثال ذلك شبه جزيرة ألاسكا والفلبين واليابان .
حركة الصفائح التكتونية
تتحرك الصفائح بصورة دائمة على الحدود الفاصلة بينها بحيث تتحرك كل صفيحة كوحدة مستقلة متماسكة, لذلك تكون الفواصل بين هذه الصفائحة معرضة دوما للإجهاد والشد, مما ينتج طيات وتصدعات. وتحدث الزلازل والبراكين نتيجة لحركة هذه الصفائح. وتتحرك هذه الصفائح التكتونية بثلاث طرق مختلفة حسب طبيعة القوى التي تؤثر عليها, وهذه القوى يمكن أن تكون قوى شد (ينتج عنها حركة تباعدية), وقوى ضغط (ينتج عنها حركة تقاربية), أو قوى احتكاك أو قص (ينتج عنها حركة انزلاقية أو انتقالية).
الحركة التباعدية (البناءة) Divergent Movement
تنشأ هذه الحركة عن قوى شد مما يؤدي إلى تباعد اللوحين تدريجيا, وفي هذه الحركة يتحرك الصهير الصخري (الماجما) من طبقة الأثينوسفير asthenosphere إلى إعلى دافعا الصفائح التكتونية للتباعد عن بعضها البعض ومكونا صخورا جديدة عند هذه الحواف. وتحدث هذه الحركة غالبا في قيعان البحار والمحيطات. ومثال على ذلك التباعد بين الصفيحة الأفريقية والأسيوأوروبية من جهة وصفيحيتي أمريكا الجنوبية وأمريكا الشمالية من جهة, وتشكل المحيط الأطلسي بينهما وتكون جبال تحت سطح المحيط (Mid-Atlantic Ridge), كذلك التباعد بين الصفيحة العربية والصفيحة الأفريقية والذي أدى إلى تكوين البحر الأحمر الذي يمكن أن يصبح محيطا بعد ملايين السنين.
الحركة التقاربية (الهدامة) Convergent Movement
تنشأ هذه الحركة عن قوى ضغط مما يؤدي إلى تقارب اللوحين تدريجيا. وتتوقف طبيعة حركة الألواح المتقاربة (المتصادمة) على نوعها (قارية كانت أم محيطية), حيث ينزلق اللوح المحيطي تحت اللوح القاري, وذلك لأن الوزن النوعي لصخور الصفائح المحيطية أكبر من الوزن النوعي لصخور الصفائح القارية ومثال على ذلك:
- إذا كان اللوحان أحدهما قاري والآخر محيطي, ينزلق اللوح المحيطي تحت اللوح القاري حيث ينصهر في الوشاح ليذوب, ولذلك تعرف هذه الحركة بالهدامة, مثال على ذلك: أخدود بيرو - شيلي غرب أمريكا. وبعيدا عن منطقة التصادم يخرج هذا الوشاح المنصهر في صورة براكين مكونة جبالا بركانية.
- إذا كان اللوحان المتقاربان قارتيين, يحدث تصادم بينهما وينشأ عن ذلك سلاسل جبلية, مثل: جبال الهيمالايا وجبال زاجروس.
- إذا كان اللوحان المتقاربان محيطيين, ينزلق أحدهما (ذو الوزن النوعي الأكبر) تحت الآخر (ذو الوزن النوعي الأصغر) وينتج عن ذلك انبثاق البراكين, مثال على ذلك: ما يعرف بحلقة النار داخل المحيط الهادي.
الحركة الإنتقالية (الإنزلاقية) Transform Movement
وتنشأ هذه الحركة عن قوى قص أو احتكاك عبر صدوع انزلاقية ناقلة للحركة نتيجة انزلاق الصفائح أفقيا بمحاذاة بعضها العض, وتسمى حدود هذه الحركة بالحدود المحافظة Conservative Margins لأنه لا ينتج عنها زيادة ولا نقص في حجم القشرة الأرضية, إنما هي تحركات جانبية أفقية. ومن أشهر الصدوع الناقلة للحركة صدع سان أندرياس في ولاية كاليفورنيا بالولايات المتحدة الأمريكية, وصدوع البحر الميت شمال غرب الجزيرة العربية.
أسباب حركة الصفائح التكتونية
يرى العلماء أن تيارات الحمل الدورانية هي مصدر القوى التي تعتمد عليه نظرية الصفائح التكتونية التي في تفسيرها لحركة القارات ونموها وتكوين الجبال وأحواض الترسيب, حيث تنشأ تيارات حمل في منطقة الأثينوسفير المرنة نتيجة حدوث تغير في درجة الحرارة في باطن الأرض, مما يؤدي إلى وجود تيارات حمل دورانية على شكل خلايا دائرية المقطع, وتتجه تيارات الحمل إما إلى أسفل في الخلايا الهابطة, وإما إلى أعلى في الخلايا الصاعدة.
أهمية نظرية الصفائح التكتونية
يمكن تفسير العديد من المظاهر الجيولوجية في ضوء نظرية الصفائح التكتونية:
- تفسر هذه النظرية مواقع أحزمة الزلازل في العالم وارتباطها بدرجة كبيرة بحواف الألواح والتي تتعرض لقوى شد أو ضغط أو قص مما يؤدي إلى إجهاد الصخور وحدوث الزلازل.
- تفسر النظرية النشاط البركاني الهائل على سطح الأرض وما يعرف بحلقة النار حول حواف المحيط الهادي.
- تفسر النظرية تكون الجزر البركانية على هيئة قوس أمام الأخاديد المحيطية, نتيجة انبثاق البراكين عندما ينزلق لوح محيطي تحت لوح محيطي آخر.
- فسرت هذه النظرية كيفية تكون سلاسل جبلية عالية أمام الأخاديد المحيطية على أنها نتيجة اصطدام ألواح قارية بأخرى محيطية من مثل تكوين جبال الأنديز.
- تفسر النظرية تكون سلاسل جبلية دون تكوين الأخاديد عند تصادم لوحين قاريين من مثل جبال الهيمالايا
- تفسر النظرية تكون البحر الأحمر نتيجة تباعد الصفيحة العربية عن الصفيحة الإفريقية.
- تفسر هذه النظرية تكون الجزر البركانية التي تقع في وسط الألواح المحيطية التي تعتبر مناطق خالية نسبيا من النشاط التكتوني, وذلك لأنها تقع فوق بقع ساخنة في المناطق العليا من لب الأرض, وتعمل الحرارة الصاعدة من هذه النقطة خلال وشاح الأرض والقشرة الأرضية على انصهار جزء من القشرة المحيطية وبذلك تندفع المادة المنصهرة إلى السطح مكونة جزرا بركانية مثل جزر هاواي التي تقع في وسط المحيط الهادي.
- فسرت هذه النظرية ما سبقها من نظريات وخصوصا ما يتعلق بالدورة الصخرية وتوازن القشرة الأرضية.
المراجع
- كتاب الجيولوجيا مقرر (54). وزارة التربية, دولة الكويت.
- كتاب علم الأرض مفرر (62), وزارة التربية, دولة الكويت.
- Earth by Edward J. Tarbuck, Frederick K. Lutgens
- [1]
