تکتونیک صفحه‌ای: سفری به اعماق زمین و تاریخچه نظریه‌ها
تکتونیک صفحه‌ای، نظریه‌ای علمی است که به دنبال تبیین چگونگی حرکت لایه‌ی سنگ‌کره (لیتوسفر) زمین و نقش آن در شکل‌گیری پدیده‌های مختلف سطح زمین است. این پدیده‌ها شامل کوه‌ها، دره‌ها، اقیانوس‌ها و سایر عوارض جغرافیایی می‌شوند که امروزه شاهد آنها هستیم.
در اصطلاح زمین‌شناسی، "صفحه" به قطعه‌ای بزرگ و جامد از سنگ گفته می‌شود. واژه‌ی "تکتونیک" ریشه در کلمه‌ی یونانی "ساختن" دارد و در مجموع، تکتونیک صفحه‌ای به این معناست که سطح زمین از صفحه‌های متحرکی ساخته شده است که در تعامل با یکدیگر، چهره‌ی سیاره‌ی ما را شکل می‌دهند. این صفحه‌ها که از سنگ‌های جامد تشکیل شده‌اند، بر روی گوشته زیرین (منتل) که حالت نیمه مذاب دارد، شناور هستند و در کنار هم قرار گرفته‌اند. حرکت و تعامل این صفحه‌ها، مرزهای متفاوتی را ایجاد می‌کند که در طول میلیون‌ها سال، نقش مهمی در تغییرات و تحولات زمین‌شناسی داشته‌اند.
نظریه رانش قاره‌ای: پیشگام تکتونیک صفحه‌ای
نظریه تکتونیک صفحه‌ای ریشه در نظریه‌ای دارد که در اوایل قرن بیستم توسط هواشناس آلمانی، آلفرد وگنر، مطرح شد. وگنر در سال 1912 متوجه شد که خطوط ساحلی شرقی آمریکای جنوبی و غربی آفریقا به شکل عجیبی شبیه قطعات یک پازل به هم متصل می‌شوند.
با بررسی بیشتر کره زمین، وگنر متوجه شد که تمام قاره‌ها به نحوی با یکدیگر جور در می‌آیند. او ایده‌ای را مطرح کرد مبنی بر اینکه تمام قاره‌ها زمانی به هم متصل بوده و یک ابرقاره به نام پانگه‌آ را تشکیل می‌داده‌اند. وگنر بر این باور بود که قاره‌ها حدود 300 میلیون سال پیش به تدریج شروع به جدا شدن از هم کرده‌اند – این نظریه او به عنوان رانش قاره‌ای شناخته شد.
مشکل اصلی نظریه اولیه وگنر این بود که او نمی‌دانست قاره‌ها چگونه از یکدیگر جدا شده‌اند. در طول تحقیقات خود برای یافتن مکانیسمی برای رانش قاره‌ای، وگنر به شواهد فسیلی برخورد که از نظریه اولیه او در مورد پانگه‌آ حمایت می‌کرد. علاوه بر این، او ایده‌هایی در مورد چگونگی عملکرد رانش قاره‌ای در ساخت رشته‌کوه‌های جهان ارائه داد. وگنر ادعا کرد که لبه‌های جلویی قاره‌ها با حرکت خود با یکدیگر برخورد می‌کنند و باعث جمع شدن زمین و تشکیل رشته‌کوه‌ها می‌شوند. او حرکت هند به داخل قاره آسیا و تشکیل هیمالیا را به عنوان مثال ذکر کرد.
در نهایت، وگنر ایده‌ای را مطرح کرد که چرخش زمین و نیروی گریز از مرکز آن به سمت استوا را به عنوان مکانیسمی برای رانش قاره‌ای ذکر می‌کرد. او گفت که پانگه‌آ از قطب جنوب شروع شده و چرخش زمین در نهایت باعث شکستن آن و فرستادن قاره‌ها به سمت استوا شده است. این ایده توسط جامعه علمی رد شد و نظریه رانش قاره‌ای او نیز رد شد.
نظریه همرفت گرمایی: نیروی محرکه زیر سطح زمین
در سال 1929، آرتور هولمز، زمین شناس بریتانیایی، نظریه همرفت گرمایی را برای توضیح حرکت قاره‌های زمین مطرح کرد. او معتقد بود که با گرم شدن یک ماده، چگالی آن کاهش می‌یابد و به سمت بالا حرکت می‌کند تا زمانی که به اندازه کافی سرد شود و دوباره به پایین برگردد. به گفته هولمز، این چرخه گرمایش و سرمایش گوشته زمین بود که باعث حرکت قاره‌ها می‌شد. این ایده در آن زمان توجه چندانی را به خود جلب نکرد.
