دورة القارة العظمى

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 6 صور
الموسوعة الحرة
خريطة بانجيا مع الخطوط العريضة الحديثة للقارات

دورة القارات العظمى هي عملية شبه دورية لتجمع وتشتت القشرة القارية للأرض . وتتباين الآراء حول ما إذا كانت كمية القشرة القارية تتزايد أو تتناقص أو تبقى ثابتة تقريبًا، ولكن من المتفق عليه أن قشرة الأرض تُعاد تشكيلها باستمرار. ويُقال إن دورة القارات العظمى الكاملة تستغرق ما بين 300 و500 مليون سنة. ويؤدي تصادم القارات إلى تكوين قارات أقل عددًا وأكبر حجمًا، بينما يؤدي التصدع إلى تكوين قارات أكثر عددًا وأصغر حجمًا. 

نظرية

تمثيل مبسط لسلسلة القارات العظمى المقترحة حتى يومنا هذا

تشكلت أحدث قارة عظمى ، بانجيا  ، قبل حوالي 300 مليون سنة (0.3 مليار سنة )، خلال حقبة الحياة القديمة . وهناك رأيان مختلفان حول تاريخ القارات العظمى السابقة.

مسلسل

تقترح النظرية الأولى سلسلة من القارات العظمى: بدءًا من فالبارا (من 3.6 إلى 2.8  مليار سنة)؛ وأور (حوالي 3  مليارات سنة)؛ وكينورلاند (من 2.7 إلى 2.1 مليار  سنة)؛ وكولومبيا (من 1.8 إلى 1.5 مليار  سنة)؛ ورودينيا (من 1.25 مليار  سنة إلى 750 مليون  سنة)؛ وبانوتيا ( حوالي 600 مليون  سنة)، والتي أدى تشتتها إلى تكوين القارات التي اصطدمت في النهاية لتشكيل بانجيا. [ 1 ] [ 2 ]

تشير أنواع المعادن الموجودة داخل الماس القديم إلى أن دورة تكوين وتفكك القارات العظمى بدأت منذ حوالي 3  مليارات سنة. قبل 3.2  مليار سنة، لم يتشكل سوى الماس ذو التركيب البريدوتيتي (الموجود عادةً في وشاح الأرض )، بينما بعد 3 مليارات  سنة، أصبح الماس الإكلوجيتي (صخور من قشرة الأرض ) هو السائد. يُعتقد أن هذا التغيير حدث نتيجةً لانغماس الصفائح التكتونية واصطدام القارات ، مما أدى إلى دخول الإكلوجيت إلى السوائل المكونة للماس في باطن القارات. [ 3 ]

أدت دورة القارات العظمى ودورة ويلسون إلى ظهور القارات العظمى رودينيا وبانجيا

تتزامن دورة القارات العظمى المفترضة مع دورة ويلسون الأقصر مدة ، والتي سُميت نسبةً إلى رائد علم تكتونيات الصفائح جون توز ويلسون ، وتصف هذه الدورة الانفتاح والانغلاق الدوري للأحواض المحيطية نتيجةً لصدع صفيحة واحدة. يعود تاريخ أقدم مواد قاع البحر المكتشفة اليوم إلى 170  مليون سنة، بينما يعود تاريخ أقدم مواد القشرة القارية المكتشفة اليوم إلى 4  مليارات سنة، مما يُظهر قصر مدة دورات ويلسون الإقليمية نسبيًا مقارنةً بالنبضات الكوكبية الشاملة التي تُلاحظ في ترتيب القارات.

