شذوذ الأبالاش الشمالي يكشف أسرار الجبال القديمة

هناك نقطة عملاقة من الصخور الساخنة بشكل لا يصدق تحت نيوهامشير وقد تكون جزءًا من السبب في أن جبال الأبلاش لا تزال قائمة وشامخة، وفقًا لبحث جديد. ومع ذلك، فهي تتحرك ببطء وهي في طريقها إلى نيويورك خلال الـ 15 مليون سنة القادمة.

تقع هذه النقطة الصخرية الساخنة، التي تسمى شذوذ الأبالاش الشمالي، أو NAA، على بعد حوالي 124 ميلاً (200 كيلومتر) تحت سلسلة الجبال في نيو إنجلاند، ويتراوح عرضها بين 217 و249 ميلاً (350 و400 كيلومتر). وهو يقع في الغلاف الموري، أو الطبقة شبه المنصهرة من الوشاح العلوي للأرض، ويعتبر شذوذًا حراريًا لأن درجة حرارته أكثر سخونة من محيطه.

تُعد التكوينات الصخرية في هذا الجزء من باطن الأرض غير عادية، وكان العلماء يعتقدون في السابق أنها تشكلت عندما انفصلت قارة أمريكا الشمالية عن شمال غرب أفريقيا قبل 180 مليون سنة.

لكن بحثًا جديدًا، نُشر في 29 يوليو في مجلة الجيولوجيا، يشير إلى أن الشذوذ مرتبط بانفصال غرينلاند وأمريكا الشمالية قبل 80 مليون سنة.

وبمعدل 12.4 ميلاً (20 كيلومتراً) لكل مليون سنة، هاجر الشذوذ الحراري حوالي 1118.5 ميلاً (1800 كيلومتر) من نقطة نشأته عندما انفصلت القشرة الأرضية بالقرب من بحر لابرادور بين كندا وغرينلاند.

قال مؤلف الدراسة الرئيسي توم جيرنون، أستاذ علوم الأرض في جامعة ساوثهامبتون في المملكة المتحدة، إن الكتلة الصخرية الساخنة كانت منذ فترة طويلة سمة محيرة لجيولوجيا أمريكا الشمالية.

وقال جيرنون في بيان: "تقع تحت جزء من القارة التي كانت هادئة تكتونيًا منذ 180 مليون سنة، لذا فإن فكرة أنها كانت مجرد بقايا من تفكك اليابسة لم تتراكم تمامًا".

وبدلاً من ذلك، يمكن أن تساعد النقطة الصخرية في تفسير سبب عدم تآكل الجبال القديمة مثل جبال الأبلاش بالقدر المتوقع مع مرور الوقت.

قال جيرنون: "يمكن للحرارة في قاعدة القارة أن تضعف وتزيل جزءًا من جذورها الكثيفة، مما يجعل القارة أخف وزنًا وأكثر طفوًا، مثل منطاد الهواء الساخن الذي يرتفع بعد إسقاط صابورته". "وهذا من شأنه أن يكون قد تسبب في زيادة ارتفاع الجبال القديمة على مدى بضعة ملايين من السنين الماضية."

يمكن أن تساعد الرؤى الجديدة حول الفقاعة العلماء على فهم أفضل للتشوهات الجيولوجية المماثلة الأخرى في جميع أنحاء العالم -بما في ذلك واحدة تحت شمال وسط غرينلاند قد تكون شقيقة لشذوذ الأبالاش الشمالي- بالإضافة إلى التأثيرات التي يمكن أن تحدثها هذه السمات النادرة على سطح الأرض.

موجات تحت سطح الأرض

لتفسير أصل النقطة الصخرية وموقعها الحالي، استخدم العلماء نظرية "موجات الوشاح"، التي اقترحوها في بحث سابق.

تشبه الفكرة العملية التي تتكشف داخل مصباح الحمم البركانية. بعد تصدع القارات، أو انفصال القارات، تنفصل الصخور الساخنة والكثيفة عن قاعدة الصفائح التكتونية في شكل فقاعات، مما يولد موجات تحت القشرة الأرضية.

