سرشت علم(۴۵): نمونه ی کاربردی – فرضیه ی” تکتونیک صفحه ای” یا صفحات شناور زمین

جمعه, 30ام فروردین, 1398

اندازه قلم متن

دکتر ریموند رخشانی

مقاله و فایل صوتی چهل و پنجم

با سلام، من ریموند رخشانی هستم و حوزه کارشناسی من مهندسی‌ سیستم‌ هاست، و تخصص من در بکارگیری اندیشه سیستمی‌ برای انتقال فن آوری و اجرا و پیاده سازی تولید فراورده‌ های نوین می‌‌ باشد.
در این سلسله از مقالات و فایل‌ های صوتی، کوشش می کنم که علم مدرن را (به زبان فارسی) از پایه به دوستانی که علاقمند هستند، در حد توان، ارائه کنم. از اساتید، پژوهشگران و اندیشمندان عزیز، خواهشمندم که لینک‌ ها را به دوستان و بویژه به جوانان دانش پژوه ما (که اغلب دسترسی نظام مند برای آشنایی با علم مدرن – به زبان فارسی – ندارند) ارسال فرمایند.

لینک همه مقالات و فایل‌های صوتی پیشین در پایان مقاله گذاشته شده است.

دوستانی هم که در شبکه‌ های اجتماعی حضور دارند، می توانند این مجموعه فایل‌ های صوتی و مقالات “سرشت علم” را از ابتدا از طریق لینک تلگرام زیر با دوستان دیگر شریک شوند. با احترام، ر. رخشانی

https://t.me/natureofscience

نمونه ی کاربردی – فرضیه ی” تکتونیک صفحه ای” یا صفحات شناور زمین^[۱]

تقاضایی بزرگ از شما دوست عزیز و اندیشمند محترم (خارج از ایران)

اگر سلسله فایل‌ های صوتی و مقالات علمی “سرشت علم” برای شما سودمند بوده ا‌ند و هستند، خواهشمندم با شنیدن هر فایل صوتی با ارسال هر مبلغی که برای شما مقدور است) شاید بعنوان شهریه نام نویسی برای کلاس های دروسی علمی به زبان فارسی ، (به حساب بانکی زیر، مرا یاری دهید.

PayPal نام موسسه مالی

www.paypal.me/rrakhshani شناسه حساب در موسسه مالی

من به کار و آموزش مدنی (غیر انتفاعی، غیر دولتی و غیر خصوصی) باور دارم و مطمئن هستم که شما، اندیشمند محترم و پژوهشگر و کارشناس و استاد و پزشک عزیز خارج از ایران می توانید با ارسال مبلغی (شاید حتی یک دلار یا بیشتر برای هر فایل صوتی و مقاله علمی، به آدرس بانکی بالا،) من را برای ادامه این کار سنگین یاری داده تا قادر باشم این فایل‌ها و مقالات را، که تا امروز حاصل بیش از ۲۵ سال کار سیستماتیک و پژوهش علمی من بوده اند، بنحوی نظام مند در اختیار جوانان دانش پژوه ما که چنین امکانی را برای دسترسی به چنین پروژه ای لازم و امروزی و مدرن در ایران ندارند، امکانپذیر نمایم. با پشتیبانی شما، می توانم این کار سنگین و پروژه علمی – پژوهشی را، هرچه دقیق تر و جامع تر، با دغدغه کاری و نگرانی مالی کمتری ادامه دهم.

پیشاپیش از یاری و یاوری شما اندیشمندان برای پیشبرد پروژه “سرشت علم” صمیمانه سپاسگزارم. همچنین از پشتیبانی مالی دوستان عزیزم آقایان دکتر بهرخ خوشنویس، دکتر منصور رحیمی، دکتر همایون مهمنش، آقای مرتضی رحیمی و آقای سعید مجیدی و همچنین فرد محترمی ناشناس بسیار سپاسگزارم. مسلما پیشبرد این پروژه، تا امروز، بدون حمایت مالی شما عزیزان برای من میسر نمی بود. با احترام، ر. رخشانی

