حدود الصفائح

1. يبدأ الدرس من سؤال صعب: كيف نعرف باطن الأرض مع أن الوصول إليه مباشرة غير ممكن بسبب العمق الكبير وارتفاع الحرارة والضغط؟ هناك مساران رئيسان.
2. الأول جيوكيميائي، مثل دراسة النيازك الفلزية ودراسة المحتبسات الصخرية، ومنها صخور البيريدوتيت التي تصل إلى السطح داخل صخور بركانية.
3. هذا المسار يساعد على معرفة التركيب الكيميائي والمعدني، لكنه لا يكفي وحده لتحديد سماكات الطبقات وحدودها.

المسار الثاني جيوفيزيائي، وفيه استخدم العلماء الجاذبية والمغناطيسية والطرق الزلزالية. نركّز هنا على الطريقة الزلزالية لأنها كشفت أن سرعة الموجات تتغير فجأة عند حدود داخلية. عند دراسة زلزال كرواتيا سنة 1909 لاحظ أندريا موهوروفيتش أن موجات وصلت إلى محطات بعيدة أسرع من المتوقع؛ فاستنتج وجود نطاق سفلي أسرع من النطاق العلوي.

انقطاع موهو: حد فاصل بين القشرة والستار، قُدِّر عمقه بين 10 km و70 km، وعُرف من تغير سرعة الموجات الزلزالية.

بعد ذلك تُقسَم بنية الأرض إلى ثلاثة أنطقة رئيسة: القشرة الأرضية، وهي خارجية صلبة وتنقسم إلى محيطية بازلتية بمتوسط سمك يقارب 7 km وكثافة تقارب 3 g/cm3، وقارية غرانيتية بمتوسط سمك يقارب 35 km وكثافة تقارب 2.7 g/cm3؛ ثم الستار الممتد حتى عمق 2885 km؛ ثم اللب الممتد من 2885 km حتى مركز الأرض عند 6371 km.

لماذا تبدأ القصة من بنية الأرض؟: لأن الصفائح ليست طبقة منفصلة فوق السطح؛ هي أجزاء من الغلاف الصخري نفسه، وحركتها لا تُفهم إلا بعد تمييز الغلاف الصخري الصلب من الغلاف المائع اللدن.

1. داخل الستار، نميّز بين الغلاف الصخري والغلاف المائع. الغلاف الصخري يشمل القشرة والجزء العلوي الصلب من الستار العلوي حتى عمق يقارب 100 km.
2. أما الغلاف المائع فيمتد من 100 km حتى 700 km، ويتكون من صخور في حالة لدنة. هذه الفكرة مهمة لاحقا لأن الصفائح التي تتحرك هي قطع من الغلاف الصخري فوق الغلاف المائع.

طورت نظرية الصفائح التكتونية أفكار فغنر وهس؛ لأنها لم تكتف بتفسير انجراف القارات وتوسع قاع المحيط، بل فسرت أيضا تركز الجبال والبراكين والزلازل في أحزمة محددة. تنص النظرية على أن الغلاف الصخري الصلب مقسم إلى صفائح تتحرك ببطء فوق الغلاف المائع، إما متقاربة أو متباعدة أو بمحاذاة بعضها.

تُصنَّف الصفائح بحسب تركيبها إلى صفائح قارية تتضمن القارات وتتكون غالبا من صخر الغرانيت، وصفائح محيطية تقع أسفل المحيطات وتتكون من صخر البازلت. أما الحدود فهي أماكن التقاء حواف الصفائح، وتقسم إلى متباعدة ومتقاربة وتحويلية.

الحدود المتباعدة: تتشكل حين تبتعد صفيحتان. توجد غالبا عند ظهور المحيط في مناطق الوديان المتصدعة، وينتج عنها بناء غلاف صخري محيطي جديد.

تسمى الحدود المتباعدة حدودا بناءة لأن قشرة محيطية جديدة تتكون عندها. وقد تبدأ مراكز التوسع داخل القارات أيضا، مثل الوادي المتصدع الكبير في شرق إفريقيا. يبدأ السيناريو بارتفاع تيارات صاعدة تحمل الماغما إلى أسفل الغلاف الصخري القاري، فتولد قوى شد وصدوعا عادية، ثم ينقسم الغلاف الصخري إلى صفيحتين بينهما واد متصدع.

تمييز الحدود المتباعدة: إذا ظهر في السؤال واد متصدع أو ظهر محيط أو قشرة محيطية جديدة، فابدأ من فكرة التباعد والبناء قبل التفكير في الطرح أو التصادم.

مع استمرار اندفاع الماغما يتسع الوادي ويتكون بحر ضيق مثل البحر الأحمر، ثم ومع استمرار البناء والتباعد يتكون محيط واسع مثل المحيط الأطلسي. لذلك ترتبط مناطق ظهر المحيط بالزلازل والبراكين: الصفيحتان تتباعدان، والماغما تصعد، والغلاف الصخري الجديد يتشكل.

تتشكل الحدود المتقاربة عند تقارب صفيحتين. تعتمد المظاهر الناتجة على نوع الصفيحتين: محيطية مع قارية، محيطية مع محيطية، أو قارية مع قارية. تسمى هذه الحدود هدامة عندما يستهلك الغلاف الصخري المحيطي عندها.

