علوم تجربی

– زمین ساخت ورقه ای

در اوایل قرن بیستم نظریه ای به نام جابه جایی قاره ها توسط آلفرد وگنر، هواشناس و زمین فیزیکدان آلمانی عنوان شد که با نظریه های قبلی در مورد ثابت بودن وضعیت قاره ها و اقیانوسها، تضاد داشت . به همین سبب هم، این نظریه در ابتدا با شک و تردید تلقی شد و عده ای حتی آن را به مسخره گرفتند!
در واقع بیشتر از 50 سال زمان لازم بود تا اطلاعات کافی برای تأیید نظریه ی جدید جمع آوری شود تا سرانجام آن نظریه ی ضعیف جای خود را به نظریه ی زمین ساخت ورقه ای بدهد. نظریه ای که برای نخستین بار، دید جامعی درباره ی فعالیت های درونی زمین به دانشمندان می داد.  

 

  عقیده ای پیشرفته در زمان خود

وگنر، در کتابی که در سال 1915 منتشر کرد، اصول عقاید خود را شرح داده است. او معتقد به وجود قاره ای عظیم به نام پانگه آ (به معنای همه ی خشکی ها ) است که در حدود 200 میلیون سال پیش، شروع به قطعه قطعه شدن کرد و سرانجام قاره های امروزی را به وجود آورد.
این قاره (پانگه آ) چند میلیون سال بعد مبدل به دو قاره بزرگ لورازیا (laurasia) و گندوانا (Gondwana) شد که اولی شامل آمریکای شمالی، گرینلند و بیشتر قسمتهای آسیا و اروپای امروزی است و دومی آمریکای جنوبی، آفریقا ، قطب جنوب، هندوستان ، استرالیای کنونی را شامل می شده است.











                             




– زمین ساخت ورقه ای

در اوایل قرن بیستم نظریه ای به نام جابه جایی قاره ها توسط آلفرد وگنر، هواشناس و زمین فیزیکدان آلمانی عنوان شد که با نظریه های قبلی در مورد ثابت بودن وضعیت قاره ها و اقیانوسها، تضاد داشت . به همین سبب هم، این نظریه در ابتدا با شک و تردید تلقی شد و عده ای حتی آن را به مسخره گرفتند!
در واقع بیشتر از 50 سال زمان لازم بود تا اطلاعات کافی برای تأیید نظریه ی جدید جمع آوری شود تا سرانجام آن نظریه ی ضعیف جای خود را به نظریه ی زمین ساخت ورقه ای بدهد. نظریه ای که برای نخستین بار، دید جامعی درباره ی فعالیت های درونی زمین به دانشمندان می داد.  

 

  عقیده ای پیشرفته در زمان خود

وگنر، در کتابی که در سال 1915 منتشر کرد، اصول عقاید خود را شرح داده است. او معتقد به وجود قاره ای عظیم به نام پانگه آ (به معنای همه ی خشکی ها ) است که در حدود 200 میلیون سال پیش، شروع به قطعه قطعه شدن کرد و سرانجام قاره های امروزی را به وجود آورد.
این قاره (پانگه آ) چند میلیون سال بعد مبدل به دو قاره بزرگ لورازیا (laurasia) و گندوانا (Gondwana) شد که اولی شامل آمریکای شمالی، گرینلند و بیشتر قسمتهای آسیا و اروپای امروزی است و دومی آمریکای جنوبی، آفریقا ، قطب جنوب، هندوستان ، استرالیای کنونی را شامل می شده است.
فاصله دو قاره لورازیا و گندوانا را دریایی به نام تتیس (Tethys) پر می کرده است که امروزه دریاهای مدیترانه، مازندران و سیاه را بازمانده های آن می دانند. وسعت این دریای اولیه را هم از روی طبقات چین خورده ای که از جبل الطارق تا اقیانوس آرام امتداد دارند می توان تشخیص داد، زیرا این رسوبات در کوه های پیرنه، آلپ، قفقاز، البرز، اطلس و هیمالیا یافت می شوند.
چیزی از تقسیم شدن پانگه آ نگذشته بود که آمریکا جنوبی و آفریقا نیز به صورت یک قطعه از گندوانا جدا شدند . بعدها با پدید آمدن اقیانوس اطلس جنوبی، این دو قاره نیز ازهمدیگر مجزا گشتند.
در حدود 65 میلیون سال قبل اقیانوس اطلس توسعه بیشتری به سمت شمال یافت، استرالیا از قطب جنوب جدا شد و هندوستان نیز شروع به حرکت به سمت شمال و پیوستن به آسیا کرد.
به طور کلی دلایلی که در کتاب ونگر برای درست بودن نظریه ی جابه جایی قاره ها ارائه شده اند عبارتند از :

