محیط زیست

آتشفشان، زلزله و حرکت صفحات زمین

3 هفته گذشته

مشاهده تصویر

اشتراک گذاری

https://rangin-kaman.net/?p=121682

لینک کوتاه

دکتر ریموند رخشانی

مقاله و فایل صوتی چهل و ششم

با سلام، من ریموند رخشانی هستم و حوزه کارشناسی من مهندسی‌ سیستم‌ هاست، و تخصص من در بکارگیری اندیشه سیستمی‌ برای انتقال فن آوری و اجرا و پیاده سازی تولید فراورده‌ های نوین می‌‌ باشد.
در این سلسله از مقالات و فایل‌ های صوتی، کوشش می کنم که علم مدرن را (به زبان فارسی) از پایه به دوستانی که علاقمند هستند، در حد توان، ارائه کنم. از اساتید، پژوهشگران و اندیشمندان عزیز، خواهشمندم که لینک‌ ها را به دوستان و بویژه به جوانان دانش پژوه ما (که اغلب دسترسی نظام مند برای آشنایی با علم مدرن – به زبان فارسی – ندارند) ارسال فرمایند.

در حُوزه ­ی علم نَظریه‌ های ساده ­ای که قادرند مشاهداتی گوناگون را در چارچوبی یگانه و واحد[۱] توضیح دهند بسیار باارزش مَحسوب می‌‌ شوند. نظریه­ ی “تکتونیک صفحه ­ای[۲]” یا” صفحاتِ شناور”  کره­ ی زمین چنین نظریه ­ای است[۳]. آن نظریه توانسته است که اطلاعات و داده‌ های موادِ معدنی و فسیل ­ها، زلزله‌ ها[۴] و آتشفشان­ ها و زمین­ شناسی‌ و ساختِ عمیقِ درونِ کره­ ی زمین[۵] را درهم ادغام کند و چارچوبی واحد بوجود آورد[۶]. آن نظریه[۷] همچنین برای درکِ ما از دگرسانی‌ های درازمدتِ آب ­وهوا[۸]، توزیع موادِ معدنی در کره­ ی ما[۹] و راه‌ های تکاملی هستی اساسی‌ شمرده می ‌‌شود.[۱۰]

سنگ‌ هایی‌ که نزدیک به سطحِ زمین[۱۱] هستند را می‌‌ توان بر اساسِ سختی‌ شان تشریح کرد[۱۲].

  • لیتوسفیر[۱۳] شاملِ پوسته­ ی زمین و بخش باریکِ بالایی‌ قسمتِ لایه­ ی زیرین یعنی‌ تاقچه­ ی زمین است[۱۴]. ترکیبِ سنگواره­ ای این قسمت از زمین، سخت ، سرد و شکننده است و حدودا لایه ­ای زمینی به ضخامت ۵۰ تا ۱۰۰ کیلومتر را تشکیل می ‌‌دهد[۱۵].
  • لیتوسفیر  بر رویِ لایه­ ای نسبتا نرم و داغ از زمین قرار دارد که آستنوسفیر[۱۶] نامیده می ‌‌شود. این لایه تا اعماق تاقچه­ ی زمین ضخامت دارد.
  • صفحاتِ شناورِ کره ­ی زمین  قطعاتِ بزرگِ لیتوسفیر هستند که بدلیل فعل ­وانفعالاتی در اثرِ حرارتِ گرمایی آستنوسفیر جابجا می‌‌ شوند[۱۷].
  • در چنین طرحی، قاره‌ ها، همانند تخته‌ های بزرگِ چوبی بر سطحِ دریا، صفحه ‌هایی‌ از سنگ و موادِ معدنی هستند که بر روی لیتوسفیر  شناور اند[۱۸].
  • نقشه­ ای از صفحاتِ زمین دوازده قطعه­ ی بزرگ را بر روی کره­ ی زمین تصویر کرده است[۱۹]. آن نقشه­ ی علمی‌ مرز‌های آن صفحاتِ زمین را هم که بر اساس حرکاتِ نسبیِ‌ صفحات اندازه­ گیری شده­ اند به مرز‌هایِ “همگرا”، “واگرا” و” ترادیسی” یا “تبدیلی” تقسیم کرده­ است[۲۰]. این نقشه­ یِ علمی‌ امروزه اساسِ علومِ زمینی‌ است[۲۱].

