أن السلسلة المكونة من جزر هاواي وجبال الإمبرور تحت البحرية (في اليمين) قد نشأت عندما مرّت صفيحة المحيط الهاديء فوق بقعة ساخنة ثابتة. كوّنت اللابة المندفعة جزيرة حملتها فيما بعد الصفيحة إلى الشمال الغربي ليستعاض عنها بجزيرة جديدة (في الأسفل). وقد عُزي انعطاف سلسلة الجبال إلى حركة الصفيحة. وقد أشارت الاكتشافات المختلفة إلى أنّ هذا السيناريو غير مكتمل. فلو كان صحيحا فإن الشكل الهندسي لسلسلة الجبال يجب أن يماثل الشكل المتوقع من دراسة البقع الساخنة في حوضي المحيطين الأطلسي والهندي (الخط المتقطع).
خط عرض واسع
في بداية سبعينات القرن الماضي، جاءت الإشارة الأولى عن إمكانية عدم ثبات بقعة هاواي الساخنة وذلك من دراسات أجراها كل من <T.آتووتر> و<P.مولنر> [من معهد ماساتشوستس للتقانة]. فقد نظرا إلى ظاهرتين لاستخلاص حركة الصفائح: أشرطة قاع المحيط وسلاسل الجزر. فعندما تلتقي صفيحتان عند ضهرة وسط المحيط، ينتج من حركتهما مجموعة من أشرطة قاع المحيط. وإذا وجدت تحت كل صفيحة بقعة ساخنة، فإنه تنتج سلسلتان من سلاسل الجزر. ويستطيع الباحثون التنبؤ بمظهر سلاسل الجزر بمسار بقعة ساخنة على إحدى الصفيحتين بمقارنته بمسار السلسلة المماثلة على الصفيحة الأخرى.
بيّن كل من <أتووتر> و<مولنر> أنّ التنبؤات بوجود مسارات متعددة لبقع ساخنة قد فشلت في تطابق مواقع البراكين الحالية، وهذا يوحي بأنّ البقع الحارة قد تحرّكت. وبعد ذلك حسّنت <J.ستوك> [من معهد كاليفورنيا للتقانة] مع زملائها، هذه التقنية وطورتها، وحصلت على النتائج نفسها. فقد كانت التنبؤات عن سلسلة جبال جزر هاواي-إمبرور باستعمال البقع الساخنة في المحيط الأطلسي، متفقة تقريبا مع جزء من سلسلة الجبال المتكوّنة خلال الثلاثين سنة الماضية، ولكنها تنحرف عند التوغّل في زمن أبعد؛ وتكون الانزياحات ما قبل 60 مليون سنة كبيرة جدا.
ومع ذلك، لم تقنع هذه النتائج الكثير من الجيولوجيين. فمن الممكن أن تتدخل تأثيرات أخرى لتفسير عدم التوافق بين مجموعتي المعلومات. فحوضا الأطلسي والهادئ يتكونان من صفائح متاخمة لأنتاركتيكا (للقارة المتجمدة الجنوبية) المكونة بدورها من صفيحتين على الأقل. ويمكن أن تدور هاتان الصفيحتان مثل صندوق التروس gear المتداخلة، مغيّرة الطريقة التي ترتبط بها المعالم الجغرافية في المحيط الأطلسي بتلك التي في المحيط الهادئ. وللأسف، يبقى معظم التاريخ الجيولوجي لقارة أنتاركتيكا غامضا ومختبئا تحت غطاء جليدي سميك. وقد منع هذا الغموض الجيولوجيين من إعادة بناء حركات الصفائح بشكل كامل.
