ساخت زمین

پيش درآمد
از حدود سال ۱۹۶۰ ظهور تئوري صفحات تكتونيك باعث شروع انقلابي در علوم زمين گرديد. تا به امروز اين تئوري توسط دانشمندان بانِگري تكميل گرديده است و اكنون بسيار بهتر مي توان فهميد كه سياره ما چگونه تحت تأثير، تكتونيك صفحات شكل گرفته است.

اكنون ما مي دانيم كه چه به صورت مستقيم و غير مستقيم صفحات تكتونيك بر روي تقريباً تمامي ساختارهاي زمين شناسي، در گذشته و در حال تأثيرگذار مي باشند. براستي اين عقيده كه كل سطح زمين با حركتي پيوسته كاملاً متحول گرديده است ديدگاه ما را نسبت به جهان كاملاً تغيير داد.
نتايج نيروهاي صفحات تكتونيك براي مردم بسيار سودمند بوده و از طريق يك زلزله يا آتشفشان كوچك و بي خطر و يا زنجيره هاي انفجارات مي توان سر منشا بسيار قوي انرژي را شناسائي كرد.
ما هيچ گونه كنترلي بر روي تغييرات صفحات تكتونيك نداريم، ما دانش يادگيري از آنها را داريم، هر چه ما بيشتر درباره صفحات تكتونيك بدانيم ارزش زيبايي و عظمت زميني را كه روي آن زندگي مي كنيم بهتر مي دانيم؛ همانگونه كه اتفاقات شديد نمايشگر قدرت مهيب زمين مي باشد.

اين جزوه آشنائي مقدماتي با صفحات تكتونيك را به دست مي دهد با تقدير از اطلاعات مشروح و تصوير This Dynamic Planet و نقشه منتشر شده توسط اداره زمين شناسي و نقشه برداري آمريكا VJGS و انستيتو اسميت سونيون.
اين جزوه برخي از افراد و اكتشافات را آشكارتر مي سازد و پيشنهاداتي را كه به تكامل علوم منجر مي گردد، تكميل مي نمايد.
به طور كلي تئوري اساسي صفحات تكتونيك پذيرفته شده است، اما بسياري از تصورات دانشمندان هنوز در حال رشد و تكامل مي باشد.

انقلاب به وجود آمده توسط تئوري تكتونيك هنوز به پايان نرسيده است.
برخي سؤالات پاسخ داده نشده:
صفحات تكتونيك به صورت توده هاي اتفاقي يا سرگردان بر روي زمين نيستند، آنها توسط نيروهايي كه هنوز پيدا نشده‌اند رانده مي‌شوند. دانشمندان به صورت دقيق نمي‌توانند اين نيروها را شرح دهند، بيشتر آنها اعتقاد دارند با نيروهاي سطحي كه صفحات ليتوسفريك را مي‌رانند با نيورهاي نشأت گرفته از اعماق زمين، همراه مي باشند.
چه چيزي صفحات را مي راند؟
با توجه به زلزله و ديگر شواهد مورد بررسي و تجربه هاي آزمايشگاهي، دانشمندان عموماً با نظريه هري‌هس موافق مي‌باشند.

بر منباي اين نظريه نيروهاي جابجا كننده صفحات زمين بر اثر انتقال آهسته حرارت و نرم شدن لايه هاي سخت زيرين، به وجود مي آيند.
اين ايده ابتدا در سال ۱۹۳۰ توسط (آرتورهلمز) زمين شناس انگليسي مورد تأمل قرار گرفت. انديشه هري‌هس در باب گستش كف درياها تحت تأثير او قرار گرفت.
هلمز مي انديشيد كه همچون ريسمان يك خط انتقال، پوشش زمين با حركتي گردشي، قارَه‌ها را حمل مي‌نمايد.
به هر حال هنگامي كه (وگنر) به نظريه قارّه هاي توده اي دست يافت، هنوز اكثر دانشمندان اعتقاد داشتند زمين جسمي كاملاً جامد و كاملاً بدون حركت مي باشد. اكنون ما اطلاعات بيشتري داريم. زماني (توز و ويلسون) در سال ۱۹۶۸ با زباني رسا شرح داد: «زمين نه تنها پيكره‌اي بي جان و فاقد اثر نمي باشند، بلكه جسمي است جاندار» هر دو چهره زمين و تقابل آنها در حركت مي‌باشند.

