أكثر

4.8: الزلازل والصفائح التكتونية - علوم الأرض


الزلزال هو الاهتزاز الناجم عن التمزق (الانكسار) والإزاحة اللاحقة للصخور (جسم صخري يتحرك فيما يتعلق بآخر) تحت سطح الأرض.

يصبح جسم الصخر الذي يتعرض للضغط مشوهًا. عندما لا تستطيع الصخرة تحمل التشوه ، تنكسر وينزلق الجانبان أمام بعضهما البعض. نظرًا لأن معظم الصخور قوية (على عكس الرمال الرخوة ، على سبيل المثال) ، يمكنها تحمل قدر كبير من التشوه دون أن تنكسر. لكن كل صخرة لها حد تشوه وستتمزق (تنكسر) بمجرد الوصول إلى هذا الحد. عند هذه النقطة ، في حالة الصخور داخل القشرة ، ينكسر الصخر ويحدث إزاحة على طول سطح التمزق. يعتمد حجم الزلزال على مدى المنطقة التي تنكسر (مساحة سطح التمزق) ومتوسط ​​مقدار الإزاحة (الانزلاق).

تحدث معظم الزلازل بالقرب من حدود الصفائح ، ولكن ليس بالضرورة على الحدود مباشرة ، وليس بالضرورة على خطأ موجود مسبقًا. يظهر توزيع الزلازل عبر الكرة الأرضية في الشكل ( PageIndex {1} ). من السهل نسبيًا رؤية العلاقات بين الزلازل وحدود الصفائح. على طول الحدود المتباينة مثل سلسلة التلال في منتصف المحيط الأطلسي وشرق المحيط الهادئ ، تعد الزلازل شائعة ، ولكنها تقتصر على منطقة ضيقة بالقرب من التلال ، وعلى عمق أقل من 30 كم باستمرار. الزلازل الضحلة شائعة أيضًا على طول أخطاء التحويل ، مثل صدع سان أندرياس. على طول مناطق الاندساس ، توجد الزلازل بكثرة ، وهي تزداد عمقًا على الجانب الأرضي من منطقة الاندساس.

الزلازل أيضًا شائعة نسبيًا في عدد قليل من المواقع الداخلية. يرتبط بعضها بتراكم الضغط بسبب التصدع القاري أو انتقال الضغط من مناطق أخرى ، والبعض الآخر غير مفهوم جيدًا. تشمل أمثلة مناطق الزلازل الداخلية منطقة Great Rift Valley في إفريقيا ومنطقة التبت في الصين ومنطقة بحيرة بايكال في روسيا.

الزلازل على حدود متباعدة وتحويل

يقدم الشكل ( PageIndex {2} ) نظرة فاحصة على حجم (M) 4 والزلازل الأكبر في منطقة ذات حدود متباينة في منطقة وسط المحيط الأطلسي بالقرب من خط الاستواء. هنا ، كما رأينا في القسم 4.5 ، يتم تعويض أجزاء سلسلة جبال وسط المحيط الأطلسي ببعض أخطاء التحويل الطويلة. تقع معظم الزلازل على طول صدوع التحويل ، وليس على طول الأجزاء المنتشرة ، على الرغم من وجود مجموعات من الزلازل في بعض حدود تحويل التلال. تحدث بعض الزلازل عند انتشار التلال ، لكنها تميل إلى أن تكون صغيرة ونادرة بسبب درجات حرارة الصخور المرتفعة نسبيًا في المناطق التي يحدث فيها الانتشار. تميل الزلازل على طول الحدود المتباعدة والمتحولة إلى أن تكون ضحلة ، لأن القشرة ليست سميكة جدًا.

الزلازل على الحدود المتقاربة

توزيع الزلازل وأعماقها في شمال المحيط الهادئ موضحة في الشكل ( PageIndex {3} ). في هذه المنطقة ، تنخفض صفيحة المحيط الهادئ تحت صفيحة أمريكا الشمالية ، مكونة خندق ألوشيان وجزر ألوتيان. الزلازل الضحلة شائعة على طول الخندق ، ولكن هناك أيضًا نشاط زلزالي كبير يمتد إلى عدة مئات من الكيلومترات ، حيث تستمر الصفيحة المندمجة في التفاعل بعمق مع الصفيحة العليا. تصبح الزلازل أعمق مع المسافة من الخندق ؛ لاحظ في اللوحة اليسرى في الشكل ( PageIndex {3} ) أنه كلما تحركت على طول المقطع العرضي من النقطة أ إلى النقطة ب ، هناك اتجاه لزيادة عمق الزلزال. هذا يكشف أن صفيحة المحيط الهادئ هي التي تتحرك شمالًا وتندلع.

يظهر توزيع الزلازل في منطقة حدود لوحة الهند وأوراسيا في الشكل ( PageIndex {4} ). هذه حدود متقاربة بين القارة والقارة ، ويُفترض عمومًا أنه على الرغم من استمرار صفيحة الهند في التحرك شمالًا نحو صفيحة آسيا ، لا يوجد اندساس فعلي يحدث. توجد أخطاء تحويل على جانبي لوحة الهند في هذه المنطقة.

إن منطقة شمال الهند وجنوب آسيا بأكملها نشطة للغاية من الناحية الزلزالية. الزلازل شائعة في شمال الهند ونيبال وبوتان وبنغلاديش والأجزاء المجاورة من الصين وفي جميع أنحاء باكستان وأفغانستان. ترتبط العديد من الزلازل بأعطال التحويل على جانبي لوحة الهند ، ويرتبط معظم الزلازل الأخرى بالضغط التكتوني الكبير الناجم عن التقارب المستمر بين لوحات الهند وآسيا. تسبب هذا الضغط في دفع صفيحة آسيا فوق صفيحة الهند ، مما أدى إلى بناء جبال الهيمالايا وهضبة التبت إلى ارتفاعات هائلة.