مرزبندی‌ های “واگرای” صفحات مناطقی به درازایی بسیار زیاد هستند که اغلب در دو طرف‌ شان پوسته ­ای  جدید شکل گرفته است[۲۲].

  • اغلب هنگامیکه حرارتِ لایه ­ی زیرین از طاقچه[۲۳]  به سطح منتقل می‌‌ شود، صفحاتِ (واگرا) ازهم­ جدا می ­شوند.
  • حرارتِ اضافه­ ی درونی‌ باعثِ ذوب جانبی و جزیی بخش‌ هایی‌ از سنگ‌ های نزدیک به سطحِ زمین می ‌‌شود[۲۴] و موادی مذاب درونی‌[۲۵] می‌‌ سازد که اغلبِ آن مواد  در مناطقِ آتشفشانی جذبِ کانال‌ های آتشفشانی می‌‌ شود.
  • موادِ مذابِ بیرونی‌ تولیدشده[۲۶] در شکاف‌ ها اغلب سنگهای سیاه و انبوهی هستند که مخلوطی از اکسید‌های سیلیکن، منگنز و آهن هستند و سنگ بازالت[۲۷] یا مرمرِ سیاه خوانده می‌‌ شوند.

کره ­ی زمین مرزبندی‌ هایِ “واگرای”  فراوانی دارد که معروف‌ ترینِ آنها رشته­ کوه‌ هایِ “اطلسِ میانه[۲۸]” یا “پشته­ ی میان­ اطلسی” است[۲۹].

  • اندازه­گیری‌ های علمی‌ نشان می‌‌ دهند که آهنگِ این “واگرایی” حدودا ۲ تا ۴ سانتیمتر در سال است.
  • با درنظرگرفتنِ چنین آهنگِ “واگرایی،” اگر “نوارِ فیلم­ مان” را به عقب برگردانیم اقیانوسِ اطلس حدودا ۲۰۰ میلیون سال پیش می ‌‌باید شکل گرفته­ باشد.
  • مرزبندیِ “واگرای” دیگری هم که “بلندی پاسیفیکِ شرقی[۳۰]‌” نامیده شده در جنوبِ اقیانوس آرام است.
  • همه­ ی سیستم‌ های گسلیِ “واگرایِ”  اقیانوس­ ها سیستم‌ هایی آبگرمایی[۳۱] و بسیار پیچیده ­اند که آب‌ ها از طریقِ گسل­ های زیرزمینی با حرارتِ کنش‌ هایِ آتشفشانیِ زمین گرم ­شده و جریان می‌‌ یابند[۳۲]. در اعماقِ دریاها سیستم‌ های زیست ­محیطیِ[۳۳]‌ بسیار مهمی‌ متکی‌ بر جریان‌ های گرمِ آب هستند[۳۴].

مرزبندی‌ هایِ “همگرا”  در مناطقی هستند که صفحاتِ کره­ ی زمین بسوی یکدیگر در حرکت­ اند و موجب فروبردن مواد پوسته ­ای[۳۵] بسوی درون یا بسوی طاقچه­ ی زمین می ‌‌شوند. نوع برخورد‌هایِ “همگرایِ” صفحات متفاوت است و بستگی به آن دارد که آیا یکی‌ یا هردوی صفحات موادی قاره ­ای حمل می ‌‌کنند یا خیر.

  • اگر هیچ یک از دو صفحه حامل موادِ قاره­ ای نباشند، در آنصورت یکی‌ از صفحه‌ های اقیانوسی[۳۶] به زیرِ دیگر صفحه فرومی‌‌ رود که فرآیندِ “فروکِشی‌” یا “زیرکِشی‌” خوانده می ‌‌شود. اگر یکی‌ از صفحه‌ ها حامل مواد قاره­ای باشد، در آنصورت دیگر صفحه بدون استثنا به “زیر کشیده” می ‌‌شود.[۳۷]
  • صفحه‌ های سرد و سختِ پوسته  از موادِ داغِ طاقچه ­ی زمین متراکم­ ترهستند و نتیجتاً گرانش یا جاذبه هم صفحات را بدرون و بسوی تاقچه­ ی زمین می‌‌ کشد.
  • آهنگِ “فروکِشی[۳۸]” صفحات با آهنگِ “واگرایی”  تقریبا برابر و حدودا چند سانتیمتر در سال است.

