زمین متغیر و تئوری صفحه زمین ساخت

واضح آرشیو وب فارسی:سایت دانلود رایگان:

زمین متغیر:
زمین یک کره متحرک است! اگر ما بتوانیم صد میلیون سال به عقب برگردیم، چهره زمین را با آنچه که امروز میبینیم کاملا متفاوت خواهیم یافت. هیچ اثری از کوههای آلپ یا خلیج مکزیک نخواهد بود، در عوض قارههایی در ابعاد، اشکال و موقعیتهای متفاوتی خواهیم یافت. بر خلاف زمین در چند میلیارد سال گذشته هیچ تغیر اساسی در سطح کره ماه بوجود نیامده است (فقط چند گودال اضافه شده است).

تئوری صفحه زمین ساخت
در طول چند دهه اخر درباره کره متغیرمان مطالب بسیار زیادی آموختهایم. در این مدت تحولی عظیم در فهم ما از زمین بوجود آمده است. این تحول ابتدای قرن بیستم با ارائه پیشنهاد مربوط به جابجائی قارهای[2] - تئوری که بیان میکند قارهها بر روی کره زمین حرکت میکنند – آغاز گردید. این مطلب با فرض ثابت بودن قارهها و کف اقیانوسها که تا آن زمان مورد قبول بود در تضاد اساسی قرار داشت و به همین دلیل نیز 50 سال طول کشید تا داده کافی برای اثبات این نظریه جمع آوری شود.
بر اساس تئوری صفحه زمینساخت، پوسته خارجی صلب زمین (لیتوسفر) به تکههای متعددی شکسته شده است که هرکدام از آنها صفحه نام دارند که در حال حرکت بوده و بصورت بیوقفه تغییر شکل و اندازه میدهند. همانگونه که در شکل 1 و شکل 2 مشاهده میشود، هفت صفحه اصلی در لیتوسفر شناخته شده است. این صفحات عبارتند از: آمریکای شمالی، آمریکای جنوبی، اقیانوسیه، آفریقا، اوروآسیا، استرالیا و قطب جنوب.
صفحات با ابعاد متوسط مانند کارائیب، نازکا، فیلیپین، عربی، کوکوس و صفحه اسکاتیا هستند و علاوه بر آنها صفحات متعددی با ابعاد کوچکتر شناخته شده است. توجه نمایید که یک صفحه بزرگ ممکن است شامل یک قاره کامل و سطح بزرگی از کف دریا باشد ( مانند صفحه آمریکای جنوبی). در حالی که هیچ صفحهای دقیقا بر اساس مرز یک قاره شناخته نشده است.
صفحات سنگ کره با سرعت بسیار پایین ولی بطور مداوم نسبت به هم درحال حرکت هستند که بطور متوسط 5 سانتیمتر در سال است. این حرکت به بدلیل توزیع نامساوی حرارت در داخل کره زمین است. مواد داغ که در عمق گوشته قرار دارند، به آرامی به سوی بالا حرکت میکنند و به عنوان یکی از سیستمهای همرفت درونی سیاره عمل مینمایند. همزمان، قطعت سردتر و چگالتر سنگکره در داخل گوشته فرو میروند. درنهایت حرکت عظیم و کند صفحات سنگ کره منجر به ایجاد زمین لرزهها، آتشفشانها و تغییر شکل تودههای بزرگ سنگی به صورت کوهها میگردد.
پدیده همرفت در داخل کره زمین همانند جریان همرفتی است که وقتی کتری پر از آب بر روی آتش قرار داده میشود در آن اتفاق میافتد. آب قسمت تحتانی آب قبل از قسمتهای دیگر گرم شده و در اثر انبساط چگالی آن کاهش مییابد و این باعث جریان یافتن آب به سمت بالا شده و همزمان آب نسبتا سردتر از سطح آب به سمت کف کتری حرکت کرده و آب سرد و گرم جایگزین یکدیگر میگردد.

[تصویر: 2-0.gif]

شکل 1: صفحات اصلی سازنده سطح کره زمین

[تصویر: 02_1.jpg]