* "الفيزياء الفيزيائية" لستيفن إيرل مستخدمة بموجب ترخيص دولي CC-BY 4.0. قم بتنزيل هذا الكتاب مجانًا من الموقع http://open.bccampus.ca


الفصل العاشر على الأرض المهتزة: فهم الزلازل

قرأ الطلاب عن زلزال سان فرانسيسكو عام 1906 ودرسوا علاقة هذا الحدث بحدود تصدع التحويل على طول الساحل الغربي لولاية كاليفورنيا. يطور الطلاب نموذجًا ماديًا لمنطقة صدع سان أندرياس ويستكشفون نماذج الكمبيوتر التي يستخدمها العلماء للتنبؤ بوقت ومكان حدوث الزلازل.

الفصل 11 تنانين نائمة: براكين منطقة الاندساس

يدرس الطلاب العلاقة بين براكين كاسكيد في واشنطن وأوريغون وكاليفورنيا بمنطقة الاندساس على طول الساحل الشمالي الغربي ، ويتعلمون كيف يراقب العلماء التغيرات تحت البركان التي قد تشير إلى اندلاع وشيك في براكين كاسكيد ، جنبًا إلى جنب مع بيانات المراقبة الحالية ، لتقييم المخاطر المرتبطة بالعيش بالقرب من البراكين مثل جبل رينييه.

الفصل 12 أدلة على قاع المحيط: حدود متباينة

يستكشف الطلاب عملية انتشار قاع البحر التي تحدث على طول سلسلة جبال وسط المحيط الأطلسي ، ويبحثون عن أنماط في خرائط توزيع الزلازل ، وتضاريس قاع البحر ، وعمر قشرة المحيط ، والبيانات المغنطيسية القديمة. إنهم يجمعون ما تعلموه حول العمليات التكتونية للصفائح التي تحدث على طول حدود الصفائح المتباينة والمتقاربة والمُحوّلة.

المحتوى في EDC Earth Science Unit 4 - الصفائح التكتونية تم تنظيمه في أنشطة ، على النحو التالي:


اللوحات عبارة عن قطع كبيرة من مئات الكيلومترات العلوية من الأرض والتي تتحرك تقريبًا كوحدة واحدة. من الأسهل التفكير في الصفائح على أنها صلبة ومقتطعة وتطفو على الوشاح ، لكن بعض الصفائح بها أيضًا بعض التشوه الداخلي. ومع ذلك ، من الواضح أن التشوه الأكثر نشاطًا للصفائح يحدث على طول حدودها ، حيث تتفاعل مع الصفائح الأخرى.

تختلف السماكة الدقيقة للوحة من مكان إلى آخر ، ولكن بعيدًا عن هوامش اللوحة ، عادة ما تكون سماكة الألواح في حدود 100-200 كم.

وصفنا سابقًا بنية الأرض باستخدام الاختلافات الكيميائية في التركيب لتحديد القشرة والعباءة واللب. لا يتم تعريف الألواح على أساس الاختلافات الكيميائية ، ولكن باستخدام قوة الصخور ، وتتكون من القشرة والجزء العلوي من الوشاح.

تعتمد الحدود الدنيا الدقيقة للوحة على درجة حرارة مادة الوشاح. في حوالي 1300 درجة مئوية ، تبدأ مادة الوشاح النموذجية في الذوبان ، وتلين بشكل كبير. نحن نسمي هذا الجزء من الغلاف الموري للوشاح ، للإشارة إلى أنه منطقة ضعيفة ، والتي & quot ؛ تقترن & quot ؛ اللوحة من الوشاح العلوي (في الواقع ، هناك بلا شك بعض & quot؛ سحب & quot القوى التي تعمل بين الاثنين ، لكن الغلاف الصخري يمكن أن يتحرك بشكل مستقل عن الأعمق عباءة.


4.2 الزلازل والصفائح التكتونية

يظهر توزيع الزلازل في جميع أنحاء العالم في الشكل 11.7. من السهل نسبيًا رؤية العلاقات بين الزلازل وحدود الصفائح. على طول الحدود المتباينة مثل سلسلة التلال في منتصف المحيط الأطلسي وشرق المحيط الهادئ ، تعتبر الزلازل شائعة ، ولكنها تقتصر على منطقة ضيقة قريبة من التلال ، وعلى عمق أقل من 30 كم. الزلازل الضحلة شائعة أيضًا على طول أخطاء التحويل ، مثل صدع سان أندرياس. على امتداد مناطق الاندساس ، كما رأينا في الفصل 10 ، تكون الزلازل وفيرة جدًا ، وهي تتزايد عمقًا على الجانب المتجه إلى اليابسة من منطقة الاندساس.

الشكل 11.7 التوزيع العام للزلازل العالمية بقوة 4 وأكبر من 2004 إلى 2011 ، مشفرة بالألوان حسب العمق (أحمر: 0-33 كم ، برتقالي 33-70 كم ، أخضر: 70-300 كم ، أزرق: 300-700 كم) [ من ديل سوير ، جامعة رايس ، http://plateboundary.rice.edu ، تم استخدامه بإذن]

الزلازل أيضًا شائعة نسبيًا في عدد قليل من المواقع الداخلية. يرتبط بعضها بتراكم الضغط بسبب التصدع القاري أو انتقال الضغط من مناطق أخرى ، والبعض الآخر غير مفهوم جيدًا. تشمل أمثلة مناطق الزلازل الداخلية منطقة Great Rift Valley في إفريقيا ومنطقة التبت في الصين ومنطقة بحيرة بايكال في روسيا.

الزلازل في حدود متباعدة وتحويل

يقدم الشكل 11.8 نظرة فاحصة على حجم (M) 4 والزلازل الأكبر في منطقة ذات حدود متباينة في منطقة وسط المحيط الأطلسي بالقرب من خط الاستواء. هنا ، كما رأينا في الفصل 10 ، يتم تعويض أجزاء سلسلة جبال وسط المحيط الأطلسي ببعض أخطاء التحويل الطويلة. تقع معظم الزلازل على طول صدوع التحويل ، وليس على طول الأجزاء المنتشرة ، على الرغم من وجود مجموعات من الزلازل في بعض حدود تحويل التلال. تحدث بعض الزلازل عند انتشار التلال ، لكنها تميل إلى أن تكون صغيرة ونادرة بسبب درجات حرارة الصخور المرتفعة نسبيًا في المناطق التي يحدث فيها الانتشار.