1 – انطباق حاشیه ی قاره ها:
وگنر، شباهت زیادی را میان دو حاشیه ی شرقی آمریکای جنوبی و غربی آفریقا یافته بود، و همین شباهت ظاهری می توانست دلیل بر این موضوع باشد که در گذشته، این دو قاره به هم متصل بوده و بعدها از هم جدا شده اند.

 

2– سنگواره ها :

بعضی از سنگواره هایی که امروزه در روی دو قاره مجاور هم پیدا می شوند، حاکی از آنند که در گذشته آن قاره ها یک پارچه بوده اند.

3 – اقسام سنگ ها و شباهت های ساختاری :
اگر قاره ها در گذشته به هم متصل بوده اند، قاعدتاً باید سنگ هایی مربوط به زمانهای گذشته که امروز در آنها دریافت می شود، از لحاظ سن و جنس مشابه باشند. وجود چنین شباهتی میان سنگ های شمال غرب آفریقا و شرق برزیل به اثبات رسیده است. در این مناطق ، سنگهای متعلق به 550 میلیون سال پیش ، در کنار سنگ های قدیمی و دو میلیارد ساله هستند، تشابه سنگها طوری است که فقط با فرض متصل بودن قاره ها به هم در گذشته های بسیار دور قابل توجیه است.


4 – آب و هوا :
‌ وقتی ثابت شد که در قسمتهایی از قاره های واقع در نیم کره ی جنوبی که امروزه در حدود منطقه استوا قرار دارند، آثار یخچالی مشاهده شده است وگنر نتیجه گرفت که در گذشته، همه ی آن مناطق در محل قطب و در کنار همدیگر واقع بوده اند

 

 

  عقاید موافق و مخالف

اگر چه بیشتر معاصران وگنر، با نظریات او مخالف بودند، ولی یک زمین شناس اهل آفریقای جنوبی به نام دوتوا و یک زمین شناس اسکاتلندی به نام هولمز، آن را شایسته ی توجه دانستند. دوتوا در سال 1937 مطلبی با عنوان قاره های سرگردان ما منتشر کرد و در آن، استدلالهای ضعیف وگنر را کنار گذاشت و خود شواهد محکم تری در این زمینه ارائه داد. هولمز نیز در کتاب زمین شناسی فیزیکی خود پیشنهاد کرد که وجود جریانهای کنوکسیون در داخل گوشته ی زمین می تواند دلیل احتمالی حرکت قاره ها باشد. نظریه ی هولمز هنوز هم با آن که تاکنون زمین شناسان در مورد عوامل حرکت دهنده قاره ها به توافق عمومی نرسیده اند، از اعتبار برخوردار است.  

