تاریخ انتشار : ۱۴۰۰/۰۹/۰۳ ساعت ۱۳:۲۲
کد مطلب : ۳۰۷۲۵۰
چه بر سر پوسته در حال ناپدید شدن زمین می‌آید؟
گروه علمی: دانشمندان دریافته‌اند که چه اتفاقی برای پوسته در حال ناپدید شدن زمین بر اثر لغزش صفحات تکتونیکی می‌افتد.به گزارش ایسنا، پوسته بیرونی زمین مانند یک کلوچه شکسته غول پیکر که تکه‌های آن بر فراز دریایی از شیر سوزان شناور است، از تکه‌های سنگی تشکیل شده است که در فرآیندی به نام "زمین‌ساخت صفحه‌ای" یا "تکتونیک صفحه‌ای" دائماً به یکدیگر برخورد می‌کنند و در زیر یکدیگر فرو می‌روند.
زمین‌ساخت صفحه‌ای(Plate tectonics) به بررسی و مطالعه حرکات وسیع‌مقیاس در سنگ‌کُرهٔ(لیتوسفر) کره زمین می‌پردازد. این نظریه براساس نظریه رانش قاره‌ای در نخستین دهه‌های قرن بیستم مطرح شد و پس از اثبات مفهوم گسترش بستر دریا در سال‌های ۱۹۵۰ تا ۱۹۶۰ میلادی توسط بسیاری از زمین شناسان پذیرفته شد.
بر اساس این نظریه، سنگ‌کُره(پوسته کره زمین) یا همان "لیتوسفر" زمین از صفحاتی به نام صفحات تکتونیکی تشکیل می‌شود که در کل شامل هفت یا هشت صفحه اصلی است که در مواردی خود از تعدادی صفحات کوچک تشکیل می‌شوند. این صفحات به صورت مداوم در حال حرکت هستند و بر اثر برخورد این صفحات، پدیده‌هایی همچون زلزله، گسل، شکستگی‌ها، تشکیل کوه‌ها، تشکیل درازگودال‌ها و چین‌خوردگی و دیگر پدیده‌ها حاصل می‌شوند. میزان حرکت این صفحات از کمترین حد برابر با صفر میلی‌متر در سال تا بیشترین حد معادل ۱۰۰ میلی‌متر در سال بسته به نوع، جایگاه و شرایط آنها تخمین زده می‌شود.
صفحات شکل‌دهنده پوسته زمین به طور کل از دو نوع سنگ‌کره‌های اقیانوسی و سنگ‌کره‌های قاره‌ای کلفت‌تر تشکیل می‌شوند که هر نوع پوسته‌های خاص خود را دارند.صفحات پوسته زمین(تکتونیک) به این دلیل قابلیت حرکتی دارند که سنگ‌کره‌های پوشاننده سطح زمین دارای جرم حجمی و نیروی بیشتری در مقایسه با لایه‌های زیرینِ خود به نام سست‌کره هستند.
از این دانش برای مطالعه نحوه رخداد زلزله، زمین‌شناسی مهندسی و مطالعه مخازن نفت و گاز استفاده می‌شود.
مفهوم زمین‌ساخت همچنین برای گفتگو درباره حرکت آهسته صفحه‌ها به‌کار می‌رود که در آن مورد به آن بیشتر زمین‌ساخت صفحه‌ای یا رانش قاره‌ای گفته می‌شود. زمین‌ساخت همچنین به مباحث زلزله، صفحات قاره‌ای و پدیده‌هایی از این دست می‌پردازد.
اما چه اتفاقی برای آن تکه‌های پوسته زمین که زیر دیگری ناپدید می‌شوند و درون زمین فرو می‌روند، می‌افتد؟
مدل‌سازی‌های جدید نشان می‌دهد که آنها ضعیف و خم می‌شوند، اما کاملاً از هم نمی‌پاشند. این مدل‌ها همچنین نشان می‌دهند که تکتونیک صفحه‌ای، حداقل در شکل مدرن آن، احتمالاً تنها طی چند میلیارد سال گذشته آغاز شده است.