بروتوبانجيا - باليوبانجيا

الرأي الثاني، المستند إلى أدلة من علم المغناطيسية القديمة والأدلة الجيولوجية، هو أن دورات القارات العظمى لم تحدث قبل حوالي 0.6  مليار سنة (خلال العصر الإدياكاري ). بدلاً من ذلك، شكلت القشرة القارية قارة عظمى واحدة من حوالي 2.7  مليار سنة حتى تفككت للمرة الأولى، في مكان ما حوالي 0.6  مليار سنة. يستند هذا التصور [ 4 ] إلى ملاحظة أنه إذا أُجريت تعديلات طفيفة فقط على التصور الأساسي، فإن البيانات تُظهر أن الأقطاب المغناطيسية القديمة تقاربت إلى مواقع شبه ثابتة لفترات طويلة بين حوالي 2.7-2.2 مليار سنة؛ و1.5-1.25 مليار سنة؛ و0.75-0.6 مليار  سنة. [ 5 ] خلال الفترات الفاصلة، يبدو أن الأقطاب قد اتخذت مسارًا موحدًا لانجراف قطبي ظاهري .

تُفسَّر البيانات المغناطيسية القديمة تفسيراً وافياً بوجود قارة عظمى واحدة، هي بروتوبانجيا-باليوبانجيا، ذات تماسك شبه كامل لفترة طويلة. ويمكن تفسير طول مدة وجود هذه القارة العظمى بفعل حركة الصفائح التكتونية (المشابهة لتلك التي تحدث على المريخ والزهرة) خلال حقبة ما قبل الكمبري ، على عكس حركة الصفائح التكتونية التي نراها على الأرض في عصرنا الحالي. [ 4 ] ومع ذلك، يُنتقد هذا النهج على نطاق واسع باعتباره تطبيقاً غير صحيح للبيانات المغناطيسية القديمة. [ 6 ]

التأثيرات على مستوى سطح البحر

من المعروف أن مستوى سطح البحر يكون منخفضًا عمومًا عندما تكون القارات متصلة، ومرتفعًا عندما تكون متباعدة. فعلى سبيل المثال، كان مستوى سطح البحر منخفضًا عند تكوّن بانجيا ( العصر البرمي ) وبانوتيا (أواخر العصر النيوبروتيروزوي)، ثم ارتفع بسرعة إلى أقصى حد له خلال العصرين الأوردوفيسي والطباشيري ، عندما كانت القارات متباعدة.

تشمل العوامل الرئيسية المؤثرة على مستوى سطح البحر أثناء تفكك القارات العظمى: عمر القشرة المحيطية، وفقدان أحواض ما وراء القوس ، وأعماق الرواسب البحرية، وتكوّن المقاطعات النارية الكبيرة، وتأثير تمدد الهوامش القارية السلبية. ويبدو أن عمر القشرة المحيطية وأعماق الرواسب البحرية يلعبان دورًا بالغ الأهمية في بناء نموذج لمستوى سطح البحر. كما أن إضافة المعايير الأخرى المتحكمة تُسهم في استقرار النماذج عند ندرة البيانات. [ 7 ]

يُعد عمر الغلاف الصخري المحيطي عاملاً أساسياً في تحديد عمق أحواض المحيطات، وبالتالي مستوى سطح البحر العالمي. يتشكل الغلاف الصخري المحيطي عند سلاسل منتصف المحيطات ويتحرك نحو الخارج، مُبرداً ومتقلصاً بفعل التوصيل الحراري ، مما يُقلل من سمكه ويزيد من كثافته، ويخفض قاع البحر بعيداً عن سلاسل منتصف المحيطات. بالنسبة للغلاف الصخري المحيطي الذي يقل عمره عن 75 مليون سنة تقريباً ، يُمكن استخدام نموذج تبريد نصف الفضاء  البسيط للتبريد بالتوصيل الحراري، حيث يكون عمق أحواض المحيطات (d) في المناطق التي لا توجد بها مناطق اندساس قريبة دالةً لعمر الغلاف الصخري المحيطي (t) . بشكل عام،

د(ت)=2πأهـووتي1κت+در{\displaystyle d(t)={\frac {2}{\sqrt {\pi }}}a_{\rm {eff}}T_{1}{\sqrt {\kappa t}}+d_{\rm {r}}}