 

  مغناطیس دیرین

مسئله ی جابه جا شدن قاره ها برای بار دوم وقتی بر سر زبانها افتاد که عده ای به کاوش در بستر اقیانوسها علاقه مند شدند.
مطالعه ای که در دهه 1950 ، در اروپا روی مغناطیس دیرین انجام گرفت، به کشف ارزنده ای منجر شد. به این معنی که آرایش دانه های مانیتیت موجود در گدازه های زمانهای مختلف، کاملاً با هم تفاوت داشت. با این ترتیب معلوم بود که یا نوعی سرگردانی قطبی در طول زمان وجود داشته ، یا آن که قاره ها جا به جا شده اند. با آن که قطبین مغناطیسی جای خود را عوض می کنند، مطالعه در روی میدان مغناطیسی زمین نشان می دهد که قطبین مغناطیسی تقریباً همیشه در نزدیکی قطبین جغرافیایی قرار می گیرند. اگر قطبهای جغرافیایی سرگردانی قابل ملاحظه ای نداشته باشند – که ما نیز به این واقعیت معتقدیم – قطبهای مغناطیسی هم نباید زیاد جا به جا شوند. در این صورت، تنها دلیل سرگردانی قطبی را می تان به جابه جا شدن قاره ها نسبت داد.
با این همه ، یافته های مغناطیس دیرین هم نتوانست کمک چندانی به اثبات نظریه ی جابه جایی قاره ها بکند زیرا مغناطیس سنجی روشی جدید بود و هنوز مورد تأیید قرار نداشت. گذشته از آن خاصیت مغناطیسی سنگ ها به مرور ضعیف می شود و یا سنگ ها می توانند مجدداً مغناطیسی شوند.  

 

  سرآغاز یک تحول فکری

در طول دو دهه ی 1950 و 1960 ، اطلاعات زیادی درباره جزئیات ساختمانی بستر اقیانوسها به دست آمد. از جمله معلوم شد که :
1 – رشته کوه های بسیار طویل در اقیانوسها وجود دارد.
2 – جریان گدازه ها و فعالیتهای آتش فشانی در محل رشته کوه میان اقیانوس مشاهده شد
3 – مطالعات زلزله شناسی نشان داد که در اعماق پوسته ی اقیانوسی، فعالیتهایی در کار است.
4 – نمونه برداری از سنگ های بستر اقیانوس، در هیچ نقطه سنگهایی قدیمی تر از 200 میلیون سال را نشان نداد.  

 

  گسترش بستر اقیانوس ها :

در اوایل دهه ی 1960، هری هس ، زمین شناس آمریکایی،‌این واقعیتها را کنار هم گذاشت و از مجموعه ی آن فرضیه ی گسترش بستر اقیانوسها را ارائه داد.
فرضیه ی هس این بود که ، بستر اقیانوسها درمحل جریانهای کنوکسیونی ویژه ای که در گوشته رخ می دهند پدید می آید
با خروج مواد از گوشته، بستر اقیانوس به دو طرف رانده می شود، پس مواد مذاب جایی برای بیرون آمدن و پخش شدن پیدا می کنند. در این صورت، پوسته ی جدیدی در محل شکاف تشکیل می شود، هس ، همچنین اعلام داشت که به جبران این افزوده شدن بر پوسته اقیانوسی، در محل گودالهای عمیق که در حاشیه ی بعضی از اقیانوسها قرار دارند، پوسته ی اقیانوسی قدیمی تر دوباره به درون گوشته کشانده و کم هضم می شود. پس ، پوسته ی اقیانوسی گذشته از جوان بودن، دائماً در حال تجدید شدن است.  

 

  وارونه شدن میدان مغناطیسی زمین :

در همان زمان که هس فرضیه ی خود را ارائه داد، عده ای ژئو فیزیک دان دریافته بودند که جهت میدان مغناطیسی زمین در گذشته، چندین بار وارونه شده، یعنی قطب شمال مبدل به قطب جنوب و بالعکس شده است. شواهد این تغییر جهت میدان مغناطیسی، از مطالعه روی گدازه ها و رسوبات بستر دریا در نقاط مختلف جهان حاصل آمد.  

