تشكلت جبال الأنديز بفعل طفرات النمو وهي رواسب رسوبية بالقرب من سيرداس في هضبة ألتيبلانو في بوليفيا، تحتوي هذه الصخور على تربة قديمة كانت تستخدم لفك رموز درجة حرارة السطح وتاريخ الارتفاعات السطحية لجنوب ألتيبلانو.

 

جبال الأنديز

 

لطالما حاول العلماء فهم كيفية تشكل جبال الأنديز وغيرها من السلاسل الجبلية الواسعة والمرتفعة، حيث أن هضبة ألتيبلانو في جبال الأنديز الوسطى  وعلى الأرجح سلسلة الجبال بأكملها، تشكلت من خلال سلسلة من طفرات النمو السريع، وأن الهضبة تشكلت من خلال نبضات سريعة دورية وليس من خلال الارتفاع المستمر والتدريجي للسطح كما كان يُعتقد تقليديًا، أن سلسلة جبال الأنديز تنمو بينما تنزلق صفيحة نازكا المحيطية تحت الصفيحة القارية بأمريكا الجنوبية، مما يتسبب في تقصير قشرة الأرض عن طريق الطي والتصدع وتكثيفها.

 

تاريخ تشكل جبال الأنديز

 

قبل عدة سنوات (2006-2008) قدم العديد من التقديرات الأولى لتوقيت معدلات الارتفاع السطحي لجبال الأنديز الوسطى حيث أن نطاقات الحبال ترتفع بسرعة أكبر بكثير مما توقعه الجيولوجيون عن طريق قياس درجات حرارة السطح القديمة و تركيبة هطول الأمطار محفوظة في تربة ألتيبلانو الوسطى، وهي هضبة في بوليفيا وبيرو تقع على ارتفاع 12000 قدم فوق مستوى سطح البحر.

 

إن أجزاء من القشرة السفلى الكثيفة والوشاح العلوي التي تعمل كمرساة على قاعدة القشرة يتم فصلها دوريًا وتغرق عبر الوشاح مع ارتفاع درجة حرارة الصفيحة القارية السميكة، يسمح فصل هذا المرساة الكثيفة للقشرة الأرضية المنخفضة الكثافة بالارتداد والارتفاع بسرعة، في الآونة الأخيرة استخدم تقنية جديدة نسبيًا لتسجيل درجات الحرارة في دراستين منفصلتين في مناطق مختلفة من جبال الأنديز لتحديد ما إذا كانت نبضات الارتفاع السريع للسطح مناسبة القاعدة أو الاستثناء لتكوين السلاسل الجبلية مثل جبال الأنديز.

 

ركز كل من (Garzione و Leie) على سلوك الترابط بين نظائر الكربون والأكسجين في معدن الكالسيت الذي يترسب من مياه الأمطار، كانت نتائجهم متشابهة، عمل جاروني في ألتيبلانو الجنوبية وجمع سجلات المناخ المحفوظة في التربة القديمة على المرتفعات المنخفضة بالقرب من مستوى سطح البحر، حيث ظلت درجات الحرارة دافئة على مدار تاريخ جبال الأنديز وفي المرتفعات العالية حيث كان من المفترض أن تنخفض درجات الحرارة مع ارتفاع الجبال.

 

من خلال قياس وفرة الروابط النظيرية الثقيلة في كل من مواقع الارتفاع المنخفض (الدافئة) و المواقع المرتفعة (الأكثر برودة) بمرور الوقت استخدم غاز زيوني فرق درجة الحرارة بين المواقع لتقدير ارتفاع طبقات مختلفة من التربة القديمة في نقاط زمنية محددة، ووجدت أن منطقة ألتيبلانو الجنوبية ارتفعت بنحو 2.5 كيلومتر بين 16 مليون و 9 ملايين سنة، وهو معدل سريع من الناحية الجيولوجية.

 

يتكهن بأن عمل النبض يتعلق بجذر كثيف ينمو عند حدود القشرة السفلى والغطاء العلوي، عندما تنزلق الصفيحة المحيطية تحت الصفيحة القارية تقصر الصفيحة القارية وتكثف مما يزيد الضغط على القشرة السفلى، يتحول التركيب البازلتى للقشرة السفلية إلى صخرة عالية الكثافة تسمى (eclogite) والتي تعمل كمرساة القشرة العلوية منخفضة الكثافة، عندما يتم دفع هذا الجذر إلى عمق الجزء الأكثر سخونة من الوشاح فإنه يسخن إلى درجة حرارة حيث يمكن إزالته بسرعة على مدى عدة ملايين من السنين، مما يؤدي إلى الارتفاع السريع لسلسلة الجبال.