وقال غيرنون إنه عندما تتمدد القارات وتنقسم، ينفتح الفضاء تحت نقطة الانكسار ويمتلئ بسرعة بالغلاف الوهني شبه المنصهر. وتحتك المادة الصاعدة بالحافة المكسورة حديثاً للقارة الأكثر برودة، مما يتسبب في تبريد المادة وزيادة كثافتها وغرقها وهي عملية تسمى الحمل الحراري المدفوع بالحافة. قال المؤلف المشارك في الدراسة ساشا برون، الأستاذ في مركز هيلمهولتز لعلوم الأرض في بوتسدام بألمانيا، إن مادة الوشاح الأكثر سخونة تخلق منطقة دافئة تُعرف باسم الشذوذ الحراري.

تُظهر هذه الرسوم المتحركة قارة في طور التفكك. وتمثل الطبقة البيج جذر القارة العميق، وأسفلها الغلاف الوهمي.

Sascha Brune/GFZ Helmholtz/ مركز علوم الأرض

قال غيرنون: هذه الحركة المفاجئة تزعج حافة جذر القارة، مما يؤدي إلى سلسلة من ردود الفعل. "مثل أحجار الدومينو المتساقطة، تبدأ قطرات من الجذر في التنقيط إلى أسفل واحدة تلو الأخرى وهي عملية مدفوعة بالجاذبية تعرف باسم عدم استقرار رايلي-تايلور. تهاجر هذه "القطرات" إلى الداخل بمرور الوقت، بعيدًا عن الصدع. ونحن نعتقد أن هذه العملية نفسها قد تفسر الأنماط الزلزالية غير المعتادة تحت جبال الأبالاش."

وجد الباحثون أن تيارات الصخور الحملية تستمر في التدفق ببطء والتموج على مدى ملايين السنين، مما يؤدي إلى ثورات بركانية نادرة تجلب الماس إلى سطح الأرض أو تساعد في رفع الجبال.

وقال المؤلف المشارك في الدراسة الدكتور ديريك كير، الأستاذ المشارك في علوم الأرض في جامعة ساوثهامبتون، في بيان: "إن فكرة أن تصدع القارات يمكن أن يتسبب في حدوث قطرات وخلايا من الصخور الساخنة المنتشرة في العمق والتي تنتشر على بعد آلاف الكيلومترات إلى الداخل تجعلنا نعيد التفكير فيما نعرفه عن حواف القارات اليوم وفي الماضي العميق للأرض".

واستخدم الفريق في بحثه الموجات الزلزالية لتصوير باطن الأرض، بالإضافة إلى المحاكاة الجيوديناميكية وإعادة بناء الصفائح التكتونية، لتتبع نقطة نشأة شذوذ الأبالاش الشمالي.

قال غيرنون: "إذا تتبعنا مسار الموجة إلى الوراء من حيث هي الآن،" "فستكون قد نشأت تحت حافة صدع بحر لابرادور في الوقت الذي كان فيه الصدع يتشكل وقريبًا من نقطة تفكك القارات."

مورين د. لونغ، أستاذة بروس د. ألكسندر 65 ورئيسة قسم علوم الأرض والكواكب في جامعة ييل، وفريقها لديهم العديد من المشاريع البحثية النشطة في دراسة شذوذ الأبالاش الشمالي.

وفي حين لم تشارك لونغ في هذه الدراسة، تقوم مجموعتها البحثية بجمع بيانات زلزالية جديدة من مصفوفات من أجهزة قياس الزلازل في المنطقة لالتقاط صور أكثر تفصيلاً للفقاعة الصخرية. وقالت إن النموذج الجديد الذي تمت مشاركته في الدراسة المنشورة مؤخرًا سيساعد لونغ وزملاءها على التفكير في جميع الطرق الممكنة لتفسير الصور التي يلتقطونها.

وكتبت لونغ في رسالة بالبريد الإلكتروني: "من المثير رؤية نموذج جديد ومبتكر مقترح لأصل شذوذ الأبلاش الشمالي، الذي لا يزال غير مفهوم بشكل جيد على الرغم من الكثير من الدراسات". "على الرغم من أنني لا أعتقد أن أيًا من النماذج المفاهيمية لكيفية تشكل شذوذ الأبلاش الشمالي، بما في ذلك هذا النموذج الجديد، يقوم بعمل مثالي لشرح مجموعة كاملة من الملاحظات، إلا أنه من الرائع رؤية بعض الأفكار الجديدة حول هذا الموضوع."