 

  تعبیری تازه از یک نظریه ی قدیمی

در سال 1968، از نظریه های جابه جایی قاره ها و گسترش بستر اقیانوس ها، نظریه ی کامل تری به نام زمین ساخت ورقی (تکتونیک ورقه ای) ارائه شد. این تئوری چنان جامع است که بیشتر فرایندهای زمین شناسی را به کمک آن می توان تعبیر کرد.
بر اساس نظریه ی زمین ساخت ورقه ای ، سنگ کره ( لیتوسفر) خارجی و جامد شامل 7 ورقه ی بزرگ و تعدادی ورقه کوچک تر است ضخامت ورقه ها در محل اقیانوسها اندک است و بین 70 تا 100 کیلومتر تغییر می کند.


در مقابل ، ورقه ها در زیر قاره ها بین 100 تا 150 کیلومتر و گاهی بیشتر، ضخامت دارند.
حرکت ورقه ها نسبت به هم ، به سه شکل مختلف زیر می تواند صورت بگیرد:

1 – ورقه های دور شونده (واگرا) :
درچنین محل هایی، ورقه ها از خط مرکزی رشته کوهی که در بستر دریا پدید می آید، فاصله می گیرند اما فاصله ی ایجاد شده را مواد مذابی که از درون زمین و سس کره ی داغ بالا می آیند، پر می کنند. با این ترتیب، پس از سرد شدن آن مواد، پوسته ی اقیانوسی جدیدی (لیتوسفر) در بین دو ورقه ی دور شونده پدید می آید.
سرعت متوسط باز شدن بستر دریاها، حدود 5 سانتی متر در سال است. همین سرعت اندک باعث شده است که بستر اقیانوسها در طول 200 میلیون سال اخیر ایجاد شود. در امتداد حاشیه های دور شونده، برآمدگی هایی ایجاد شده است که طول مجموعه ی آن ها در اقیانوس های جهان، به حدود 60 هزار کیلومتر می رسد


در محل ورقه های دور شونده، مرتباً سنگ کره جدید تشکیل می شود. اگر پدیده جبرانی وجود نداشته باشد، باید بر وسعت زمین همچنان افزوده شود. حال آن که سطح زمین مقداری ثابت است، یعنی در مناطقی باید قسمتی از سنگ کره از بین برود. محل برخورد ورقه های نزدیک شونده، از این جمله است.

2 – ورقه های نزدیک شونده (همگرا) :
بسته به این که صفحات نزدیک شونده از چه نوعی باشند، پدیده ی حاصل به یکی از صورت های زیر خواهد بود:
الف) در محل برخورد ورقه ی اقیانوسی با ورقه ی قاره ای ، ورقه ی اقیانوسی خم می شود و به زیر می رود و به تدریج در گوشته هضم می شود که این فرآیند را اصطلاحاً فرو رانش می گویند. در این حال ، مقداری از رسوبات را نیز همراه خود به پایین می کشاند. وقتی این مواد به عمق در حدود یکصد کیلومتر می رسند، حالت ذوب بخشی می یابند، که حاصل آن، ایجاد ماگمایی با ترکیب بازالتی و آندزیتی است. چنین ماگماهایی از سنگ های اطراف محل خود سبک ترند. بنابراین، وقتی مقدارشان به اندازه ای کافی زیاد شد، حرکتی آرام را به سمت بالا در پیش می گیرند و در میان لایه ها، منجمد و متبلور می شوند. مقداری از این ماگما هم ممکن است به سطح زمین برسد و آتش فشانیهای از نوع انفجاری را باعث شود.
(شکل زیر - الف)

ب) وقتی دو ورقه ی اقیانوسی به هم برخورد کنند، یکی به زیر دیگر فرو می نشیند و پدیده ی آتش فشانی مشابه حالت قبل رخ می دهد. اما این بار، محل آتش فشانها در بستر دریا است نه در روی خشکی . اگر این آتش فشانی ها ادامه یابد، ممکن است بعد از مدتی جزایر آتش فشانی در دریا پدید آیند که به قوس جزایر معروفند.
(شکل زیر – ب)