مناطق “فروکِش[۳۹]” محل­ هایِ ­کنش‌ هایِ شدید زمین ­شناسانه هستند.

  • فرآیندِ “فروکِشی” یا “زیرکِشی” اغلب همراه با زلزله‌ هایِ عمیقی هستند که مناطقِ “فروکِش” را انبوه­ تر می‌‌ کنند.
  • انبوه­ تر شدن مناطق باعثِ فرستادنِ موادِ بیشتری به کانال ‌ها هستند و بهمین دلیل مناطق “فروکِش” با کنش‌ های آتشفشانی بیشتری هم روبرو هستند[۴۰]. موادِ فرستاده­ شده به کانال­ ها بهنگامِ آتشفشان بشکل موادِ مذاب به سطح باز می ‌‌گردند.
  • اغلب فروکِشی پوسته ­ی زمین به درون و متعاقبا بیرون­ دهی‌ موادی مذاب  بهنگامِ آتشفشان موجبِ جابجایی و بوجود آمدنِ لایه‌ های موادِ معدنی هم می‌‌ شود. بسیاری از معادنِ فلزات در مناطقی هستند که در گذشته آتشفشان‌ هایی‌ بدلیل مرزبندی‌ های “همگرا” داشته ­اند.

گاهی‌ هم هر دو صفحه­ ی “همگرا” حاملِ موادِ قاره ­ای هستند. در چنین مواردی بندرت “فروکِشی”  اتفاق می ‌‌افتد و برخورد‌شان فقط موجبِ زلزله‌ های سنگین یا شکل ­گیری کوه‌ ها و دیگر برآمدگی‌ ها می‌‌ شود.[۴۱]

  • برای نمونه برخوردِ بین دو صفحه­ ی بزرگِ هند و صفحه­ ی آسیا-اروپا[۴۲] در زمان ‌های گذشته موجبِ بوجود آمدن بلند‌ترین رشته­ کوه ‌ها یعنی‌ هیمالیا شده است[۴۳] که به سبب برخورد‌های امروزی آن دو صفحه بهم، ارتفاع آن کوه‌ ها هنوز رو به ازدیاد است[۴۴].
  • بوجودآمدن کوه‌ هایِ آپالاچی[۴۵]  در قاره­ ی آمریکا هم در نتیجه­ ی برخورد دو صفحه­ ی اطرافِ آن در حدود ۴۰۰ یا ۵۰۰ میلیون سال پیش بوده است.

مرزبندی ‌های ” ترادیسی” یا “تبدیلی”  نقصان‌ های دیگرِ پوسته­ ی زمین هستند[۴۶] که در آنها صفحات در کنار هم می ‌‌لغزند[۴۷] .

  • بر روی کره ­ای با نقصان‌ های “واگرا” و “هم­ گرا،” نقصان‌ هایی” ترادیسی” یا “تبدیلی “طبیعی هستند.
  • نقصانِ سن­آندِره­آس در آمریکا نمونه­ ی چنین نقصانی است و هر چند دهه در نزدیکی‌ آن نقصان زلزله­ ی بزرگی‌ اتفاق می ‌‌افتد[۴۸].
  • در سیستمِ گسل‌ های کفِ اقیانوس ­ها، به فواصلی در حدود چندین­ صدکیلومتر، نقصان‌ های ” ترادیسی” یا “تبدیلیِ” بسیاری موجودند[۴۹].
  • در بسیاری مرزبندی‌ های” ترادیسی” یا “تبدیلی” از جمله بین صفحه­ ی آفریقا با صفحه ­ی آسیا [۵۰] زمین ­لرزه‌ ها برای مدت‌ ها متوقف شده­ اند.