مستقبل جبال الأبالاش

وبالنظر إلى المستقبل، قال الفريق إن النمذجة التي قام بها تُظهر أن مركز الشذوذ سيمر تحت نيويورك في غضون الـ 15 مليون سنة القادمة.

وقالت لونغ: "إن الشكل الذي سيبدو عليه الشذوذ في المستقبل هو لغز مثير للاهتمام حقاً بالنسبة للجيولوجيين للتفكير فيه"، وأضافت: "لكن لن يكون له أي تأثير متوقع على البنية التحتية البشرية أو على حياتنا اليومية".

ولكن ماذا تعني الحركة بالنسبة لجبال الأبلاش؟ قال غيرنون إن هذه السلسلة، التي تشكلت عندما اصطدمت صفيحة أمريكا الشمالية مع الصفائح التكتونية الأخرى خلال العصر الباليوزوي، بين 541 مليون و251.9 مليون سنة مضت، شهدت طفرة نمو جديدة عندما انفصلت القارة العملاقة بانجايا منذ حوالي 180 مليون سنة مضت.

وقد تكون هذه الطفرة الصخرية قد ساهمت أيضًا في رفع الجبال خلال عصر حقب الحياة الحديثة على مدى 66 مليون سنة مضت، وفقًا للدراسة الجديدة.

قالت لونغ: "من المحتمل أن يكون هذا الشذوذ قد لعب دورًا ما في تشكيل الهياكل الجيولوجية التي تقع فوقه". "على سبيل المثال، اقترحت العديد من الدراسات أن الغلاف الصخري (القشرة والوشاح العلوي، الذي يشكل الصفيحة التكتونية) فوق منطقة شمال الأطلنطي رقيقة بشكل خاص، ومن المحتمل أن يكون الشذوذ قد لعب دورًا في ترقق الصفيحة فوقها."

وقال غيرنون إنه بمجرد أن تتحرك النقطة الصخرية، من المرجح أن تستقر القشرة الأرضية تحت جبال الأبلاش مرة أخرى.

وقال غيرنون: "في غياب المزيد من الارتفاعات التكتونية أو الارتفاعات المدفوعة بالوشاح، سيستمر في تآكل الجبال، مما يؤدي إلى خفض ارتفاعها تدريجيًا".

التحقيق في النقط الأخرى

بالإضافة إلى ذلك، يعتقد الفريق أن تفكك غرينلاند وأمريكا الشمالية قد يكون قد خلق شذوذًا حراريًا آخر ظهر من الجانب الآخر من بحر لابرادور. يضيف هذا الشذوذ الثاني إلى تدفق الحرارة في قاعدة الغطاء الجليدي القاري السميك، مما يؤثر على حركة الجليد وذوبانه، كما قال مؤلفو الدراسة.

وقال غيرنون في بيان له: "على الرغم من أن السطح لا يُظهر سوى القليل من علامات التكتونية المستمرة، إلا أنه في الأعماق تحته، لا تزال عواقب التصدع القديم تتجلى". "قد يكون إرث التصدع القاري على أجزاء أخرى من النظام الأرضي أكثر انتشاراً وأطول عمراً مما كنا ندركه سابقاً."

وقال جونلين هوا، وهو عالم زلازل وأستاذ في جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية، إنه يعتقد أن الآلية التي توصلت إليها الدراسة لتفسير هذه الحالات الشاذة جديدة ويمكن تطبيقها على مناطق أخرى يحدث فيها التصدع. لم يشارك هوا في هذه الدراسة، لكنه قام مؤخرًا بتأليف بحث وجد أن الجانب السفلي من قارة أمريكا الشمالية يقطر فقاعات صخرية.

قال هوا: "تُظهر الآلية المعروضة في هذه الدراسة حلاً محتملاً كبيراً للغز المحير، ولكن قد تكون هناك حاجة إلى المزيد من أعمال الرصد والنمذجة ذات الصلة لتأكيدها بشكل أكبر، وكما ورد في الورقة، قد تلعب آليات متعددة دوراً معاً". "على أي حال، شخصيًا، هذا عمل رائع يفتح بابًا جديدًا لتحسين فهمنا للمنطقة."