حيث κ هي الانتشارية الحرارية للغلاف الصخري للوشاح ( c.8 × 10 −7 م 2 / ث  )، a eff هو معامل التمدد الحراري الفعال للصخور ( c.5.7 × 10⁻⁵ °C⁻¹ )  ، حيث T₁ هي درجة حرارة الصهارة الصاعدة مقارنةً بدرجة الحرارة عند الحد العلوي ( حوالي 1220 درجة مئوية للمحيطين الأطلسي والهندي، وحوالي 1120 درجة مئوية لشرق المحيط الهادئ)، و dₚ هو عمق الحيد تحت سطح المحيط. [ 8 ] بعد إدخال قيم تقريبية لقاع البحر، تصبح المعادلة كالتالي:  

بالنسبة للمحيط الهادئ الشرقي: د(ت)=350ت+2500{\displaystyle d(t)=350{\sqrt {t}}+2500}

وبالنسبة للمحيطين الأطلسي والهندي:

د(ت)=390ت+2500{\displaystyle d(t)=390{\sqrt {t}}+2500}

حيث يُقاس d بالأمتار و t بملايين السنين، وبالتالي فإن القشرة المتشكلة حديثًا في منتصف المحيط تقع على  عمق حوالي 2500 متر، بينما يقع قاع البحر الذي يبلغ عمره 50 مليون سنة على عمق حوالي 5000  متر. [ 9 ] ومع انخفاض متوسط ​​مستوى قاع البحر، يزداد حجم أحواض المحيطات، وإذا بقيت العوامل الأخرى التي تتحكم في مستوى سطح البحر ثابتة، فإن مستوى سطح البحر ينخفض. وينطبق العكس أيضًا: فالغلاف الصخري المحيطي الأصغر سنًا يؤدي إلى محيطات أقل عمقًا ومستويات سطح بحر أعلى إذا بقيت العوامل الأخرى ثابتة.

تتغير مساحة سطح المحيطات عند انفصال القارات (حيث يؤدي تمدد القارات إلى تقلص مساحة المحيطات وارتفاع مستوى سطح البحر) أو نتيجة تصادم القارات (حيث يؤدي انضغاط القارات إلى زيادة مساحة المحيطات وانخفاض مستوى سطح البحر). يؤدي ارتفاع مستوى سطح البحر إلى غمر القارات بالمياه، بينما يؤدي انخفاضه إلى كشف الجروف القارية . ونظرًا لانخفاض انحدار الجروف القارية، فإن أي ارتفاع طفيف في مستوى سطح البحر سيؤدي إلى تغيير كبير في نسبة القارات المغمورة بالمياه.

إذا كان متوسط ​​عمر المحيط العالمي حديثًا، فسيكون قاعه ضحلًا نسبيًا، وسيكون مستوى سطح البحر مرتفعًا، مما يؤدي إلى غمر مساحات أكبر من القارات. أما إذا كان متوسط ​​عمر المحيط العالمي قديمًا، فسيكون قاعه عميقًا نسبيًا، وسيكون مستوى سطح البحر منخفضًا، مما يؤدي إلى انكشاف مساحات أكبر من القارات. وبالتالي، توجد علاقة بسيطة نسبيًا بين دورة القارات العظمى ومتوسط ​​عمر قاع المحيط.

  • قارة عظمى = قاع بحر أقدم = مستوى سطح بحر منخفض
  • القارات المتباعدة = قاع بحر أصغر عمراً = مستوى سطح بحر أعلى

سيكون هناك أيضًا تأثير مناخي لدورة القارة العظمى من شأنه أن يزيد من هذا الأمر:

  • قارة عظمى = مناخ قاري سائد = احتمال حدوث تجلد قاري = مستوى سطح بحر منخفض
  • القارات المتباعدة = المناخ البحري السائد = التجلد القاري غير مرجح = لا ينخفض ​​مستوى سطح البحر بهذه الآلية

العلاقة بالتكتونيات العالمية

هناك سلسلة من الأنظمة التكتونية التي تصاحب دورة القارات العظمى:

