ما المقصود بالجرف القاري؟

الجرف القاري هو عبارة عن شرفة مغمورة واسعة ضحلة نسبياً من القشرة القارية تشكل حافة كتلة اليابسة القارية، وغالباً ما تشبه جيولوجيا الأرفف القارية تلك الموجودة في الجزء المكشوف المجاور من القارة، ومعظم الأرفف لها تضاريس متدحرجة بلطف تسمى التلال والجو، تشكل الجرف القاري حوالي 8 في المائة من المساحة بأكملها التي تغطيها المحيطات.

يمتد الجرف القاري عادةً من الساحل إلى أعماق تتراوح بين 100 إلى 200 متر (330 إلى 660 قدم)، ويميل بلطف باتجاه البحر عند منحدر متوسط ​​يبلغ حوالي 0.1 درجة، في جميع الحالات تقريباً ينتهي عند حافة البحر بانخفاض مفاجئ يسمى كسر الرف، ويقع أسفل هذا المنحدر القاري وهي منطقة أكثر انحداراً والتي عادةً ما تندمج مع قسم من قاع المحيط يسمى الارتفاع القاري على عمق 4000 إلى 5000 متر تقريباً (13000 إلى 16500 قدم).

هناك عدد قليل من الهوامش القارية مثل تلك الموجودة قبالة ساحل البحر الأبيض المتوسط ​​في فرنسا وفي (Porcupine Bank) قبالة الساحل الغربي لأيرلندا، حيث لا يوجد بها فاصل حاد في المنحدر ولكنها تحافظ على شكل محدب بشكل عام لقاع البحر.

يبلغ متوسط ​​عرض الأرفف القارية حوالي 65 كم (40 ميل)، كما تمثل الرفوف في كل مكان تقريباً استمراراً للكتلة القارية تحت هوامش المحيط، وفقاً لذلك فهي ضيقة وخشنة وشديدة الانحدار قبالة السواحل الجبلية، ولكنها واسعة ومستوى نسبياً بعيداً عن الشاطئ من السهول.

إن الجرف على طول الساحل الغربي الجبلي للولايات المتحدة على سبيل المثال يكون ضيق، حيث يبلغ عرضه حوالي 32 كم (20 ميل) فقط بينما يمتد هذا الجرف على الساحل الشرقي لأكثر من 120 كيلو متر (75 ميل) في العرض، كما توجد رفوف واسعة بشكل استثنائي قبالة شمال أستراليا والأرجنتين، ويمتد أكبر الجرف القاري في العالم 1500 كيلومتر (حوالي 930 ميلاً) من ساحل سيبيريا إلى المحيط المتجمد الشمالي.

عادة ما تكون الأرفف القارية مغطاة بطبقة من الرمل والطمي والطين، تظهر أسطحها بعض الارتياح حيث تتميز بتلال صغيرة وتلال تتناوب مع المنخفضات الضحلة والأحواض الشبيهة بالوديان، وفي حالات قليلة تقطع الأخاديد الغواصة شديدة الانحدار على شكل حرف V بعمق في كل من الرف والمنحدر أدناه.

ما هي طبيعة الجرف القاري في الجيولوجيا؟

أطلق عالم المحيطات الأمريكي دونالد جي بي سويفت على الأرفف القارية اسم (palimpsests)، وهي عبارة عن ألواح مكتوبة من الرق تُكتب عليها القصص بعد محو كل كتابة سابقة، إن كل موقف جديد لمستوى سطح البحر يكتب قصة جديدة من الترسبات على الرف بعد الحلقة السابقة تم محوها بالارتفاع أو الهبوط الذي سبقها، ولكن مع بقاء بعض آثار البيئة السابقة للترسب أو آخر حدث تآكل.

والممحاة هي الأمواج وهي قوة عالية الطاقة تعمل على تآكل كل شيء وتعيد تشكيله أثناء مروره وتذري الرواسب الأصغر من حجم الرمل وتترك المواد الخشنة وراءها، يُظهر الخط الزلزالي المفسر مجموعة معقدة من القنوات (المتآكلة ثم المملوءة) والرواسب الدلتا القديمة والأسطح المتآكلة القديمة والأجسام الرملية المذرية التي تشكل الجرف القاري جنوب غرب كيب سان بلاس في ولاية فلوريدا.

