الانجراف القاري

لاحظ كلٌّ من أبراهام أورتيليوس ( أورتيليوس 1596 ) ، ^{[ 8 ]} وثيودور كريستوف ليلينتال (1756)، ^{[ 9 ]} وألكسندر فون هومبولت (1801 و1845)، ^{[ 9 ]} وأنطونيو سنايدر-بيليغريني ( سنايدر-بيليغريني 1858 ) ، وغيرهم، في وقت سابق، أن أشكال القارات على جانبي المحيط الأطلسي (ولا سيما أفريقيا وأمريكا الجنوبية) تبدو متطابقة. ^{[ 10 ]} وقد وصف دبليو جيه كيوس أفكار أورتيليوس على النحو التالي: ^{[ 11 ]}

اقترح أبراهام أورتيليوس في كتابه Thesaurus Geographicus ... أن الأمريكتين "انفصلتا عن أوروبا وأفريقيا ... بسبب الزلازل والفيضانات" وتابع قائلاً: "تظهر آثار هذا الانفصال إذا أحضر أحدهم خريطة للعالم ونظر بعناية في سواحل القارات الثلاث".

في عام 1889، لاحظ ألفريد راسل والاس أنه "كان من المعتقدات الشائعة، حتى بين الجيولوجيين، أن المعالم الكبيرة لسطح الأرض، شأنها شأن المعالم الأصغر، تخضع لتغيرات مستمرة، وأنه خلال الزمن الجيولوجي المعروف، تبادلت القارات والمحيطات الكبرى مواقعها مرارًا وتكرارًا." ^{[ 12 ]} وينقل عن تشارلز لايل قوله: "لذلك، فإن القارات، على الرغم من كونها ثابتة لعصور جيولوجية كاملة، إلا أنها تغير مواقعها تمامًا بمرور العصور." ^{[ 13 ]} ويدعي أن أول من شكك في هذا كان جيمس دوايت دانا في عام 1849.

كتب دانا في كتابه "دليل الجيولوجيا " (1863): "كانت للقارات والمحيطات ملامحها العامة أو شكلها المحدد في أقدم العصور. وقد ثبت ذلك فيما يتعلق بأمريكا الشمالية من خلال موقع وتوزيع الطبقات الأولى من العصر السيلوري السفلي ، أي تلك التي تعود إلى عصر بوتسدام . وتشير الحقائق إلى أن سطح قارة أمريكا الشمالية كان قريبًا من مستوى المد والجزر، جزء منه فوقه وجزء آخر تحته (ص 196)؛ ومن المرجح أن يثبت أن هذه هي الحالة التي كانت عليها القارات الأخرى في الزمن البدائي أيضًا. وإذا كانت حدود القارات محددة، فمن المنطقي أن تكون حدود المحيطات محددة أيضًا". ^{[ 15 ]} كان لدانا تأثير بالغ في أمريكا - ولا يزال كتابه "دليل علم المعادن" يُطبع بصيغة منقحة - وأصبحت نظريته تُعرف بنظرية الثبات . ^{[ 16 ]}

وقد تأكد هذا الأمر على ما يبدو من خلال استكشاف قيعان البحار العميقة الذي أجرته بعثة تشالنجر بين عامي 1872 و1876، والذي أظهر أنه على عكس المتوقع، تترسب الرواسب الأرضية التي تحملها الأنهار إلى المحيط بالقرب من الشاطئ نسبيًا على ما يُعرف الآن بالجرف القاري . وقد أشار هذا إلى أن المحيطات كانت سمة دائمة لسطح الأرض، وليست قد "تبادلت أماكنها" مع القارات. ^{[ 12 ]}

اقترح إدوارد سويس وجود قارة عظمى تُدعى غوندوانا في عام 1885، ^{[ 17 ]} ومحيط تيثيس في عام 1893، ^{[ 18 ]} بافتراض وجود جسر بري بين القارات الحالية مغمور على شكل حوض جيولوجي ، وكتب جون بيري ورقة بحثية عام 1895 يقترح فيها أن باطن الأرض سائل، ويختلف مع اللورد كلفن بشأن عمر الأرض. ^{[ 19 ]}

قدّم الجغرافي الفرنسي إليزيه ريكلو (1830-1905) أدلةً على وجود قارة عظمى، ونظّر لانجراف القارات قبل خمسين عامًا من فيجنر في كتابه " الأرض" الصادر عام 1872. ^{[ 20 ] [ 21 ]} جادل جيمس أو. بيركلاند بأنه ينبغي الاعتراف بريكلوز "في تاريخ تطور نظرية تكتونية الصفائح كواحد من أبرز روادها، وربما مؤسسها". ^{[ 22 ]} في عام 2021، سُمّيت قاعدة بيانات تكتونية باسم إليزيه ريكلو. ^{[ 23 ]}