والطريقة الوحيدة لحسم هذه القضية هي العودة إلى العينات الصخرية. وقد قبلتُ هذا التحدي مع زميلي<R.كوتريل> [في جامعة روتشستر] عام 1995. وقمنا بزيارة برنامج حفر المحيط(ODP) في جامعة تكساس (A&M) وتفحصنا لبابات الرسوبيات والصخور المُخزّنة التي تجمعت خلال عدة عقود من الزمن. وكانت المجموعة الواعدة تلك التي جُمعت عام 1992 من أحد جبال الإمبرور البحرية المعروف باسم «ديترويْت» الذي تكوّن ما قبل 75 مليون إلى 81 مليون سنة. كان نوع الصخر البازلت ـ وهو يشبه ما يندفع حاليا في جزيرة بيگ آيلاند في هاواي ـ ويمثل الصخر النموذجي الذي يحفظ الإشارة المغنطيسية. ولم تحظ دراسة هذه اللبابات إلاّ بالقليل من الاهتمام بسبب ما ظنّه الباحثون أنّها تمثّل فترة زمنية قصيرة جدا لدرجة لا تعطي قراءات كافية ودقيقة للميل المغناطيسي.
.جهاز الحفر الذي على ظهر السفينة JOIDES Resolution أنزل ورفع أنبوب الحفر الطويل (مقدمة الصورة) إلى قاع البحر للحصول على عينات صخرية لبابية من الجبال تحت البحرية
دلالات من مغناطيسية الصخر
شكّلت الدراسات المغنطيسية وسيلة لكشف أخطاء النظرة القديمة عن تطور سلسلة جبال هاواي ـ الإمبرور. فعندما تتصلب اللابة في منطقة ما، فإن بعض المعادن يُثبّت الميل الشاقولي أو زاوية الميل الشاقولي لمجال الأرض المغنطيسي عند خط العرض في تلك المنطقة (الأسهم البيضاء تشير إلى التفاصيل). وتتراصف المعادن موازية لسطح الأرض عند خط الإستواء (في الأسفل) ومتعامدة مع سطح الأرض عند الأقطاب المغنطيسية، وبميل متوسط على خطوط العرض الوسطى (في الأعلى). فإذا تحرك الصخر، فإنه يحتفظ بميله المغنطيسي الشاقولي الأصلي. فلو امتدت سلسلة الجبال مع تحرّك الصفيحة فوق بقعة ساخنة ثابتة، فإن الميول المغنطيسية الشاقولية في صخور سلسلة الجبال تحت البحرية يجب أن تُماثل الميول المغنطيسية في الصخور المأخوذة من هاواي، ولكنها لا تُماثلها.
وأثبت تحليل جديد شيئا مختلفا. ولإزالة تأثيرات التمغنط المحرَّض induced وإعادة التوجيه الآني لمجالات المعادن المغنطيسية الكبيرة من أجل تحديد التمغنط الأصلي للمعادن، فقد أجرينا قياس العينات في مقياس المغنطيسية ذي نبيطة التداخل الكمومي الفائقة النقل المدرّعة ونفذنا عملية كاملة لإزالة المغنطيسية. وقد تبين أنّ لباب الصخر كان طويلا بما يكفي لتزويدنا بقراءات دقيقة للميل الشاقولي المغنطيسي، وكذلك بخط العرض الذي تكونت عنده المعادن: 36 درجة شمالا.
قمنا بمقارنة نتائجنا الجديدة بدراسة أجراها عام1980 <M.كونو> [الذي كان في معهد طوكيو للتقانة] مستعملا عينات مشروع الحفر البحري العميق (DSDP) السابق للبرنامجODP. فقد أخذ عينات من الجبل تحت البحري «سويكو»، الذي تعود نشأته إلى ما قبل 61 مليون سنة، من سلسلة جبال الإمبرور ووجد أن هذا الجبل تحت البحري قد تكوّن عند خط عرض 27 شمالا. وهذه النتائج كانت مدهشة. فإذا كانت بقعة هاواي ثابتة، وهي الآن عند خط عرض 19 شمالا، فإن الجبلين تحت البحريين «ديترويت وسويكو» يجب أن يكونا قد تشكلا عند خط العرض نفسه. غير أن قيم خطوط العرض الثلاثة كانت مختلفة، وهذا يوحي بأن سلسلة جبال الإمبرور تحت البحرية تحدّد آثارا لعمود صُهارة متحرّك. ومع ذلك، لم تكن النتائج مثيرة لدرجة تجعل زملاءنا يهتمون بها. فجميع الآلاف من قياساتنا المختبرية التي أجريناها اختزلت إلى مجرد تقدم طفيف. ولذلك لا بد من أدلة كافية قبل أن يعيد المشككون النظر في ما هو موجود في الكتب المدرسية عن تفسير حركة الصفائح في سلسلة جبال هاواي.
