|
הסדרי נגישות |
עמוד הבית > מדעי כדור-הארץ והיקום > גיאולוגיה > מבנה כדור-הארץ > תנועת הלוחות |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
בכל מסכת הפרקים עד כה הבאנו יותר מרמז לכך שקרום כדור-הארץ איננו סטאטי, אינו קבוע ועומד, אלא הוא נוצר ונעלם. הקרום נע כרפסודה עם הזרמים (זרמי העירבול) ב"ים המגמה" או האסתנוספירה, ליתר דיוק. מה יקרה ל"רפסודות" אלה? יש להניח, שלעתים תתנגשנה זו בזו, לעתים תתרחקנה מאוד האחת מרעותה ולעתים הן יכולות להחליק זו לצידה זו עם הזרמים. כך מתנהגים לוחות כדור-הארץ. היום, לאחר מחקרים גיאופיסיים, גיאולוגים ואוקיאנוגרפיים רבים נוכל לומר, שקרום כדור-הארץ מחולק ללוחות-לוחות, כעין פסיפס. מחשבה זו, או תיאוריה זו, המכונה תורת מבנה הלוחות או תורת טקטוניקת הלוחות (plate tectonic theory) באה לעולם בסוף שנות ה-60. הגיאולוג-מאופיסיקאי מורגאן (Morgan) טבע מונח זה, ומאן נתפסו רבים לרעיון והמשיכו בפיתוחו. רבים ראו במבנה הלוחות פתרון לבעיות בלתי-מוסברות רבות במבנה כדור-הארץ. רבים יישמו פתרון זה גם בבעיות שימושיות של חיפושי נפט ומרבצים. רבים השתעשעו ומשתעשעים בתיאוריה ואף מכנים אותה בלשון הלצה בשם "טקטוניקת המשחקים" (play tectonics). אולם, יותר ברצינות, תורה זו גרמה לפריצת דרך מחשבתית חשובה ביותר בגיאולוגיה. יש הטוענים, כפי שכבר ציינו, שניתן להשוות את הישגיה לתורת קופרניקוס על התנועה סביב השמש באסטרונומיה או לתורת האבולוציה של דארווין בביולוגיה. תורת מבנה הלוחות לא נולדה יש מאין. היא נשענת על רעיון ותיק, שעלה בראשית המאה והוא רעיונו של החוקר הגרמני אלפרד וגנר (Wegener), שדיבר על נדידת היבשות (continental drift, או continental wandering). את רעיונו זה דחו בזמנו הגיאופיסיקאים, מסיבות שעוד נזכירן, אולם הוא חזר והתקבל שוב אצל גיאופיסיקאים שהוסיפו ופיתחו אותו לא רק ביחס ליבשות הנודדות, אלא גם ביחס לקרקעית האוקיאנוסים. יש יופי רב בנימוקיו של וגנר מראשית המאה, התקפים גם בימינו. מרתקת הלוגיקה המדעית שבה העלה את רעיונותיו והוכחותיו. יהיה זה לא הוגן ולא שיטתי לפסוח על פרק זה בתולדות המחשבה המדעית של תורת מבנה הלוחות.
ההתאמה המורפולוגית בין צורת החוף האמריקני של האוקיאנוס האטלנטי לבין החוף האירופי-אפריקני צדה את עינם של חוקרים רבים. קיומו של הרכס המרכז-אטלנטי, המתפתל ומתמשך ממש כמו החופים שמשני צדדיו, הגביר את החשד שהוא קו תורפה שלאורכו נפרדו היבשות והתרחקו זו מזו. וגנר האמין בקיומה של יבשת-על אחת, שלמה, הפאנגיאה שהתבקעה מאוחר יותר ונפרדה ליבשות השונות (איור י"ח-1). החוקר די-טואה (Du Toit) תמך בווגנר ופיתח את התורה יותר, אך טען לקיום שתי יבשות-על: יבשת צפונית, לאוראסיה, הכוללת את אמריקה הצפונית, אירופה ואסיה, ויבשת דרומית, גונדבאנה, הכוללת את אמריקה הדרומית, אפריקה, הודו, אוסטרליה ואנטארקטיקה. בין היבשות הפריד אוקיאנוס גדול שהשתרע בכיוון מזרח-מערב. איור י"ח-1. השיחזור שערך וגנר ליבשת-על - פאנגיאה - שהתפרקה במרוצת הזמן לשתי יבשות גדולות: גונדבאנה בדרום ולאוראסיה בצפון. מה היו נימוקי וגנר לתורתו? מדוע חשב די-טואה שיש צורך בשתי יבשות-על? מה גרם לתחיית תורת נדידת היבשות, שנשכחה ונגנזה משך עשרות שנים, ולריבוי חסידיה בשנות ה-50 וה-60 ואילך? (לשם הרחבה ופירוט מופנה הקורא לעבודותיהם של פרוינד, 1964 ; אייזן, 1980 ; אידלמן, שפרן ואלנבלום, 1984 ; בן-אברהם, 1985 ; פלכסר, 