الوحدة الثالثة: الصّّفائح التكتونيّّة
أتأمّل الصّورة
- تتحرّك الصّفيحة العربيّة نحو الشمال، والشمال الشرقي وتصطدم بالصّفيحة الأوراسيّة.
- ينشأ عن حركة الصّفيحة العربيّة وباقي الصّفائح العديد من المظاهر الجيولوجيّة.
فما المظاهرُ الجيولوجيّة التي تنتُج عن حركة الصّفائح الأرضيّة؟
الإجابة: تشكّل السلاسل الجبلية، وتشكّل البحار والمحيطات والجزر البركانية والأخاديد البحرية وحدوث البراكين.
تجربة استهلاليّّة
صَدْع البحر الميّت التحويليّ
يفصِل صَدْعُ البحر الميّت التحويليّ بين الصّفيحة العربيّة في الشرق، وصفيحة سيناء في الغرب، ويبلغ طوله (1000km) تقريبًا، حيث يمتد من بداية خليج العقبة الجنوبي، وحتى جنوب تركيا. وتمثّل النقطتان (A و B) على الخريطة صُخورًا لها العمر نفسه، وكذلك التركيب الكيميائيّ والمعدِنيّ نفسه، وتقعان على جانِبَيْ صَدْع البحر الميّت التحويليّ. وقد قُدِّرت سرعة الحركة الأفقية لصَدْع البحر الميّت التحويليّ ب(cm/y)0.47±0.07.
الموادّ والأدوات: مِسْطرة، أوراق حجم A4، خريطة جيولوجيّة.
خطوات العملِ:
1. أقيس المسافة بين النّقطتين (A و B)؛ مستخدمًا المِسْطرة.
الإجابة: المسافة بين النقطتين تساوي 0.8 cm
2. أحدِّد المسافة الفعليّة بين النّقطتين؛ مستخدمًا مقياس رسم الخريطة.
الإجابة: المسافة الفعلية: بما أن 1.5 cm = 200 km
بالضرب التبادلي:
فإن?? × 0.8 × 200 = 1.5
160 ÷ 1.5 = 106.7 km
التّحليل والاستِنتاج:
1. أحسُب المسافة بين النّقطتين (A و B) بعد 20 m.y إذا علمت أن مُعدَّل الحركة على جانِبَيْ صَدْع البحر الميّت التحويليّ تساوي 0.5cm/y تقريبًا.
الإجابة:
- نحسب المسافة (الازاحة) على جانبي الصدع وفق العلاقة الآتية =
الزمن × معدل حركة الصفيحة
20000000 × 0.5 = 10000000 cm
- نحول الوحدة إلى km حيث إن 1km = 100000
10000000 ÷ 100000 = 100 km
- نحسب المسافة بين النقطتين بعد 20 m.y
106.7 + 100 = 206.7 km
2. أحسُب المدّة الزمنية اللازمة؛ لتصبِح المسافةُ بين النّقطتين (A و 300km (B.
الإجابة:
- أولا: نحسب المسافة التي ستتحركها النقطتين حتى تصبح المسافة بينهما (300 km) =
300 – 106.7 =
= 193.3 km
- ثانيًا: نحول المسافة من وحدة km إلى وحدة cm
= 193.3 km = 19330000 cm
- ثالثًا: نحسب المدة الزمنية لتصبح المسافة بين النقطتين300 km:
المدة الزمنية = المسافة ÷ معدل حركة الصفيحة
= 19330000 ÷ 0.5
= 38740000 m. y
= 38.66m.y
3. أتوقّع: ما القُوى التي تسبّب الحركة على جانِبَيْ صَدْع البحر الميّت التحويليّ؟
الإجابة: قوى القص الناتجة عن حركة الصفيحة العربية نسبة إلى حركة صفيحة إفريقيا وصفيحة سيناء.
الدرس 1: انجراف القارّات
فرَضيّة انجراف القارّات
ماذا تلاحظ إذا نظرت إلى خريطة العالم؟
الإجابة: إذا نظرتُ إلى خريطة العالم،أُلاحِظ أن حوافّ بعض القارّات يمكن أن تتطابق معًا، مثلَ لعبةِ تركيب القِطع Jigsaw Puzzle.