انتقالِ همرفتی یا هم ­بُرداری یا وزشیِ حرارت[۵۱] از تاقچه­ ی زمین به پوسته[۵۲] حرکتِ  “تکتونیک صفحه­ ای” یا “صفحاتِ شناور “را باعث می ‌‌شود[۵۳] و در بیشترِ موارد مکانِ آتشفشان‌ ها را کنترل می‌‌ کند[۵۴]. با اینهمه در مواردی مانندِ هاوایی و یلوستون[۵۵] (در آمریکا) آتشفشان‌ ها در وسط یا میانه­ ی صفحات هستند[۵۶]. در این موارد نوعِ دیگری از تراگسیل یا انتقالِ حرارت، چنین آتشفشان‌ ها را بوجود می‌‌ آورند.

گاهی‌ کانال‌ های موادِ مذاب بصورت متمایل از اعماق درونی ­تر طاقچه ­ی زمین، شاید از ژرفای ۳۰۰۰ کیلومتر و بیشتر، آغاز می ‌‌شوند[۵۷].

مکان این کانال‌ ها اغلب ارتباطی‌ با نقصان‌ های پوسته­ ی زمین ندارند و چون مسیری متمایل دارند گاهی‌ کانال‌ های موادِ مذاب بجای حرکت در مسیرِ گسل­ ها همچون نقبی به زیرِ صفحات و میانه‌­ ی آنها ختم می ­شوند[۵۸] و با ذوب و نرم­ کردنِ سنگ ­ها کانال‌ هایی‌ آتشفشانی در پوسته­ ی زمین ایجاد می‌‌ کنند[۵۹].

—————————————–

[۱]

unifying framework

[۲]

Kearey, Phillip, and Klepeis, Keith, A. and Vine, Fredrick, J. Global Tectonics. Wiley-Blackwell, 2009.

[۳]

Rakhshani, Raymond. Origins of Modernity. Even Development in the Evolution of Science and Technology. South Carolina: CreateSpace, A Division of Amazon Publishing, 2011.

[۴]

Than, Ker. Earthquakes (True Books: Earth Science.) True Books, Earth Science, 2009.

[۵]

Brush, Stephen, G. A History of Modern Planetary Physics: Volume 1, The Origin of the Solar System and the Core of the Earth from LaPlace to Jeffreys: Nebulous Earth. Cambridge University Press, 2009.

[۶]

Livermore, Roy. The Tectonic Plates are Moving! Oxford University Press, 2018.

[۷]

Saunders, Craig. What is the Theory of Plate Tectonics? Crabtree Publishing Company, 2011.

[۸]

Livingston, Robert, J. Climate Change and Coastal Ecosystems: Long-Term Effect of Climate and Nutrient Loading on Trophic Organization (CRC Marine Science.) CRC Press, 2014.

[۹]

Gonzalez, Walter, and Burch, James, L. Key Processes in Solar- Terrestrial Physics. Springer, 2012.

[۱۰]

Press, F. and Siever, R. Understanding Earth, 2nd Edition. New York: Freeman, 1997.

[۱۱]

Nemeth, Jason, D. Earth’s Layers. Powerkids Publishers, 2012.

[۱۲]

Monroe, James. and Wicander, Reed. The Changing Earth: Exploring Geology and Evolution, 7th Edition. Brooks Cole, 2014.

[۱۳]

lithosphere

[۱۴]

Terasaki, Hidenori, and Fischer, Rebecca, A. Deep Earth: Physics and Chemistry of the Lower Mantle and Core (Geophysical Monograph Series.) American Geophysical Union, 2016.

[۱۵]

Stuewe, Kurt. Geodynamics of the Lithosphere: An Introduction. Springer, 2007.

[۱۶]

asthenosphere

[۱۷]

Udias, Augustin, and Buforn, Elisa. Principles of Seismology. Cambridge University Press, 2018.

[۱۸]

Artemieva, Irina. The Lithosphere: an Interdisciplinary Approach. Cambridge University Press, 2018.

[۱۹]

National Geographic Maps. National Geographic: The Dynamic Earth, Plate Tectonics Wall Map. National Geographic Maps, 2017.

[۲۰]

Stein, Seth, and Wysession, Michael. An Introduction to Seismology, Earthquakes and Earth Structure. Wiley- Blackwell, 2002.

[۲۱]

Abbott, Patrick Leon. Natural Disasters. McGraw-Hill Education, 2016.

[۲۲]

National Research Council. Understanding the Mid-Atlantic Ridge: A Comprehensive Program. National Academy of Sciences, 1972.