با این حال، در دهه 1960، با افزایش دانش دانشمندان از کف اقیانوس از طریق نقشه برداری، کشف پشته‌های میانی اقیانوس و اطلاعات بیشتر در مورد سن آنها، ایده هولمز اعتبار بیشتری پیدا کرد. در سال‌های 1961 و 1962، دانشمندان فرآیند گسترش بستر دریا ناشی از همرفت گوشته را برای توضیح حرکت قاره‌های زمین و تکتونیک صفحه‌ای پیشنهاد کردند. این ایده، نقطه عطفی در درک مکانیسم‌های زیربنایی حرکت قاره‌ها و شکل‌گیری سطح زمین بود.
اصول تکتونیک صفحه‌ای در دوران کنونی
امروزه دانشمندان درک بهتری از ساختار صفحات تکتونیکی، نیروهای محرکه حرکت آنها و نحوه تعامل آنها با یکدیگر دارند. یک صفحه تکتونیکی به عنوان یک قطعه صلب از سنگ‌کره (لیتوسفر) زمین تعریف می‌شود که به طور مستقل از صفحات مجاور خود حرکت می‌کند.
سه نیروی محرکه اصلی برای حرکت صفحات تکتونیکی زمین وجود دارد: همرفت گوشته، گرانش و چرخش زمین.
همرفت گوشته
همرفت گوشته، پرمطالعه‌ترین روش حرکت صفحات تکتونیکی است و شباهت زیادی به نظریه ای دارد که هولمز در سال 1929 توسعه داد. جریان‌های همرفتی بزرگی از مواد مذاب در گوشته فوقانی زمین وجود دارد. هنگامی که این جریان‌ها انرژی را به سست‌کره (آستنوسفر) زمین (بخش سیال گوشته زیرین زمین در زیر سنگ‌کره) منتقل می‌کنند، مواد جدید سنگ‌کره به سمت پوسته زمین رانده می‌شوند. شواهد این امر در پشته‌های میانی اقیانوس مشاهده می‌شود، جایی که زمین‌های جوان‌تر از طریق پشته به سمت بالا رانده می‌شوند و باعث می‌شوند زمین‌های قدیمی‌تر به بیرون و دور از پشته حرکت کنند و در نتیجه صفحات تکتونیکی جابجا شوند.
گرانش و چرخش زمین
گرانش نیروی محرکه ثانویه برای حرکت صفحات تکتونیکی زمین است. در پشته‌های میانی اقیانوس، ارتفاع بالاتر از کف اقیانوس اطراف است. از آنجایی که جریان‌های همرفتی درون زمین باعث می‌شوند مواد جدید سنگ‌کره به سمت بالا حرکت کرده و از پشته دور شوند، گرانش باعث می‌شود مواد قدیمی‌تر به سمت کف اقیانوس فرو رفته و به حرکت صفحات کمک کنند. چرخش زمین مکانیسم نهایی برای حرکت صفحات زمین است، اما در مقایسه با همرفت گوشته و گرانش، نقش کمتری دارد.
تشکیل مرزهای صفحه‌ای
همزمان با حرکت صفحات تکتونیکی زمین، آنها به روش‌های مختلفی با یکدیگر تعامل می‌کنند و انواع مختلفی از مرزهای صفحه‌ای را تشکیل می‌دهند. مرزهای واگرا جایی هستند که صفحات از یکدیگر دور می‌شوند و پوسته جدید ایجاد می‌شود. پشته‌های میانی اقیانوس نمونه‌ای از مرزهای واگرا هستند. مرزهای همگرا جایی هستند که صفحات با یکدیگر برخورد می‌کنند و باعث فرورانش یک صفحه در زیر صفحه دیگر می‌شوند. مرزهای ترانسفورم نوع نهایی مرزهای صفحه‌ای هستند و در این مکان‌ها، نه پوسته جدیدی ایجاد می‌شود و نه تخریب می‌شود. در عوض، صفحات به صورت افقی از کنار یکدیگر می‌لغزند. صرف نظر از نوع مرز، حرکت صفحات تکتونیکی زمین برای تشکیل ویژگی‌های مختلف منظره‌ای که امروزه در سراسر جهان می‌بینیم، ضروری است.
هفت صفحه تکتونیکی اصلی وجود دارد (آمریکای شمالی، آمریکای جنوبی، اوراسیا، آفریقا، هند-استرالیا، اقیانوس آرام و قطب جنوب) و همچنین بسیاری از صفحات کوچک‌تر مانند صفحه خوان دو فوکا در نزدیکی ایالت واشنگتن ایالات متحده.
