چرخه ویلسون: سفر یک اقیانوس
زمین‌ساخت صفحه‌ای: موتور پنهان زمین
برای درک چرخه ویلسون، ابتدا باید با مفهوم زمین‌ساخت صفحه‌ای آشنا شویم. پوستهٔ زمین به قطعات عظیمی به نام صفحات سنگ‌کره۶ تقسیم شده است که این صفحات بر روی لایه‌ای نرم‌تر و داغ‌تر به نام سست‌کره۷ شناور هستند و به آرامی حرکت می‌کنند. این حرکت صفحات است که پدیده‌هایی مانند زمین‌لرزه، آتشفشان و تشکیل کوه‌ها را به وجود می‌آورد.
مرزهای بین این صفحات سه نوع اصلی دارند:
| نوع مرز | توضیح | مثال عینی |
|---|---|---|
| مرز واگرا۸ | صفحات از هم دور می‌شوند و مواد مذاب جدید از زیر بالا می‌آیند. | میانه‌اقیانوس اطلس |
| مرز همگرا۹ | صفحات به هم برخورد می‌کنند و یکی به زیر دیگری می‌رود (فرورانش)۱۰. | کوه‌های آند در آمریکای جنوبی |
| مرز گسل امتدادلغز۱۱ | صفحات در امتداد هم می‌لغزند. | گسل سن آندریاس در کالیفرنیا |
مراحل چرخه ویلسون: از شکاف تا برخورد
چرخه ویلسون توسط زمین‌شناسی به نام جان توزو ویلسون در دهه ۱۹۶۰ میلادی معرفی شد. این چرخه زندگی یک اقیانوس را در چند مرحلهٔ پیاپی توصیف می‌کند. برای درک بهتر، فرض کنید یک قاره مانند یک تکه نان برشته است که می‌شکند و بین قطعات آن، اقیانوس جدیدی تشکیل می‌شود و سپس پس از میلیون‌ها سال، این قطعات دوباره به هم می‌چسبند.
مرحله ۱: شکافتن قاره‌ای (تولد یک دره)
همه چیز با نازک شدن پوسته یک قاره آغاز می‌شود. گرما و فشار از زیر، باعث بالا آمدن و ترک خوردن قاره می‌شود. یک فرورفتگی بزرگ به نام دره شکستی۱۲ تشکیل می‌شود. دریاچه‌هایی مانند دریاچه بایکال در روسیه نمونه‌ای مدرن از این مرحله هستند. اگر این فرآیند ادامه یابد، دره شکستی گسترده‌تر شده و به یک دریای باریک تبدیل می‌شود، مانند دریای سرخ امروزی.
مرحله ۲: گسترش بستر دریا (اقیانوس جوان می‌شود)
با ادامه دور شدن صفحات، یک مرز واگرا در کف این دریای جدید تشکیل می‌شود. در این مرز که پشته میانی اقیانوسی۱۳ نام دارد، سنگ‌های مذاب داغ از گوشته۱۴ بالا می‌آیند و با سرد شدن، پوسته اقیانوسی جدید را می‌سازند. این فرآیند دائمی، بستر دریا را به دو طرف می‌راند و اقیانوس را پهن‌تر و گسترده‌تر می‌کند. اقیانوس اطلس در این مرحله قرار دارد و سالانه حدود 2.5 سانتیمتر عریض‌تر می‌شود.
مرحله ۳: بلوغ و سپس فرورانش (اقیانوس میانسالی)
پس از ده‌ها تا صدها میلیون سال گسترش، اقیانوس به حداکثر اندازه خود میرسد. در این مرحله، سنگ‌کره اقیانوسی در حاشیه‌های دور از پشته میانی، سرد، سنگین و چگال‌تر می‌شود. این سنگ‌کره سنگین شروع به فرورفتن به زیر سنگ‌کره مجاور (که می‌تواند یک قاره یا یک صفحه اقیانوسی دیگر باشد) می‌کند. این فرآیند فرورانش نام دارد و یک گودال اقیانوسی۱۵ عمیق ایجاد می‌کند. اقیانوس آرام امروزی در این مرحله است و در حال کوچک شدن است.
