مناطق كبيرة ذات سرعة قص منخفضة

تُعرف المقاطعات الكبيرة ذات السرعة المنخفضة للقص ( LLSVPs )، والتي تُسمى أيضًا المقاطعات الكبيرة ذات السرعة المنخفضة ( LLVPs ) أو الأعمدة العملاقة ، بأنها تراكيب مميزة ضمن الجزء السفلي من الوشاح ، فوق اللب الخارجي للأرض . ^{[ 2 ]} وتتميز هذه المقاطعات بسرعات موجات قص بطيئة تظهر في فحوصات التصوير المقطعي الزلزالي لأعماق الأرض. المقاطعتان الرئيسيتان هما مقاطعة أفريقيا ذات السرعة المنخفضة للقص ومقاطعة المحيط الهادئ ذات السرعة المنخفضة للقص، وتمتد كلتاهما أفقيًا لآلاف الكيلومترات، وربما تصل إلى 1000 كيلومتر (620 ميلًا) رأسيًا من حدود اللب والوشاح . وقد سُميت هاتان المقاطعتان باسمي توز وجيسون ، على التوالي، نسبةً إلى توز ويلسون و دبليو جيسون مورغان ، وهما جيولوجيان مرموقان في مجال تكتونية الصفائح. ^{[ 3 ]} يبلغ قطر منطقة السرعة المنخفضة جدًا في المحيط الهادئ (جيسون) 3000 كيلومتر (1900 ميل) ، وتقع أسفل أربع نقاط ساخنة على قشرة الأرض، حيث يُعتقد أن أعمدة الوشاح تصل إلى السطح. ^{[ 4 ]} تمثل هذه المناطق حوالي 8% من حجم الوشاح، أو 6% من حجم الأرض الكلي. ^{[ 1 ]}

تشمل الأسماء الأخرى للمناطق ذات السرعة المنخفضة جدًا (LLSVPs) وبنيتها الفوقية: الانتفاخات العملاقة ، والأعمدة العملاقة، والأكوام الكيميائية الحرارية، وكتل الوشاح، أو الخزانات الخفية، وهي أسماء تصف في الغالب طبيعتها الجيوديناميكية أو الجيوكيميائية المقترحة . فعلى سبيل المثال، يُفسر اسم "الكومة الكيميائية الحرارية" المناطق ذات السرعة المنخفضة جدًا على أنها أكوام من الوشاح السفلي تتكون من مواد ساخنة حراريًا و/أو متميزة كيميائيًا. ولا تزال طبيعة المناطق ذات السرعة المنخفضة جدًا وأصلها وتأثيراتها الجيوديناميكية غامضة نسبيًا. ^{[ 5 ]}

تقع مباشرةً فوق حدود اللب والوشاح طبقة من الوشاح السفلي بسمك 200 كيلومتر (120 ميلًا) تُعرف باسم D″ ("D المزدوجة" أو "D الرئيسية"). ^{[ 6 ]} تم اكتشاف مناطق السرعة المنخفضة جدًا (LLSVPs) في نماذج التصوير المقطعي الزلزالي للوشاح الكامل لسرعة القص ، حيث ظهرت كخصائص بطيئة في طبقة D″ أسفل أفريقيا والمحيط الهادئ. ^{[ 7 ]} تتسم التوافقيات الكروية العالمية لطبقة D″ بالانتظام في معظم أنحاء الوشاح، لكن تظهر شذوذات على طول منطقتي LLSVP. وباستخدام سرعات موجات القص، يمكن التحقق من مواقع مناطق LLSVP، ويظهر نمط مستقر لحمل الوشاح ، مما يؤدي إلى حركة الصفائح على السطح. ^{[ 8 ]} قد تكون منطقة LLSVP الأفريقية سببًا لشذوذ جنوب المحيط الأطلسي ، حيث يكون المجال المغناطيسي للأرض أضعف بكثير من المعتاد. ^{[ 9 ]} 

تقع مناطق السرعة المنخفضة للغاية (LLSVPs) بالقرب من خط الاستواء، ولكن معظمها في نصف الكرة الجنوبي. تكشف نماذج التصوير المقطعي العالمية بطبيعتها عن ملامح سلسة؛ ومع ذلك، فقد أظهرت نماذج الموجات المحلية الإضافية للأمواج الجسمية أن مناطق السرعة المنخفضة للغاية لها حدود حادة. ^{[ 10 ]} تجعل الحدود الحادة من غير المرجح أن تكون مناطق السرعة المنخفضة للغاية مجرد مناطق ذات درجات حرارة شاذة، بل من المرجح أن يكون لها تركيب معدني مميز. وقد تم اكتشاف مناطق أصغر ذات سرعة منخفضة للغاية بشكل رئيسي على حواف مناطق السرعة المنخفضة للغاية. ^{[ 11 ]}