*****

کَشفِ” تکتونیک صفحه ای[۲]” یا صَفحاتِ شناورِ کُره ی زمین یکی‌ از بُزرگترین انقلاب‌ های علمی‌ قرن بیستم بود[۳]. پَس از آن کشف تغییر در علومِ زمینی‌ سریع و بی سروصدا انجام گرفت[۴]. همچنین آن کشف در موردِ سرشتِ فرآیندِ علمی‌ آشکارساز بود.^[۵]

پیش از این نظریه باور بر این بود که دریا‌ها و قاره‌ ها و کوه ها نمایه‌ های‌ غیرقابل تغییر و ثابتِ کره ی زمین هستند[۶].
چنین پنداشته می ‌‌شد که فرآیندِ شکل گیریِ کوه ها پروسه ای عمودی است که گویا موادی نسبتا سبک به نحوی عمودی با فشاری برابر در همه ی جوانب افراشته شده اند (مثلا مانند کوه‌ های یخِ شناور بر سطح دریاها.) این نظریه را ایزوستاسی (هم ایستایی ^[۷]) می‌‌ خواندند[۸].
همچنین پنداشته می‌‌ شد که فرآیند‌هایِ زمین شناختی،‌ محلی و تک ویژه‌ هستند^[۹].
علومِ زمینی‌ هم به بخش‌ های تخصصی قطعه قطعه شده بودند.

آغاز نظریه ی “تکتونیک صفحه ای” یا “صفحاتِ شناورِ زمین” با فرضیه ی شهاب شناسِ آلمانی‌ آلفرد وگنر^[۱۰] (۱۸۸۰-۱۹۳۰) که نظریه ی” رانه ی قاره ای” یا “غوطه وری قاره ها^[۱۱]” را مطرح کرد شروع شد.

آن نظریه ی “غوطه وری قاره ها” که ” رانه ی قاره ای” یا “رفتشِ اقلیمی” هم خوانده شده است مطرح کرد که قاره‌ ها به آهستگی در حال جابجایی اند[۱۲] و در زمان‌ های کهن به یکدیگر متصل بوده اند. گواهِ چنین پدیده ای هم قرینگی شکلِ قاره‌ ها در دو سویِ اقیانوسِ اطلس بود[۱۳].
بیشتر انتقاد‌ها و عمده ‌ترین آنها به نظریه ی وگنر آن بود که گفته می شد که وگنر مکانیسم چنین حرکتی‌ را نتوانسته بود که توضیح دهد[۱۴].

انقلابِ نظریه ی “تکتونیک صفحه ای” یا “صفحاتِ شناور زمین” در نتیجه ی همزمانی ۶ پیشرفتِ علمی‌ و ابزاری بود[۱۵] که گواه های مشاهداتی^[۱۶] را فراهم کردند تا هیچ جایِ شک و شبهه ای باقی‌ نماند.^[۱۷]