 

إن هضبة ألتيبلانو تكونت بواسطة نبضات من الارتفاع السريع للسطح على مدى عدة ملايين من السنين مفصولة بفترات طويلة عدة عشرات الملايين من السنين من الارتفاعات المستقرة، ويشك في أن هذه العملية نموذجية لنطاقات الارتفاعات العالية الأخرى، وجبال الأنديز طويلة جدًا، يمكن أن تفسر دراسة الصفائح التكتونية سبب ارتفاع بعض الجبال عن المتوقع.

 

يمكن لنموذج ثلاثي الأبعاد للصفائح التكتونية لكوكبنا أن يساعد في تفسير سبب ارتفاع سلسلة جبال الأنديز عما يتوقعه الجيولوجيون، يمكن أن يرجع ذلك إلى الطول الطويل لقارة أمريكا الجنوبية، تشكلت أعلى سلسلة جبلية على كوكبنا  جبال الهيمالايا نتيجة الاصطدام الهائل بين لوحين قاريين، لكن جبال الأنديز تشكلت حيث تنزلق صفيحة محيطية تحت القارة، في حين يُتوقع أن تؤدي عملية الاندساس هذه إلى إنشاء جبال من خلال انهيار الصفيحة القارية، إلا أنه من المحير سبب ارتفاع قمم جبال الأنديز الوسطى بمتوسط ​​ارتفاع يبلغ 4 كيلومترات.

 

من المعروف أن حدود الصفيحة الغارقة تتراجع بشكل عام إلى الوراء مع انزلاق المزيد والمزيد من المواد تحت الأرض، على سبيل المثال تحاول منطقة الاندساس في أمريكا الجنوبية حيث تتحرك لوحة الاندساس باتجاه الشرق التحرك غربًا بمرور الوقت، هذا يترك فجوة على جانب الصفيحة العلوية يجب ملؤها بالصخور، تتدخل مادة الوشاح العلوي أسفل الصفيحة المندسة لملء تلك الفجوة وتتدفق حول حواف الصفيحة الغاطسة للوصول إلى هناك.

 

حيث أنه عندما يبلغ طول منطقة الاندساس بضع مئات من الكيلومترات فقط يكون تدفق الصخور البديلة هذا أمرًا سهلاً، إنه ببساطة يقترب من الحواف أو بثنيها أثناء القيام بذلك، والنتيجة هي منطقة اندساس على شكل ‘U’، لكن مع وجود حدود طويلة من الصعب جدًا على صخور الوشاح من منتصف لوحة الاندفاع أن تتحرك على طول الطريق حول حواف تلك اللوحة لملء فجوة على الجانب الآخر كما وجد النموذج بالنسبة لأمريكا الجنوبية، هذا يعني أن منطقة الاندساس تنحني عند الأطراف الشمالية والجنوبية كما هو متوقع، لكن في الوسط بالقرب من بوليفيا لا تتحرك الحدود كثيرًا على الإطلاق.

 

نظرًا لأن الصفيحة المهيمنة في أمريكا الجنوبية تتحرك غربًا بسرعة 2 سم تقريبًا في السنة، فإن هذا يتسبب في حدوث أزمة خطيرة في منتصف منطقة الاندساس، إنه على مدى الثلاثين مليون سنة الماضية أو نحو ذلك حاولت 300-350 كيلومترًا من القارة التحرك غربًا في هذا الجزء الأوسط من الحدود، لكنها لم تجد مكانًا تذهب إليه لا مكان سوى الأعلى، حيث إن نفس العملية تحدث في صورة معكوسة على الجانب الآخر من المحيط الهادئ في منطقة الاندساس اليابانية، لكن هذا الاصطدام مستمر منذ أقل من 10 ملايين سنة، ومن المحتمل أن يكون هناك بناء جبلي كبير.

 

تم تطوير نظريات أخرى بسبب ارتفاع جبال الأنديز بشكل غير عادي، اقترح الباحثون أن السبب في ذلك هو عدم وجود أنهار لغسل الرواسب في الخندق بين هذه الصفيحة المندسة والقارة، مما يخلق منطقة غير مشحمة مع احتكاك إضافي لدعم الجبال، لكن شيلات يشير إلى أن هناك مناطق اندساس أخرى بدون رواسب مثل تلك الموجودة قبالة تونغا والتي لا تشكل جبالًا كبيرة.