حوض محيطي

وثيقة " حدود المحيطات والبحار " ^{[ 2 ]} ، الصادرة عن المكتب الهيدروغرافي الدولي عام 1953، تُعرّف أحواض المحيطات كما هي معروفة اليوم. وتشمل هذه الأحواض الرئيسية تلك المذكورة في القسم السابق، والتي تُقسّم بدورها إلى أجزاء أصغر. ومن الأمثلة على ذلك: بحر البلطيق ( بفروعه الثلاثة)، وبحر الشمال ، وبحر غرينلاند ، وبحر النرويج ، وبحر لابتيف ، وخليج المكسيك ، وبحر الصين الجنوبي ، وغيرها الكثير. وقد وُضعت هذه الحدود لتسهيل عملية تحديد اتجاهات الملاحة، دون أي أساس جغرافي أو فيزيائي، ولا تزال حتى اليوم بلا دلالة سياسية. فعلى سبيل المثال، يُحدّد خط الاستواء عند خط فاصل شمال وجنوب المحيط الأطلسي . ^{[ 2 ]} أما المحيط المتجمد الجنوبي، الذي يمتد من خط عرض 60° جنوبًا إلى القارة القطبية الجنوبية ، فقد كان مُستبعدًا حتى عام 2000، ولكنه مُعترف به الآن من قِبل المكتب الهيدروغرافي الدولي. ^{[ 3 ]} ومع ذلك، وبما أن أحواض المحيطات مترابطة، فإن العديد من علماء المحيطات يفضلون الإشارة إلى حوض محيط واحد بدلاً من أحواض متعددة.  

تعتبر المراجع القديمة (مثل ليتلهايلز 1930) ^{[ 4 ]} الأحواض المحيطية مكملة للقارات ، حيث يهيمن التعرية على الأخيرة، وتستقر الرواسب الناتجة عنها في الأحواض المحيطية. يدعم هذا التصور حقيقة أن المحيطات تقع في مستوى أدنى من القارات، لذا تعمل المحيطات كأحواض رسوبية تجمع الرواسب المتآكلة من القارات، والمعروفة بالرواسب الفتاتية ، بالإضافة إلى رواسب الترسيب. كما تُعد الأحواض المحيطية مستودعات لهياكل الكائنات الحية التي تفرز الكربونات والسيليكا ، مثل الشعاب المرجانية والدياتومات والشعاعيات والمنخربات . أما المصادر الحديثة (مثل فلويد 1991) [ ^{5 ] فتعتبر} الأحواض المحيطية أقرب إلى السهول البازلتية منها إلى المستودعات الرسوبية، نظرًا لأن معظم الترسيب يحدث على الجروف القارية وليس في الأحواض المحيطية المحددة جيولوجيًا. ^{[ 6 ]}

لا يكون التدفق في المحيط منتظمًا، بل يتغير بتغير العمق. يُعدّ الدوران الرأسي في المحيط بطيئًا جدًا مقارنةً بالتدفق الأفقي، مما يجعل رصد أعماق المحيط أمرًا صعبًا. لذا، لا يمكن تحديد أحواض المحيط بناءً على ترابط المحيط بأكمله (العمق والعرض). وقد عرّف فرويلاند وآخرون (2014) ^{[ 7 ]} أحواض المحيط بناءً على ترابط السطح. ويتحقق ذلك من خلال إنشاء نموذج سلسلة ماركوف لديناميكيات سطح المحيط باستخدام بيانات مسارات قصيرة المدى من نموذج محيط عالمي. تمثل هذه المسارات جسيمات تتحرك فقط على سطح المحيط. وتُعطي نتائج النموذج احتمالية وصول جسيم عند نقطة شبكية معينة إلى مكان آخر على سطح المحيط. وباستخدام نتائج النموذج، يمكن إنشاء مصفوفة تُستخرج منها المتجهات الذاتية والقيم الذاتية . تُظهر هذه المتجهات الذاتية مناطق الجذب، أي المناطق التي تُحاصر فيها المواد الموجودة على سطح المحيط (البلاستيك، الكتلة الحيوية، الماء، إلخ). ومن هذه المناطق، على سبيل المثال، بقعة القمامة في المحيط الأطلسي . بهذا النهج، تظل الأحواض المحيطية الرئيسية الخمسة هي شمال وجنوب المحيط الأطلسي، وشمال وجنوب المحيط الهادئ، والمحيط المتجمد الشمالي، ولكن بحدود مختلفة بين هذه الأحواض. تُظهر هذه الحدود خطوط اتصال سطحي ضعيف للغاية بين المناطق المختلفة، مما يعني أن جسيمًا على سطح المحيط في منطقة معينة من المرجح أن يبقى في نفس المنطقة بدلاً من أن ينتقل إلى منطقة أخرى. ^{[ 7 ]}