مرحله ۴: بسته شدن و برخورد قاره‌ای (پایان یک اقیانوس)
با ادامه فرورانش، عرض اقیانوس به تدریج کاهش می‌یابد. سرانجام، دو قاره‌ای که زمانی از هم جدا شده بودند، به هم نزدیک می‌شوند و با هم برخورد می‌کنند. از آنجایی که پوسته قاره‌ای سبک است و به راحتی به زیر نمی‌رود، این برخورد باعث چین‌خوردگی شدید، بالا آمدن سنگ‌ها و تشکیل یک رشته‌کوه عظیم می‌شود. تشکیل کوه‌های هیمالیا نتیجه برخورد صفحه هند به صفحه اوراسیا است که اقیانوس باستانی تتیس۱۶ را بست.
| مرحله | پدیده اصلی | مثال امروزی | وضعیت |
|---|---|---|---|
| شکافتن قاره‌ای | تشکیل دره شکستی | دریای سرخ | جوان |
| گسترش بستر دریا | تشکیل پوسته اقیانوسی جدید | اقیانوس اطلس | فعال |
| فرورانش | بسته شدن تدریجی اقیانوس | اقیانوس آرام | در حال کوچک شدن |
| برخورد قاره‌ای | تشکیل کوه‌زایی عظیم | کوه‌های هیمالیا | پایان چرخه |
شواهد و مدارک چرخه ویلسون
زمین‌شناسان چگونه به وجود چنین چرخه‌ای پی برده‌اند؟ چند مدرک کلیدی وجود دارد:
۱. تطابق سواحل: شکل سواحل قاره‌هایی مانند شرق آمریکای جنوبی و غرب آفریقا به گونه‌ای است که گویی زمانی به هم متصل بوده‌اند.
۲. سنگ‌های قاره‌ای یکسان: سن و نوع سنگ‌ها در مناطقی که زمانی به هم متصل بودند، مشابه است.
۳. فسیل‌های مشترک: فسیل‌های یکسانی از گیاهان و جانوران خشکی‌زی در قاره‌هایی که امروزه با اقیانوس‌های وسیع از هم جدا شده‌اند، یافت شده است.
۴. مغناطیس باقیمانده در سنگ‌ها: مطالعه جهت‌گیری مغناطیسی سنگ‌های کف اقیانوس، الگوهای متقارنی را نشان می‌دهد که ثابت می‌کند پوسته اقیانوسی به طور مداوم در حال ایجاد شدن و گسترش از مرکز پشته است.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاسخ: خیر. چرخه ویلسون یک فرآیند بسیار کند است که در مقیاس ده‌ها تا صدها میلیون سال رخ می‌دهد. تغییراتی که در طول یک عمر انسان رخ می‌دهد، مانند چند سانتیمتر حرکت صفحات، با دستگاه‌های بسیار دقیق قابل اندازه‌گیری است اما با چشم غیرمسلح محسوس نیست.
پاسخ: بر اساس مدل چرخه ویلسون، بله. اما همزمان با بسته شدن یک اقیانوس (مانند اقیانوس آرام)، اقیانوس جدیدی در جای دیگری از زمین در حال تولد است (مانند اقیانوس اطلس). بنابراین، زمین همیشه دارای حوضه‌های اقیانوسی خواهد بود، اما شکل و موقعیت آن‌ها دائماً در حال تغییر است.
پاورقی
۱ Wilson Cycle - چرخه‌ای که تشکیل، گسترش و بسته شدن یک اقیانوس را توصیف می‌کند.
۲ Plate Tectonics - نظریه‌ای که حرکت صفحات سنگ‌کره زمین را توضیح می‌دهد.
۳ Continental Rifting - فرآیند شکسته شدن و جدا شدن یک قاره.
۴ Seafloor Spreading - فرآیند تشکیل پوسته اقیانوسی جدید در پشته میانی اقیانوسی.
۵ Continental Collision - برخورد دو صفحه قاره‌ای که منجر به تشکیل کوه‌ها می‌شود.
۶ Lithospheric Plates - صفحات سخت و جامد تشکیل‌دهنده پوسته و بخش بالایی گوشته زمین.
۷ Asthenosphere - لایه‌ای نرم و خمیری در زیر سنگ‌کره که صفحات بر روی آن حرکت می‌کنند.
۸ Divergent Boundary - مرزی که صفحات از هم دور می‌شوند.
۹ Convergent Boundary - مرزی که صفحات به سمت هم حرکت می‌کنند.
۱۰ Subduction - فرآیند فرورفتن یک صفحه سنگ‌کره به زیر صفحه دیگر.
۱۱ Transform Boundary - مرزی که صفحات در امتداد هم می‌لغزند.
۱۲ Rift Valley - یک دره طویل و عمیق که در اثر کشش و شکافتن پوسته قاره‌ای تشکیل می‌شود.
۱۳ Mid-Ocean Ridge - یک رشته‌کوه زیردریایی که در مرز صفحات واگرا تشکیل می‌شود.
۱۴ Mantle - لایه‌ای ضخیم و سنگی بین پوسته و هسته زمین.
۱۵ Oceanic Trench - گودال‌های بسیار عمیق در کف اقیانوس که در محل فرورانش تشکیل می‌شوند.
۱۶ Tethys Ocean - اقیانوس باستانی که بین قاره‌های لوراسیا و گوندوانا قرار داشت.