1989 ; מרט, 1990). נתחיל בנימוקי וגנר, שהעלה חמש נקודות עיקריות: (א) ההתאמה הגיאוגרפית המופלאה בצורת החופים, המאפשרת "לחבר" את כל היבשות לחטיבה אחת. (ב) "תנועת הקטבים" עם נדידת היבשות. בד בבד עם הנדידה חל כביכול שינוי במיקום חגורות האקלים של כדור-הארץ. כאשר מדברים על תנועת הקטבים כדאי להדגיש שהקוטב האסטרונומי נשאר במקומו, ורק היבשות נעות לעומתו או אף אחת ביחס לרעותה, ולפיכך נוצר לכאורה שינוי באזורי האקלים. לדוגמא: מחקר סלעים בני תור הקרבון באזורים שונים של חצי הכדור הדרומי גילה ריכוז של משקעי קרחונים (גיבוב של חצץ וחלוקים המכונים טיליטים או מורנות ; ראה פרק ח') באוסטרליה, הודו, דרום אפריקה ואמריקה הדרומית. אם נחבר את כל היבשות האלה יחדיו, נקבל את כיפת הקרח ששלטה בתור הקרבון בחצי הכדור הדרומי. יתרה מזו, הקרחונים, הגורפים עמם סחף רב, מותירים בתנועתם שריטות וחריצים על גבי משטחי הסלעים שהם פוגשים בדרכם. והנה בהודו, למשל, מוצאים שריטות המראות על כיוון תנועה צפונה, ואילו בדרום אפריקה - דרומה (איור י"ח-2) וכו'. רק כאשר נחבר את הנתונים יחדיו, נבין את משמעות הכיוונים השונים, המורים על תנועת הקרחונים מכיפת הקרח המרכזית - החוצה. איור י"ח-2. קרחוני תור הקרבון: א. עדויות לקרחונים של תור הקרבון וכיווני החלקתם ; ב. מקומן המשוער של היבשות ושל כיפת הקרח בתקופה זו. הוכחה מעניינת אחרת לתנועת הקטבים וחגורות האקלים בתור הקרבון היא תפוצת מרבצי הפחם הקרבוניים. הם מצויים בחגורה הרחוקה מאד מקו המשווה של היום - בסיביר, בצפון אירופה, באמריקה הצפונית. פחם, כידוע, נוצר בביצות של אזורי אקלים חם ולח, היינו אקלים טרופי. חגורה זו של מרבצי הפחם מצביעה אפוא על קו המשווה הטרופי של תור הקרבון, כאשר הקוטב היה בדרום אפריקה (של ימינו). במלים אחרות, הקוטב היה במקומו, אולם היבשות המכילות את מרבצי הפחם נמצאו אז באזור קו המשווה. (ג) ראיות שונות מתחום הביולוגיה. התברר, שביבשות שונות, המרוחקות כיום זו מזו, מצויים מאובנים זהים בני גיל דומה. לדוגמא: המזוזאורוס מתור הטריאס מצוי באפריקה ובאמריקה הדרומית בלבד. אילו היו היבשות הללו נפרדות בתור הטריאס, כיצד היה זוחל זה מצליח לצלוח את האוקיאנוס האטלנטי? איור י"ח-3ב' מציג הסברים שונים למציאות מינים זהים של מאובנים בשתי יבשות שונות: (1) נדידה באמצעות עצי טריד (עצים שנסחפו) ; (2) קשר באמצעות מיצר ובשה ; (3) קשר באמצעות שרשרת איים ; (4) נדידת יבשות. המרחק הגדול בין אמריקה לאפריקה, וכן גודלם וסירבולם של הדינוזאורים, אינו מתאים למקרים 1 - 3. קרוב לוודאי שההסבר המתאים הינו ההסבר הרביעי - נדידת היבשות. (ד) ראיות טקטוניות רבות, כגון ההמשכיות של חגורות קימוט משני עברי האוקיאנוס האטלנטי (איור י"ח-4) מדברות בזכות קיומה של יבשת-על אחת רצופה בעבר, יצירת חגורות הקימוט, בקיעת יבשת-העל והפרדה לשתי יבשות. (ה) השתרעות גיאוגרפית של חברות צמחים שונות. ההשתרעות מוגבלת ליבשות הצפון וליבשות הדרום בנפרד (ראה בעיקר מאמרו של צ'לונר, 1960). הנימוק האחרון הוא המטה את הכף לזכות מחשבתו של די-טואה בדבר קיום שתי יבשות-על ראשוניות, ולא אחת, כפי שחשב וגנר. בפרק כ"ב ניווכח לדעת, שנדידת היבשות לא החלה עם התפרקותה של יבשת-העל של וגנר, או של שתי היבשות הגדולות של די-טואה, אלא היו מחזורים קודמים של נדידת יבשות. גם המאסיב הערבו-נובי שלנו הולחם בעבר (בפריקמבריום) מפיסות יבשה קטנות שנדדו וחוברו להן יחדיו.