بصرف النظر عن التكهنات السابقة المذكورة أعلاه، فقد افترض العديد من العلماء قبل ورقة ألفريد فيجنر البحثية عام 1912 أن قارتي الأمريكتين كانتا تشكلان كتلة أرضية واحدة مع أوراسيا وأفريقيا. ^{[ 5 ]} ورغم أن نظرية فيجنر تشكلت بشكل مستقل وكانت أكثر اكتمالاً من نظريات أسلافه، فقد نسب فيجنر لاحقًا الفضل إلى عدد من المؤلفين السابقين الذين طرحوا أفكارًا مماثلة: ^{[ 7 ] [ 6 ]} فرانكلين كوكسورثي (بين عامي 1848 و1890)، ^{[ 24 ]} روبرتو مانتوفاني (بين عامي 1889 و1909)، ويليام هنري بيكرينغ (1907)، ^{[ 25 ]} وفرانك بيرسلي تايلور (1908). ^{[ 26 ]}

أدى تشابه التكوينات الجيولوجية للقارات الجنوبية إلى افتراض روبرتو مانتوفاني في عامي 1889 و1909 أن جميع القارات كانت متصلة في قارة عظمى واحدة . وقد لاحظ فيجنر تشابه خرائط مانتوفاني وخرائطه الخاصة لمواقع القارات الجنوبية السابقة. ووفقًا لافتراض مانتوفاني، انفصلت هذه القارة نتيجةً لنشاط بركاني ناجم عن التمدد الحراري ، وانجرفت القارات الجديدة مبتعدةً عن بعضها البعض بسبب التوسع الإضافي لمناطق التمزق، حيث تقع المحيطات الآن. وقد دفع هذا مانتوفاني إلى اقتراح نظرية الأرض المتمددة، التي تم دحضها لاحقًا . ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}

اقترح فرانك بيرسلي تايلور نظرية الانجراف القاري دون تمدد ، ^{[ 30 ]} حيث أشار في عام 1908 (ونُشرت نظريته عام 1910) إلى أن القارات تحركت إلى مواقعها الحالية عبر عملية "الزحف القاري"، ^{[ 31 ] [ 32 ]} ثم اقترح لاحقًا آلية تتمثل في زيادة قوى المد والجزر خلال العصر الطباشيري، مما أدى إلى سحب القشرة الأرضية نحو خط الاستواء. وكان أول من أدرك أن أحد آثار الحركة القارية هو تكوين الجبال، عازيًا تكوين جبال الهيمالايا إلى اصطدام شبه القارة الهندية بآسيا. ^{[ 33 ]} قال فيجنر إن نظرية تايلور، من بين جميع تلك النظريات، كانت الأكثر تشابهًا مع نظريته. لفترة من الزمن في منتصف القرن العشرين، عُرفت نظرية الانجراف القاري باسم "فرضية تايلور-فيجنر". ^{[ 30 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]}

قدم ألفريد فيجنر فرضيته لأول مرة إلى الجمعية الجيولوجية الألمانية في 6 يناير 1912. ^{[ 5 ]} واقترح أن القارات كانت تشكل في السابق كتلة أرضية واحدة، أطلق عليها اسم بانجيا ، قبل أن تتفكك وتنجرف إلى مواقعها الحالية. ^{[ 36 ]}

Wegener was the first to use the phrase "continental drift" (1912, 1915)^[5][7] (German: "die Verschiebung der Kontinente") and to publish the hypothesis that the continents had somehow "drifted" apart. Although he presented much evidence for continental drift, he was unable to provide a convincing explanation for the physical processes which might have caused this drift. He suggested that the continents had been pulled apart by the centrifugal pseudoforce (Polflucht) of the Earth's rotation or by a small component of astronomical precession, but calculations showed that the force was not sufficient.^[37] The Polflucht hypothesis was also studied by Paul Sophus Epstein in 1920 and found to be implausible.

