علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
Groundbreaking Study Shakes Up Established Views on Mountain Formation
(COLORADO STATE UNIVERSITY – بواسطة: جامعة ولاية كلورادو)
ملخص المقالة
يشير بحث علمي جديد بقيادة جامعة ولاية كولورادو إلى الإجابات عن كيفية دفن الجبال ولماذا يتم دفنها على عمق أكبر مما كان يُعتقد سابقًا، حيث قام البروفيسور غالن وفريقه بتوليد مجموعات بيانات ومنهجيات جديدة لاستخدام التضاريس في إعادة بناء تواريخ واسعة لبناء الجبال في جنوب إيطاليا. ففي مناطق الاندساس (الانغماس) تلك تغوص إحدى الصفائح التكتونية تحت صفيحة أخرى، يُعتقد أن الجبال قد تشكلت من خلال تجعد وتكثف قشرة الأرض. وتشير البيانات إلى نزول الصفيحة السفلية عبر وشاح الأرض وتغييرها في مجال تدفق الوشاح كعامل أساسي يتحكم في رفع الصخور.
( المقالة )
يشير بحث علمي جديد بقيادة جامعة ولاية كولورادو إلى الإجابات عن كيفية دفن الجبال ولماذا يتم دفنها على عمق أكبر مما كان يُعتقد سابقًا. وقال البروفيسور شون غالن، المؤلف الرئيسي للبحث العلمي وأستاذ علوم الأرض المساعد في جامعة ولاية كاليفورنيا: “بناء الجبال هو عملية أساسية لكيفية سلوك الأرض، وتشير هذه الدراسة إلى أننا قد لا نفهم ذلك كما اعتقدنا”.
ففي مناطق الاندساس، مثل تلك الموجودة في كالابريا في جنوب إيطاليا، تغوص إحدى الصفائح التكتونية تحت صفيحة أخرى. ويُعتقد أن الجبال في هذه الأماكن قد تشكلت من خلال تجعد وتكثف قشرة الأرض.
وقد جمع الفريق القياسات التي سجلت نطاقات زمنية قصيرة وطويلة جيولوجيًا، من آلاف السنين إلى عشرات الملايين من السنين. ومثل “مسجل الشريط الجيولوجي” للتاريخ التكتوني، ملأت التضاريس الباقي.
وقال البروفيسور غالن: “في جنوب إيطاليا، التضاريس هي في الواقع الجسر بين هذه الأساليب المختلفة التي نستخدمها عادةً”.
وتمثل البقع المسطحة والمرتفعة من التضاريس على طول “إصبع القدم” في شبه الجزيرة الإيطالية وقتًا كان تكوين الجبال فيه بطيئًا، ويشير التحول الحاد في الأسفل إلى تسارع سريع. وقد سمحت هذه القرائن في التضاريس للباحثين بإنتاج سجل طويل الأجل ومستمر لارتفاع الصخور، وهو السجل الأطول والأكثر اكتمالًا من نوعه.
“نتوقع أن نرى ارتباطًا بين معدل غوص الصفيحة أسفل الصفيحة الأخرى عبر الزمن وتاريخنا في رفع الصخور، ولا نرى ذلك”، قال البروفيسور غالن.
ويبدو أن تجعد القشرة وتكثيفها ثانوي لعملية أخرى في تكوين جبال كالابريا. وتشير البيانات إلى نزول الصفيحة السفلية عبر وشاح الأرض وتغييرها في مجال تدفق الوشاح كعامل أساسي يتحكم في رفع الصخور.
وقال البروفيسور غالن: “تشير النتائج إلى أن الطريقة النموذجية التي ننظر بها إلى بناء الجبال لا تنطبق على جنوب إيطاليا”. وأضاف: “يبدو أنه يتم التحكم فيه من خلال أشياء أعمق بكثير داخل نظام الأرض. شوهد هذا السلوك في النماذج ولكن لم يظهر في الطبيعة أبدًا. هذه هي المرة الأولى التي نعتقد أننا لاحظناها”.