الشكل 11.8 توزيع الزلازل من M4 وأكبر في منطقة سلسلة التلال الوسطى الأطلسية بالقرب من خط الاستواء من عام 1990 إلى عام 1996. وجميعها على عمق من 0 إلى 33 كم [جنوب شرق بعد Dale Sawyer ، جامعة رايس ، http: // plateboundary .rice.edu]

الزلازل على الحدود المتقاربة

توزيع وأعماق الزلازل في منطقة البحر الكاريبي وأمريكا الوسطى موضحة في الشكل 11.9. في هذه المنطقة ، تنخفض صفيحة كوكوس أسفل لوحات أمريكا الشمالية والبحر الكاريبي (تقارب قارة المحيط) ، وتنخفض لوحات أمريكا الجنوبية والشمالية تحت صفيحة البحر الكاريبي (تقارب المحيطات والمحيطات). في كلتا الحالتين ، تصبح الزلازل أعمق مع المسافة من الخندق. في الشكل 11.9 ، يظهر صفيحة أمريكا الجنوبية على أنها مغمورة تحت صفيحة الكاريبي في المنطقة الواقعة شمال كولومبيا ، ولكن نظرًا لعدم وجود نشاط زلزال تقريبًا على طول هذه المنطقة ، فمن المشكوك فيه ما إذا كان الاندساس يحدث بالفعل.

الشكل 11.9 توزيع الزلازل من M4 وأكبر في منطقة أمريكا الوسطى من 1990 إلى 1996 (أحمر: 0-33 كم ، برتقالي: 33-70 كم ، أخضر: 70-300 كم ، أزرق: 300-700 كم) (انتشار التلال هي خطوط ثقيلة ، ومناطق الاندساس هي خطوط مسننة ، وأعطال التحويل هي خطوط خفيفة.) [SE بعد Dale Sawyer ، جامعة رايس ، http://plateboundary.rice.edu]

هناك أيضًا العديد من الحدود المتباينة والمتحولة في المنطقة الموضحة في الشكل 11.9 ، وكما رأينا في منطقة وسط المحيط الأطلسي ، تحدث معظم هذه الزلازل على طول صدوع التحويل.

يوضح الشكل 11.10 توزيع الزلازل بعمق في جزر الكوريل في روسيا في شمال غرب المحيط الهادئ. هذه حدود متقاربة بين المحيط والمحيط. تظهر النقاط الصغيرة الحمراء والصفراء الزلزالية في الخلفية على مدى عدد من السنوات ، في حين أن النقاط البيضاء الأكبر هي صدمات فردية مرتبطة بزلزال M6.9 في أبريل 2009. وقع الزلزال الكبير نسبيًا في الجزء العلوي من حدود اللوحة بين 60 كم و 140 كم من الخندق. كما رأينا في منطقة الاندساس Cascadia ، هذا هو المكان الذي من المتوقع أن تحدث فيه زلازل اندساس كبيرة.

في الواقع ، تحدث جميع الزلازل الكبيرة جدًا - M9 أو أعلى - عند حدود الاندساس لأن هناك احتمالًا لزيادة عرض منطقة التمزق على حدود غمس بلطف مقارنة بحدود تحويل شديدة الانحدار. أكبر الزلازل على حدود التحويل هي في حدود M8.

الشكل 11.10 توزيع الزلازل في منطقة جزر الكوريل ، روسيا (شمال اليابان مباشرة) (تمثل النقاط البيضاء زلزال M6.9 في أبريل 2009. النقاط الحمراء والصفراء من الزلازل الخلفية على مدى عدة سنوات قبل عام 2009.) [جنوب شرق بعد Gavin Hayes ، من البيانات الموجودة على http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eqarchives/subduction_zone/us2009fdak/szgc/ku6_trench.pdf]

الزلزالية الخلفية في هذه الحدود المتقاربة ، وعلى الحدود الأخرى المماثلة ، تكون في الغالب بالقرب من الجانب العلوي من لوحة الانزلاق. يكون تواتر الزلازل أكبر بالقرب من السطح وخاصة حول المنطقة التي تحدث فيها زلازل اندساس كبيرة ، ولكنها تمتد إلى عمق 400 كم على الأقل. هناك أيضًا نشاط زلزالي كبير في صفيحة أمريكا الشمالية المهيمنة ، وهي أيضًا أكثر شيوعًا بالقرب من منطقة الزلازل الكبيرة ، ولكنها تمتد أيضًا لبضع مئات من الكيلومترات بعيدًا عن حدود الصفيحة.

يظهر توزيع الزلازل في منطقة حدود لوحة الهند وأوراسيا في الشكل 11.11. هذه حدود متقاربة بين القارة والقارة ، ويُفترض عمومًا أنه على الرغم من استمرار صفيحة الهند في التحرك شمالًا نحو صفيحة آسيا ، لا يوجد اندساس فعلي يحدث. توجد أخطاء تحويل على جانبي لوحة الهند في هذه المنطقة.

الشكل 11.11 توزيع الزلازل في المنطقة التي تتقارب فيها لوحة الهند مع لوحة آسيا (البيانات من 1990 إلى 1996 ، الأحمر: 0-33 كم ، البرتقالي: 33-70 كم ، الأخضر: 70-300 كم). (الحواف المنتشرة عبارة عن خطوط ثقيلة ، ومناطق الانغماس هي خطوط مسننة ، وأعطال التحويل هي خطوط خفيفة. يشير الخط المزدوج على طول الحافة الشمالية للوحة الهند إلى التقارب ، ولكن ليس الانغماس. وتظهر حركات الصفائح بوحدة mm / y.) بعد ديل سوير ، جامعة رايس ، http://plateboundary.rice.edu]

إن منطقة شمال الهند وجنوب آسيا بأكملها نشطة للغاية من الناحية الزلزالية. الزلازل شائعة في شمال الهند ونيبال وبوتان وبنغلاديش والأجزاء المجاورة من الصين وفي جميع أنحاء باكستان وأفغانستان. ترتبط العديد من الزلازل بأعطال التحويل على جانبي لوحة الهند ، ويرتبط معظم الزلازل الأخرى بالضغط التكتوني الكبير الناجم عن التقارب المستمر بين لوحات الهند وآسيا. تسبب هذا الضغط في دفع صفيحة آسيا فوق صفيحة الهند ، مما أدى إلى بناء جبال الهيمالايا وهضبة التبت إلى ارتفاعات هائلة. ترتبط معظم الزلازل في الشكل 11.11 بأخطاء الدفع الموضحة في الشكل 11.12 (ومئات الزلازل الأخرى المماثلة التي لا يمكن عرضها على هذا المقياس). يعتبر خطأ الدفع في أقصى الجنوب في الشكل 11.12 مكافئًا لخطأ الحد الرئيسي في الشكل 11.11.