يمكن تقسيم الأرض، تبعًا لتركيبها الكيميائي وحالتها الفيزيائية، إلى ثلاثة مكونات رئيسية: الوشاح ، واللب ، والقشرة . تُعرف القشرة بأنها الطبقة الخارجية للأرض، وهي تتكون من صخور صلبة، معظمها من البازلت والجرانيت . تُعرف القشرة التي تقع تحت مستوى سطح البحر بالقشرة المحيطية ، بينما تُعرف القشرة التي تقع على اليابسة بالقشرة القارية . تتميز القشرة المحيطية بسماكتها الأقل وتتكون من البازلت ذي الكثافة العالية نسبيًا، بينما تتميز القشرة القارية بكثافتها الأقل وتتكون أساسًا من الجرانيت. يتكون الغلاف الصخري من القشرة (المحيطية والقارية) والجزء العلوي من الوشاح، وينقسم إلى أقسام تُسمى الصفائح . ^{[ 8 ]}

تتحرك الصفائح التكتونية ببطء شديد (من 5 إلى 10  سم (من 2 إلى 4 بوصات) سنويًا) بالنسبة لبعضها البعض، وتتفاعل على طول حدودها. هذه الحركة مسؤولة عن معظم النشاط الزلزالي والبركاني على سطح الأرض. وبناءً على كيفية تفاعل الصفائح مع بعضها، توجد ثلاثة أنواع من الحدود.

• الحدود المتقاربة : تصطدم الصفائح التكتونية، وفي النهاية تنزلق الصفيحة الأكثر كثافة أسفل الصفيحة الأخف، وهي عملية تُعرف بالاندساس . يمكن أن يحدث هذا النوع من التفاعل بين قشرة محيطية وأخرى محيطية، مُكَوِّنًا ما يُسمى بالخندق المحيطي . كما يمكن أن يحدث بين قشرة محيطية وأخرى قارية، مُكَوِّنًا سلسلة جبال في القارة مثل جبال الأنديز ، ويمكن أن يحدث بين قشرة قارية وأخرى قارية، مُكَوِّنًا سلاسل جبلية ضخمة مثل جبال الهيمالايا .
• الحدود المتباعدة : تتحرك الصفائح التكتونية مبتعدةً عن بعضها. إذا حدث هذا على اليابسة، يتشكل صدع، يتحول في النهاية إلى وادٍ متصدع . تقع أكثر الحدود المتباعدة نشاطًا تحت سطح البحر. في المحيط، إذا صعدت الصهارة أو الصخور المنصهرة من الوشاح وملأت الفجوة التي خلفتها صفيحتان متباعدتان، يتشكل حيد وسط المحيط .
• الحدود التحويلية : تُسمى أيضاً الصدوع التحويلية، وتحدث عندما تكون الحركة بين الصفائح أفقية، فلا تتكون قشرة أرضية جديدة ولا تُهدم أخرى. يمكن أن تحدث هذه الحدود على اليابسة وفي البحر، ولكن معظم الصدوع تقع في القشرة المحيطية. ^{[ 9 ]}

يُعد خندق ماريانا أعمق خندق على سطح الأرض، ويمتد لمسافة 2500  كيلومتر تقريبًا (1600 ميل) عبر قاع البحر. ويقع بالقرب من جزر ماريانا ، وهي أرخبيل بركاني في غرب المحيط الهادئ. ويبلغ أعمق نقطة فيه 10994 مترًا (حوالي 7 أميال) تحت سطح البحر. ^{[ 10 ]}