بالاتر از صفحات ليتوسفريك در برخي اعمال پوشش، ناتمام و گداخته مي باشند و مي توانند ادامه و نفوذ يابند. اين حركت هرچند به آرامي اما در زمان هاي طولاني باعث به وجود آمدن نيروهاي پايدار مي‌گردد.
به عنوان مثال يك فلز سخت مانند فولاد در اثر حرارت و فشار نرم شده و به اشكال گوناگوني در مي آيد. به همين شكل قطعات سخت و محكم سنگ در اعماق لايه ها ميليون ها سال است كه تحت تاثير حرارت و فشار درون زمين مي باشند.
سمت چپ تصويري مفهومي از حركت گردشي قطعات لايه ها.
پائين تر از عمق ۷۰۰ كيلومتر، تخته سنگ هاي پائين رفته، شروع به نرم شدن كرده و شكل خود را از دست مي دهند.
پائين- نقشه اجمالي از حركت چرخشي قطعات كه معمولا در آب يا سوپ جوشان ديده مي شوند با وجود تفاوت بسيار زياد از نظر ابعاد و شعاع چرخش قطعات، به هر حال اين تشابه وجود دارد.
باور كلي اين است كه صخره هاي متحرك كه پائين تر از صفحات سخت قرار دارند در مسيري دايره وار كه مثل يك ظرف در حال جوشيدن از سوپ غليظ است حركت مي‌كنند.
سوپ داغ شده بالا مي آيد به سطح، پخش مي وشد و شروع به سرد شدن مي نمايد و دوباره به پائين ظرف، جائي كه مجدداً داغ شده و بالا مي آيد رود مي رود.
چرخه تكرار مي شود دوباره و دوباره تا جايي كه آشكار مي گردد كه دانشمندان، چه چيزي را كانون كنوكسيون يا چرخه كنوكسيون مي نامند.

هنگامي كه چرخه كنكسيون را به راحتي مي توان از طريق يك ظرف سوپ شرح داد، ايده‌اي مشابه كه مرتبط با تكانه هاي داخلي زمين مي باشد را بسيار به سختي مي توان درك كرد.
اگرچه ما مي دانيم حركت كنوكسيوني در زمين بسيار بسيار كندتر از ظرف سوپ جوشان مي باشد ولي بسياري از سئوالات بي پاسخ آشكار مي گردند‍: چه تعداد كانون كنوكسيوني وجود دارد؟ آنها از كجا و چگونه سرچشمه مي گيرند؟ ساختار آنها به چه شكل است؟
كنوكسيون به وجود نمي آيد مگر با وجود منبع حرارت. حرارت دروني زمين از دو منبع اصلي سرچشمه مي گيرد: فروپاشي راديواكتيو و باقي مانده گرماي نخستين.

فروپاشي راديو اكتيو چرخه ناگزيري است كه از «ساعت ايزتوپي» به كار رفته براي تعيين عمر سنگها نشأت مي گيرد. كاهش جرم هسته يك ايزوتوپ كه باعث به وجود آمدن ايزوتوپ جديد مي گردد. فروپاشي راديواكتيو يك اتفاق طبيعي در عناصر شيميايي مي باشد. اغلب به طور قابل ملاحظه اورانيم، توريم، پتاسيم، در قالب حرارت انرژي آزاد مي سازند كه به آهستگي به سمت سطح زمين حركت مي‌كند باقي مانده حرارت انرژي گرانشي است كه هنگام شكل گيري زمين به جا مانده است. در ۶/۴ ميليون سال پيش از طريق «جذب شدن به يكديگر» و فشرده شدن تمامي آثار هستي. اينكه چرا و چگونه فرار حركت مركزي زمين بر منطقه اي معين متمركز مي شود كه قانون كنوكسيون را به وجود مي آورد بدل به رازي گشته است.

تا سال ۱۹۹۰ توضيحات غالب درباره اينكه چه چيزي صفحات تكتونيك را حركت مي دهد بر كنوكسيون پوشش تأكيد داشت و بيشتر دانشمندان علوم زميني اعتقاد داشتند كه گسترش كف درياها مكانيزم اوليه بوده است.
مواد غليظ و سرد در حركت كنوكسيوني به پائين مي روند و مواد گرمتر و سبكتر به دليل جاذبه بالا مي آيند، اين حركت بخشي، اساسي كنوكسيوني را تشكيل مي دهد. علاوه بر نيروهاي كنوكسيوني برخي زمين شناسان استدلال مي نمايند كه دخول ماگما به گرده هاي در حال گسترش نيروهاي جديدي را (ف

 