الشكل 11.12 رسم تخطيطي للحدود المتقاربة بين الهند وآسيا ، يُظهر أمثلة على أنواع الصدوع التي تركز عليها الزلازل. وقع زلزال نيبال المدمر في مايو 2015 على طول أحد صدوع الدفع هذه. [SE بعد D. Vouichard ، من وثيقة جامعة الأمم المتحدة على العنوان: http://archive.unu.edu/unupress/unupbooks/80a02e/80A02E05.htm]

يوجد تركيز كبير جدًا للزلازل الضحلة والعميقة (أكبر من 70 كم) في الجزء الشمالي الغربي من الشكل 11.11. هذا شمال أفغانستان ، وعلى أعماق تزيد عن 70 كم ، تقع العديد من هذه الزلازل داخل الوشاح وليس القشرة الأرضية. يُفسَّر أن هذه الزلازل العميقة ناتجة عن الانغماس باتجاه الشمال الغربي لجزء من صفيحة الهند أسفل صفيحة آسيا في هذه المنطقة.

تمارين

تمرين 11.1 الزلازل في كولومبيا البريطانية

تُظهر هذه الخريطة حدوث وقوة الزلازل في كولومبيا البريطانية خلال فترة شهر واحد في مارس وأبريل 2015.

1. ما هو الأصل المحتمل للزلازل بين خوان دي فوكا (JDF) ولوحات إكسبلورر؟


خريطة هذا الكوكب الديناميكي: خريطة العالم للبراكين ، والزلازل ، وحفر التصادم ، والصفائح التكتونية

تم نشر الخرائط الموجودة في مواد مجموعات الخرائط إما قبل عام 1922 ، والتي أنتجتها حكومة الولايات المتحدة ، أو كليهما (انظر سجلات الفهرس المصاحبة لكل خريطة للحصول على معلومات بشأن تاريخ النشر والمصدر). توفر مكتبة الكونجرس الوصول إلى هذه المواد للأغراض التعليمية والبحثية وليست على علم بأي حماية لحقوق الطبع والنشر في الولايات المتحدة (انظر العنوان 17 من قانون الولايات المتحدة) أو أي قيود أخرى في مواد مجموعة الخرائط.

لاحظ أن الإذن الكتابي من مالكي حقوق الطبع والنشر و / أو أصحاب الحقوق الآخرين (مثل الدعاية و / أو حقوق الخصوصية) مطلوب للتوزيع أو الاستنساخ أو أي استخدام آخر للعناصر المحمية بما يتجاوز ما يسمح به الاستخدام العادل أو الإعفاءات القانونية الأخرى. تقع مسؤولية إجراء تقييم قانوني مستقل لأحد العناصر وتأمين أي أذونات ضرورية في النهاية على عاتق الأشخاص الراغبين في استخدام العنصر.

خط الائتمان: مكتبة الكونجرس ، قسم الجغرافيا والخرائط.


3-2 الصفائح التكتونية

كما هو موضح في القسم 10.1 ، فإن مفهوم الانجراف القاري ابتكرها ألفريد فيجنر منذ أكثر من 100 عام. في هذه الدورة ، لن نركز على النظريات التي كانت موجودة قبل الصفائح التكتونية ، ولكن الأمر يستحق القراءة عن الانجراف القاري في القسم 10.2. كما هو موضح في القسم 10.3 ، حدثت ثورة في العلوم الجيولوجية بين الثلاثينيات ومنتصف الستينيات.

أكمل التمرين 10.1 (القسم 10.2) لمساعدتك على فهم منطق Wegener.

أحد أسباب تجاهل نظرية فيجنر إلى حد كبير لمدة 50 عامًا هو أنها اعتمدت على عدد من خصائص الأرض التي لم تكن مفهومة في ذلك الوقت. على سبيل المثال ، اعتقد فيجنر أن القارات تحركت لأنها دفعت على طول المادة الصخرية الأساسية ، لكنه لم يستطع تفسير القوة التي قد تؤدي إلى الدفع ، ولم يستطع شرح كيف يمكن لأي قوة معروفة التغلب على الكمية الهائلة من الاحتكاك. على الرغم من أننا نعلم الآن أن الغلاف الموري هو طبقة ضعيفة نسبيًا يمكن للألواح أن تنزلق على طولها ، وأيضًا أن الحمل الحراري في الوشاح يوفر بعضًا من الدفع ، لم يكن لدى فيجنر ومعاصروه أي معرفة من هذا القبيل.

يقدم القسم 10.3 ملخصًا لبعض التطورات المهمة في الجيولوجيا العالمية التي تم إحرازها خلال الجزء الأول من القرن العشرين. اقرأ هذا القسم بعناية ، وتأكد من فهمك للنقاط التالية:

  • في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي ، باستخدام بيانات التوجيه المغناطيسي ، تبين أنه عندما ترسبت الصخور القديمة في أوروبا ، كانت مواضع القطب المغناطيسي مختلفة عما هي عليه الآن. أولاً ، كان يُعتقد أن هذا كان نتيجة "الشرود القطبي" ، لكن الجيولوجيين أدركوا لاحقًا أن هذه الظاهرة كانت أكثر اتساقًا مع مفهوم القارات المتحركة (الشكل 10.6).
  • خلال النصف الأول من القرن العشرين ، ازداد فهمنا لتضاريس قاع البحر بشكل كبير. أدت هذه المعرفة إلى اكتشاف التلال وسط المحيط ، والخنادق العميقة على طول الحواف القارية ، وسلاسل الجبال البحرية (الشكل 10.8). على الرغم من أن هذه الميزات لم تكن مفهومة تمامًا في البداية ، إلا أننا نعلم الآن أنها مرتبطة على التوالي بانتشار قاع البحر عند حدود متباينة ، والاندساس عند الحدود المتقاربة ، والبراكين حيث تتحرك الصفيحة ببطء فوق عمود الوشاح.
  • مكّن تطبيق السبر الزلزالي على مساحات واسعة من قاع البحر الجيولوجيين من تحديد الاختلافات في سمك رواسب قاع البحر ، ومعرفة أنه بينما تكون الرواسب سميكة في معظم أجزاء المحيط ، إلا أنها رقيقة جدًا في المناطق القريبة من التلال وسط المحيط (الشكل 10.9). نحن نعلم الآن أن هذه الاختلافات يمكن تفسيرها من خلال حقيقة أن قاع البحر في هذه المناطق صغير جدًا ولم يمر وقت كافٍ لتراكم الرواسب السميكة.
  • في الخمسينيات من القرن الماضي ، أظهرت قياسات تدفق الحرارة عبر قاع البحر أن كمية حرارة أكبر من المتوسط ​​تم إنتاجها في مناطق التلال أكثر من أي مكان آخر ، وأن حرارة أقل تم إنتاجها في المناطق القريبة من الخنادق. تم تفسير هذه الظاهرة على أنها وجود الحمل الحراري داخل الوشاح كما هو موضح في الشكل 3-3.

الشكل 3-3. وصف للاختلافات في تدفق الحرارة عبر القشرة المحيطية ، والعلاقة بالحمل الحراري للعباءة وتكتونية الصفائح.

© ستيفن إيرل. مستخدمة بإذن.

  • أتاح تطوير شبكات المحطات الزلزالية ، بين ثلاثينيات وخمسينيات القرن الماضي ، تحديد موقع دقيق نسبيًا (الموقع والعمق) لمواقع الزلازل. وقد تبين أنه في حين أن معظم الزلازل تكون ضحلة ، إلا أنها تزداد عمقًا بشكل تدريجي في الشواطئ من الخنادق المحيطية كما هو موضح في الشكل 10.10.
  • في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي ، أظهر الحصول على البيانات المغناطيسية من المحيطات نمطًا معقدًا من المناطق المغناطيسية العالية والمنخفضة في ما كان معروفًا أنه صخور ذات تركيبة بازلتية متسقة للغاية (الشكل 10.11). على الرغم من عدم فهمه في البداية ، في عام 1963 ، جادل فاين وماثيوز وموريلي بأن هذه الأنماط كانت نتيجة لتشكل قشرة قاع البحر الجديدة خلال فترات المغناطيسية العادية والمعكوسة.
  • في عام 1963 أيضًا ، وجد الجيولوجيون أن أعمار جزر هاواي قد ازدادت بشكل منهجي مع المسافة من البراكين التي لا تزال نشطة في الجزيرة الكبيرة ، مما أدى إلى مفهوم وجود بقعة ساخنة ثابتة (عمود الوشاح) أسفل الجزيرة الكبيرة ، وذلك كانت قشرة قاع المحيط الهادئ تتحرك فوق مصدر النشاط البركاني هذا (الشكل 10.13).
  • أخيرًا ، في عام 1965 ، ظهر نوع جديد من الخطأ - يسمى أ تحويل الخطأ- تم وصفها وشرحها على أنها ناجمة عن تحريك اللوحات. تعد أخطاء التحويل شائعة على طول الحواف المنتشرة (الشكل 10.15) ، ولكنها موجودة أيضًا على الأرض ، حيث ترتبط بمخاطر الزلازل الكبيرة.

في التمرين 10.2 ، يمكنك أن ترى بنفسك كيف تختلف أعمار جزر هاواي باختلاف الموقع.

يجب أن يساعدك إكمال التمرين 10.3 على فهم أخطاء التحويل وأيضًا العملية التي تصبح قشرة قاع البحر ممغنطة بشكل متفاوت.

أخيرًا أصبحت نظرية الصفائح التكتونية مقبولة على نطاق واسع في منتصف الستينيات ، ويرجع ذلك في الغالب إلى الأدلة الدامغة من فاين وماثيوز وموريلي ، وعمل توزو ويلسون على النقاط الساخنة وتحويل الأعطال. لعب ويلسون أيضًا دورًا مهمًا في رسم خرائط الحدود بين الصفائح على سطح الأرض ، وإظهار كيفية تحرك هذه الصفائح ، ووصف العمليات المختلفة التي تحدث عند أنواع مختلفة من حدود الصفائح. الشكل 10.16 عبارة عن خريطة حديثة للصفائح واتجاهاتها ومعدلات حركتها وأنواع الحدود بينها. يوجد أكثر من 20 لوحة مختلفة ، ويجب أن تعرف الأسماء والنطاقات التقريبية للألواح السبعة الرئيسية. هناك طريقة بسيطة لمعرفة هذه الأسماء والمواقع وهي رسم حدودها تقريبًا كما هو موضح في الشكل 3-4. ابدأ بـ (1) خط متعرج أسفل منتصف المحيط الأطلسي. افصل أمريكا الجنوبية عن أمريكا الشمالية (2) وأوراسيا عن إفريقيا (3). ارسم حدودًا عبر المحيط الهندي وفصل الهند وأستراليا عن آسيا (4). ارسم خطًا بشكل عام حول المحيط الهادئ (5) ، وأخيرًا ارسم خطًا على طول الطريق حول القارة القطبية الجنوبية (6).

الشكل 3-4. الحدود التقريبية للوحات السبع الرئيسية.

© ستيفن إيرل. مستخدمة بإذن.

تمرين: دون النظر إلى الشكل 3-4 ، ارسم حدود اللوحات السبع الرئيسية على الخريطة التالية. (إذا لزم الأمر ، اتبع الإرشادات الموجودة أسفل الخريطة.) بعد الانتهاء ، راجع الشكل 10.16 في الكتاب المدرسي وأضف الأسهم لإظهار حركات اللوحة التقريبية.

ابدأ بخط متعرج أسفل منتصف المحيط الأطلسي. افصل أمريكا الجنوبية عن أمريكا الشمالية وأوراسيا عن إفريقيا. ارسم حدودًا عبر المحيط الهندي ، وافصل الهند وأستراليا عن آسيا. ارسم خطًا بشكل عام حول المحيط الهادئ ، وأخيرًا ارسم خطًا على طول الطريق حول القارة القطبية الجنوبية.