تعتمد كيفية تأثير العمليات المذكورة أعلاه في أي هامش معين على تكوينه التكتوني وحجم الأنهار التي تصب فيه على الأرفف القارية المدعومة بسلاسل جبلية عالية مثل: ساحل المحيط الهادئ لأمريكا الشمالية والجنوبية، وقد يكون من الصعب اكتشاف الفرق بين المدرجات المرتفعة والمنخفضة على مستوى سطح البحر، وربما تكون درجة واحدة ملحوظة فقط من خلال معدلات الترسيب المتزايدة بشكل هامشي خلال المدرجات المنخفضة أو فترات انخفاض مستوى سطح البحر.

ومن نواحٍ عديدة فإن الأرفف القارية الموجودة على الحواف النشطة تكتونياً عند مستويات سطح البحر الحالية تقارب المدرجات المنخفضة على الحواف الخلفية أو الحواف السلبية، وعندما يتم خفض مستوى سطح البحر على رف خلفي ليس له جبال عالية مجاورة مثل ساحل المحيط الأطلسي في أمريكا الشمالية يتم تجديد شباب الأنهار.

بعبارة أخرى ينخفض ​​مستوى قاعدتهم ويبدأون في تآكل أسِرَّتهم حاملين الرواسب من القارة عبر الجرف القاري السابق المكشوف الآن ويترسب في الساحل الجديد، وعندما ينخفض ​​مستوى سطح البحر تحت كسر الرف يقع الساحل على المنحدر القاري، ومع ارتفاع مستوى سطح البحر مرة أخرى على أرفف مستقرة تكتونياً أو غارقة تغرق مصبات الأنهار الصغيرة والمتوسطة الحجم وتتشكل مصبات الأنهار محاصرة الرواسب بداخلها وتجويع الرفوف.

في هذه الحالات يتم إنتاج الرواسب على الجرف بشكل أساسي عن طريق تآكل الخط الساحلي مع تقدم منطقة الأمواج باتجاه الأرض مع ارتفاع مستوى سطح البحر، وتُستخرج المواد الدقيقة الحبيبات إما لترسب مرة أخرى في مصبات الأنهار أو يتم نقلها في خطوات من خلال عمليات عرضية عبر الرف إلى المياه الأعمق وراءها.

ونتيجة لذلك فإن أسطح الجرف القاري على الحواف الخلفية التي لا تتدفق فيها أنهار كبيرة مغطاة بورقة رملية ملقاة فوق مجموعة من الرواسب القديمة، وبعضها يطل على السطح على شكل نتوءات، إن الأنهار الكبيرة التي تستنزف قارة كبيرة ومرتفعة مثل نهر المسيسيبي، وتكون قادرة على مواكبة ارتفاع مستوى سطح البحر وتوفير ما يكفي من الرواسب للحفاظ على مصب النهر من التكون، وفي حالة ثبات عالٍ مثل تلك الموجودة في الوقت الحاضر مساحة الرف بأكملها.

باختصار يتم تحديد نوع الرواسب التي تغطي سطح الجرف القاري من خلال التفاعل بين البيئة التكتونية وحجم الأنهار التي تصب فيها (الحجم بناءً على كمية الرواسب التي تحملها) وطاقة الأمواج التي يؤثر عليها تماماً، كما هو الحال مع الحواف القارية بشكل عام.

يمكن تغطية الأرفف مثل تلك الموجودة في غرب فلوريدا والتي تم قطعها من المدخلات الكلسية (أي الرواسب المكونة أساساً من الكوارتز والمعادن الطينية المشتقة من تآكل القارة) برواسب كربونات، وفي بعض الحالات كما هو الحال في جزر الباهاما يُقطع الجرف الكربوني المسمى بالضفة عن مصدر قاري بمياه عميقة.