شار گرده‌اي ناميده مي شوند) براي راندن و تثبيت حركت صفحات به وجود مي آورد.
از اين قرار حركت قاره ها به عنوان مورد دوم مورد رسيدگي قرار مي گيرد. يك نتيجه منطقي و بسيار مهم از گسترش كفي درياها در سال هاي اخير در پديده جزر و مد تغييراتي ايجاد شده.
اغلب دانشمندان اكنون عقيده دارند كه نيروهاي به وجود آورنده حركت قاره ها بسيار مهم تر از گشترش كف درياها مي باشند.
پرفسور «سيااويدا» (دانشگاه توكيوي ژاپن) كه يك دانشمند با تجربه و مشهور در زمينه تكتونيك صفحات مي باشد در يك گردهمايي بزرگ علمي درباره پديده دور شدن قارّه‌ها در ژوئن ۱۹۹۴ از اين نكات حساس نتيجه مي گيرد. كه «فرورانش نقش بسيار با اهميت تري را نسبت به گسترش كف درياها» در شكل دادن به چهره كره زمين «و مكانيزم حركت صفحات تكتونيك» ايفا مي‌كند.
نيروي جاذبه هماهنگي حركت مذاب سرد و متراكم از قطعات سنگي را به درون منطقه فرورانش (ناميده مي شود «فشار سنگي») كنترل مي‌كند. كشيدن مابقي صفحات در امتداد خود اكنون به عنوان نيروي ايجاد كننده تكتونيك صفحات به شمار مي رود.
ما مي دانيم نيروهاي تأثير گذار در اعماق زمين حركت صفحات را ايجاد مي نمايد، اما احتمالاً ما هيچ گاه به طور كامل جزئيات آنرا نخواهيم شناخت.
در زمان حال هيچ يك از مكانيزم هاي پيشنهادي توانايي تشريح

تمامي جزئيات حركت صفحات را ندارد، زيرا كه اين نيروها در اعماق دور دست قرار دارند هيچ مكانيزمي نمي توانند بدور از شبهات آزمايش گرديده تأئيد نمود.
عملاً صفحات تكتونيك در گذشته حركت داشته (بدون در نظر گرفتن مباحثات بحث شده) و اكنون نيز حركت داده مي شوند، اما براي جزئيات چرايي و چگونگي حركت صفحات تكتونيك دانشمند تا آينده دور در مبارزه خواهند بود.
زمين در منظومه ما بي نظير است شايد به اين دليل كه هنوز فعاليت هاي آتشفشاني و تكتونيكي در آن ادامه دارد، همين طور سياره ما بسيار زنده است ولي ظاهراً سيارات ديگر مدت ها است كه دچار وقفه شده‌اند.

فعاليت هاي آتشفشاني باعث ايجاد يك منبع حرارتي داخلي و گريز مايعات بر اثر حرارت موجب حركت تكتونيكي صفحات مي گردد.
هنگامي كه آتشفشانها نقش مهمي را در تاريخ نزديك مريخ بازي مي كنند، ماه و احتمالاً عطارد و ابعاد كوچكتر آنها نسبت به زمين باعث رفع شدن بسيار سريع تر حرارت داخلي مي گردد. آنها كره هايي بدون فعاليت طي چند ميليارد سال اخير مي باشند ناهيد شايد هنوز فعال باشد اما دلايل آن زير سئوال مي باشد.
در سال ۱۹۷۹ سفينه فضايي كاوشگر ناهيد مقدار قابل ملاحظه اي گوگرد را در جو بالايي ناهيد شناسائي كرد اما سطح گوگرد چند سال اخير كاهش پيدا كرد. از اين مشاهده مي توان تخميي زد كه مقدار بالاي گوگرد در سال ۱۹۷۹ شايد به دليل وقوع رخدادي و احتمالاً آتشفشان بوده است.
در سال ۱۹۹۰ تصاوير راديويي مربوط به سفينه فضايي ماژلان تصاوير اثر گذاري، از شواهد آتشفشاني و دره هاي عميق و طولاني مشابه از نظر ابعادي و ظاهري با تكتونيك اقيانوسي در كره زميني را به ثبت رسانيد.
چپ: تصوير كامپيوتري از گودال آلونيان.
B5 : فضاپيماي ويجر تاجهاي آتشفشاني بسياري را كه صدها كيلومتر از سطح آيو به هوا برخواسته بودند، مشاهده نمود. آيو يكي از ماه هاي زهره ميباشد كه از نظر ابعاد در حدود ماه ما مي باشد. دانشمندان مي انديشند كه ممكن است درياچه هاي بزرگ پر از گوگرد مايع در آيو وجود داشته باشد كه احتمالاً توسط نيروي جاذبه بين زهره و آيو و جزر و مد حاصل از آن حرارت مي گيرد. نيروي چرخشي بوجود آمده از جزر و مد مشابه ممكن است جهت ايجاد كنوكسيون بر روي آيو كافي باشد ولي هنووز هيچ كس به درستي اثرات سطح شكل گرفته ا