لفهم حركة الصفائح التكتونية ، من المهم أن تعرف ما هي أ طبق هو. كما هو مبين في الشكل 10.17 ، لا تتكون الصفائح التكتونية من قشرة قارية أو محيطية فحسب ، بل تشمل أيضًا الجزء السفلي من الغلاف الصخري ("الصلب") من الوشاح. تُعرف هذه الحزمة من القشرة بالإضافة إلى الغلاف الصخري - التي يبلغ سمكها حوالي 100 كم في المتوسط ​​- باسم الغلاف الصخري، والتي تنزلق عبر الجزء العلوي من الغلاف الموري عندما تتحرك الصفيحة.

يصف القسم 10.4 العمليات التي تحدث عند حدود الصفائح ، بدءًا من الحدود المتباينة (المنتشرة) حيث تتكون القشرة المحيطية الجديدة. مفتاح هذه العملية هو ارتفاع صخور الوشاح الساخن المرتبط بالحمل الحراري ، وانصهار بعض (حوالي 10٪) من تلك الصخرة في نطاق 60 كم من قاع البحر (الشكل 10.18). يقدم الشكل 10.19 ملخصًا لأنواع الصخور المنتجة في هذه البيئة ، والتي تشمل الجابرو في العمق ، وسدود المافيك في الوسط ، ووسادة البازلت بالقرب من قاع البحر.

يوضح الشكل 10.20 العملية التي يعتقد أنها مسؤولة عن صدع القارات وتشكيل حدود انتشار جديدة. يرجى التأكد من فهمك لهذه العملية.

توضح الأشكال 10.21 و 10.22 و 10.23 لوحين يتحركان باتجاه بعضهما البعض عند حدود متقاربة. قبل المضي قدمًا في هذا الأمر ، عليك أن تدرك أن الصفائح التكتونية لا توجد بها فجوة بينها أبدًا ، لأنها تتحرك باتجاه بعضها البعض ثم تصطدم في النهاية. يمكن أن تتشكل الحدود المتقاربة داخل الصفائح ، ومن المرجح أن تحدث في واجهة المحيط والقارة داخل صفيحة تشمل القشرة المحيطية والقارية. على سبيل المثال ، صفيحة أمريكا الشمالية تشمل القشرة القارية لأمريكا الشمالية والقشرة المحيطية لغرب المحيط الأطلسي. على طول الساحل الشرقي لأمريكا الشمالية ، يوجد انتقال بين القشرة القارية والمحيطية كما هو موضح في الشكل 3-5 (على اليسار). يتم دفع كلا الجزأين إلى الغرب من خلال الانتشار على طول سلسلة التلال في منتصف المحيط الأطلسي ، والتي تسمى a الهامش السلبي. في وقت ما في المستقبل البعيد ، يمكن أن تنفصل الغلاف الصخري المحيطي والقاري ، ويمكن أن يبدأ الاندساس على طول هذه الحدود (الشكل 3-5 على اليمين). من المحتمل أن يكون هذا بسبب تراكم الرواسب على طول الحدود كما هو موصوف بمزيد من التفصيل في نهاية القسم 10.4.

الشكل 3-5. تصوير الهامش الخامل بين الأجزاء القارية والمحيطية من صفيحة أمريكا الشمالية في الوقت الحاضر (على اليسار) وكيف يمكن أن يتغير هذا إلى حدود الاندساس في المستقبل البعيد (على اليمين).

© ستيفن إيرل. مستخدمة بإذن.

في القسم 10.4 ، اقرأ بعناية المواد المتعلقة بالحدود المتقاربة. بعض النقاط المهمة هي أن الماء من القشرة المندمجة يساهم في الذوبان في صخور الوشاح الساخنة التي تعلوها ، وأن الضغط الضاغط الناتج عن التقارب يؤدي إلى التصدع والتشوه ، ليس فقط في القشرة القارية ، كما هو موضح في الشكل 10.22 أيضا في القشرة المحيطية على جانبي الحدود.

كما ذكرنا سابقًا ، توجد معظم أخطاء التحويل عند انتشار الحواف حيث تشكل الحدود بين مقاطع التلال المتوازنة. كما أنها تشكل الحدود بين اللوحات كما هو موضح في الشكل 3-6. في هذا الشكل ، تم تمييز الصفيحتين بألوان مختلفة ، ويمكنك أن ترى كيف تشكل مقاطع التلال (خطوط بيضاء مزدوجة) حدود اللوحة في بعض المواقع ، بينما تشكل أخطاء التحويل (الخطوط الحمراء) حدود اللوحة في مواقع أخرى . يتم استدعاء الخطوط البيضاء التي تمتد على جانبي مقاطع التلال مناطق الكسر. هذه المناطق ليست حدودًا للصفائح ، وتوفر معدلات الانتشار على مقاطع التلال المختلفة متشابهة ، ولا تحدث حركة نسبية (أي عدم وجود صدع) على طول هذه الخطوط.

الشكل 3-6. سلسلة جبال وسط المحيط الأطلسي بين إفريقيا وأمريكا الجنوبية. تظهر حدود الانتشار كخطوط بيضاء مزدوجة ، وتظهر حدود التحويل كخطوط حمراء.

تستخدم الجيولوجيا الفيزيائية لستيفن إيرل بموجب ترخيص دولي CC-BY 4.0.

في بعض الحالات ، قم بتحويل الحدود عبر القارات ، على سبيل المثال ، صدع سان أندرياس. تتميز جميع أخطاء التحويل بالحركة الأفقية بشكل أساسي.

سيساهم إكمال التمرين 10.4 في فهمك لحدود التحويل.

يتضمن الجزء المتبقي من القسم 10.4 ملخصًا لبعض التغييرات المتوقعة الحديثة نسبيًا والمستقبل القريب في تكوين الصفائح التكتونية للأرض. ويتضمن أيضًا مناقشة دورة ويلسون ووصفًا أكثر اكتمالاً لكيفية تغيير هامش المحيط-القارة السلبي إلى حدود اندساس (الشكل 10.26).

اختبر تذكرك لأسماء اللوحات وفهمك لحدود اللوحة من خلال إكمال التمرين 10.5.

