ما المقصود بانتشار قاع البحر؟

مع استمرار صعود الصهارة (من البراكين) تستمر الصفائح في التباعد، وهي عملية تُعرف باسم انتشار قاع البحر، وتظهر العينات التي تم جمعها من قاع المحيط أن عمر القشرة المحيطية يزداد مع بعد المسافة من مركز الانتشار (هذا دليل مهم لصالح هذه العملية).

وقد تسمح هذه البيانات العمرية أيضاً بتحديد معدل انتشار قاع البحر، وتظهر أن المعدلات تختلف من حوالي 0.1 سم (0.04 بوصة) سنوياً إلى 17 سم (6.7 بوصة) سنوياً، إن معدلات انتشار قاع البحر أسرع بكثير في المحيط الهادئ منها في المحيطين الأطلسي والهندي بمعدلات انتشار تبلغ حوالي 15 سم (6 بوصات) سنوياً، ويمكن إنتاج القشرة بأكملها تحت المحيط الهادئ (حوالي 15000 كم أي 9300 ميل عرضاً) في 100 مليون سنة.

يصاحب التباعد وخلق القشرة المحيطية نشاط بركاني كثير والعديد من الزلازل الضحلة، حيث تتشقق القشرة وتلتئم وتصدع مرة أخرى، وتحدث الصخور الهشة المعرضة للزلازل فقط في القشرة الضحلة، لكن على النقيض من ذلك تحدث الزلازل العميقة بشكل أقل تواتراً بسبب التدفق الحراري العالي في صخور الوشاح، تنتفخ هذه المناطق من القشرة المحيطية بالحرارة، وبالتالي ترتفع بمقدار 2 إلى 3 كيلو متر (1.2 إلى 1.9 ميل) فوق قاع البحر المحيط.

وينتج عن التضاريس المرتفعة سيناريو تغذية مرتدة تدفع فيه قوة الجاذبية الناتجة القشرة بعيداً مما يسمح للصهارة الجديدة بالارتفاع من أسفل، وهذا يؤدي بدوره إلى الحفاظ على التضاريس المرتفعة، وتتراوح قممها عادة من 1 إلى 5 كيلو متر (0.6 إلى 3.1 ميل) تحت سطح المحيط، فعلى المستوى العالمي تشكل هذه التلال نظاماً مترابطاً من الجبال تحت سطح البحر يبلغ طولها حوالي 65000 كيلو متر (40 ألف ميل) وتسمى التلال المحيطية.

ما هي الهوامش المتقاربة في كوكب الأرض؟

بالنظر إلى أن الأرض ثابتة في الحجم فإن التكوين المستمر للقشرة الأرضية الجديدة ينتج فائضاً يجب موازنته عن طريق تدمير القشرة في مكان آخر، ويتم تحقيق ذلك عند حدود الصفائح المتقاربة، والتي تُعرف أيضاً باسم حدود الصفيحة المدمرة، حيث تنخفض إحدى الصفائح بزاوية (أي تكون مغمورة) أسفل الأخرى.

نظراً لأن القشرة المحيطية تبرد مع تقدم العمر فإنها تصبح في النهاية أكثر كثافة من الغلاف الموري الكامن، وبالتالي فإنها تميل إلى الانزلاق أو الغوص تحت الصفائح القارية المجاورة أو الأجزاء الأصغر من القشرة المحيطية، كما يطول العمر الافتراضي للقشرة المحيطية بسبب صلابتها ولكن في النهاية يتم التغلب على هذه المقاومة، وتظهر التجارب أن الغلاف الصخري المحيطي المغمور أكثر كثافة من الوشاح المحيط به إلى عمق لا يقل عن 600 كيلومتر (حوالي 400 ميل).

الآليات المسؤولة عن بدء مناطق الاندساس مثيرة للجدل، وخلال أواخر القرن العشرين وأوائل القرن الحادي والعشرين ظهرت أدلة تدعم الفكرة القائلة بأن مناطق الاندساس تبدأ بشكل تفضيلي على طول الكسور الموجودة مسبقاً (مثل أخطاء التحويل) في القشرة المحيطية، وبصرف النظر عن الآلية الدقيقة يشير السجل الجيولوجي إلى التغلب على مقاومة الاندساس في النهاية.