ز چنين كنوكسيوني را تشخيص نداده است.
B6 : سطح گاني مد ماه ديگر زهره كه ابعادي مشابه سياره تير دارد، به سطوح زيادي كه همچون قطعات مي باشند توسط فرورفتگي هايي تقسيم شده است.
اين سطوح ارائه كننده «فسيل» و صفحات تكتونيك مي باشد، فعال بوده شكل مي گيرند و هنوز بي جواب مانده‌اند.
بررسي اين موضوع كه تكتونيك صفحات در گاني مد چگونه رخ مي دهد با جستجو براي شواهد اقيانوس هاي عميق در زير لايه هاي يخي سطحي پيوند خورده است. چنين حجمي از آب اگر وجود داشته باشد، مي تواند سهمي در ايجاد كنوكيسون داخل داشته باشد.
B7 : تاج آتشفاني از دي اكسيد گوگرد (SO2) گاز به بالا مي رود، تا حدود ۱۵۰ كيلومتر از سطح «آيو». اين تصوير كامپيوتري به صورت زنده توسط فضاپيماي ويجر ۲ در تاريخ چهارم مارس ۱۹۷۹ (با تشكر از نارسا به جهت تصوير) گرفته شده است.
حرارت از دست رونده موضوع حساسي در فعاليت تكتونيكي يك

سياره مي باشد. ابعاد يك عامل تعيين كننده مي باشد: (احجام بزرگتر حرارت را به كندي از دست مي دهند و براي مدت هاي طولاني فعال مي مانند. عامل بعدي «نوع ساخت» كه به توانايي كنوكسيون در يك كره فضايي تأثير مي گذارد).
براي مثال درون مملو از مايع ماننده «گاني مد» بسيار بيشتر آمادگي براي تكتونيك دارد تا كراتي كه داخل سنگي دارند مانند: ماه، زهره، مريخ و تير. مقدار «راديواكتيويتي» در ساخت فعلي سيارات باعث افزايش «كنوكسيون» داخلي مي گردد به دليل اينكه تلاشي هسته‌اي باعث ايجاد حرارت مي گردد.
به طور آشكار، درون ماه، تير و مريخ صلب تر از آنند كه حرارت دروني آنها باعث چرخه انرژي و حركت صفحات تكتونيك مي گردد.
B8 : احتمالاً زمين هم حرارت داخلي زيادي را از دست خواهد داد تا كنوكسيون متوقف گردد. آنگاه زمين لرزه و فعاليت هاي آتشفشاني متوقف خواهند گرديد. كوه هاي جديدي به وجود نخواهند آمد و چرخه زمين شناسي، ساخته شدن كوه ها، فرسايش، رسوب گذاري و به وجود آمدن خاك، گيسخته شدن رو به كاهش مي گذارد. اينكه دقيقاً كره زميني كي سرد شده و آرام گرفته است و به شكلي سطح خود را تغيير خواهد داد و آب و هواي كره ما قابل سكونت خواهد ماند هيچ كس نمي داند. خوبشختانه اين تغييرات تا ميلياردها سال ديگر پيش نخواهد آمد.

در اصطلاح زمين شناسي، صفحه (Plate) به معني تخته سنگي بزرگ و جامد از سنگ مي‌باشد. كلمه تكتونيك (tec tonics) از ريشه يوناني به معني ساختن نشأت مي گيرد. قرار دادن اين دو كلمه در كنار يكديگر اصطلاح (Plate techtonics) را به وجود مي آورد كه نشان مي دهد چگونه سطح زمين از كنار هم قرار گرفتن صفحات شكل گرفته است.
نظريه تكتونيك صفحات (Theoory ot plate techtonics) شرح مي دهد كه خارجي ترين لايه زميني تقيسيم شده به يك دو جين و يا تعداد بيشتري از صفحات كوچك و بزرگ كه با حرارت نسبت به يكديگر همديگر را مي رانند و هر كدام حرارت بيشتري دارد متحرك تر است.

پيش از ارائه نظريه تكتونيك صفحات به هر شكل، برخي از مردم باور داشتند قاره ها به شكل امروز قطعات جداگانه اي بوده اند از خشكي هاي زمين كه پيش از آن نيز وجود داشته‌اند. (ابرقارّه‌ها- Super continents) تصوير پائيني نقاط شكست ابر قاره Pangea (به معني تمام خشكيها در زبان يوناني) را نشان مي دهد كه در تئوري قاره هاي شناور شكل يافت كه خود زمينه‌اي براي نظريه تكتونيك صفحات بود.
با در نظر گرفتن نظريه قاره هاي شناور، ابر قاره Pangea شروع به كشش نمود (در حدود ۲۰۰ تا )۲۲۵ ميليون سال پيش احتمالاً به قطعاتي تقسيم شد كه ما امروز به شكل قاره ها مي شناسيم.