يمتد أطول خندق على سطح الأرض بمحاذاة سواحل بيرو وتشيلي، ويصل عمقه إلى 8065 مترًا (26460 قدمًا) ويمتد لمسافة تقارب 5900  كيلومتر (3700 ميل). ويحدث هذا الخندق عند انزلاق صفيحة نازكا المحيطية أسفل صفيحة أمريكا الجنوبية القارية ، ويرتبط بارتفاع جبال الأنديز ونشاطها البركاني. ^{[ 11 ]}

شهدت مساحة الأحواض المحيطية الفردية تقلبات في الماضي نتيجةً لعوامل عديدة، منها حركة الصفائح التكتونية. ولذلك، قد يكون الحوض المحيطي في حالة تغير مستمر في الحجم و/أو العمق، أو قد يكون غير نشط نسبيًا. تشمل عناصر الحوض المحيطي النشط والمتنامي سلسلة جبال وسط المحيط المرتفعة ، وتلالًا محيطية سحيقة تمتد إلى سهول سحيقة، وخندقًا محيطيًا .

ترتبط التغيرات في التنوع البيولوجي والفيضانات وغيرها من التغيرات المناخية بمستوى سطح البحر، ويتم إعادة بنائها باستخدام نماذج وملاحظات مختلفة (مثل عمر القشرة المحيطية). ^{[ 14 ]} لا يتأثر مستوى سطح البحر بحجم حوض المحيط فحسب، بل يتأثر أيضًا بحجم المياه فيه. ومن العوامل التي تؤثر على حجم أحواض المحيطات ما يلي:

• حركة الصفائح التكتونية وحجم سلاسل منتصف المحيط: يزداد عمق قاع البحر مع ازدياد المسافة إلى سلسلة الصفائح، نتيجةً لتبريد الغلاف الصخري المحيطي وازدياد سمكه. ويمكن نمذجة حجم أحواض المحيطات باستخدام عمليات إعادة بناء حركة الصفائح التكتونية، وبالاعتماد على علاقة العمر بالعمق (انظر أيضًا: عمق قاع البحر مقابل العمر ).
• الرواسب البحرية: تؤثر هذه الرواسب على متوسط ​​العمق والحجم العالمي للمحيط، ولكن من الصعب تحديدها وإعادة بنائها.
• الهوامش السلبية وتمددات القشرة الأرضية: لتعويض تمدد القارات الناتج عن التصدع القاري، تتقلص القشرة المحيطية، وبالتالي يتقلص حجم حوض المحيط. ومع ذلك، تؤدي الزيادة في مساحة القارات إلى تمدد القشرة القارية وترققها، وينتهي جزء كبير منها تحت مستوى سطح البحر، مما يؤدي بدوره إلى زيادة حجم حوض المحيط.

يُعدّ المحيط الأطلسي والمحيط المتجمد الشمالي مثالين جيدين على الأحواض المحيطية النشطة والمتنامية، بينما يتقلص حجم البحر الأبيض المتوسط . كما يُعدّ المحيط الهادئ حوضًا محيطيًا نشطًا ومتقلصًا، على الرغم من احتوائه على كلٍّ من سلسلة جبال التباعد والخنادق المحيطية. ولعلّ أفضل مثال على حوض محيطي غير نشط هو خليج المكسيك، الذي تشكّل في العصر الجوراسي ولم يفعل شيئًا سوى تجميع الرواسب منذ ذلك الحين. ^{[ 15 ]} ويُعدّ حوض جزر ألوشيان مثالًا آخر على حوض محيطي غير نشط نسبيًا. ^{[ 16 ]} أما حوض اليابان في بحر اليابان ، الذي تشكّل في العصر الميوسيني ، فلا يزال نشطًا تكتونيًا على الرغم من أن التغيرات الأخيرة كانت طفيفة نسبيًا. ^{[ 17 ]}