فرورانش چیست؟ سفری به اعماق زمین و راز حلقه آتش!
فرورانش (Subduction)، واژه‌ای لاتین به معنای "به زیر رانده شدن"، به نوع خاصی از تعامل بین صفحات لیتوسفری اشاره دارد. این پدیده زمانی رخ می‌دهد که یک صفحه لیتوسفری به صفحه‌ای دیگر برخورد می‌کند - یعنی در مناطق همگرا - و صفحه چگال‌تر به زیر صفحه دیگر فرو می‌رود و وارد گوشته (مانتل) زمین می‌شود. فرورانش نقش مهمی در تکتونیک صفحه‌ای و شکل‌گیری پدیده‌های زمین‌شناسی ایفا می‌کند.
در واقع، فرورانش یکی از عوامل اصلی در حرکت صفحات تکتونیکی و ایجاد تغییرات در سطح زمین است. در این فرایند، صفحه سنگین‌تر به تدریج ذوب شده و بخشی از مواد سازنده گوشته زمین را تشکیل می‌دهد.
فرآیند فرورانش چگونه رخ می‌دهد؟
قاره‌ها از سنگ‌هایی تشکیل شده‌اند که چگالی کمی دارند و نمی‌توانند به اعماق بیشتر از 100 کیلومتری فرو روند. به همین دلیل، وقتی دو قاره به هم می‌رسند، فرورانش رخ نمی‌دهد، بلکه صفحات با هم برخورد کرده و ضخیم می‌شوند. فرورانش واقعی تنها برای لیتوسفر اقیانوسی اتفاق می‌افتد.
هنگامی که لیتوسفر اقیانوسی به لیتوسفر قاره‌ای می‌رسد، قاره همیشه در بالا باقی می‌ماند و صفحه اقیانوسی به زیر فرو می‌رود. وقتی دو صفحه اقیانوسی به هم می‌رسند، صفحه قدیمی‌تر فرورانش می‌کند. به طور کلی، صفحه اقیانوسی با چگالی بیشتر به زیر صفحه دیگر می‌رود.
لیتوسفر اقیانوسی در پشته‌های میانی اقیانوس داغ و نازک تشکیل می‌شود و با سخت شدن سنگ‌های زیرین، ضخیم‌تر می‌شود. با دور شدن از پشته، خنک می‌شود. سنگ‌ها با خنک شدن منقبض می‌شوند، بنابراین صفحه چگال‌تر شده و پایین‌تر از صفحات جوان‌تر و داغ‌تر قرار می‌گیرد. بنابراین، وقتی دو صفحه به هم می‌رسند، صفحه جوان‌تر و بالاتر مزیت دارد و فرو نمی‌رود.
صفحات اقیانوسی مانند یخ روی آب روی استنوسفر شناور نیستند، بلکه بیشتر شبیه ورقه‌های کاغذ روی آب هستند و به محض اینکه یک لبه بتواند این فرآیند را شروع کند، آماده فرو رفتن هستند. آن‌ها از نظر گرانشی ناپایدار هستند.
هنگامی که یک صفحه شروع به فرورانش می‌کند، گرانش کنترل را به دست می‌گیرد. به صفحه فرورونده معمولاً "اسلب" (Slab) گفته می‌شود. در مناطقی که کف اقیانوسی بسیار قدیمی فرورانش می‌کند، اسلب تقریباً مستقیماً به پایین می‌افتد، و در مناطقی که صفحات جوان‌تر فرورانش می‌کنند، اسلب با زاویه کم عمق‌تری فرود می‌آید. تصور می‌شود که فرورانش، به شکل "کشش اسلب" گرانشی، بزرگترین نیروی محرکه تکتونیک صفحه‌ای است.
در عمق معینی، فشار بالا باعث می‌شود بازالت موجود در اسلب به سنگ متراکم‌تری به نام اکلژیت تبدیل شود (یعنی مخلوط فلدسپار-پیروکسن به گارنت-پیروکسن تبدیل می‌شود). این امر باعث می‌شود که اسلب حتی بیشتر مایل به نزول شود.