وفي أواخر عام 1997، بدأتُ التفكير مع <R.كوتريل> في حملة جديدة لحفر قاع المحيط. فاخترنا مواقع الحفر بمساعدة<D.شول> [من جامعة ستانفورد] ودعونا أيضا <B.شتايْبرگر> [الذي كان يحضّر أطروحته في نمذجة جريان وشاح (معطف) الأرض للحصول على الدكتوراه من جامعة هارکرد] لينضم إلينا في مسعانا. وأبحرنا على ظهر السفينةJOIDES Resolution
[التابعة لبرنامج حفر قاع المحيط (DSDP)]، وذلك في صيف عام 2001 في حملة تستغرق شهرين ـ أسميناها المرحلة 197 ـ التي أخذتنا إلى ثلاثة من جبال سلسلة الإمبرور تحت البحرية، هي «ديترويت وننتوكو وكوكو».
وقبل الحفر، أجرينا مسوحا سيسمية (زلزالية) قصيرة للتأكد من أننا سوف نختار طبقات أفقية من اللابات، مزيلين بذلك مصدرا من مصادر خطأ محتمل. وبمجرد حصولنا على العينات على ظهر السفينة، ساعدتنا مجموعة من الخبراء على تحليلها، من بينهم <R.دنكن> [من جامعة أوريگون الحكومية] و <Th.ثوردارسون> [الذي كان حينذاك في جامعة هاواي بمانوا] و<F.فراي> [من معهد ماساتشوستس للتقانة] و<C.نيل> [من جامعة نوتردام]. ولتقدير أعمار الصخور، درسنا الأحافير الميكروية (المستحاثات المجهرية) في الرسوبيات المتوضّعة فوق قمة طبقة اللابات أو في الرسوبيات المختلطة معها؛ ثم قسنا تمغنط الصخور في مختبر المغنطيسية على السفينة. وقد تستغرق متابعة عملنا، لتأكيد نتائج بحثنا، في المختبرات المقامة على اليابسة أشهرا كثيرة، وهذا يتضمّن عملا يُبنى على تحديد حاسم لأعمار الصخور والأحداث الجيولوجية اعتمادا على النظائر المشعة. ولكن الصورة الكاملة لن تصير واضحة لنا إلا عندما نعود إلى ميناء يوكوهاما.
أُرسل مخروط إلى قاع البحر عبر فتحة (ممر مفتوح) تدعى «بركة القمر»
. وتساعد مثل هذه المخاريط على وضع أنبوب الحفر في مكانه الصحيح الذي يرفع العينات الصخرية اللبابية للتحليل المغناطيسي.
أظهر العمل المغناطيسي أن الجبال البحرية ارتفعت عند خطوط العرض التي تقل قيمتها بالتدريج، مع تشكل «ديترويت» عند خط عرض نحو 36 درجة شمالا، في حين تشكل «كوكو» عند خط عرض نحو 22 درجة شمالا. وهكذا، مع أن النظرة القديمة لتطور سلسلة جبال هاواي ـ الإمبرور كانت تدعم فكرة أنّ البقعة الساخنة تبقى ثابتة في حين تمرّ صفيحة المحيط الهادئ فوقها (في اليسار)، فمن الواضح الآن أنّ البقعة الساخنة قد هاجرت أيضا (في اليمين) باتجاه الجنوب (تشير حجوم الأسهم إلى مقدار السرعة النسبية).