خلال تفكك القارة العظمى، تسود بيئات التصدع. يلي ذلك بيئات الهوامش السلبية، بينما يستمر اتساع قاع المحيطات وتنمو المحيطات. ثم تتطور بيئات التصادم التي تزداد أهميتها مع مرور الوقت. تحدث التصادمات الأولى بين القارات والجزر القوسية، لكنها تؤدي في النهاية إلى تصادمات بين القارات. كان هذا هو الوضع خلال دورة القارات العظمى في حقبة الحياة القديمة؛ ويُلاحظ هذا الوضع في دورة القارات العظمى في حقبتي الحياة الوسطى والحديثة ، والتي لا تزال مستمرة.

العلاقة بالمناخ

يوجد نوعان من المناخات الأرضية العالمية: المناخ الجليدي والمناخ الدافئ. يتميز المناخ الجليدي بتكرار التجلدات القارية والبيئات الصحراوية القاسية. أما المناخ الدافئ فيتميز بالمناخات الدافئة. ويعكس كلا النوعين دورة القارات العظمى. تمر الأرض حاليًا بمرحلة دافئة قصيرة ضمن مناخ جليدي. [ 10 ] تشمل فترات المناخ الجليدي معظم حقبة ما قبل الكامبري الحديث ، وأواخر حقبة الحياة القديمة ، وأواخر حقبة الحياة الحديثة ، بينما تشمل فترات المناخ الدافئ أوائل حقبة الحياة القديمة ، وحقبة الحياة الوسطى - أوائل حقبة الحياة الحديثة .

  • مناخ جليدي
    • قارات تتحرك معًا
    • انخفاض مستوى سطح البحر بسبب نقص الإنتاج في قاع البحر
    • مناخ أكثر برودة وجفافاً
    • مرتبط ببحار الأراغونيت
    • تكوين القارات العظمى
  • مناخ دفيئة
    • تشتتت القارات
    • مستوى سطح البحر مرتفع
    • مستوى عالٍ من اتساع قاع البحر
    • إنتاج كميات كبيرة نسبياً من ثاني أكسيد الكربون في مناطق التصدع المحيطي
    • مناخ دافئ ورطب
    • مرتبط ببحار الكالسيت

العلاقة بالتطور

الآلية الرئيسية للتطور هي الانتقاء الطبيعي بين التجمعات السكانية المتنوعة. ويتبع التنوع، كما يُقاس بعدد العائلات، دورة القارات العظمى بدقة. [ 11 ] ونظرًا لأن الانحراف الوراثي يحدث بوتيرة أكبر في التجمعات السكانية الصغيرة، فإن التنوع يُعد نتيجة ملحوظة للعزلة الجغرافية. ويقلّ هذا العزل، وبالتالي يقلّ التنوع، عندما تكون القارات متصلة، مُشكّلةً قارة واحدة وساحلًا واحدًا متصلًا ومحيطًا واحدًا. وفي أواخر العصر النيوبروتيروزوي وبداية العصر الباليوزوي، عندما حدث التكاثر الهائل للحيوانات متعددة الخلايا المتنوعة ، نتجت عزلة البيئات البحرية عن تفكك قارة بانوتيا.

