الارتفاع التكتوني

الرفع التكتوني هو الارتفاع الجيولوجي لسطح الأرض الناتج عن حركة الصفائح التكتونية . ورغم أهمية الاستجابة الإيزوستاتية ، فإن زيادة متوسط ​​ارتفاع منطقة ما لا يمكن أن تحدث إلا استجابةً لعمليات تكتونية تشمل زيادة سمك القشرة الأرضية (مثل أحداث تكوين الجبال )، وتغيرات في توزيع كثافة القشرة والوشاح السفلي ، والدعم الانحنائي الناتج عن انحناء الغلاف الصخري الصلب .

يؤدي الرفع التكتوني إلى التعرية (عمليات تآكل سطح الأرض) عن طريق رفع الصخور المدفونة إلى مستوى أقرب إلى السطح. ويمكن لهذه العملية أن تعيد توزيع الأحمال الكبيرة من منطقة مرتفعة إلى منطقة منخفضة تضاريسياً، مما يعزز استجابة التوازن الإستاتيكي في منطقة التعرية (والتي قد تتسبب في رفع الصخور الأساسية محلياً). ويمكن للجيولوجيين تقدير توقيت التعرية وحجمها وسرعتها باستخدام دراسات الضغط ودرجة الحرارة.

تتضمن عملية زيادة سمك القشرة الأرضية حركةً صاعدة، وغالبًا ما تحدث عندما تندفع القشرة القارية فوق بعضها البعض. تتصادم طبقات الصفائح التكتونية ( الطبقات المندفعة ) من كل صفيحة وتبدأ بالتراكم فوق بعضها البعض؛ ويمكن ملاحظة أدلة على هذه العملية في طبقات الأفيوليت المحفوظة (الموجودة في جبال الهيمالايا ) وفي الصخور ذات التدرج التحولي المعكوس . يشير التدرج التحولي المعكوس المحفوظ إلى أن طبقات الصفائح التكتونية تراكمت فوق بعضها البعض بسرعة كبيرة لدرجة أن الصخور الساخنة لم يكن لديها الوقت الكافي للوصول إلى حالة التوازن قبل أن تندفع فوق الصخور الباردة. لا يمكن لعملية تراكم طبقات الصفائح التكتونية أن تستمر إلى ما لا نهاية، حيث ستمنع الجاذبية في النهاية المزيد من النمو الرأسي (هناك حد أقصى للنمو الرأسي للجبال).

على الرغم من أن ارتفاع سلاسل الجبال ينتج أساسًا عن زيادة سمك القشرة الأرضية، إلا أن هناك قوى أخرى مسؤولة عن النشاط التكتوني. فجميع العمليات التكتونية مدفوعة بقوة الجاذبية عند وجود اختلافات في الكثافة. ومن الأمثلة الجيدة على ذلك الدوران واسع النطاق لغلاف الأرض . كما أن التغيرات الجانبية في الكثافة بالقرب من السطح (مثل تكوين الصفائح المحيطية وتبريدها وانغماسها ) تُحرك الصفائح أيضًا .

تخضع ديناميكيات السلاسل الجبلية لاختلافات في طاقة الجاذبية لأعمدة الغلاف الصخري بأكملها (انظر التوازن الإستاتيكي ). إذا كان التغير في ارتفاع السطح يمثل تغيرًا مُعاوَضًا إستاتيكيًا في سُمك القشرة الأرضية، فإن معدل تغير طاقة الوضع لكل وحدة مساحة سطحية يتناسب طرديًا مع معدل زيادة متوسط ​​ارتفاع السطح. وتكون أعلى معدلات العمل ضد الجاذبية مطلوبة عندما يتغير سُمك القشرة الأرضية (وليس الغلاف الصخري). ^{[ 1 ]}

انحناء الغلاف الصخري هو العملية التي ينحني فيها الغلاف الصخري تحت تأثير قوى مثل وزن التكوين الجبلي المتنامي أو تغيرات سمك الجليد المرتبطة بالتجلد. يستقر الغلاف الصخري على الغلاف المائع ، وهو طبقة لزجة تتصرف كسائل على المقاييس الزمنية الجيولوجية. وبالتالي، عند تعرضه للضغط، يصل الغلاف الصخري تدريجيًا إلى حالة توازن إيزوستاتيكي. على سبيل المثال، ينحني الغلاف الصخري على الجانب المواجه للمحيط من خندق محيطي في منطقة اندساس إلى أعلى بسبب الخصائص المرنة لقشرة الأرض.