Continental drift is now generally accepted, and it always had a minority of scientific proponents since Wegener. However, the theory was largely rejected for many years, with evidence in its favor considered insufficient, and Wegener did not live to see his hypothesis triumph. One problem was that a plausible driving force was missing.^[1] A second was that Wegener's estimate of the speed of continental motion, 250 cm/year (100 in/year), was implausibly high.^[38] (The currently accepted rate for the separation of the Americas from Europe and Africa is about 2.5 cm/year (1 in/year).)^[39] Furthermore, Wegener was treated less seriously because he was not a geologist. Even today, the details of the forces propelling the plates are poorly understood.^[1]

The English geologist Arthur Holmes championed the theory of continental drift at a time when it was deeply unfashionable. He proposed in 1931 that the Earth's mantle contained convection cells which dissipated heat produced by radioactive decay and moved the crust at the surface.^[40] His Principles of Physical Geology, ending with a chapter on continental drift, was published in 1944.^[41]

أظهرت الخرائط الجيولوجية لتلك الفترة جسورًا برية ضخمة تمتد عبر المحيطين الأطلسي والهندي لتفسير أوجه التشابه بين الحيوانات والنباتات وانقسامات القارة الآسيوية في العصر البرمي، لكنها لم تفسر التجلد في الهند وأستراليا وجنوب إفريقيا. ^{[ 42 ]}

منذ ثلاثينيات القرن العشرين وحتى أواخر خمسينياته، قدمت أعمال فينينغ-ماينز وهولمز وأمبجروف وغيرهم الكثير مفاهيم قريبة أو مطابقة تقريبًا لنظرية تكتونية الصفائح الحديثة ، التي شملت نظرية الانجراف القاري وحلت محلها. اقترح الجيولوجي الإنجليزي آرثر هولمز في عام 1920 أن نقاط التقاء الصفائح قد تقع تحت سطح البحر ، وفي عام 1928 أن تيارات الحمل الحراري داخل الوشاح قد تكون القوة الدافعة. ^{[ 55 ]} كانت آراء هولمز مؤثرة بشكل خاص: ففي كتابه الدراسي الأكثر مبيعًا، " مبادئ الجيولوجيا الفيزيائية"، أدرج فصلًا عن الانجراف القاري، مقترحًا أن وشاح الأرض يحتوي على خلايا حمل حراري تبدد الحرارة الإشعاعية وتحرك القشرة على السطح. ^{[ 56 ] [ 57 ]} حل اقتراح هولمز اعتراض عدم توازن الأطوار (حيث مُنع السائل الموجود أسفل اللب من التصلب بفعل التسخين الإشعاعي من اللب). إلا أن التواصل العلمي في ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين تأثر سلبًا بالحرب العالمية الثانية ، وظلت النظرية بحاجة إلى مزيد من العمل لتجاوز اعتراضات التكوين الجبلي والتوازن الأرضي . والأسوأ من ذلك، أن أكثر الصيغ جدوى للنظرية تنبأت بوجود حدود لخلايا الحمل الحراري تمتد إلى أعماق الأرض، وهو ما لم يُرصد.

في عام 1947، أكد فريق من العلماء بقيادة موريس إيوينغ وجود ارتفاع في وسط المحيط الأطلسي، ووجدوا أن قاع البحر أسفل الرواسب يختلف كيميائيًا وفيزيائيًا عن القشرة القارية. ^{[ 58 ] [ 59 ]} ومع استمرار علماء المحيطات في قياس أعماق أحواض المحيطات، تم اكتشاف نظام من التلال وسط المحيط. وكان من أهم الاستنتاجات أن قاعًا محيطيًا جديدًا يتشكل على طول هذا النظام، وهي عملية أطلق عليها روبرت إس. ديتز اسم " توسع قاع البحر " ، والتي أدت إلى ظهور مفهوم " الصدع العالمي العظيم ". ^{[ 60 ]}

في غضون ذلك، بدأ العلماء بملاحظة اختلافات مغناطيسية غريبة عبر قاع المحيط باستخدام أجهزة طُوّرت خلال الحرب العالمية الثانية للكشف عن الغواصات. ^{[ 61 ]} وعلى مدى العقد التالي، بات من الواضح بشكل متزايد أن أنماط التمغنط لم تكن شذوذًا، كما كان يُعتقد في البداية. في سلسلة من الأبحاث المنشورة بين عامي 1959 و1963، أدرك كل من هيزن، وديتز، وهيس، وماسون، وفين، وماثيوز، ومورلي مجتمعين أن تمغنط قاع المحيط يُشكّل أنماطًا واسعة تشبه خطوط الحمار الوحشي: حيث يُظهر أحد الخطوط قطبية طبيعية، بينما تُظهر الخطوط المجاورة قطبية معكوسة. ^{[ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]} وكان أفضل تفسير هو "الحزام الناقل" أو فرضية فين-ماثيوز-مورلي . إذ ترتفع الصهارة الجديدة من أعماق الأرض بسهولة عبر هذه المناطق الضعيفة، وتنفجر في النهاية على طول قمم التلال لتكوين قشرة محيطية جديدة. تتمغنط القشرة الجديدة بفعل المجال المغناطيسي للأرض، الذي يشهد انعكاسات دورية . ثم يؤدي تشكل القشرة الجديدة إلى إزاحة القشرة الممغنطة بعيدًا عن الصدع، على غرار سير ناقل. ^{[ 65 ]}