تتنقّّل الآن هذه النتائج فيما بين علوم الأرض، مجيبة عن أسئلة قديمة وطارحة أسئلة جديدة. فعلى سبيل المثال، يعدّ نوع الرسوبيات التي تتوضّع في أعماق المحيط مؤشرا آخر لتحديد خط العرض. تكون الرسوبيات، قرب خط الاستواء، غنية بأصداف العوالق البحرية planktons المكونة من كربونات الكلسيوم التي تتكدس بسبب الإنتاجية البيولوجية العالية لهذه المنطقة؛ أما خارج هذه المنطقة الاستوائية، فتكون الرسوبيات فقيرة بكربونات الكالسيوم. ورسوبيات العينات اللبابية من المحيط الهادئ التي تعود نشأتها إلى نحو 50 مليون سنة ماضية، لا تتطابق مع نمط الترسيب الغني بكربونات الكالسيوم المتوقع وجوده فيما لو كانت البقع الحارة ثابتة. ومؤخرا وجد <M.J.بارس> و<C.T.مور> [من جامعة متشيگان في «آن آرپار»] أنه يمكن حل هذا التناقض الظاهري فيما لو أن بقعة هاواي الساخنة كانت تنساق نحو الجنوب.
قد يحتاج الجيولوجيون إلى إعادة كتابة كتبهم المدرسية عن أمريكا الشمالية أيضا. ويعلم الخبراء منذ زمن طويل أن مناطق واسعة من الغرب الأمريكي لم تتشكّل في المكان الذي تحتله الآن. وقد جرى دفع هذه الكتل الأرضية إلى مواقعها الحالية بالصفائح القديمة التي كانت تشكل فيما مضى حوض المحيط الهادئ. إضافة إلى ذلك، فإن عمليات التفاعل (التصادم) بين صفائح المحيطات وصفائح القارات هي المسؤولة عن تكوين مظاهر جيولوجية رئيسية كجبال «روكي ماونتين». وقد افترض، في استنتاج عمليات تصادم الصفائح هذه، أن بقعة هاواي الساخنة كانت نقطة إسناد ثابتة. ولأنها ليست كذلك، يجب على الجيولوجيين أن يعيدوا دراسة الكيفية التي تشكّل فيها القسم الغربي من أمريكا الشمالية.
تحرّك في رياح وشاح الأرض
أدى اكتشاف إمكانية حركة البقع الساخنة إلى تغييرٍ في فهم ماهيتها. وما زالت تعرّف على أنها النهايات العليا لأعمدة من صهارة plumes الوشاح تنشأ بالقرب من الحد الفاصل بين لب الأرض السائل والوشاح اللزج الذي يعلوه. في النظرة القديمة (في اليسار)، تبقى أعمدة الصهارة مع ذلك ثابتة بالنسبة إلى باطن الأرض العميق؛ أما في النظرة الجديدة (في اليمين)، فإن أعمدة الصهارة تتمايل بتيارات الحمل ضمن الوشاح. ويمكن لقاعدة عمود الصهارة أن تتحرك
موقع القطب
وعلى مقياس أكبر تؤثر حركة البقعة الساخنة في كيفية تفكير الباحثين في تجوال القطب دوران كامل الكرة الأرضية الصلبة بالنسبة إلى محور دوران الأرض. ويعد مصطلح تجوال القطب مربكا في الجيوفيزياء، لأنه قد يعني أن القطب نفسه هو الذي يتحرك. وفي الحقيقة، فإن محور الدوران والمحور المغنطيسي يبقيان ثابتين تقريبا في الفضاء المطلق؛ أما الذي يتجوّل فهو كل من اليابسة وقاع البحر. وقد يؤدي غوص الصفائح التكتونية إلى انحراف في توزيع كتلة الأرض ويسبب اختلالا في توازن القوى، كماكينة الغسيل التي تتكوّم فيها الملابس في جانب واحد. ولإعادة توازن القوى كان على الأرض بكاملها أن تدور. وفي الحالات القصوى، قد تنتهي فلوريدا إلى احتلال موقع عند القطب الشمالي أو أن تصبح گرينلاند جزيرة مدارية. وتختلف هذه العملية عن تكتونية الصفائح في أنّ الصفائح التكتونية ستبقى في مواقعها النسبية.