الجرف القاري مع الأنهار التي تحمل الرواسب من القارات إلى الجرف وما وراءها يكون فقط عند المستويات المنخفضة من مستوى سطح البحر، وتلك التي تستنزف المناطق الجبلية على السواحل عالية الطاقة تهيمن عليها رمال الكوارتز، بالإضافة إلى ذلك فإن الأرفف ذات الأنهار التي تستنزف مناطق قارية كبيرة وتحمل ما يكفي من الرواسب لمواكبة ارتفاع مستوى سطح البحر أو السيطرة على ظروف طاقة الأمواج المحيطة ستتراكم رواسب (الرواسب الموحلة) عبر أسطحها.

ومنذ سبعينيات القرن الماضي سعى عدد متزايد من الباحثين إلى شرح أصل الجرف القاري والهياكل المرتبطة بها من حيث الصفائح التكتونية.

ما هي القشرة القارية؟

القشرة القارية هي الطبقة الخارجية من الغلاف الصخري للأرض والتي تشكل قارات الكوكب والأرفف القارية، وتتشكل بالقرب من مناطق الاندساس عند حدود الصفائح بين الصفائح التكتونية القارية والمحيطية، كما تشكل القشرة القارية كل سطح الأرض تقريباً.

تتكون القشرة القارية بشكل كبير من الجرانيت وبكثافة تبلغ حوالي 2.7 جرام لكل سم مكعب فهي أخف إلى حد ما من القشرة المحيطية وهي البازلتية (أي أغنى بالحديد والمغنيسيوم من الجرانيت) في التركيب ولها كثافة حوالي 2.9 أو 3 جرام لكل سم مكعب.

كما يبلغ سمك القشرة القارية عادةً 40 كم (25 ميلاً) بينما تكون القشرة المحيطية أرق بكثير ويبلغ متوسط ​​سمكها حوالي 6 كيلومترات (4 أميال)، ويمكن رؤية تأثير الكثافات المختلفة لصخور الغلاف الصخري في متوسطات الارتفاعات المختلفة للقشرة القارية والمحيطية.

كما تتميز القشرة القارية الأقل كثافة بطفو أكبر مما يجعلها تطفو أعلى بكثير في الوشاح، ويبلغ متوسط ​​ارتفاعها فوق مستوى سطح البحر 840 متراً (2750 قدم) بينما يبلغ متوسط ​​عمق القشرة المحيطية 3790 متر (12400 قدم)، يخلق هذا الاختلاف في الكثافة مستويين رئيسيين من سطح الأرض.

مما تتكون القشرة القارية؟

تتكون القشرة القارية في المقام الأول في مناطق الاندساس، يحدث النمو الجانبي عن طريق إضافة صخور مكشوفة من أعلى الصفائح المحيطية أثناء هبوطها تحت الحواف القارية (حافة الغواصة للقشرة القارية).

تتميز هذه الهوامش بخطوط من البراكين، غالباً في أقواس بركانية تشكل إضافات إلى القشرة، كما أن مناطق الاندساس الموجودة داخل أحواض المحيطات (حيث تنخفض إحدى الصفائح المحيطية أسفل أخرى) تولد أيضاً أقواساً بركانية تسمى أقواس الجزيرة، كما تتكون أقواس الجزر من مواد تتراوح بين القشرة المحيطية والقارية من حيث السماكة والتكوين، ويبدو أن القارات الأولى قد تشكلت عن طريق تراكم أقواس الجزر المختلفة.

هناك أيضاً دليل على أن القشرة القارية تتشكل من خلال عملية تراكمية تعرف باسم إعادة التوطين، وعندما تنزل صفيحة محيطية تحت صفيحة قارية، فإنها تسحب رواسب قاع المحيط والصهارة وتركيزات أكبر من الصخور معها، ومع زيادة الضغط ودرجة الحرارة مع زيادة العمق تذوب الصخور وتستمر المواد الأكثر كثافة داخل الصفيحة المحيطية الهابطة في الانحدار إلى أسفل، بينما تشكل المواد الأقل تركيزاً الغنية بالسيليكا حبيبات تلتصق بقاع الصفيحة القارية وتضيف إلى كتلتها.