باستخدام ظاهرة المد والجزر في الأرض الصلبة ، تم تحديد كثافة هذه المناطق، حيث تبين أن الثلثين السفليين أكثر كثافة بنسبة 0.5% من كتلة الوشاح. ومع ذلك، لا يمكن لهذا تحديد كيفية توزيع الكتلة الزائدة؛ فقد تكون الكثافة الأعلى ناتجة عن مواد بدائية أو ألواح محيطية منغرزة . ^{[ 12 ]}

طُرحت عدة فرضيات لتفسير نشأة واستمرار مناطق السرعة المنخفضة الكبيرة (LLSVPs). فإذا كانت هذه المناطق تمثل عدم توافق حراري متساوي التركيب الكيميائي (شاذة في درجة الحرارة ولكنها تحمل نفس التركيب الكيميائي للغلاف المحيط)، فقد تكون تشكلت على هيئة أعمدة كبيرة من الغلاف الساخن الصاعد. مع ذلك، تتوقع الدراسات الجيوديناميكية أن صعود مادة أكثر سخونة وأقل لزوجة متساوي التركيب الكيميائي يُفترض أن يُنتج أعمدة طويلة وضيقة، ^{[ 13 ]} على عكس الأعمدة الكبيرة والواسعة التي تُرى في مناطق السرعة المنخفضة الكبيرة. ومع ذلك، يبقى من غير الواضح ما إذا كان بالإمكان مقارنة هذه النماذج الجيوديناميكية الدقيقة نسبيًا مع الصور الزلزالية ذات الدقة المنخفضة بشكلٍ ذي معنى. ^{[ 14 ]}

مع ذلك، تفترض الفرضية السائدة حاليًا أن هذه التضاريس تمثل عدم توافق حراري كيميائي (ذو تركيب كيميائي مختلف عن الوشاح المحيط)، تشكلت نتيجة تراكم ألواح من القشرة المحيطية المنغرزة . وتتوافق هذه التضاريس مع مواقع ما يُعرف بمقابر الألواح المنغرزة المحيطة بمنطقة السرعة المنخفضة جدًا في المحيط الهادئ، والتي يُعتقد أنها تعود إلى ما قبل تفكك القارة العظمى رودينيا قبل 750 مليون سنة. في هذا النموذج، شكلت الألواح المنغرزة شذوذات منطقة السرعة العالية المحيطة بمنطقة السرعة المنخفضة جدًا في المحيط الهادئ؛ ثم تحت تأثير الحرارة والتحول الطوري عند قاع حدود اللب والوشاح، انصهرت هذه الألواح لتشكل هياكل كثيفة ذات سرعة منخفضة للغاية تحيط بمنطقة السرعة المنخفضة جدًا. بعد ذلك، تُحمل بقية المواد إلى الأعلى بفعل الطفو الناتج عن التفاعلات الكيميائية، لتشكل تجمعات من أعمدة صغيرة فوق حدود اللب والوشاح مباشرة، والتي تتحد لتشكل أعمدة أكبر وأعمدة عملاقة، ترتفع في النهاية إلى القشرة وتساهم في تكوين البازلت في سلسلة جبال منتصف المحيط . في هذا السيناريو، تتشكل مناطق السرعة المنخفضة جدًا في المحيط الهادئ وأفريقيا (LLSVP) في الأصل نتيجةً لانبعاث الحرارة من اللب (4000  كلفن) إلى الوشاح الأكثر برودة (2000  كلفن)، بفعل غرق الغلاف الصخري . ويؤدي هذا إلى تيارات الحمل الحراري الهائلة، التي ستتوقف لولا استمرار انغماس الغلاف الصخري باتجاهها. ^{[ 4 ]} كما يدعم هذا وجود النظائر المشعة داخل اللب للحفاظ على هذه الدرجات الحرارة المرتفعة.