يتضمن القسم 10.5 مناقشة موجزة لآليات حركة اللوحة. على الرغم من أننا قلنا طوال الوقت أن الحمل الحراري في الوشاح هو المحرك الأساسي لتكتونية الصفائح ، توجد بعض الظواهر ذات الصلة - بما في ذلك الدفع الثقالي بعيدًا عن مناطق التلال المرتفعة (دفع ريدج) وسحب الجاذبية لقشرة المحيطات (سحب بلاطة) - التي تساهم في حركة الصفائح. تم تلخيص العمليات الثلاث الأساسية لحركة الصفائح في الشكل 10.29.

قبل الانتقال إلى القسم 3-3 حول الزلازل ، أجب عن أسئلة المراجعة في نهاية الفصل العاشر.

المختبر 5 يدور حول الزلزال المدمر في هايتي. إذا كنت طالبًا مسجلاً ، فقد ترغب في بدء العمل على ذلك أثناء عملك من خلال القسم 3-3.


الصفائح التكتونية والزلازل

يحدث الزلزال نتيجة الانزلاق المفاجئ في الصدع. الصدع هو كسر أو منطقة من الكسور بين كتلتين من الصخور.

أثناء وقوع الزلزال ، تنزلق الصخرة الموجودة على أحد جانبي الصدع فجأة بالنسبة إلى الجانب الآخر. توجد الصدوع بشكل شائع حول حافة الصفائح وهي كتل صخرية بحجم قاري تشكل الجزء الخارجي من الأرض.

تتحرك هذه اللوحات باستمرار (وإن كان ذلك ببطء شديد) بمعدلات تصل إلى أربع بوصات في السنة (10 سم / سنة) على الرغم من أن معظم معدلات السفر أقل بكثير. أيضًا ، يختلف معدل السفر في مواقع مختلفة داخل كل لوحة.

عند الحدود حيث تتصادم الصفائح ، يتم دفع إحدى اللوحين أسفل الصفيحة الأخرى لتشكيل خنادق عميقة. عندما تتحرك الصفائح متباعدة ، تتشكل التلال الجبلية.

نظرًا لأن القوى الجيولوجية الكبيرة تعمل بالقرب من حدود الصفائح ، فمن المنطقي أن هذه الحدود هي المكان الذي تحدث فيه غالبية الزلازل.

تحدد كيفية تحرك هذه الصفائح التكتونية بالنسبة لبعضها البعض نوع الخطأ الموجود عند نقطة تقاطعها. هناك ثلاثة أنواع أساسية من العيوب العادية والعكسية والقابلة للانزلاق.

يؤدي التقاطع حيث تتحرك اللوحات بعيدًا عن بعضها البعض إلى حدوث & quot ؛ خطأ & quot. إنه ليس طبيعيًا بمعنى أنه شائع لأنه ليس الأكثر شيوعًا. تشير الكلمة & quotnormal & quot إلى مستوى الصدع شديد الانحدار بين كتلتين من الأرض.

في عادي خطأ ، فإن الكتلتين تنسحبان بعيدًا عن بعضهما البعض مما يتسبب في انزلاق إحدى كتل الصدع لأعلى والأخرى للأسفل فيما يتعلق بمستوى الخطأ.

إذا كانت كتلتا الأرض تتحركان باتجاه بعضهما البعض ، فإن الخطأ الناتج يسمى أ يعكس خطأ. هذا هو المكان الذي يتم فيه دفع كتلة واحدة من الأرض إلى الأعلى (أو يتم إجبار أحدها تحت) الكتلة المقابلة. في كلتا الحالتين ، هناك تغيير في ارتفاع إحدى كتل الأرض أو كليهما.

الخطأ الثالث يسمى إضراب خطأ. In strike-slip faults the opposing blocks of earth move horizontally opposite to each other. There is no (or very little) vertical movement.

There are also combinations of these basic fault movements as the land can move both horizontally and vertically. However, there is no way to telling the type of fault movement until well after the event is over.

Take it to the MAX! Learn more about the major tectonic plates and their motion.

While any of these three faults can produce extensive damage on land, the reverse fault is the source of most tsunamis.

The scale by which earthquakes are rated is called the Moment Magnitude scale (Mw). It is a measure of the distance a fault moved and the force required to move it.

The Moment Magnitude scale values are logarithmic meaning that with each increase in whole value the amplitude of the ground motion increase by ten. For example, a magnitude 5.0 earthquake is ten times as powerful as a magnitude 4.0 earthquake.

For a magnitude 6.0 earthquake, it is ten times more powerful than a magnitude 5.0 quake but is 100 times stronger than a magnitude 4.0 event.

This logarithmic increase in released energy at the 'strong' and 'great' earthquake levels means that minor increases in magnitude indicate huge jumps in released energy. According to the U.S. Geological Survey, the December 26, 2004 Sumatra earthquake measured a magnitude 9.1.

Three months later, March 28, 2005, another 'great' earthquake occurred on the same fault line as with the earlier quake and measured a magnitude 8.7.

Despite the seemingly small 0.4 difference in magnitude, due to the logarithmic values, the December magnitude 9.1 earthquake was 2½ times MORE powerful than the March 2005 earthquake (and over 125,000 times as powerful as a magnitude 4.0 quake).


مقدمة

Our Earth is a dynamic planet, as clearly illustrated on the main map by its topography, over 1,500 volcanoes, 44,000 earthquakes, and 170 impact craters. These features largely reflect the movements of Earth s major tectonic plates and many smaller plates or fragments of plates (including microplates). Volcanic eruptions and earthquakes are awe-inspiring displays of the powerful forces of nature and can be extraordinarily destructive. On average, about 60 of Earth's 550 historically active volcanoes are in eruption each year. In 2004 alone, over 160 earthquakes were magnitude 6.0 or above, some of which caused casualties and substantial damage.

This map shows many of the features that have shaped--and continue to change--our dynamic planet. Most new crust forms at ocean ridge crests, is carried slowly away by plate movement, and is ultimately recycled deep into the Earth--causing earthquakes and volcanism along the boundaries between moving tectonic plates. Oceans are continually opening (for example, Red Sea, Atlantic Ocean) or closing (for example, Mediterranean Sea). Because continental crust is thicker and less dense than thinner, younger oceanic crust, most does not sink deep enough to be recycled, and remains largely preserved on land. Consequently, most continental bedrock is far older than the oldest oceanic bedrock (see back of map).