רוב הטענות וההתנגדויות לתורת נדידת היבשות באו מתחום הגיאופיסיקה. הביקורת העיקרית הופנתה כנגד הכוח המניע. וגנר הציע נדידה בעקבות כוחות צנטריפוגליים הנובעים מסיבוב הארץ על צירו. הגיאופיסיקאים טענו כי כוחות אלה הם חלשים מדי וקטנים מדי, ואין בכוחם להתגבר על ההתנגדות המעטפת מתחת. כיצד יוכל גוש גרניטי יבשתי עם השורש העמוק שלו לנוע אופקית על גבי המעטפת? כוחות החיכוך כה גדולים עד כי אין להעלות על הדעת תנועה כזאת. התיאוריה נגנזה בשנות ה-30 וקמה לתחייה בשנות ה-60, ודווקא הודות לגיאופיסיקאים שפיתחו את מחקרם והעלו מימצאים חדשים. אולם מעניין לציין, שפיתוח אמצעי המלחמה (צוללות, מכ"ם) במלחמת העולם השנייה, בעיקר בידי הבריטים והאמריקנים, והמשך המחקר בשנות ה-50 הם שהובילו לפיתוחה של התיאוריה שבה אנו דנים. חקר הבתימטריה של האוקיאנוסים, מיפוי מדויק יותר של הרכסים המרכז-אוקיאניים והשברים הרבים החוצים אותם הצביעו על הדינמיות של קרקעית האוקיאנוסים, וכך חזרו החוקרים לתורתו של וגנר, אם כי בהיבט רחב יותר: לא רק היבשות, אלא גם קרקעיות האוקיאנוסים נעות. לדוגמא, המחקרים הבתימטרים גילו שהיבשת לא נגמרת בחוף הים, הקרום הגרניטי ממשיך בעומק פנימה, כלפי הים. אם יוצרים מפת איזובת (קו שווה-עומק) של 200 מ', כלומר קו הגבול של אזורי המדף היבשתי, מגלים כי ההתאמה בין היבשות מופלאה עוד יותר (איור י"ח-5). האיור מראה כמו כן את המשכיות שרשרות ההרים בין אפריקה לאמריקה הדרומית, וכן את המשכיות הקראטונים (השווה גם לאיור י"ח-4). איור י"ח-4. דמיון טקטוני בין שני עברי האוקיאנוס האטלנטי והמשכיות חגורות קימוט מתקופות שונות. איור י"ח-5. ההתאמה הגיאולוגית והגיאוגרפית בין אפריקה לאמריקה הדרומית. האזורים האפורים באיור מסמנים את מדפי היבשת והם מבליטים ביתר שאת את ההתאמה. הכתמים השחורים מציינים חפיפה שנוצרה אחרי הפרדת היבשות בשל דלתאות של נהרות. האזורים הצבועים מציינים את המאסיבים, או הקראטונים היבשתיים. שים לב לקראטון של צפון-מערב אפריקה הממשיך ומסתיים בברזיל. הקווים הדקים הצבועים מציינים חגורות קימוט ; חלקן נוצר בטרם ההפרדה והן ממשיכות בבירור רב מיבשת ליבשת. הכוכביות מציינות שרידי מזוזאורוסים.