يُعزى أصلٌ آخر مُقترح لمناطق السرعة المنخفضة جدًا (LLSVPs) إلى الاصطدام العملاق المفترض الذي شكّل القمر بعد اصطدام الأرض بجسم بحجم كوكب يُدعى ثيا . ^{[ 15 ]} قد تُمثل مناطق السرعة المنخفضة جدًا شظايا من وشاح ثيا غاصت إلى حدود اللب والوشاح للأرض. ^{[ 15 ]} تُعزى كثافتها العالية إلى احتواء وشاح ثيا على نسبة أعلى من أكسيد الحديد الثنائي مقارنةً بوشاح الأرض: وهذا يتوافق مع التركيب الجيوكيميائي النظائري لعينات القمر، وكذلك مع بازلت جزر المحيط التي تعلو مناطق السرعة المنخفضة جدًا. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

تضمنت نماذج الحمل الحراري الجيوديناميكية للوشاح مواد ذات تركيب مميز. تميل هذه المواد إلى الانجراف في تلال أو أكوام. ^{[ 11 ]} عند تضمين حركات الصفائح التكتونية السابقة الواقعية في النموذج، تنجرف المواد في مواقع تشبه إلى حد كبير الموقع الحالي لمناطق السرعة المنخفضة الكبيرة. ^{[ 18 ]} تتوافق هذه المواقع أيضًا مع مواقع دفن الصفائح المعروفة.

تشير هذه الأنواع من النماذج، بالإضافة إلى ملاحظة أن بنية D″ في مناطق السرعة المنخفضة الكبيرة (LLSVPs) متعامدة مع مسار الانجراف القطبي الحقيقي ، إلى أن هذه البنى الوشاحية كانت مستقرة على مدى فترات زمنية طويلة. تتوافق هذه العلاقة الهندسية مع موقع بانجيا وتكوين نمط الجيود الحالي نتيجة لتفكك القارات من الانتفاخ الهائل في الأسفل. ^{[ 8 ]}

مع ذلك، لا تكفي حرارة اللب لتوفير الطاقة اللازمة لتغذية الأعمدة الضخمة الموجودة في مناطق السرعة المنخفضة جدًا (LLSVP). يحدث تحول طوري من البيروفسكايت إلى ما بعد البيروفسكايت في الصفائح الهابطة، مما يُسبب تفاعلًا طاردًا للحرارة . يُساعد هذا التفاعل على تسخين منطقة السرعة المنخفضة جدًا، لكنه لا يكفي لتوفير الطاقة الكلية اللازمة لاستمرارها. لذا، يُفترض أن المادة من منطقة دفن الصفائح قد تُصبح كثيفة للغاية وتُشكّل تجمعات كبيرة من مركزات الصهارة الغنية باليورانيوم والثوريوم والبوتاسيوم . يُعتقد أن هذه العناصر المشعة المركزة تُوفر درجات الحرارة العالية اللازمة. بالتالي، يُنبئ ظهور واختفاء مناطق دفن الصفائح بولادة وموت منطقة السرعة المنخفضة جدًا، مما قد يُغير ديناميكيات جميع الصفائح التكتونية. ^{[ 4 ]}

كشفت دراسة أجراها باحثون من جامعة أوتريخت أن مناطق السرعة المنخفضة جدًا (LLSVPs) ليست فقط أكثر سخونة، بل هي أيضًا قديمة، إذ يُحتمل أن يزيد عمرها عن مليار عام. وتشير النتائج إلى أن خصائصها الزلزالية تتأثر بعوامل أخرى غير درجة الحرارة، مثل التركيب الكيميائي وحجم الحبيبات المعدنية. ^{[ 19 ]} تتباطأ الموجات الزلزالية التي تمر عبر مناطق السرعة المنخفضة جدًا، لكنها تفقد طاقة أقل مما هو متوقع لو كانت ذات أصل حراري بحت، مما يدل على اختلافات في التركيب الكيميائي ويلقي الضوء على بنيتها المعقدة. ^{[ 20 ]}

• منطقة منخفضة السرعة
• فرضية التحول القطبي الكارثي
• الدوران الفائق للنواة الداخلية
• نظرية المحور المتوسط

• غارنيرو، إي. (21-23 مارس 2013). خزانات محتملة للنشاط الإشعاعي في الوشاح العميق (ملف PDF) . علوم النيوترينو الجيولوجية 2013. تاكاياما، اليابان.
• ماكنمارا، أ.ك. (5 يونيو 2019). "مراجعة للمناطق الكبيرة ذات سرعة القص المنخفضة والمناطق ذات السرعة المنخفضة للغاية". علم تكتونيات الأرض . 760 : 199-220 . Bibcode : 2019Tectp.760..199M . doi : 10.1016/j.tecto.2018.04.015 . S2CID 134501105 . 
• أندروز، آر جي (7 مايو 2022). "ما هي الكتل الغامضة بحجم قارة في أعماق الأرض؟" . مجلة نيو ساينتست (3385).