تصور فرورانش به عنوان یک مسابقه سومو، یک نبرد بین صفحات که در آن صفحه بالایی صفحه پایینی را به پایین می‌راند، اشتباه است. در بسیاری از موارد، بیشتر شبیه جوجیتسو است: صفحه پایینی فعالانه فرو می‌رود زیرا خمیدگی در امتداد لبه جلویی آن به عقب برمی‌گردد (بازگشت اسلب)، به طوری که صفحه بالایی در واقع به بالای صفحه پایینی کشیده می‌شود. این توضیح می‌دهد که چرا اغلب مناطق کشش یا گسترش پوسته در صفحه بالایی در مناطق فرورانش وجود دارد.
گودال‌های اقیانوسی و پشته‌های افزایشی
در مناطقی که اسلب فرورانشی به سمت پایین خم می‌شود، گودال‌های عمیق اقیانوسی شکل می‌گیرند. عمیق‌ترین این گودال‌ها، گودال ماریانا است که عمق آن بیش از 11,000 متر (36,000 فوت) زیر سطح دریا است. گودال‌ها مقدار زیادی رسوب از توده‌های خشکی مجاور را جذب می‌کنند که بیشتر آن‌ها همراه با اسلب به پایین منتقل می‌شوند.
در حدود نیمی از گودال‌های جهان، بخشی از این رسوبات به جای فرو رفتن، خراشیده می‌شوند و به صورت یک گوه (Wedge) از مواد، که به عنوان پشته افزایشی یا منشور شناخته می‌شود، در بالا باقی می‌مانند. این پشته افزایشی شبیه برفی است که جلوی برف‌روب جمع می‌شود. به آرامی، با رشد صفحه بالایی، گودال به سمت دریا هل داده می‌شود. در حقیقت، این پشته‌های افزایشی، مناطقی هستند که رسوبات جمع شده و به مرور زمان به بخشی از صفحه بالایی تبدیل می‌شوند.
آتشفشان‌ها، زلزله‌ها و حلقه آتش اقیانوس آرام
با شروع فرورانش، موادی که در بالای اسلب قرار دارند - رسوبات، آب و مواد معدنی - به همراه آن به پایین کشیده می‌شوند. آب حاوی مواد معدنی محلول، به صفحه بالایی نفوذ می‌کند. در آنجا، این سیال فعال شیمیایی وارد یک چرخه پرانرژی از فعالیت‌های آتشفشانی و تکتونیکی می‌شود. این فرآیند، آتشفشان‌های کمانی (Arc Volcanism) را شکل می‌دهد و گاهی به عنوان "کارخانه فرورانش" شناخته می‌شود. بقیه اسلب به نزول خود ادامه می‌دهد و از حوزه تکتونیک صفحه‌ای خارج می‌شود.
فرورانش همچنین باعث ایجاد برخی از قدرتمندترین زلزله‌های زمین می‌شود. اسلب‌ها معمولاً با سرعت چند سانتی‌متر در سال فرورانش می‌کنند، اما گاهی اوقات پوسته ممکن است گیر کند و باعث ایجاد تنش شود. این امر انرژی پتانسیل را ذخیره می‌کند که هر زمان که ضعیف‌ترین نقطه در امتداد گسل شکسته شود، به صورت زلزله آزاد می‌شود.
زلزله‌های ناشی از فرورانش می‌توانند بسیار قدرتمند باشند، زیرا گسل‌هایی که در امتداد آن‌ها رخ می‌دهند، سطح بسیار بزرگی برای جمع‌آوری تنش دارند. به عنوان مثال، منطقه فرورانش کاسکادیا (Cascadia Subduction Zone) در سواحل شمال غربی آمریکای شمالی، بیش از 965 کیلومتر (600 مایل) طول دارد. زلزله‌ای با بزرگی حدود 9 در سال 1700 میلادی در امتداد این منطقه رخ داد، و لرزه‌شناسان معتقدند که این منطقه ممکن است به زودی شاهد زلزله دیگری باشد.
فعالیت‌های آتشفشانی و زلزله ناشی از فرورانش، به طور مکرر در امتداد لبه‌های بیرونی اقیانوس آرام در منطقه‌ای به نام حلقه آتش اقیانوس آرام رخ می‌دهد. در واقع، این منطقه شاهد هشت مورد از قدرتمندترین زلزله‌های ثبت شده در تاریخ بوده و بیش از 75 درصد از آتشفشان‌های فعال و خفته جهان را در خود جای داده است.
- زمین شناسی