The earthquakes and volcanoes that mark plate boundaries are clearly shown on this map, as are craters made by impacts of extraterrestrial objects that punctuate Earth's history, some causing catastrophic ecological changes. Over geologic time, continuing plate movements, together with relentless erosion and redeposition of material, mask or obliterate traces of earlier plate-tectonic or impact processes, making the older chapters of Earth's 4,500-million-year history increasingly difficult to read. The recent activity shown on this map provides only a present-day snapshot of Earth's long history, helping to illustrate how its present surface came to be.

The map is designed to show the most prominent features when viewed from a distance, and more detailed features upon closer inspection. The back of the map zooms in further, highlighting examples of fundamental features, while providing text, timelines, references, and other resources to enhance understanding of this dynamic planet. Both the front and back of this map illustrate the enormous recent growth in our knowledge of planet Earth. Yet, much remains unknown, particularly about the processes operating below the ever-shifting plates and the detailed geological history during all but the most recent stage of Earth's development.

PDF Files

In addition to the paper map, which is available for purchase, the USGS is providing PDF files of the map. These files are very large and should be downloaded and viewed in Adobe Reader.

Below: Thumbnail image of the front of the map, which measures 58 by 45 inches, and a figure representative of the materials on the reverse side of the map.

PDF file of the Front Side of the map: high resolution [52 MB] | screen resolution [8 MB]

PDF file of the Reverse Side of the map: high resolution [108 MB] | screen resolution [7 MB]

Ordering Instructions

The two-sided map can be ordered from the USGS Store. On the Map Locator page, enter "This Dynamic Planet" into the Product Name box. A single handling fee is applied to all domestic orders. For international shipping, see the USGS frequently asked questions page. Discounts are available for some groups. For more information call 1-888-ASK-USGS.

The map is also for sale from:
U.S. Geological Survey
Information Services
Box 25286, Federal Center
Denver, CO 80225

New product number 206335.

Linked Websites

Please visit the Smithsonian Institution This Dynamic Planet website. This site provides interactive mapping functions (including zoom), contains additional information not shown on the printed paper map, and includes downloadable PDF files of all map components and HTML pages.

See also the USGS booklet This Dynamic Earth: The Story of Plate Tectonics, which gives background information about the theory of plate tectonics and traces its development.

The USGS also has created a website for teachers: This Dynamic Planet: A Teaching Companion.

Any use of trade, product, or firm names in this publication is for descriptive purposes only and does not imply endorsement by the U.S. Government.

U.S. Department of the Interior | U.S. Geological Survey
URL: pubs.usgs.gov /imap/2800/index.html
Page Contact Information: Katharine S. Schindler
Page Last Modified: Wednesday, 30-Nov-2016 17:39:05 EST


Learning Objectives

After reading this chapter and answering the review questions at the end, you should be able to:

  • Discuss the early evidence for continental drift, and Alfred Wegener’s role in promoting this theory.
  • Describe other models that were used early in the 20th century to understand global geological features.
  • Summarize the geological advances that provided the basis for understanding the mechanisms of plate tectonics, and the evidence that plates and are constantly being created and destroyed.
  • Describe the seven major plates, including their size, motion, and the types of boundaries between them.
  • Describe the geological processes that take place at divergent and convergent plate boundaries, and explain why transform faults exist
  • Explain how supercontinents form and how they break apart.
  • Explain why tectonic plates move.

Plate tectonics is the model or theory that we use to understand how our planet works: it explains the origins of continents and oceans, the origins of folded rocks and mountain ranges, the presence of different kinds of rocks, the causes and locations of earthquakes and volcanoes, and changes in the positions of continents over time. So… everything!

The theory of plate tectonics was proposed to the geological community more than 100 years ago, so it may come as a surprise that an idea underpinning the study of Earth today did not become an accepted part of geology until the 1960s. It took many decades for this theory to become accepted for two main reasons. First, it was a radically different perspective on how Earth worked, and geologists were reluctant to entertain an idea that seemed preposterous in the context of the science of the day. The evidence and understanding of Earth that would have supported plate tectonic theory simply didn’t exist until the mid-twentieth century. Second, their opinion was affected by their view of the main proponent, Alfred Wegener. Wegener was not trained as a geologist, so he lacked credibility in the eyes of the geological community. Alfred Wegener was also German, whereas the geological establishment was centred in Britain and the United States- and Britain and the United States were at war with Germany in the first part of the 20th century. In summary, plate tectonics was an idea too far ahead of its time, and delivered by the wrong messenger.

مراجع

Thordarson, T., and Larsen, G. (2007) Volcanism in Iceland in historical time: Volcano types, eruption styles and eruptive history. Journal of Geodynamics 43, 118–152. Full text


Data Availability Statement

The code to calculate synthetic PDFs for calendar ages is available at http://doi.org/10.5281/zenodo.4074892. The authors declare that all data supporting this study's findings are available within the article, its supplementary information, and Ott et al. ( 2020 ) (Creative Commons Attribution 4.0 International).

Filename وصف
2020AV000315-sup-0001-Supporting Information SI-S01.pdf2.3 MB Supporting Information S1
2020AV000315-sup-0002-Original Version of Manuscript-S01.pdf1.1 MB Original Version of Manuscript
2020AV000315-sup-0003-Peer Review History-S02.pdf127.2 KB Peer Review History
2020AV000315-sup-0004-First Revision of Manuscript-S03.pdf143.2 MB First Revision of Manuscript
2020AV000315-sup-0005-Second Revision of Manuscript-S04.pdf41.4 MB Second Revision of Manuscript [Accepted]
2020AV000315-sup-0006-Authors Response to Peer Review Comments-S05.pdf1,023.4 KB Authors' Response to Peer Review Comments

Please note: The publisher is not responsible for the content or functionality of any supporting information supplied by the authors. Any queries (other than missing content) should be directed to the corresponding author for the article.


شاهد الفيديو: الموجات الزلزالية (شهر اكتوبر 2021).