وحذر البروفيسور غالن من أن هناك حاجة إلى مزيد من البيانات لتأكيد ما إذا كان تفسيرهم صحيحًا أم لا، لكنه مدعوم بالنماذج الرقمية الحالية. وربط العلماء سابقًا ارتفاع الجبل بتفاعلات الصفائح التكتونية داخل وشاح الأرض المتدفقة بشكل بلاستيكي[2]، لكن هذا البحث يشير لأول مرة إلى أن هذه الآلية هي القوة المهيمنة في بناء الجبال في مناطق الاندساس.
وقال البروفيسور غالن: “تشير السجلات التي قدمناها إلى أن إشارات عمق الأرض تهيمن على ما يحدث على السطح. أنا أعمل في البحر الأبيض المتوسط منذ 15 عامًا، وقد غيرت هذه النتيجة بشكل عميق الطريقة التي أفكر بها حول مناطق الاندساس هذه”.
بحث تحولي وشفاف
تقدم التقنيات الجديدة التي تم تطويرها لهذه الدراسة طفرة في بناء تواريخ رفع الصخور طويلة المدى.
وقد أنشأ الفريق إطارًا موحدًا يعتمد على مجموعة من قياسات الجيومورفولوجيا[3] القياسية – علم الزمن الحراري، والنويدات (Nuclides) [نوكليد: نوع مميز من الذرة أو النواة تتميز بعدد محدد من البروتونات والنيوترونات] الكونية، وملامح الأنهار الصخرية، وسجل مستويات البحر السابقة الموجودة في المدرجات البحرية. ويعود النهج الجديد إلى زمن أبعد من الأساليب الأخرى ويستخدم مجموعات بيانات مختلفة لتقييد النمذجة بطريقة فريدة.
ويتم تطبيق الطريقة بشكل أفضل على الأنظمة النشطة، حيث تقدم التضاريس الحديثة أدلة على تاريخها. وكلما كان النظام نشطًا في الزمن الجيولوجي الأبعد، كان الأصعب لإعادة بناء تاريخه بثقة.
إن البرمجيات المطورة من أجل هذه الدراسة، والمنشورة في “نيتشر جيوساينس” (Nature Geoscience)، متاحة مجانًا للباحثين الآخرين لاستخدامها. ويأمل غالن في أن تحفز التقنيات الجديدة البحث والاكتشافات في مجالات أخرى.
*تمت الترجمة بتصرف
المرجع: “Calabrian forearc uplift paced by slab–mantle interactions during subduction retreat” by Sean F. Gallen, Nikki M. Seymour, Christoph Glotzbach, Daniel F. Stockli and Paul O’Sullivan, 1 June 2023, Nature Geoscience. DOI: 10.1038/s41561-023-01185-4
تم تمويل الدراسة من قبل مؤسسة العلوم الوطنية.
المصدر:
الهوامش:
[1] مناطق الاندساس (الانغماس) هي مواقع على الأرض تغوص فيها المادة المحيطية لصفائح تكتونية واحدة تحت المادة (المحيطية أو القارية) لصفيحة تكتونية أخرى في الوشاح. المصدر: https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/subduction-zoneوجاء في ويكيبيديا أن الاندساس هو عملية جيولوجية يتم فيها إعادة تدوير الغلاف الصخري المحيطي وبعض الغلاف الصخري القاري في وشاح الأرض عند الحدود المتقاربة. عندما يتقارب الغلاف الصخري المحيطي للصفائح التكتونية مع الغلاف الصخري الأقل كثافة للصفيحة الثانية ، تغوص الصفيحة الأثقل تحت الصفيحة الثانية وتغور في الوشاح. تُعرف المنطقة التي تحدث فيها هذه العملية باسم منطقة الاندساس، ويُعرف تعبيرها السطحي باسم مجمع الخندق القوسي.
[2] التدفق البلاستيكي (Plastic Flow): تشوه مادة تظل صلبة تحت جهود (stressed) أقل من شدة (intensity)معينة ولكنها تتصرف مثل سائل نيوتني (Newtonian Fluid) تحت جهود أشد تقريبًا. المصدر: https://www.dictionary.com/browse/plastic-flow [3] علم الجيومورفولوجيا هو العلم الذي يهتم بفهم شكل سطح الأرض والعمليات التي تتشكل من خلالها، سواء في الوقت الحاضر أو في الماضي (جمعية الجيومورفولوجيا البريطانية). المصدر: https://researchguides.dartmouth.edu/physical_geography/geomorphology