شکل 2: صفحات اصلی سازنده سطح کره زمین

مرز صفحات:
صفحات تشکیل دهنده سنگ کره بصورت یک توده بهم چسبیده، نسبت به یکدیگر در حال حرکت هستند. با وجود اینکه قسمتهای داخلی صفحات ممکن است متحمل مقداری تغییر شکل گردند، ولی تمام اندرکنشهای اصلی بین صفحات جداگانه، در طول مرز بین آنها اتفاق میافتد. در حقیقت تلاشهای اولیه برای مشخص کردن مرز بین صفحات بر اساس محل وقوع زمین لرزهها بود. صفحات در مرزها سه رفتار کلی نسبت به هم دارند:
1.مزرهای دورشونده
جائی که صفحات در نتیجه بالا آمدن مواد از گوشته از هم دور میشوند و بستر جدیدی در اقیانوسها ساخته میشود. جداشدگی صفحات، غالبا در رشتهکوههای میان اقیانوسی رخ میدهد. شکافهای ایجاد شده در اثر دور شدن صفحات، بلافاصله با سنگهای مذاب که از استنوسفر بالا میآید، پرمیشوند. این مواد گرم، به آرامی سرد شده و بستر جدید اقیانوسی را تشکیل میدهند. این پدیده میلیونها سال بطور مداوم تکرار میشود و بدین ترتیب هزاران کیلومتر مکعب بستر جدید ایجاد میگردد.
این مکانیزم کف اقیانوس آتلانتیک را در 160 میلیون سال گذشته پدید آورده است که به این پدیده "گسترش بستر دریا" اطلاق میشود. سرعت بستر سازی در قسمتهای مختلف متفاوت است. این سرعت از 5/2 سانتیمتر در سال در آتلانتیک شمالی تا 20 سانتیمتر در سال در قسمت شرقی اقیانوس آرام متغیر است. با اینکه بیشترین نرخ بستر سازی در مقیاس تاریخ بشر بسیار کند است، ولی کمترین نرخ تولید سنگکره به اندازه کافی سریع است که در طول 200 میلیون سال گذشته بستر تمام اقیانوسهای زمین را ایجاد کرده باشد. در حقیقت بستر تمام اقیانوسها که تعیین عمر شدهاند از 180 میلیون سال تجاوز نمیکند.

[تصویر: 02_2.jpg]

شکل 3: مرزهای واگرا در محل رشتهکوههای اقیانوسی

[تصویر: 02_3.jpg]

شکل 4: تولید بستر اقیانوسی در مرزهای واگرا

[تصویر: 02_4.jpg]

شکل 5: نحوه بالا آمدن سنگهای مذاب در مرزهای واگرا و تشکیل بستر جدید

2.مرزهای همگرا
در این نواحی، صفحات به سوی هم حرکت میکنند و در نتیجه پدیده فرونشست پوسته اقیانوسی در گوشته اتفاق میافتد. همگرائی ممکن است در مرز تصادم دو پوسته قارهای نیز اتفاق بیفتد و باعث ایجاد سامانههای کوهستانی گردد.
درحالی که پوسته جدید در رشتهکوههای اقیانوسی اضافه میشوند، سیاره زمین بزرگتر نمیشود و مساحت سطحی آن همواره مقدار ثابتی باقی میماند. برای جادادن به پوسته تازه ایجاد شده، پوسته قدیمی اقیانوسی در طول مرزهای همگرا دوباره به گوشته بازمیگردد. وقتی دو صفحه به هم میرسند، یکی از صفحات به زیر صفحه دیگر خم شده و به زیر آن میلغزد.
حاشیههایی از صفحات که پوسته اقیانوسی در حال اضمهلال است به نام "مناطق فرورانش" شناخته میشوند. در این مناطق صفحه فرورفته درحال حرکت به سمت پایین، وارد محیط با دما و فشار بالا میشود. مقداری از مواد فرو رفته و نیز مقدار بیشتری از استنوسفر که در بالای صفحه فرورفته قرار میگیرد، ذوب شده و به سوی بالا حرکت میکند. بندرت این سنگ مذاب ممکن است که به سطح زمین برسد و انفجارات آتشفشانی را ایجاد نماید. بهرحال بیشتر این مواد مذاب به سطح زمین نمیرسد و در همان عمق جامد شده و به ضخیمتر شدن پوسته میانجامند (شکل 6).

[تصویر: 02_6.jpg]

شکل 6: مرزهای همگرا و ناحیه فرورانش

3.مرزهای گسل امتدادلغز
مرزهایی که در آنها صفحات بصورت سایشی از کنار هم عبور میکنند و هیچگونه اضمهلالی در مرزها ایجاد نشده و پوسته جدیدی تولید و پوسته قدیمی نابود نمیشود. این گسلها در جهت حرکت صفحات ایجاد شده برای اولین بار در امتداد رشتهکوههای اقیانوسی یافت شند. باوجود اینکه بیشتر گسلهای امتدادلغز در طول رشته کوههای اقیانوسی قرار گرفته است، تعدادی نیز در داخل قارهها وجود دارند. دو مثال از این گسلها، گسل سنآندریاس در کالیفرنیا و گسل آلپین در زلاندنو میباشد. در طول گسل سن آندریاس، صفحه "آرام" درحال حرکت به سمت شمال غربی نسبت به صفحه مجاور (صفحه آمریکای شمالی) است. حرکت درطول این مرز ناشناخته نمانده است، چرا که این حرکت باعث ایجاد کرنش در سنگهای دو سمت گسل میگردد و گاها سنگها انرژی ذخیره شده را بصورت زلزلههای بزرگی رها میکنند، مانند زلزله سال 1906 که سان فرانسیسکو را ویران کرد.

[تصویر: 02_7.jpg]