ج) هنگامی که دو ورقه ی قاره ای به هم برخورد کنند، هیچ یک ، به داخل گوشته فرو نمی رود زیرا چگالی هر دوکم است. نتیجه چنین برخوردی ، ایجاد کوه است. رشته کوه های بزرگ اورال، آلپ و آپالاش نیز نتیجه چنین برخوردهایی هستند. کوه های زاگرس نیز باید حاصل برخوردهایی هستند. کوه های زاگرس نیز باید حاصل برخورد ورقه ی عربستان به قاره آسیا باشد. فشار حاصل از برخورد دو ورقه، آن رسوبات را چین داده و به صورت کوه درآورده است.
(شکل زیر – ج)

3 – ورقه های امتداد لغز :
در این نوع حرکت، پوسته جدید ایجاد یا تخریب نمی شود، زیرا دو ورقه ی مجاور، در کنار هم می لغزند، بنابراین ، عملاً در این محل ها گس های متعددی وجود دارد و زلزله های مکرری رخ می دهد.
در سال 1965 ، توزوویلون ، زمین شناس کانادایی با مطالعه در این نوع گسل های امتداد لغز و بزرگ، کمربندهای فعال زمین را به هم ارتباط داد و برای نخستین بار، ایده ی وجود ورقه های تشکیل دهنده ی لیتوسفر زمین ومرز آنها را عنوان کرد. زمین ساخت ورقه ای و پراکندگی زلزله ها : در سال 1968 ، یعنی در همان زمان که نظریه ی زمین ساخت ورقی ارائه شد، سه زلزله شناس، مقاله ای منتشر کردند که نشان می داد چگونه نظریه ی مذکور با توزیع نقاط زلزله خیز جهان هماهنگی دارد.
حفاری در بستر اقیانوس :‌در فاصله ی سال های 1968 تا 1983 ، حفریاتی در 1092 نقطه ، در میان رسوبات بستر اقیانوس ها صورت گرفته است.
اندازه گیری های انجام شده در اقیانوس ها، نشان می دهد که سرعت رسوب گذاری، چیزی در حدود یک سانتی متر در یک هزار سال است . اگر قرار بود که بستر اقیانوس ها بسیار قدیمی باشد، بایستی رسوباتی به ضخامت چندین کیلومتر در آن ها یافت می شد، حال آن که حداکثر ضخامت رسوبات بیشتر از چند صد متر نشان داده نشد.

نقاط داغ :
محققان عقیده دارند که نوعی مخزن در حال بالا آمدن از مواد گوشته، در زیر جزایر هاوایی قرار دارد، ذوب این مواد در هنگام رسیدن به اعماق کم و کاسته شدن از مقدار فشار، باعث پدید آمدن نوعی نقطه ی داغ می شود. نقاط داغ نیز دلیلی دیگر بر حرکت ورقه ها و حتی جهت آن هستند. البته هنوز در مورد چگونگی تشکیل نقاط داغ و نقش آن ها در زمین ساخت ورقی بحث وجود دارد. تعداد نقاط داغ حدود 50 تا 120 مورد تعیین شده است.  

  

عامل های حرکت دهنده

تئوری زمین ساخت ورقی، فقط از حرکت ورقه ها و آثار این حرکت بحث می کند بدون آن که از نیرو یا نیروهای دست اندر کار در این فرآیند صحبتی به میان آورد. در این باره البته، هنوز دلیل قانع کننده ای داده نشده است، اما به احتمال زیاد، توزیع نامساوی گرما در درون زمین باید عامل این حرکت باشد.