في ظل غياب بدائل عملية لتفسير هذه الخطوط، اضطر الجيوفيزيائيون إلى استنتاج صحة نظرية هولمز: فالصدوع المحيطية هي مواقع لتكوين جبال مستمر على حدود خلايا الحمل الحراري. ^{[ 66 ] [ 67 ]} وبحلول عام 1967، أي بعد عقدين فقط من اكتشاف الصدوع في منتصف المحيط، وعقد من اكتشاف هذه الخطوط، أصبحت نظرية تكتونية الصفائح من المسلّمات في الجيوفيزياء الحديثة.

بالإضافة إلى ذلك، قدمت ماري ثارب أدلةً أساسيةً مدعومةً بمهاراتها في رسم الخرائط والبيانات الزلزالية. وقد تعاونت مع بروس هيزن ، الذي كان متشككًا في البداية في تأكيدات ثارب بأن خرائطها تؤكد الانجراف القاري. ^{[ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ] [ 72 ]}

الأدلة الحديثة

قدّم الجيوفيزيائي جاك أوليفر أدلة زلزالية على نظرية تكتونية الصفائح في مقالته المنشورة عام 1968 بعنوان "علم الزلازل والتكتونيات العالمية الجديدة"، مستخدمًا بيانات من محطات رصد الزلازل، بما في ذلك تلك التي أنشأها في جنوب المحيط الهادئ. [73] [74] وتشرح النظرية الحديثة لتكتونية الصفائح، التي تُعدّ تنقيحًا لنظرية فيجنر، وجود نوعين من القشرة الأرضية ذات تركيب مختلف، قارية ومحيطية ^{، وكلاهما يطفو على وشاح "} لدين " أعمق بكثير . القشرة القارية أخف وزنًا بطبيعتها. تتشكل القشرة المحيطية في مراكز التوسع وتنزل عائدة إلى الوشاح في مناطق الاندساس ، مما يدفع نظام الصفائح بشكل فوضوي، مع استمرار تكوين الجبال ومناطق عدم التوازن الإيزوستاتيكي.

تتزايد الأدلة على حركة القارات على الصفائح التكتونية بشكل كبير. فقد عُثر على أحافير نباتية وحيوانية متشابهة حول سواحل قارات مختلفة، مما يشير إلى أنها كانت متصلة في الماضي. ومن الأمثلة على ذلك أحافير الميزوصور ، وهو زاحف يعيش في المياه العذبة ويشبه التمساح الصغير، والذي عُثر عليه في كل من البرازيل وجنوب إفريقيا ؛ ومثال آخر هو اكتشاف أحافير الزاحف البري الليستروصور في صخور من نفس العصر في مواقع في إفريقيا والهند والقارة القطبية الجنوبية . [ ^{75 ] وهناك} أيضًا أدلة حية، حيث عُثر على نفس الحيوانات في قارتين. فقد وُجدت بعض فصائل ديدان الأرض (مثل الأوكنيرودريليدي والأكانثودريليدي والأوكتوشيتييدي) في أمريكا الجنوبية وإفريقيا.

إن الترتيب المتكامل للجوانب المتقابلة لأمريكا الجنوبية وأفريقيا هو مصادفة واضحة ومؤقتة. ففي غضون ملايين السنين، ستعمل قوى الشد والدفع وغيرها من قوى التكتونيات على زيادة تباعد وتدوير هاتين القارتين. وقد كانت هذه الظاهرة المؤقتة هي التي ألهمت فيجنر لاقتراح نظرية الانجراف القاري.

كان الانتشار الواسع للرواسب الجليدية من العصرين البرمي والكربوني في أمريكا الجنوبية وأفريقيا ومدغشقر وشبه الجزيرة العربية والهند والقارة القطبية الجنوبية وأستراليا أحد أهم الأدلة على نظرية الانجراف القاري. وقد أوحى استمرار الأنهار الجليدية، المستنتج من خطوط التموج الجليدية الموجهة ورواسب التيلتيت ، بوجود قارة غوندوانا العظمى ، التي أصبحت عنصرًا أساسيًا في مفهوم الانجراف القاري. وأشارت خطوط التموج إلى تدفق جليدي بعيدًا عن خط الاستواء ونحو القطبين، استنادًا إلى المواقع والاتجاهات الحالية للقارات، ودعمت فكرة أن القارات الجنوبية كانت في السابق في مواقع مختلفة تمامًا متجاورة. ^{[ 7 ]}