تکتونیک صفحه‌ای، زمین لرزه‌ها و آتشفشان‌ها را موجب می‌شود، رشته کوه‌ها و جزایر را ایجاد می‌کند و دلیلی است که قاره‌های زمین که زمانی ابرقاره بودند، اکنون توسط اقیانوس‌ها از هم جدا شده‌اند. اما هنوز اطلاعات زیادی در مورد نحوه عملکرد تکتونیک صفحه‌ای وجود ندارد. مثلا اینکه وقتی یک صفحه زیر صفحه دیگر در ناحیه‌ای به نام منطقه فرورانش می‌لغزد و در گوشته ناپدید می‌شود که لایه میانی زمین و متشکل از مواد مذاب است چه اتفاقی می‌افتد.
محققان برای پی بردن به این موضوع از مدل‌های رایانه‌ای دوبعدی مناطق فرورانش استفاده کردند و آنها را با استفاده از فیزیک شناخته شده نحوه رفتار مواد، مانند نحوه تغییر شکل سنگ‌ها تحت نیروهای خاص، برنامه‌ریزی کردند. سپس مدل حاصل را مشاهده کردند تا ببینند در منطقه فرورانش چه اتفاقی افتاده است و یافته‌های خود را با مشاهدات واقعی مقایسه کردند.
مدل‌های آنها نشان می‌دهد که وقتی یک صفحه در زیر صفحه دیگر فرو می‌رود، آن قطعه‌ی زیرین که به عنوان "اسلب"(slab) شناخته می‌شود، ناگهان به سمت پایین خم می‌شود و ترک می‌خورد. خم شدن همچنین باعث می‌شود که سطح زیرین صفحه ضعیف‌تر شود. در واقع، فشارها صفحه را عمدتا دست نخورده باقی می‌گذارد، اما نقاط ضعف بسیاری در آن به وجود می‌آورد.
"تاراس گریا" نویسنده مسئول این مطالعه و استاد ژئوفیزیک در موسسه فناوری فدرال زوریخ(ETH) در سوئیس می‌گوید: این بدان معناست که صفحات از هم جدا نمی‌شوند و در نتیجه به کشیدن قطعات پشت خود برای مدت بسیار طولانی ادامه می‌دهند. در واقع، یک صفحه می‌تواند صدها میلیون سال زیر صفحه دیگر بلغزد.وی همچنین تایید کرد که شبیه‌سازی‌های محققان با مشاهدات و تصویربرداری لرزه‌ای عمیق که از مناطق ضعیف‌شده یک منطقه فرورانش در ژاپن ثبت شده بود، مطابقت داشت.
همچنین "کنت کاندی" استاد بازنشسته ژئوشیمی و علوم زمین و محیط زیست در مؤسسه معدن و فناوری نیومکزیکو که در این مطالعه مشارکت نداشته است، مدل‌های آنها را "محکم و معنادار" خواند."گریا" افزود: یافته‌های ما نشان می‌دهد که زمین‌ساخت صفحه‌ای مدرن ممکن است همین یک میلیارد سال پیش آغاز شده باشد.
وی گفت در حالی که شکل ابتدایی تکتونیک صفحه‌ای ممکن است بین ۳.۵ تا دو میلیارد سال پیش به وجود آمده باشد، در دوران آرکئن یا پروتروزوئیک احتمالاً بسیار متفاوت از آنچه سیاره ما امروز تجربه می‌کند، بوده است و حدود ۱.۸ تا یک میلیارد سال پیش یک دوره آرام وجود داشته که در آن صفحات بسیار کمتر فعال بوده‌اند.
وی افزود که این نیز فقط یک حدس و گمان است و در حال حاضر بحث و جدل‌های زیادی پیرامون زمان شروع تکتونیک صفحه‌ای وجود دارد.
"کندی" نیز با "گریا" موافق است و می‌گوید: تکتونیک صفحه‌ای مدرن با تمام شاخص‌های زمین شناسی، احتمالا تا یک میلیارد سال پیش شروع نشده بوده است، اما به نحوی حداقل از دو میلیارد سال پیش با ما بوده است.
وی افزود: با این حال، از آنجایی که ما دمای دقیق هسته زمین را در طول زمان نمی‌دانیم، هنوز نمی‌توان جدول زمانی دقیقی از زمانی که صفحات از هم جدا شدند و سفر مداومی را به داخل گوشته آغاز کردند، ارائه داد.
اکنون محققان امیدوارند با استفاده از مدل‌های سه بعدی پیشرفته‌تر، این پدیده و ارتباط آن با زلزله را بیشتر بررسی کنند.این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.
بر اساس این نظریه، سنگ‌کُره(پوسته کره زمین) یا همان "لیتوسفر" زمین از صفحاتی به نام صفحات تکتونیکی تشکیل می‌شود که در کل شامل هفت یا هشت صفحه اصلی است که در مواردی خود از تعدادی صفحات کوچک تشکیل می‌شوند. این صفحات به صورت مداوم در حال حرکت هستند و بر اثر برخورد این صفحات، پدیده‌هایی همچون زلزله، گسل، شکستگی‌ها، تشکیل کوه‌ها، تشکیل درازگودال‌ها و چین‌خوردگی و دیگر پدیده‌ها حاصل می‌شوند. میزان حرکت این صفحات از کمترین حد برابر با صفر میلی‌متر در سال تا بیشترین حد معادل ۱۰۰ میلی‌متر در سال بسته به نوع، جایگاه و شرایط آنها تخمین زده می‌شود.
صفحات شکل‌دهنده پوسته زمین به طور کل از دو نوع سنگ‌کره‌های اقیانوسی و سنگ‌کره‌های قاره‌ای کلفت‌تر تشکیل می‌شوند که هر نوع پوسته‌های خاص خود را دارند.صفحات پوسته زمین(تکتونیک) به این دلیل قابلیت حرکتی دارند که سنگ‌کره‌های پوشاننده سطح زمین دارای جرم حجمی و نیروی بیشتری در مقایسه با لایه‌های زیرینِ خود به نام سست‌کره هستند.
از این دانش برای مطالعه نحوه رخداد زلزله، زمین‌شناسی مهندسی و مطالعه مخازن نفت و گاز استفاده می‌شود.
مفهوم زمین‌ساخت همچنین برای گفتگو درباره حرکت آهسته صفحه‌ها به‌کار می‌رود که در آن مورد به آن بیشتر زمین‌ساخت صفحه‌ای یا رانش قاره‌ای گفته می‌شود. زمین‌ساخت همچنین به مباحث زلزله، صفحات قاره‌ای و پدیده‌هایی از این دست می‌پردازد.
اما چه اتفاقی برای آن تکه‌های پوسته زمین که زیر دیگری ناپدید می‌شوند و درون زمین فرو می‌روند، می‌افتد؟
مدل‌سازی‌های جدید نشان می‌دهد که آنها ضعیف و خم می‌شوند، اما کاملاً از هم نمی‌پاشند. این مدل‌ها همچنین نشان می‌دهند که تکتونیک صفحه‌ای، حداقل در شکل مدرن آن، احتمالاً تنها طی چند میلیارد سال گذشته آغاز شده است.
تکتونیک صفحه‌ای، زمین لرزه‌ها و آتشفشان‌ها را موجب می‌شود، رشته کوه‌ها و جزایر را ایجاد می‌کند و دلیلی است که قاره‌های زمین که زمانی ابرقاره بودند، اکنون توسط اقیانوس‌ها از هم جدا شده‌اند. اما هنوز اطلاعات زیادی در مورد نحوه عملکرد تکتونیک صفحه‌ای وجود ندارد. مثلا اینکه وقتی یک صفحه زیر صفحه دیگر در ناحیه‌ای به نام منطقه فرورانش می‌لغزد و در گوشته ناپدید می‌شود که لایه میانی زمین و متشکل از مواد مذاب است چه اتفاقی می‌افتد.
محققان برای پی بردن به این موضوع از مدل‌های رایانه‌ای دوبعدی مناطق فرورانش استفاده کردند و آنها را با استفاده از فیزیک شناخته شده نحوه رفتار مواد، مانند نحوه تغییر شکل سنگ‌ها تحت نیروهای خاص، برنامه‌ریزی کردند. سپس مدل حاصل را مشاهده کردند تا ببینند در منطقه فرورانش چه اتفاقی افتاده است و یافته‌های خود را با مشاهدات واقعی مقایسه کردند.
مدل‌های آنها نشان می‌دهد که وقتی یک صفحه در زیر صفحه دیگر فرو می‌رود، آن قطعه‌ی زیرین که به عنوان "اسلب"(slab) شناخته می‌شود، ناگهان به سمت پایین خم می‌شود و ترک می‌خورد. خم شدن همچنین باعث می‌شود که سطح زیرین صفحه ضعیف‌تر شود. در واقع، فشارها صفحه را عمدتا دست نخورده باقی می‌گذارد، اما نقاط ضعف بسیاری در آن به وجود می‌آورد.
"تاراس گریا" نویسنده مسئول این مطالعه و استاد ژئوفیزیک در موسسه فناوری فدرال زوریخ(ETH) در سوئیس می‌گوید: این بدان معناست که صفحات از هم جدا نمی‌شوند و در نتیجه به کشیدن قطعات پشت خود برای مدت بسیار طولانی ادامه می‌دهند. در واقع، یک صفحه می‌تواند صدها میلیون سال زیر صفحه دیگر بلغزد.وی همچنین تایید کرد که شبیه‌سازی‌های محققان با مشاهدات و تصویربرداری لرزه‌ای عمیق که از مناطق ضعیف‌شده یک منطقه فرورانش در ژاپن ثبت شده بود، مطابقت داشت.
همچنین "کنت کاندی" استاد بازنشسته ژئوشیمی و علوم زمین و محیط زیست در مؤسسه معدن و فناوری نیومکزیکو که در این مطالعه مشارکت نداشته است، مدل‌های آنها را "محکم و معنادار" خواند."گریا" افزود: یافته‌های ما نشان می‌دهد که زمین‌ساخت صفحه‌ای مدرن ممکن است همین یک میلیارد سال پیش آغاز شده باشد.
وی گفت در حالی که شکل ابتدایی تکتونیک صفحه‌ای ممکن است بین ۳.۵ تا دو میلیارد سال پیش به وجود آمده باشد، در دوران آرکئن یا پروتروزوئیک احتمالاً بسیار متفاوت از آنچه سیاره ما امروز تجربه می‌کند، بوده است و حدود ۱.۸ تا یک میلیارد سال پیش یک دوره آرام وجود داشته که در آن صفحات بسیار کمتر فعال بوده‌اند.
وی افزود که این نیز فقط یک حدس و گمان است و در حال حاضر بحث و جدل‌های زیادی پیرامون زمان شروع تکتونیک صفحه‌ای وجود دارد.
"کندی" نیز با "گریا" موافق است و می‌گوید: تکتونیک صفحه‌ای مدرن با تمام شاخص‌های زمین شناسی، احتمالا تا یک میلیارد سال پیش شروع نشده بوده است، اما به نحوی حداقل از دو میلیارد سال پیش با ما بوده است.
وی افزود: با این حال، از آنجایی که ما دمای دقیق هسته زمین را در طول زمان نمی‌دانیم، هنوز نمی‌توان جدول زمانی دقیقی از زمانی که صفحات از هم جدا شدند و سفر مداومی را به داخل گوشته آغاز کردند، ارائه داد.
اکنون محققان امیدوارند با استفاده از مدل‌های سه بعدی پیشرفته‌تر، این پدیده و ارتباط آن با زلزله را بیشتر بررسی کنند.این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.
پربينندهترين مطالب و خبرها