وفي ثمانينات القرن الماضي، استعمل الجيولوجيون افتراض ثبات البقع الساخنة لإعادة بناء حركات الصفائح وليحدّدوا بدقة المواقع القديمة للأرض بالنسبة إلى محور دورانها. فقد أوحت المعلومات بأنّ الأرض قد هاجرت حتى 20 درجة بالنسبة إلى محور الدوران خلال 130 مليون سنة ماضية. لكن نتائجنا دحضت هذا الادعاء، فالبقع الساخنة هي التي تحركت وليس كامل الأرض. وهكذا فقد تكون البقع الساخنة إشارة مضللة إلى حركات الصفائح وتجوال القطب.
ثمة علاقة بين الفهم العميق لحركية البقع الساخنة وبين وشاح الأرض؛ إذ يمكن أن تبقى جذور البقعة الساخنة في أعماق وشاح الأرض، غير أن قاعدتها يمكن أن تتحرك في الجوار؛ كما أنّ عمود الصهارة الصاعد يمكن أن ينحني بفعل جريان الوشاح. وبصورة أساسية، فإن فكرة أعمدة الصهارة نفسها أصبحت في موضع التفحّص والتدقيق. ويشير <D.أندرسون> [من «كالتك»] إلى أن جذور أعمدة صهارة البقع الساخنة قد لا تكون، في الواقع، في طبقة الوشاح السفلية. فقد تكون بدلا من ذلك ظاهرة ضحلة غير عميقة تنبثق من طبقات الوشاح العليا أو طبقات قشرة الأرض السفلى؛ في حين يفكر آخرون في أن أعمدة الصُّهارة تظهر بحجوم وأشكال متباينة وتنشأ عن طبقات متنوعة ضمن الكرة الأرضية.
إذا كانت اكتشافاتنا حول حركية البقع الساخنة متضاربة dramatic، فإن ذلك لا يعني أن هذه الاكتشافات ينبغي أن تقلب جميع معارفنا الجيولوجية الحالية. ونادرا ما ينشغل العلم بهذا الأسلوب. فازدياد العمر التدريجي اللافت للنظر وحجم الصهارة الشاقولية الملاحظة في سلسلة هاواي-الإمبرور، يُبين أنّ بقع هاواي الساخنة ما زالت قريبة جدا إلى الفكرة المثالية التي تصوّرها <ويلسون> و<مورگان>. وبدلا من أن تكون مثبتة في أعماق الوشاح، فإنّها تتمتّع بحركية غير متوقعة. والصورة البسيطة فسحت مجالا لصورة أخرى معقدة. فكل من الصفائح والبقع الساخنة تتحرك، والتأثيرات المشاهَدة يمكن أن تعكس الحركتين معا ـ متحدية العلماء في تحديد ما تسهم به كل حركة منهما. وحتى الآن، فإن الاضطرابات في الوشاح غير المقدّرة حق قدرها تستحق اهتماما جديدا.
المؤلف
John A. Tarduno
وهو سعيدٌ لأن عاصفة رملية واحدة فقط ضربت حملته إلى موريتانيا في عام 2007. فقد ذهب إلى صحراء شمال إفريقيا للحصول على صخور تعود نشأتها إلى 200 مليون سنة، كي تكشف بصمات مغنطيسيتها القديمة الكيفيةَ التي تحركت فيها صفائح الأرض عبر الأحقاب الجيولوجية. وبعد ذلك سحب معدات الحفر التي يستخدمها إلى جرف في جزيرة «شاتهام» بالقرب من نيوزيلاند، وهذه المرة للحصول على صخور تعود نشأتها إلى ما قبل 85 مليون سنة. وتشمل خطة رحلته الحديثة القطب الشمالي وجنوب إفريقيا.
0 التعليقات:
إرسال تعليق