زمین ساخت صفحه ای یا تکتونیک صفحه ای

مبحثی که توجه خاصی در این کتاب به آن معطوف شده است کوه ‏ساخت می باشد که تاریخچه داخلی کمربند‏های کوهی است. ما به این موضوع از آن جهت نیاز داریم که فراسوی زمین ‏شناسی ساختاری در جهت بررسی جزئیات تاریخ‏ شماری، توسعه چینه ‏نگاری در سنگ شناسی زنجیره ‏ها منفرد، بکار می آید.
تکتونیک صفحه ‏ای یا (بطورخلاصه) تئوری صفحه می گوید که پوسته وبالاترین جبه زمین، به تعداد کمی از کلاهک‏های کروی صلب و نازک یا "صفحاتی" که بطورمماس نسبت به یکدیگر درحال‏ حرکت هستند تقسیم می شود. مواد صفحات خودشان ( که تا عمق 100 کیلومتر امتداد دارند ) "لیتوسفر" نامیده شده و این بخش، بر بخشی از جبه فوقانی که بعنوان "استنوسفر" شناخته می شود، قرار دارد. منطقه جداکننده میان دو صفحه، یک "مرز صفحه ای" است. ناحیه ‏ای که سه صفحه باهم رویاروی می شوند، یک "پیوندگاه سه‏ گانه"
است.

مرزهای شش صفحه عمده، نواحی دارای فعالیت موضعی زمین لرزه‏ ای، را دنبال کرده یا در حقیقت بوسیله آنها "تعریف" می شوند. ملاحظه می شود که چندین صفحه کوچکتر نیز در نقشه تکتونیکی زمین قابل شناسایی است.

تکتونیک صفحه ای

زمین ساخت صفحه ای یا تکتونیک صفحه ای نام نظریه ای است که در اواخر دهه 1960 میلادی مطرح شد و مکانیسم (رانش قاره ای) را شرح می داد . بر اساس این نظریه ، پوسته ی زمین از چند صفحه ی بزرگ از جنس سنگ سخت تشکیل شده است . این صفحات بر روی سنگ های مذاب و متحرک گوشته زمین که در زیر آن ها قرار دارد ، (شناور) هستند . این صفحات شبیه یک پازل کروی سه بعدی به هم مربوط می شوند . رانش قاره ، نتیجه ی حرکت صفحات پوسته نسبت به یکدیگر است . معمولا عقیده بر آن است که حرکت فوق از (جریان های همرفتی) موجود در اعماق پوسته ریشه می گیرد . جریان های همرفتی ، در لبه های صفحات ، مواد جدید را از گوشته به همراه خود بالا می آورند و پوسته جدید ساخته می شود . بعضی از صفحات ممکن است در امتداد مرزهایشان ، یعنی در جایی که مجموعه گسل های عظیم وجود  دارد ، نسبت به هم لغزش داشته باشند . در گسل سن آندریاس ، واقع در سواحل کالیفرنیای آمریکا ، نمونه ای از این حرکت لغزشی جریان دارد . عقیده ی دانشمندان بر آن است که تشکیل کوه ها نیز نتیجه ی برخورد صفحات پوسته ای است که زمین را با فشار بسیار عظیمی به سمت بالا می رانند . یکی از شواهد نظریه ی زمین ساخت ورقه ای و رانش قاره ای آن است که فسیل های مشابهی از سرخس و خزندگان در آمریکای جنوبی ، افریقا ، هند و قاره ی جنوبگان یافت شده است . این موجودات زنده قادر نبوده اند از اقیانوس ها عبور کنند ، بنابر این نتیجه می گیریم که باید در زمانی از گذشته روی یک خشکی شد واحد و یک پارچه زندگی کرده باشند . این خشکی بعد ها به قطعات مختلفی تقسیم شد که از هم دور شدند و قاره های کنونی را به وجود آوردند


نوشته شده در تاریخ 1391/08/06 توسط آناهیتا کیومرثی
.: Weblog Themes By Blog Skin :.

ابزار وبلاگ

قالب وبلاگ