في تقارب صفيحة محيطية مع صفيحة قارية، تطفو الصفيحة القارية لأنها أقل كثافة، بينما تغوص الصفيحة المحيطية الأكثر كثافة في الغلاف المائع. يسمى ذلك نطاق الطرح. ينتج من الغوص أخدود بحري، مثل أخدود بيرو-تشيلي الناتج من غطس صفيحة نازكا أسفل صفيحة أمريكا الجنوبية.

عندما تصل الصفيحة المحيطية الغاطسة وما تحمله من رسوبيات إلى عمق يتراوح بين 100 km و150 km تبدأ الحواف والرسوبيات بالانصهار، فتنتج ماغما أنديزيتية أقل كثافة، ترتفع إلى السطح على شكل سلسلة براكين موازية للأخدود البحري تسمى القوس البركاني، مثل جبال الأنديز.

في تقارب صفيحتين محيطيتين تغوص الصفيحة الأبرد والأكثر كثافة تحت الأخرى، فتتشكل أخاديد بحرية وأقواس جزر بركانية مثل قوس جزر ماريانا. أما في تقارب صفيحتين قاريتين، فلا تغوص إحداهما بسهولة بسبب انخفاض كثافة القشرة القارية وسمكها الكبير، بل يحدث تصادم وتشوه للصخور وطيّات وصدوع عكسية وسلاسل جبلية ضخمة مثل الهيمالايا.

ليست كل الحدود المتقاربة تعطي النتيجة نفسها: لا تكتب الجبال فقط لكل تقارب. محيطي-قاري يعطي أخدودا وقوسا بركانيا، محيطي-محيطي يعطي أخدودا وقوس جزر، وقاري-قاري يعطي تصادما وسلاسل جبلية.

نطاق واداتي-بينيوف: نطاق مائل من بؤر زلزالية ضحلة ومتوسطة وعميقة عند الأخاديد البحرية، يمتد من الأخدود إلى الغلاف المائع حتى عمق يقارب 700 km.

هناك دليلان مهمان على الطرح. الأول هو انخفاض قيم التدفق الحراري عند الأخاديد البحرية؛ لأن غطس صفيحة محيطية باردة داخل الستار يخفض درجة حرارته. والثاني هو نطاق واداتي-بينيوف؛ إذ تتوزع البؤر الزلزالية في نطاق مائل، وتزداد أعماقها كلما ابتعدنا عن الأخدود باتجاه الصفيحة القارية.

تُفسَّر الزلازل العميقة بأن الصفيحة المحيطية الغاطسة تمثل جزءا باردا وصلبا من الغلاف الصخري داخل الستار. ما دامت الصفيحة هشة وقابلة للكسر، فإنها تتحطم تحت الضغط وتحرر الطاقة على شكل موجات زلزالية. لذلك تظهر الزلازل الضحلة أقل من 100 km، والمتوسطة بين 100 km و300 km، والعميقة بين 300 km و700 km.

تسمى الحدود التحويلية أيضا الحدود الجانبية؛ لأن الصفائح تتحرك فيها أفقيا بمحاذاة بعضها. تحدث على امتداد صدوع طويلة تسمى صدوع التحويل، ولا يحدث عندها بناء أو استهلاك للغلاف الصخري، لذلك توصف بأنها حدود محافظة.

ومن أمثلتها: صدع البحر الميت التحويلي الذي يفصل بين الصفيحة العربية وصفيحة سيناء، وصدع سان أندرياس الذي يفصل صفيحة أمريكا الشمالية عن صفيحة المحيط الهادي. كما يوضح النشاط أن اتجاه الحركة النسبية على جانبي الصدع قد يختلف عن الحركة الحقيقية المطلقة لكل صفيحة.

1. بعد أنواع الحدود ننتقل إلى سبب حركة الصفائح. اكتشف هولمز (Arthur Holmes) أن تيارات الحمل داخل الستار هي القوة الرئيسة المسؤولة عن الحركة.
2. تتحلل عناصر مشعة في الستار، فتسخن الماغما المحيطة وتقل كثافتها، فتتشكل تيارات صاعدة. يخرج جزء من الماغما عند ظهر المحيط مكونا غلافا صخريا محيطيا جديدا، وينتشر جزء آخر جانبا أسفل الصفائح فيسحبها بعيدا عن ظهر المحيط.

مع ابتعاد الماغما عن منطقة الصعود تبرد وتزداد كثافتها، ثم تهبط لتكوّن تيارات هابطة. هذه التيارات الهابطة يمكن أن تسحب الصفيحة التي تعلوها وتكوّن مع الزمن أنطقة طرح. رغم أن تيارات الحمل قد تمتد آلاف الكيلومترات، فإنها تتحرك بمعدل عدة سنتيمترات في السنة.

ربط السبب بالنتيجة: عند سؤال أسباب الحركة، اكتب تيارات الحمل ثم صف التيار الصاعد عند ظهر المحيط والتيار الهابط عند الطرح؛ هذا يربط البناء والاستهلاك بمحرك واحد.

1. وأخيرا ترتبط حركة الصفائح بتوزع البراكين والزلازل. معظم البراكين والزلازل تتمركز عند حدود الصفائح.
2. البراكين البازلتية تتكون عند الحدود المتباعدة، أما عند الحدود المتقاربة فتتكون براكين أنديزيتية عند غوص صفيحة محيطية أسفل قارية، أو بازلتية عند غوص محيطية أسفل محيطية.
3. أما الزلازل فترافق أنواع الحدود الثلاثة، ويتركز نحو 80% منها حول حزام المحيط الهادي الناري.

صوّر هذا الجدول وسمِّعه: