وتظهر الدراسة أن التصدع القاري يسبب موجات أرضية عميقة تؤدي إلى رفع خصائص الأرض مثل الجرف والهضاب.
أجاب فريق من العلماء بقيادة جامعة ساوثهامبتون على أحد الأسئلة الأكثر حيرة حول تكتونية الصفائح: كيف ترتفع الأجزاء “المستقرة” من القارات تدريجياً لتشكل المعالم الطبوغرافية الأكثر شهرة على الكوكب.
وفي دراستهم التي نشرت مؤخرا طبيعةدرس الباحثون تأثيرات القوى التكتونية العالمية على تطور المناظر الطبيعية على مدى مئات الملايين من السنين. عندما تتفكك الصفائح التكتونية، تنطلق موجات قوية داخل الأرض، مما يتسبب في ارتفاع الأسطح القارية أكثر من كيلومتر.
سر المنحدرات والهضاب
تساعد النتائج في حل لغز طويل الأمد حول القوى الديناميكية التي تشكل وتربط بعض المناظر الطبيعية الأكثر دراماتيكية على الأرض – وهي ميزات طبوغرافية واسعة تُعرف باسم “الجرف” و”الهضاب” والتي تؤثر بشكل عميق على المناخ والبيولوجيا.
“لطالما اشتبه العلماء في أن التضاريس شديدة الانحدار التي يبلغ ارتفاعها كيلومترًا والمعروفة باسم “الجرف العظيم” – مثل المثال الكلاسيكي حول جنوب إفريقيا – قد تشكلت عندما انقسمت القارات في نهاية المطاف. ومع ذلك، فإن تفسير سبب ارتفاع وتآكل المناطق الداخلية القارية، بعيدًا عن هذه الجروف، لا يزال غامضًا. وقال المؤلف الرئيسي توم جيرنون، أستاذ علوم الأرض في جامعة ساوثهامبتون: “لقد ثبت أن هذه العملية أكثر صعوبة، فيما يتعلق بتكوين هذه التلال العالية؟ ببساطة، نحن لا نعرف”.
أحد الجوانب الأقل فهمًا لتكتونية الصفائح هي الحركات العمودية للأجزاء المستقرة من القارات التي تسمى الكراتونات.
دكتور من جامعة ساوثامبتون. ثيا هينكس، د. فريق يضم ديريك جير وأليس كننغهام من مركز هيلمهولتز بوتسدام – مركز الأبحاث الألماني GFZ لعلوم الأرض و جامعة برمنجهام للإجابة على هذا السؤال الجوهري.
تساعد نتائجهم في تفسير سبب تعرض أجزاء من القارات، التي كان يُعتقد سابقًا أنها “مستقرة”، إلى ارتفاعات وتآكل كبيرين، ولماذا تهاجر مثل هذه العمليات مئات أو آلاف الكيلومترات إلى الداخل، مما يؤدي إلى إنشاء مناطق مرتفعة تسمى الهضاب، مثل الهضبة الوسطى في الجنوب. أفريقيا.
نمذجة الارتفاع القاري والتآكل
بناءً على أبحاثهم التي تربط انفجارات الماس بالتفكك القاري، نشرت العام الماضي في طبيعةاستخدم الفريق نماذج حاسوبية متقدمة وأساليب إحصائية لدراسة كيفية استجابة سطح الأرض لتفكك الصفائح القارية مع مرور الوقت.
واكتشفوا أنه مع انقسام القارات، فإن تمدد القشرة القارية يسبب تحركات في قشرة الأرض (الطبقة الكبيرة بين القشرة واللب).
وقال البروفيسور ساسكا برون، الذي يقود وحدة النمذجة الجيوديناميكية في GFZ بوتسدام: “يمكن مقارنة هذه العملية بحركة واسعة النطاق تتحرك نحو القارات وتزعزع أسسها العميقة”.
أجرى البروفيسور برون والدكتورة آن كليروم، الموجودان أيضًا في موقع بوتسدام، عمليات محاكاة للتحقيق في كيفية تطور هذه العملية. لاحظ الفريق نمطًا مثيرًا للاهتمام: سرعة “موجات” الوشاح التي تتحرك تحت القارات تتطابق بشكل وثيق مع سرعة أحداث التآكل الكبيرة التي اجتاحت القارة في جنوب إفريقيا بعد تفكك قارة غوندوانا العملاقة القديمة.
قام العلماء بتجميع الأدلة على أن المنحدرات العظيمة تشكلت عند حواف الوديان المتصدعة القديمة، على غرار الجدران شديدة الانحدار الموجودة على طول حواف صدع شرق إفريقيا اليوم. وفي الوقت نفسه، يؤدي حدث التصدع أيضًا إلى إنشاء “موجة الوشاح العميقة” التي تنتقل بسرعة 15-20 كيلومترًا لكل مليون سنة عند قاعدة القارة.
وهم يعتقدون أن هذه الموجة تزيل طبقات الصخور من الجذور القارية بشكل حراري.
وقال البروفيسور برون: “إن فقدان المواد القارية يؤدي إلى ارتفاع القارات، على غرار الطريقة التي يفقد بها منطاد الهواء الساخن وزنه – وهي عملية تعرف باسم التوازن”.
وبناءً على ذلك، قام الفريق بوضع نموذج لكيفية استجابة المناظر الطبيعية لهذا الارتفاع الناجم عن الوشاح. تخلق حالات عدم الاستقرار في الوشاح المهاجر موجات من التآكل السطحي تستمر عشرات الآلاف من السنين وتتحرك عبر القارة بنفس السرعة. يؤدي هذا التآكل الشديد إلى إزالة كتلة كبيرة من الصخور، مما يتسبب في ارتفاع المناظر الطبيعية بشكل أكبر، وتشكيل هضاب عالية.
يوضح البروفيسور جين براون: “تُظهر نماذج تطور المناظر الطبيعية لدينا كيف يمكن لسلسلة من الأحداث المرتبطة بالتصدع أن تؤدي إلى ارتفاع وهضبة مسطحة ومستقرة، على الرغم من تآكل عدة آلاف من الأمتار من الصخور الأساسية”. نمذجة عمليات سطح الأرض في GFZ بوتسدام، ومقرها جامعة بوتسدام.
تقدم دراسة الفريق تفسيرًا جديدًا للحركات العمودية الفوضوية للكراتونات بعيدًا عن الحواف القارية، حيث يكون الارتفاع أكثر شيوعًا.
أستاذ مشارك في نظم الأرض بجامعة برمنجهام د. وأضاف ستيف جونز: “في بعض الظروف، يمكن أن تولد التصدعات بشكل مباشر خلايا حمل حراري طويلة العمر على نطاق قاري في الوشاح العلوي، وهنا حجة مقنعة مفادها أن هذه التصدعات قادرة على ذلك. أنظمة الحمل الحراري الناشئة لها تأثيرات عميقة على تضاريس سطح الأرض والتآكل والترسيب والتربة. توزيع الموارد الطبيعية.”
الخلاصة والاتجاهات المستقبلية
إن نفس سلسلة اضطرابات الوشاح التي تؤدي إلى الارتفاع السريع للماس من باطن الأرض العميق تؤثر على العديد من العوامل، من المناخات الإقليمية والتنوع البيولوجي إلى أنماط المستوطنات البشرية.
وأوضح البروفيسور جيرنون، الذي حصل على منحة خيرية كبيرة من مؤسسة WoodNext، التي تديرها مؤسسة مجتمع هيوستن الكبرى، لدراسة التبريد العالمي، أن التفكك القاري لا يؤثر فقط على أعمق طبقات الأرض، ولكن له أيضًا تأثيرات ترددية على سطحها. القارات، كان يُعتقد سابقًا أنها ثابتة.
وخلص البروفيسور كيرنون إلى أن “زعزعة استقرار النوى القارية يجب أن تؤثر أيضًا على المناخ القديم”.
ملحوظة: توماس م. كيرنان، ثيا ك. هينكس، تشاسكا براون، جان براون، ستيفن م. جونز، وديريك جير، وأليس كننغهام، وآن كليروم، “اندماج هوامش الكراتون والأجزاء الداخلية أثناء الانفصال القاري”، 7 أغسطس 2024. طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-024-07717-1