عندما تلتقي صفيحتان محيطيتان فإن اللوحة الأقدم والأكثر كثافة تنغمس بشكل تفضيلي تحت الصفيحة الأصغر والأكثر دفئاً، وعندما يكون أحد حواف الصفيحة محيطياً والآخر قارياً فإن الطفو الأكبر للقشرة القارية يمنعها من الغرق، وتكون الصفيحة المحيطية مغمورة بشكل تفضيلي، كما يتم الحفاظ على القارات بشكل تفضيلي بهذه الطريقة بالنسبة للقشرة المحيطية والتي يتم إعادة تدويرها باستمرار في الوشاح.

وهذا ما يفسر سبب عمر صخور قاع المحيط بشكل عام عن 200 مليون سنة، في حين أن أقدم الصخور القارية عمرها أكثر من 4 مليارات سنة، وقبل منتصف القرن العشرين أكد معظم علماء الجيولوجيا أن القشرة القارية كانت شديدة الطفو بحيث لا يمكن إخضاعها، ومع ذلك أصبح من الواضح فيما بعد أن شظايا القشرة القارية المجاورة لخندق أعماق البحار، وكذلك الرواسب المترسبة في الخندق قد يتم جرها إلى أسفل منطقة الانغماس.

وقد تم الكشف عن إعادة تدوير هذه المادة في كيمياء البراكين التي تنفجر فوق منطقة الاندساس، تصطدم صفيحتان تحملان قشرة قارية عندما يتم القضاء على الغلاف الصخري المحيطي بينهما، وفي النهاية يتوقف الاندساس ويتم إنشاء سلاسل جبلية شاهقة مثل جبال الهيمالايا، مثل تكوين الجبال عن طريق الاصطدام القاري، ونظراً لأن الألواح تشكل نظاماً متكاملاً فليس من الضروري أن يتم تعويض القشرة الجديدة المتكونة عند أي حدود متباعدة معينة تماماً في أقرب منطقة اندساس، طالما أن الكمية الإجمالية للقشرة المتولدة تساوي تلك المدمرة.

ما المقصود بمناطق الاندساس الأرضي؟

تتضمن عملية الاندساس النزول إلى الوشاح من بلاطة من الغلاف الصخري المحيطي البارد المائي بسمك حوالي 100 كيلو متر (60 ميلاً)، والتي تحمل غطاءً رفيعاً نسبياً من الرواسب المحيطية، ويتم تحديد مسار الهبوط من خلال العديد من الزلازل على طول مستوى يميل عادةً بين 30 درجة و60 درجة في الوشاح، ويسمى منطقة (Wadati Benioff) لعالم الزلازل الياباني (Kiyoo Wadati) وعالم الزلازل الأمريكي (Hugo Benioff) الذي كان رائداً في دراسته، ما بين 10 و20 في المائة من مناطق الاندساس التي تهيمن على حوض المحيط المحيط الهادئ هي مناطق فرعية (أي أنها تنغمس في زوايا بين 0 درجة و20 درجة).

العوامل التي تحكم انحدار منطقة الاندساس ليست مفهومة تمام، ولكنها ربما تشمل عمر وسمك الغلاف الصخري المحيطي ومعدل تقارب الصفائح، حيث تنتج معظم الزلازل في منطقة الغمس المستوية هذه وليس كلها عن الانضغاط ويمتد النشاط الزلزالي من 300 إلى 700 كيلو متر (200 إلى 400 ميل) تحت السطح، مما يعني أن القشرة المنسدلة تحتفظ ببعض الصلابة حتى هذا العمق، وفي أعماق أكبر يتم إعادة تدوير الصفيحة المندمجة جزئياً في الوشاح.