يؤدي التوزيع الشمالي-الجنوبي للقارات والمحيطات إلى تنوع وعزلة أكبر بكثير من التوزيع الشرقي-الغربي. فالتوزيع الشمالي-الجنوبي يُنتج مناطق مناخية مختلفة على طول طرق الاتصال بين الشمال والجنوب، تفصلها المياه أو اليابسة عن مناطق قارية أو محيطية أخرى ذات مناخ مماثل. أما تكوّن مساحات متشابهة من القارات وأحواض المحيطات باتجاه الشرق-الغربي فيؤدي إلى عزلة وتنوع أقل بكثير، وتطور أبطأ، نظرًا لوجود كل قارة أو محيط في عدد أقل من المناطق المناخية. وخلال حقبة الحياة الحديثة، بلغت العزلة ذروتها بفضل التوزيع الشمالي-الجنوبي.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ تشاو، غوتشون؛ كاوود، بيتر أ.؛ وايلد، سيمون أ.؛ صن، م. (2002). "مراجعة  للسلاسل الجبلية العالمية التي يعود تاريخها إلى 2.1-1.8 مليار سنة: دلالات على وجود قارة عظمى ما قبل رودينيا". مراجعات علوم الأرض . 59 ( 1-4 ): 125-162 . Bibcode : 2002ESRv...59..125Z . doi : 10.1016/S0012-8252(02)00073-9 .
  2. ↑ تشاو، غوتشون؛ صن، م.؛ وايلد، سيمون أ.؛ لي، س. ز. (2004). "قارة عظمى من العصر الباليوزوي-الميزوبروتيروزوي: التكوين والنمو والتفكك" . مراجعات علوم الأرض . 67 ( 1-2 ): 91-123 . Bibcode : 2004ESRv...67...91Z . doi : 10.1016/j.earscirev.2004.02.003 . 
  3. ↑ شيري، إس. بي.؛ ريتشاردسون، إس. إتش. (2011). "بداية دورة ويلسون عند 3 مليارات سنة كما يتضح من الماس الموجود في وشاح شبه القارات". مجلة ساينس . 333 (6041): 434-436 . Bibcode : 2011Sci...333..434S . doi : 10.1126/science.1206275 . PMID 21778395 .    
  4. 1 2 بايبر، ج. د. أ. (2013). "منظور كوكبي لتطور الأرض: تكتونيات الغطاء قبل تكتونيات الصفائح". تكتونوفيزياء . 589 : 44-56 . Bibcode : 2013Tectp.589...44P . doi : 10.1016/j.tecto.2012.12.042 .  
  5. ↑ بايبر، ج. د. أ. (2013). "سرعة القارات عبر الزمن الجيولوجي: العلاقة بالنشاط البركاني، وتراكم القشرة الأرضية، وفترات التبريد العالمي" . مجلة جيوساينس فرونتيرز . 4 : 7-36 . doi : 10.1016/j.gsf.2012.05.008 .  
  6. ↑ ZX, Li (أكتوبر 2009). "كيف لا نبني قارة عظمى: رد على JDA Piper". أبحاث ما قبل الكمبري . 174 ( 1-2 ): 208-214 . doi : 10.1016/j.precamres.2009.06.007 .
  7. ↑ رايت، ن.م.، سيتون، م.، ويليامز، س.، ويتاكر، ج.م.، ومولر، ر.د. (2020). تقلبات مستوى سطح البحر الناتجة عن تغيرات في حجم حوض المحيط العالمي في أعقاب تفكك القارات العظمى. مراجعات علوم الأرض . doi : 10.1016/j.earscirev.2020.103293
  8. ↑ إي. إي. ديفيس؛ ليستر، سي. آر. بي. (1974). "أساسيات تضاريس قمم التلال". رسائل علوم الأرض والكواكب . 21 (4): 405-413 . Bibcode : 1974E & PSL..21..405D . doi : 10.1016/0012-821X(74)90180-0 .   
  9. ↑ بارسونز، باري؛ سكلاتر، جون ج. (1977). "تحليل تغيرات تضاريس قاع المحيط وتدفق الحرارة مع مرور الزمن". مجلة البحوث الجيوفيزيائية . 82 (B5): 802-827 . Bibcode : 1977JGR....82..802P . doi : 10.1029/jb082i005p00803 .
  10. ↑ ريد، ج. فريد (2001). "سجل المناخات القديمة يمكن أن يكون خريطة للثروات" . العلوم من جامعة فرجينيا للتكنولوجيا . تم الاسترجاع في 4 مايو 2011 .
  11. ↑ بنتون، مايكل ج. (23 سبتمبر 2005). "السجل الأحفوري: الجودة". موسوعة علوم الحياة الإلكترونية . جون وايلي وأولاده المحدودة. doi : 10.1038/npg.els.0004144 . ISBN 978-0470016176.

للمزيد من القراءة