ממה נתחיל? התורה מורכבת וההוכחות באות מכיוונים שונים: דמיון גיאוגרפי, המשכיות גיאולוגית שנקטעה, עדויות סייסמיות של רעידות אדמה, עדויות מגנטיות, וולקניזם וכו'. אם נפתח בסידרת ההוכחות בצורה שיטתית נייגע את הקורא ; נתחיל אפוא מן הסוף, ואחר כך נצלול מעט לפרטים. עובייה הממוצע של הליתוספירה של כדור-הארץ, שהיא כזכור החלק הצפיד העליון, נע בין 70 ל-100 ק"מ, והיא מחולקת ומופרדת ללוחות-לוחות. הליתוספירה, כפי שסיפרנו קודם לכן, מורכבת מקרום הכדור (קרום יבשתי וקרום ימי) ומחלק של המעטפת העליונה. מתחת לליתוספירה מצויה האסתנוספירה, שהיא פלסטית ובעלת כושר זרימה מסוים. איור י"ח-6. פסיפס הלוחות של כדור-הארץ וגבולותיהם: א. רכסים מרכז-אוקיאניים, שלאורכם חלה הפרדה (קווים כפולים) ; ב. שברי חילוף, שלאורכם חלה החלקה (קווים בודדים) ; ג. תעלות אוקיאניות ואזורי הפחתה (קווים משוננים. שינייהם מורות על כיוון הנחיתה: הלוח הפאציפי נוחת מתחת ללוח האירואסיאני). באיור י"ח-6 נוכל לראות את התופעות הבאות:
אלה, כאמור, חמש דוגמאות בלבד לצירופים אפשריים במפגש גבולות מסוגים שונים. מן הראוי להזכיר אפשרות נוספת של צומת משולש, שבה זרוע אחת בדרך כלל פעילה פחות, והיא מכונה בשם "הזרוע הכושלת" (failed arm) או יולאקוגן (aulacogen). מסיבות שאינן תמיד מוחוורות לנו עד תומן מתרחשת פעילות גיאולוגית בכיוון אחד ומזניחה כיוון שני, אף שהוא מוכן ו"מחכה" לתנועה. עם זאת, כשנציג מיד שתי דוגמאות ליולאקוגנים גדולים, נראה שאין הם כושלים כלל ועיקר. הבקע של בנואי (Benue), באזור הגבול בין קמרון לניגריה, הוא שקע עמוק שהתפתח עם יצירתו של האוקיאנוס האטלנטי, כשאפריקה ואמריקה היו מחוברות. באזור זה יוצר הרכס המרכז-אטלנטי "ברך" וסוטה 60° מערבה מציר התקדמותו. שם נוצר צומת משולש, וב-120° מזרחה מתפתח בקע חדש, הבקע של בנואי. בקע זה ממשיך צפונה-מזרחה ללב אפריקה. בתור הקרטיקון נכנסה לשון ים עמוקה דרך בקע זה לתוך היבשת, ובזמנים שונים בקרטיקון הים מתקדם צפונה לכיוון תוניסיה ולוב ומתחבר לים טתיס. היולאקוגן השני "כושל" עוד פחות מבקע בנואי. זוהי מערכת הבקעים של מזרח אפריקה, שאנו נוטים לחברה עם ים סוף ועם בקע ים המלח והירדן למערכת אחת המכונה בשם הבקע הסורי-אפריקני. מערכת הבקעים של מזרח אפריקה יוצרת זווית של °120 עם הרכס העדני (שלוחה של הרכס המרכז-הודי) ועם בקע ים סוף (איור י"ח-9). הבקע המזרח-אפריקני התמלא בסדימנטים רבים והוא מצטיין בפעילות וולקנית חזקה וברעידות אדמה, סימנים המעידים על היותו פעיל גם בהווה.
איור י"ח-9. "זרועות כושלות" (יולאקוגנים) וצמתים משולשים באפריקה. מערכת הבקעים של מזרח אפריקה נפגשת בזווית של O120 עם הבקע העדני ועם בקע ים סוף. הבקע של בנואי יצר בעבר, עם תחילת התפתחות האוקיאנוס האטלנטי, צומת משולש עם הרכס המרכז-אטלנטי, המשנה את כיוונו בצומת זה (ראה גם איור י"ח-5).
תנועת לוח ביחס לחברו על פני כדור (כמו זה שלנו) ניתנת לביטוי כסיבוב (רוטציה) על ציר מסוים. ציר כזה מכונה בשם ציר תנועת ההפרדה (axis of spreading) ; בקצהו מצוי קוטב תנועת ההפרדה (pole of spreading). התנועה היחסית בין שני לוחות מקבילה לשברים החילופיים, והללו יוצרים מעגלים קונצנטריים סביב ציר. על מנת למקם את ציר תנועת ההפרדה ואת הקוטב שלו, יש לבנות ניצבים למשיקים של השברים החילופיים (כשם שהקוטב הגיאוגרפי נבנה בניצב למשיקי קווי הרוחב). מקום פגישת הניצבים יראה את מיקומו של קוטב תנועת ההפרדה. דנו בפרק זה על פסיפס הלוחות הבונה את הליתוספירה של כדור-הארץ. הרחבנו בנושא הגבולות שבין הלוחות, אופיים וסגנונם. מעניין לנתח גבול אחד, גבול הפתיחה או ההפרדה, לראות כיצד בנוי רכס מרכז-אוקיאני מבחינה טופוגרפית וגיאולוגית ולהאירו מזווית חדשה למדי באמצעות התכונות המגנטיות שלו ; זאת נעשה בפרק הבא, פרק י"ט. קראו עוד:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
123 |