وقد لاحظ أيضًا رسّامو الخرائط الجغرافيّة منذ أكثرَ من 400 عام، أن هناك تطابُقًا بين حوافّ القارّات على جانِبَيِ المُحيط الأطلسيّ.
بانغيا Pangaea
ما نص فرضيّة انجراف القارّات؟
- لاحظ عالِم الأرصاد الألمانيّ (ألفرد فغنر) التطابُق الكبير بين حوافّ القارّات، ورأى أن هذا التطابُق لا يمكن أن يكون مجرّدَ صُدْفة.
- اقترح (ألفرد فغنر) في عام 1912 م فرَضيّةَ انجراف القارّات التي تنصّ على أن:
- جميع القارّات الحاليّة كانت تشكّل في الماضي قارّة واحدة سمّاها بانغيا Pangaea، وتَعني كلَّ اليابسةِ يحيط بها مُحيط يسمّى بانثالاسا، ويعني كلَّ المحيط.
- بدأت قارّة بانغيا منذ 200 m. yتقريبًا بالانقسام إلى قارّات أصغرَ، ثم أخذت القارّات بالانجراف ببُطء حتى وصلت إلى مواقعها الحاليّة.
أنظر الشكل (1).
الشكلُ ( 1): كانت القارّات قبل 200 m. y تقريبًا تشكّل قارّة واحدة تُسمّى بانغيا.
التّجربة 1
قارّة بانغيا
افترَض فغنر اعتمادًا على تطابُق حوافّ القارّات أن القارّات قبل 200 m. y كانت قارّة واحدة سمّاها بانغيا. ولتمثيل ما توصل إليه فغنر، أطابِقُ حوافّ القارّات كما تتوزّع في الوقت الحالي، وأُشكِّل قارّة بانغيا.
الموادّ والأدوات: خريطة العالم، صورة تمثِّل قارّة بانغيا، مِقَصّ، قطعة كرتون، لاصق.
خُطُوات العمل:
1 أُحضِر خريطة العالم، ثم أقُصُّ القارّات من حوافّها، لأفصلها بعضَها عن بعض.
الإجابة:
2 أُشكِّل قارّة بانغيا بوساطة لصْق صوَر القارّات على قطعة الكرتون بدقّة؛ مستعينًا بالشكل المُرفَق في المواد والأدوات الذي يمثّل قارّة بانغيا.
3 أكتُب أسماء القارّات كما هي معروفة الآن.
الإجابة: أمريكا الجنوبية، أمريكا الشمالية، إفريقيا، الهند، أستراليا، القارة القطبية الجنوبية.
التّحليل والاستِنتاج:
1. ألاحِظ: أيُّ القارّات تطابقت حوافُها تطابقًا كبيرًا، وأيُّها تطابقت حوافُها تطابقًا أقل؟
الإجابة: هناك تطابق بين قارة أستراليا مع القارة القطبية الجنوبية وقارة إفريقيا مع قارة أمريكا الجنوبية، وتتطابق بشكل أقل قارة أوروبا مع قارة أمريكا الشمالية.
2. أفسِّر سبب عدم وجود تطابُق تامّ بين حوافِ القارّات.
الإجابة: بسبب عمليات الحت والتعرية التي تعرضت لها في أثناء حركتها.
3. أقارِن بين موقع قارّة أمريكا الشماليّة الآن، وموقِعها في قارّة بانغيا.
الإجابة: تقع قارة أمريكا الشمالية الآن في شمال الكرة الأرضية بينما كانت تقع في قارة بانغيا أقرب نحو جنوب الكرة الأرضية، حيث كان يقع جزأها السفلي على خط الاستواء.
4. أستنتِج: هل كان المُحيط الأطلسيّ متشكّلً قبل 200 m. y؟ لماذا؟
الإجابة: لا لم يكن المحيط الأطلسي متشكّلا في ذلك الوقت؛ لأن قارة بانغيا قبل
200 m. y كانت موجودة، وكانت قارة إفريقيا ملتصقة بقارة أمريكا الجنوبية، وكان محيط بانثالاسا يحيط بجميع القارات.