يُعدّ الرفع الجبلي نتيجةً لتصادم الصفائح التكتونية، وينتج عنه سلاسل جبلية أو ارتفاع طفيف على مساحة واسعة. ولعلّ أقصى أشكال الرفع الجبلي هو تصادم القشرة القارية. في هذه العملية، تلتحم قارتان معًا، مُشكّلتين سلاسل جبلية ضخمة. ويُعدّ تصادم الصفيحتين الهندية والأوراسية مثالًا واضحًا على مدى اتساع نطاق الرفع الجبلي. فالصدوع الانضغاطية الشديدة (للصفيحة الهندية أسفل الصفيحة الأوراسية) والطيّات هي المسؤولة عن التحام الصفيحتين. ^{[ 2 ]} وقد أدّى تصادم الصفيحتين الهندية والأوراسية إلى تكوين جبال الهيمالايا، كما أنه مسؤول عن زيادة سُمك القشرة الأرضية شمالًا باتجاه سيبيريا . [ ^{3 ] وتُعدّ} جبال بامير ، وتيان شان ، وألتاي ، وهندو كوش ، وغيرها من السلاسل الجبلية، أمثلةً على سلاسل جبلية تشكّلت نتيجةً لتصادم الصفيحة الهندية مع الصفيحة الأوراسية.

هضبة أوزارك منطقة مرتفعة واسعة نتجت عن عملية تكوين جبال أواشيتا في العصر البرمي جنوبًا في ولايات أركنساس وأوكلاهوما وتكساس . ومن المرتفعات الأخرى ذات الصلة مرتفع ليانو في تكساس، وهو موقع جغرافي سُمّي بهذا الاسم نسبةً إلى معالمه المرتفعة. أما هضبة كولورادو ، التي تضم جراند كانيون، فهي نتاج ارتفاع تكتوني واسع النطاق أعقبه تآكل نهري . ^{[ 4 ]}

عندما ترتفع الجبال ببطء، إما بسبب الرفع التكتوني أو عمليات أخرى (مثل الارتداد بعد العصر الجليدي )، قد تظهر ظاهرة غير مألوفة تُعرف باسم الفجوة المائية . في هذه الفجوات، يحدث التعرية بفعل مجرى مائي أسرع من ارتفاع الجبل، مما ينتج عنه وادٍ أو ممر ضيق يمتد عبر سلسلة جبلية من منطقة منخفضة على جانب إلى منطقة مماثلة على الجانب الآخر. ومن أمثلة هذه الفجوات المائية مضيق ماناواتو في نيوزيلندا ومضيق كمبرلاند ناروز في ماريلاند .

يُعوض فقدان الكتلة من منطقة ما، بفعل التوازن الإيزوستاتيكي، بارتداد القشرة الأرضية. وبالنظر إلى الكثافات النموذجية للقشرة الأرضية والوشاح، فإن تآكل طبقة صخرية بسمك 100 متر تقريبًا على سطح واسع ومتجانس سيؤدي إلى ارتداد القشرة الأرضية بشكل إيزوستاتيكي لمسافة 85 مترًا تقريبًا، ولن يتسبب إلا في فقدان 15 مترًا فقط من متوسط ​​ارتفاع السطح. ^{[ 5 ]} ومن أمثلة الرفع الإيزوستاتيكي الارتداد ما بعد الجليدي الذي يلي ذوبان الصفائح الجليدية . وتشهد منطقة خليج هدسون في كندا، والبحيرات العظمى في كندا والولايات المتحدة، وفينوسكانديا حاليًا ارتدادًا تدريجيًا نتيجة ذوبان الصفائح الجليدية قبل 10000 عام.

يمكن أن يؤدي ازدياد سمك القشرة الأرضية، الذي يحدث حاليًا في جبال الهيمالايا نتيجةً لتصادم الصفيحتين الهندية والأوراسية، إلى ارتفاع سطح الأرض؛ ولكن نظرًا للهبوط المتساوي للقشرة السميكة، فإن مقدار ارتفاع سطح الأرض لن يتجاوز سدس مقدار ازدياد سمك القشرة. لذلك، في معظم الحدود المتقاربة ، يلعب الرفع المتساوي دورًا صغيرًا نسبيًا، ويمكن عزو تكوّن القمم العالية بشكل أكبر إلى العمليات التكتونية. ^{[ 6 ]} لا يمكن استخدام القياسات المباشرة لتغير ارتفاع سطح الأرض لتقدير معدلات التعرية أو ارتفاع الصخور الأساسية إلا عند معرفة عوامل أخرى (مثل التغيرات في متوسط ​​ارتفاع السطح، وحجم المواد المتآكلة، والأطر الزمنية وفترات التأخير للاستجابة المتساوية، والاختلافات في كثافة القشرة الأرضية).