يتم تمييز موقع الاندساس بخندق عميق يتراوح عمقه بين 5 و11 كيلو متر (3 و7 أميال) ينتج عن طريق السحب الاحتكاك بين الصفائح، حيث تنحني الصفيحة الهابطة قبل أن تنزل، كما تقوم الصفيحة العلوية بكشط الرواسب والأجزاء المرتفعة من قاع المحيط من القشرة العلوية للصفيحة السفلية، مما يخلق منطقة من الصخور المشوهة للغاية داخل الخندق والتي تصبح متصلة أو تتراكم باللوحة العلوية، يُعرف هذا المزيج الفوضوي باسم إسفين تراكمي.

تتعرض الصخور في منطقة الاندساس لضغوط عالية ولكن درجات حرارة منخفضة نسبياً وهو تأثير هبوط اللوح المحيطي البارد، في ظل هذه الظروف تتبلور الصخور أو تتحول لتشكل مجموعة من الصخور المعروفة باسم (blueschists) والتي سميت بالمعدن الأزرق التشخيصي المسمى (glaucophane)، وهو مستقر فقط عند الضغط العالي ودرجات الحرارة المنخفضة الموجودة في مناطق الاندساس.

وعند مستويات أعمق في منطقة الاندساس (أي أكبر من 30 إلى 35 كم أي حوالي 19 إلى 22 ميل) تتكون الإيكلايتس من معادن عالية الضغط مثل العقيق الأحمر (البيروب) وأومفاسيت (بيروكسين)، ويصاحب تكوين (eclogite) من (blueschist) زيادة كبيرة في الكثافة وتم التعرف عليه كعامل إضافي مهم يسهل عملية الاندساس.

ما المقصود بمصطلح أقواس الجزيرة في سطح الأرض؟

عندما يصل اللوح المتحرك لأسفل إلى عمق حوالي 100 كيلو متر (60 ميل) يصبح دافئاً بدرجة كافية للتخلص من أكثر مكوناته تطايراً، وبالتالي تحفيز الانصهار الجزئي للوشاح في الصفيحة فوق منطقة الاندساس (المعروفة باسم الوتد)، كما ينتج الذوبان في إسفين الوشاح الصهارة، والتي تكون في الغالب بازلتية في التكوين، ترتفع هذه الصهارة إلى السطح وتولد خطاً من البراكين في الصفيحة العلوية والمعروفة باسم القوس البركاني، عادةً على بعد بضع مئات من الكيلو مترات خلف الخندق المحيطي، إن المسافة بين الخندق والقوس والمعروفة باسم فجوة الخندق القوسي تعتمد على زاوية الاندساس.

ومناطق الانغماس الأكثر انحداراً لها فجوات خندق قوسية ضيقة نسبياً، وقد يتشكل حوض داخل هذه المنطقة يُعرف باسم حوض القوس الأمامي، ويمكن ملؤه بالرواسب المشتقة من القوس البركاني أو بقايا القشرة المحيطية، وإذا كانت كلتا الصفيحتين محيطيتين كما هو الحال في غرب المحيط الهادئ، فإن البراكين تشكل خطاً منحنياً من الجزر يُعرف باسم قوس الجزيرة، وهو موازٍ للخندق كما في حالة جزر ماريانا وخندق ماريانا المجاور، وإذا كانت إحدى الصفائح قارية فإن البراكين تتشكل في الداخل كما يحدث في جبال الأنديز في غرب أمريكا الجنوبية.

وعندما تكون كلتا الصفيحتين المتقاربة محيطية فإن حافة القشرة المحيطية الأقدم سوف تنخفض؛ لأن قشرة المحيط الأقدم تكون أكثر برودة وبالتالي أكثر كثافة، لكن عندما ينهار اللوح الكثيف في الغلاف الموري فإنه قد يتراجع أيضاً باتجاه المحيط ويسبب تمدداً في الصفيحة التي تعلوها، وينتج عن هذا عملية تُعرف باسم انتشار القوس الخلفي، حيث ينفتح حوض خلف قوس الجزيرة، وتصبح القشرة الموجودة خلف القوس أرق تدريجياً.

ويؤدي تخفيف الضغط عن الوشاح الأساسي إلى ذوبان القشرة، مما يؤدي إلى بدء عمليات انتشار قاع البحر مثل الذوبان وإنتاج البازلت.