[۲۳]

Semenov, Vladimir, and Petrishchev, Maxim. Induction Soundings of the Earth’s Mantle (GeoPlanet: Earth and Planetary Sciences.) Springer, 2018.

[۲۴]

Van Rose, Susanna. DK Eyewitness Books: Volcano and Earthquake, Witness the Power of our Restless Planet from Violent Eruptions to Terrifying Ts. DK Children, 2014.

[۲۵]

magma

[۲۶]

lava

[۲۷]

basalt

[۲۸]

Ballard, R. D. and Moore, J. G. and Heirtzler, J. R. Photographic Atlas of the Mid-Atlantic Ridge Rift Valley. Springer, 1977.

[۲۹]

Seibold, Eugene, and Berger, Wolfgang. The Sea Floor: An Introduction to Marine Geology. Springer, 2017.

[۳۰]

East Pacific Rise

[۳۱]

hydrothermal

[۳۲]

Simon, Seymore. Volcanoes (Smithsonian-Science.) Collins, 2006.

[۳۳]

deep water ecosystems

[۳۴]

Seibold, Eugene, and Berger, Wolfgang. The Sea Floor: An Introduction to Marine Geology. Springer, 2017.

[۳۵]

crust material

[۳۶]

Subduction of oceanic plates

[۳۷]

زمین­ لرزه و خیزاب (tsunami) عظیم اخیر در ژاپن بدلیل همین “فروکشی” صفحات کره­ ی زمین بخاطر مرزبندی همگرای آن منطقه در زیر اقیانوس بوده­ است.

[۳۸]

rate of subduction

[۳۹]

subduction zones

[۴۰]

Pyle, David, M. Volcanoes: Encounter through the Ages. Bodleian Library, Oxford University Press, 2017.

[۴۱]

McPhee, J. Annals of the Former World. New York: Farrar, Strauss, and Giroux, 1998.

[۴۲]

The Indian plate and the Eurasian plate

[۴۳]

Frisch, Wolfgang and Meschede, Martin and Blakey, Ronald, C. Plate Tectonics: Continental Drift and Mountain Building. Springer, 2011.

[۴۴]

Mishra, Dinesh, C. Gravity and Magnetic Methods for Geological Studies: Principles, Integrated Explorations and Plate Tectonics. CRC Press, 2011.

[۴۵]

Appalachian mountains

[۴۶]

Livermore, Roy. The Tectonic Plates Are Moving. Oxford University Press, 2018.

[۴۷]

Professor Baby. Why Do Tectonic Plates Crash and Slip? Baby Professor, 2017.

[۴۸]

Fountain, Henry. The Great Quake: How the Biggest Earthquake in North America Changed Our Understanding of the Planet. Crown, 2017.

[۴۹]

Molnar, Peter. Plate Tectonics: A Very Short Introduction. Oxford University Press, 2015.

[۵۰]

The African plate and the Asian plate

[۵۱]

convection

[۵۲]

Schubert, Gerald, and Turcotte, Donald, A. and Olson, Peter. Mantle Convection in the Earth and Planets – ۲ Part Set . Cambridge University Press, 2001.

[۵۳]

Visual Brand Learning. Plate Tectonics Study Guide: Great for ADHD Students. Amazon Digital Services LLC, 2016.

[۵۴]

Frisch, Wolfgang and Meschede, Martin and Blakey, Ronald, C. Plate Tectonics: Continental Drift and Mountain Building. Springer, 2011.

[۵۵]

Yellowstone

[۵۶]

Morris, Larry, and Whittlesey, Lee. The 1959 Yellowstone Earthquake. The History Press, 2016.

[۵۷]

Francis, Peter, and Oppenheimer, Clive. Volcanoes. Oxford University Press, 2003.

[۵۸]

Sigurdsson, Haraldur, and Houghton, Bruce, and McNutt, Steve, and Rymer, Hazel, and Stix, John. The Encyclopedia of Volcanoes, 2nd Edition. Academic Press, 2015.

[۵۹]

Hutton, James. Theory of the Earth. CreateSpace Independent Publishing Platform, 2012.

Facebook Comments
ارسال دیدگاه

نام شما


ایمیل شما


وب سایت شما

نظر شما