في بعض الحالات، يمكن ملاحظة ارتفاع تكتوني في الجزر المرجانية . ويتجلى ذلك في وجود جزر محيطية عديدة تتكون بالكامل من المرجان ، والتي تبدو في الأصل جزرًا بركانية . ومن أمثلة هذه الجزر جزر المحيط الهادئ، ولا سيما جزر ناورو وماكاتيا وبانابا الفوسفاتية الثلاث ، بالإضافة إلى جزيرتي ماري وليفو في كاليدونيا الجديدة ، وجزيرة فاتو هوكو في جزر ماركيساس ، وجزيرة هندرسون في جزر بيتكيرن . ويعود ارتفاع هذه الجزر إلى حركة الصفائح التكتونية المحيطية. أما الجزر الغارقة أو الغيووتات بشعابها المرجانية ، فهي ناتجة عن هبوط القشرة الأرضية عندما تحمل الصفيحة المحيطية هذه الجزر إلى مناطق أعمق أو أدنى من القشرة المحيطية.

يشير مصطلح "الرفع" إلى الإزاحة في اتجاه معاكس لاتجاه متجه الجاذبية، ولا تُعرَّف الإزاحة إلا عند تحديد الجسم المُزاح والإطار المرجعي. وقد حدد مولنار وإنجلاند ^{[ 1 ]} ثلاثة أنواع من الإزاحة التي يُطلق عليها مصطلح "الرفع":

1. إزاحة سطح الأرض بالنسبة إلى الجيود . وهذا ما نشير إليه باسم "ارتفاع السطح"؛ ويمكن تعريف ارتفاع السطح عن طريق حساب متوسط ​​الارتفاع والتغيرات في الارتفاع على مساحات سطحية ذات حجم محدد.
2. يشير مصطلح "ارتفاع الصخور" إلى إزاحة الصخور بالنسبة إلى الجيود.
3. يُطلق على إزاحة الصخور بالنسبة للسطح اسم التعرية .

تربط هذه المعادلة البسيطة بين الأنواع الثلاثة للإزاحة:

ارتفاع سطح الأرض = ارتفاع الصخور - التعرية

يُستخدم مصطلح "الجيود" أعلاه للدلالة على متوسط ​​مستوى سطح البحر ، وهو يُشكّل إطارًا مرجعيًا جيدًا. يُتيح قياس إزاحة مُحددة ضمن هذا الإطار المرجعي تحديد مقدار الشغل المبذول ضد الجاذبية.

قد يكون قياس الرفع والتعرية أمرًا معقدًا. يتطلب قياس رفع نقطة ما قياس تغير ارتفاعها، وعادةً لا يسعى علماء الجيولوجيا إلى تحديد رفع نقطة واحدة، بل الرفع على مساحة محددة. وبناءً على ذلك، يجب قياس تغير ارتفاع جميع النقاط على سطح تلك المنطقة، ويجب أن يكون معدل التعرية صفرًا أو ضئيلاً. كما يجب الحفاظ على تسلسلات الصخور التي ترسبت أثناء ذلك الرفع. وغني عن القول، في السلاسل الجبلية حيث تكون الارتفاعات أعلى بكثير من مستوى سطح البحر، يصعب تحقيق هذه المعايير. مع ذلك، يمكن أن تكون عمليات إعادة بناء المناخ القديم ذات قيمة؛ إذ تتضمن هذه الدراسات استنتاج التغيرات المناخية في منطقة معينة من خلال التغيرات الزمنية للنباتات والحيوانات المعروفة بحساسيتها لدرجة الحرارة وهطول الأمطار. ^{[ 7 ]} ويمكن استنتاج مقدار التعرية التي تعرضت لها صخرة ما من خلال قياس الضغط والحرارة الجيولوجية (قياس تاريخ الضغط ودرجة الحرارة السابق لصخرة أو مجموعة صخور). إن معرفة تاريخ الضغط ودرجة الحرارة في منطقة ما يمكن أن تُتيح تقدير التدرج الحراري الأرضي المحيط وحدود عملية التعرية؛ ومع ذلك، فإن الدراسات الجيولوجية البارومترية/الجيوثيرمومترية لا تُنتج معدل التعرية (أو أي معلومات أخرى عن الزمن). ويمكن استنتاج معدلات التعرية من آثار الانشطار ومن الأعمار الإشعاعية طالما أمكن تقدير المقطع الحراري.

• 
  منحدرات موهير
• 
  الارتفاع التكتوني في منتزه الجبال الزرقاء الوطني
• 
  منتزه منحدرات تسمان الوطني
• 
  التعرج المتشعب الناتج عن التعرية الرأسية لنهر كولورادو أثناء ارتفاع هضبة كولورادو
• 
  أكوام دانكنزبي
• 
  الرسل الاثنا عشر
• 
  ساحل ومنحدرات محمية باراكاس الوطنية

• شرح القوى التكتونية