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].
—————————————–
unifying framework
Kearey, Phillip, and Klepeis, Keith, A. and Vine, Fredrick, J. Global Tectonics. Wiley-Blackwell, 2009.
Rakhshani, Raymond. Origins of Modernity. Even Development in the Evolution of Science and Technology. South Carolina: CreateSpace, A Division of Amazon Publishing, 2011.
Than, Ker. Earthquakes (True Books: Earth Science.) True Books, Earth Science, 2009.
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.
Livermore, Roy. The Tectonic Plates are Moving! Oxford University Press, 2018.
Saunders, Craig. What is the Theory of Plate Tectonics? Crabtree Publishing Company, 2011.
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.
Gonzalez, Walter, and Burch, James, L. Key Processes in Solar- Terrestrial Physics. Springer, 2012.
Press, F. and Siever, R. Understanding Earth, 2nd Edition. New York: Freeman, 1997.
Nemeth, Jason, D. Earth’s Layers. Powerkids Publishers, 2012.
Monroe, James. and Wicander, Reed. The Changing Earth: Exploring Geology and Evolution, 7th Edition. Brooks Cole, 2014.
lithosphere
Terasaki, Hidenori, and Fischer, Rebecca, A. Deep Earth: Physics and Chemistry of the Lower Mantle and Core (Geophysical Monograph Series.) American Geophysical Union, 2016.
Stuewe, Kurt. Geodynamics of the Lithosphere: An Introduction. Springer, 2007.
asthenosphere
Udias, Augustin, and Buforn, Elisa. Principles of Seismology. Cambridge University Press, 2018.
Artemieva, Irina. The Lithosphere: an Interdisciplinary Approach. Cambridge University Press, 2018.
National Geographic Maps. National Geographic: The Dynamic Earth, Plate Tectonics Wall Map. National Geographic Maps, 2017.
Stein, Seth, and Wysession, Michael. An Introduction to Seismology, Earthquakes and Earth Structure. Wiley- Blackwell, 2002.
Abbott, Patrick Leon. Natural Disasters. McGraw-Hill Education, 2016.
National Research Council. Understanding the Mid-Atlantic Ridge: A Comprehensive Program. National Academy of Sciences, 1972.
Semenov, Vladimir, and Petrishchev, Maxim. Induction Soundings of the Earth’s Mantle (GeoPlanet: Earth and Planetary Sciences.) Springer, 2018.
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.
magma
lava
basalt
Ballard, R. D. and Moore, J. G. and Heirtzler, J. R. Photographic Atlas of the Mid-Atlantic Ridge Rift Valley. Springer, 1977.
Seibold, Eugene, and Berger, Wolfgang. The Sea Floor: An Introduction to Marine Geology. Springer, 2017.
East Pacific Rise
hydrothermal
Simon, Seymore. Volcanoes (Smithsonian-Science.) Collins, 2006.
deep water ecosystems
Seibold, Eugene, and Berger, Wolfgang. The Sea Floor: An Introduction to Marine Geology. Springer, 2017.
crust material
Subduction of oceanic plates
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.
rate of subduction
subduction zones
Pyle, David, M. Volcanoes: Encounter through the Ages. Bodleian Library, Oxford University Press, 2017.
McPhee, J. Annals of the Former World. New York: Farrar, Strauss, and Giroux, 1998.
The Indian plate and the Eurasian plate
Frisch, Wolfgang and Meschede, Martin and Blakey, Ronald, C. Plate Tectonics: Continental Drift and Mountain Building. Springer, 2011.
Mishra, Dinesh, C. Gravity and Magnetic Methods for Geological Studies: Principles, Integrated Explorations and Plate Tectonics. CRC Press, 2011.
Appalachian mountains
Livermore, Roy. The Tectonic Plates Are Moving. Oxford University Press, 2018.
Professor Baby. Why Do Tectonic Plates Crash and Slip? Baby Professor, 2017.
Fountain, Henry. The Great Quake: How the Biggest Earthquake in North America Changed Our Understanding of the Planet. Crown, 2017.
Molnar, Peter. Plate Tectonics: A Very Short Introduction. Oxford University Press, 2015.
The African plate and the Asian plate
convection
Schubert, Gerald, and Turcotte, Donald, A. and Olson, Peter. Mantle Convection in the Earth and Planets – ۲ Part Set . Cambridge University Press, 2001.
Visual Brand Learning. Plate Tectonics Study Guide: Great for ADHD Students. Amazon Digital Services LLC, 2016.
Frisch, Wolfgang and Meschede, Martin and Blakey, Ronald, C. Plate Tectonics: Continental Drift and Mountain Building. Springer, 2011.
Yellowstone
Morris, Larry, and Whittlesey, Lee. The 1959 Yellowstone Earthquake. The History Press, 2016.
Francis, Peter, and Oppenheimer, Clive. Volcanoes. Oxford University Press, 2003.
Sigurdsson, Haraldur, and Houghton, Bruce, and McNutt, Steve, and Rymer, Hazel, and Stix, John. The Encyclopedia of Volcanoes, 2nd Edition. Academic Press, 2015.
Hutton, James. Theory of the Earth. CreateSpace Independent Publishing Platform, 2012.