أدلّة على فرَضيّة انجراف القارّات
ما الأدلة التي قدمها العالم فغنر لدعم فرضيته؟
واجَه فغنر معارَضةً كبيرة من العلماء منذ طرَح فرَضيّة انجراف القارّات أمامهم؛ لذلك، قدّم مجموعة متنوّعة من الأدلّة لدعم فرَضيّته، منها:
- تطابُق حوافّ القارّات
- تشابُه الأحافير
- تشابُه أنواع الصّخور والتراكيب الجيولوجيّة
- المناخات القديمة.
1. تطابُق حوافّ القارّات
يُعَدُّ تطابُقُ حوافّ القارّات الدليلَ الأوّلَ الذي اعتمد عليه العالِم الألمانيّ فغنر لدعم صحة فرَضيّته. حيث لاحظ التطابُق بين حوافّ القارّات على جانِبَيِ المُحيط الأطلسيّ.
- إذ طابَق بين الحافّة الشرقيّة لقارّة أمريكا الجنوبيّة مع الحافّة الغربيّة لقارّة إفريقيا، فوجدها تتطابق بشكل تقريبيّة أنظر الشكل (1).
- وهناك بعض القارّات يكون التطابُق بين حوافّها أقلَّ، مثل قارّتي أوروبا، وأمريكا الشماليّة، وسبّب ذلك عمليّاتِ الحتِّ والتّعرية التي تعرّضت لها حوافّ القارّات عبر الزمن.
2.تشابُه الأحافير
- جمَع فغنر العديدَ من الأحافير التي تُمثِّل حيواناتٍ ونباتاتٍ عاشت على اليابسة قبل 200 m. y لدعم صحة فرَضيّة انجراف القارّات.
- ومن هذه الأحافير أحفورةُ الميزوسورس Mesosaurus، وهو نوع من الزواحف. أنظر الشكل (2).
الشكل( 2): أحفورة الميزوسورس أحَدُ أدلّة فغنر على صِحّة فرَضيّة انجراف القارّات.
- وقد عثَر على بقايا أحفورة الميزوسورس في كلٍّ من جنوب شرق أمريكا الجنوبية، وجنوب غرب إفريقيا.
- ويرى العلماءُ أن الميزوسورس كان يعيش في بحيرات المياه العذبة، والخُلجان الضَّحلة، فهو بذلك لا يستطيع الانتقال بين القارّتين، والسِّباحة عبرَ مياه المُحيط الأطلسيّ المالِحة.وهذا دليل على أن قارة إفريقيا وقارة أمريكا الجنوبية
كانتا قارة واحدة زمن حياة هذا الكائن الحي، ثم انفصلتا وانجرفتا.
أُفكِّرُ
لماذا لا يوجد تشابُهٌ أحفوريٌّ بين القارّات عند العمر 70 m. y؟
الإجابة: لأن القارات في ذلك الوقت كانت مبتعدة عن بعضها بعضًا ولكل قارة ظروفها المناخية والطبيعية الخاصة بها بحسب موقعها.
3. تشابُه أنواع الصّخور والتراكيب الجيولوجيّة
افترَض فغنر بحسب فرَضيّة انجراف القارّات، وجودَ تشابُهٍ بأنواع الصّخور المكوِّنة للسّلاسل الجبليّة وامتدادها في القارّات المنفصلة عن بعضها بعضًا. فقد وجَد أن:
- صُخور جبال الأبالاش في قارّة أمريكا الشماليّة التي يزيد عمرها عن 200 m. y تتشابه في أنواعها وأعمارها وتراكيبها الجيولوجيّة مع الصّخور المكوّنة للجبال الكالدونيّة في قارّة أوروبا، أنظر الشكل ( 3/أ).
- وعند مطابقة حوافّ القارّات معًا فإن السّلسلتين الجبليّتين تشكّلان سلسلة واحدة مستمرّة تقريبًا، أنظر الشكل ( 3/ب)، وهذا يدعم فرَضيّته التي تتمثّل في أن القارّات قبل 200 m. y كانت تشكّل قارّة واحدة تسمّى بانغيا.
4. المناخات القديمة
دعَمَ فغنر صحّة فرَضيّته عن طريق دراسة الصّخور والأحافير لتحديد التغيّرات المناخيّة التي سادَت على سطح الأرض وقتَ تشكُّل قارّة بانغيا. فقد وجد:
- رسوبيّات جليديّة عُمرها يتراوح ما بين 220-300 m. yفي كلّ من جنوب إفريقيا، وجنوب شرق أمريكا الجنوبيّة، والهند وأستراليا التي تقع حاليًّا بين دائرة عَرض ° 30 ، ودائرة الاستواء التي يسود فيها الآن مناخٌ شِبْهُ استوائيّ أو استوائيّ.
- حيث من الصّعب أن تتشكّل فيها الرسوبيّات الجليديّة. وقد فسّر فغنر ذلك بأن تلك القارات كانت بالقرب من القطب الجنوبي. أنظر الشكل ( 4).
- لذلك، كانت الظروف ملائمة لتشكُّل الرسوبيّات الجليديّة فيها.
الشكل ( 4): يدلّ وجود رسوبيّات جليديّة في المناطق التي تقع الآن على دائرة الاستواء، أو بالقُرب منها، على أنها كانت تقع سابقًا بالقُرب من القطب الجنوبي.
أُفكِّرُ
يوجَدُ الفحمُ الحجريّ في كل من قارّتَيْ أوروبا وأمريكا الشماليّة اللّتَينِ يسود فيهما مناخات باردة، فكيف أفسِّر وجود الفحم الحجريّ الذي يتكوّن في المناخ الاستوائيّ فيهما؟
الإجابة: وجود الفحم الحجري في قارة أوروبا وأمريكا الشمالية يدل على أنهما كانتا تقعان وقت تشكله بالقرب من دائرة الاستواء الذي يسود فيه المناخ الاستوائي حيث كانت الظروف ملائمة لتشكله.
أتحقّق
أفسِّر: كيف يدعم وجود تشابُه أنواع الصّخور عند حوافّ القارّات صحّة فرّضيّة فغنر؟
الإجابة: يدعم وجود تشابه أنواع الصخور عند حواف القارات صحة فرضية فغنر؛ لأن هذه الصخور تكوّن سلاسل جبال تقع الآن في قارات منفصلة عن بعضها بعضًا والتي شكلت عند مطابقة القارات سلسلة واحدة لها نفس النوع والعمر والتركيب الجيولوجي مثل: تشابه أنواع صّخور جبال الأبالاش الموجودة في قارّة أمريكا الشمالية مع أنواع الصّخور المكوّنة للجبال الكالدونيّة الموجودة في قارّة أوروبا.
رفض فرَضيّة انجراف القارّات
ما النقطتين الأساسيتان التي تركزت عليهما انتقادات العلماء على فرضية فغنر؟
واجه فغنر العديد من الانتقادات على فرَضيّته، على الرغم من دعمها بالعديد من الأدلّة. وقد تركزت انتقادات كثير من العلماء في عصره على نقطتين أساسيّتين، هما:
- سبب حركة القارّات وانجرافها
- آليّة حركة انجراف القارات
1. أسباب انجراف القارّات
اقترح فغنر أن سبب حركة القارّات وانجرافها يعود إلى:
- قوّة الطّرد المركزيّ الناتجة عن دوران الأرض حول نفسها.
- أو إلى قوّة جذْب القمر للأرض.
لماذا رفض العلماء هذا التفسير؟
ولكن العلماء رفضوا هذا التفسير؛ لأن كلتا القوّتين أقلُّ من القُوى التي يمكن أن تحرّك القارّات.لأن كلتا القوّتين أقلُّ من القُوى التي يمكن أن تحرّك القارّات.
2. آلية انجراف القارّات
اقترح فغنر أيضًا:
أن القارّات تتكوّن من موادَّ قليلة الكثافة تتحرّك فوق قاع المحيط الذي يتكوّن من موادَّ ذاتِ كثافة عالية.
لماذا رفض العلماء هذا الاقتراح؟
في أنه كيف يمكن للقارات أن تتحرّك فوق قاع المحيط الصُلب ذي التضاريس بسهولة.
أتحقّق
أوضِّح القُوى المسبّبة لتحرّك القارّات بحسب افتراضات فغنر.
الإجابة: بحسب افتراض فغنر فإن سبب حركة القارات هو إما قوّة الطّرد المركزيّ الناتجة عن دوران الأرض حول نفسها، أو إلى قوّة جذْب القمر للأرض.