نخستین گواهِ شناوری قاره ها، همانگونه که گفته شد، در شکلِ قرینه و موازیِ قاره‌ های آفریقا و اروپا در یک سویِ اقیانوس اطلس با آمریکای شمالی‌ و آمریکای جنوبی در دیگر سوی آن اقیانوس است[۱۸].
دومین سند آن بود که رسوب‌ ها و معادن و فسیل‌ ها در دو سوی اقیانوس اطلس دقیقا مانندِ قطعات پازل^[۱۹] یکسان هستند. وگنر هم به این گواه اشاره کرده بود. برای نمونه برزیل و آفریقای جنوبی دقیقا در نقاط قرینه ی خود معادنِ الماس دارند. یا برای مثالی دیگر فسیل‌ های نایاب و ویژه ی سواحلِ جنوبی وِلز و سواحلِ اطرافِ بوستون (که لبه‌ های سواحل‌ شان قرینه اند) دقیقا مانندِ هم هستند^[۲۰].
سند بعدی در توزیعِ ناهمسان زلزله‌ ها و آتشفشان‌ ها بود که گواهی محکم برای نظریه ی “صفحاتِ شناور” بود. بیشتر آتشفشان ‌ها و زلزله‌ ها در مسیری حلقه ای که “حلقه ی آتش^[۲۱]” خوانده می ‌‌شود اتفاق می ‌‌افتند و آنها نیز قرینه هستند[۲۲]. با ازدیادِ مراکز زمین لرزه شناسی طرحِ توزیعِ آن پدیده‌ های طبیعی هم سندِ صحتِ نظری “تکتونیک صفحه ای” یا “صفحاتِ شناور زمین” شد[۲۳].
پس از جنگ جهانی‌ دوم نیروی دریایی آمریکا فن آوری و ابزار صدانگاری^[۲۴] خود را که برای ردیابیِ زیردریایی‌ ها استفاده کرده بود در اختیار صنعت گذاشت. صنایع آن فن آوری را ساده کرده و تغییر دادند تا بوسیله ی آن کفِ دریا‌ها را نقشه برداری کنند[۲۵]. پیش از آن ابزار فرض بر آن بود که کفِ اقیانوس ‌ها مسطح و صاف است. با بکارگیریِ صدانگار در اقیانوسِ اطلس بزرگترین سلسله جبال و طولانی ‌ترین رشته‌‌ های کوهِ موجود بر کره ی زمین در وسطِ آن اقیانوس کشف شد[۲۶]. این رشته‌ کوه دقیقا به فاصله ای مساوی^[۲۷] بینِ دو قاره است و سلسله جبالِ “اطلسِ میانه^[۲۸]” یا “پشته ی میان اطلسی” خوانده می‌‌ شود. جالب اینکه مسیرِ آن رشته‌ کوه‌ ها هم دقیقا با شکلِ دو سوی قاره‌ ها هم راستا و قرینه است[۲۹].
دو دانشمند آمریکایی بروس هیزن (۱۹۲۴-۱۹۷۷) و هاری هس^[۳۰] (۱۹۰۶-۱۹۶۹) با بکارگیریِ روش‌ هایِ علمی‌ و ابزار‌هایِ فنی بیش از هر پژوهشگری در موردِ شکل گیری سلسله جبالِ “اطلسِ میانه” یا “پشته ی میان اطلسی” تحقیق کردند و ثابت کردند و نشان دادند[۳۱] که چگونه اقیانوسِ اطلس شکل گرفت[۳۲] و چگونه با شکل گیریِ سلسله جبالِ “اطلسِ میانه” یا “پشته ی میاناطلسی” قاره‌ ها در حرکتی‌ افقی جدا شدند . [۳۳]با پژوهش‌ های علمی‌ آنها دیگر نظریه ی “تکتونیک صفحه ای” یا “صفحاتِ شناور زمین” جا افتاد و ثابت شده انگاشته شد، اما دلایل دیگری هم لازم بود[۳۴].
عمرسنجی یا تخمین قدمتِ جزیره‌‌ های اقیانوسِ اطلس کلیدِ دیگری را برای شناخت و اثباتِ آن نظریه فراهم کرد. ابزارهای فنی‌ و روش‌ های رادیومتری موردِ استفادهی زمین شناسان قرار گرفتند تا قدمتِ سنگواره‌ های جزایر مالویناس (فالکلند) و ایسلند را ارزیابی کنند. زمینشناس کانادایی جان توزو ویلسون^[۳۵] (۱۹۰۸-۱۹۹۳) در فرآیندِ عمرسنجی یا تخمینِ قدمت و اندازهگیری‌ ها و مشاهداتِ خویش طرح ویژه ی عجیبی‌ را کشف کرد. سنگ‌ها و جزایری که نزدیک تر به سلسله جبال “اطلسِ میانه” یا به “پشتهی میان اطلسی” تاریخ گذاری شده بودند از نظر سنی‌ جوان تر و هرچه از آن رشته‌ کوه دورتر، سنگواره‌ ها کهن تر بودند. سنگواره‌ هایی‌ با فاصله ای مساوی در دو طرف آن سلسله جبال قدمتی مساوی داشتند. این کشف گواهِ دیگری در تاییدِ نظریه ی بوجودآمدن و “شناوریِ قاره ها” در اثرِ بوجودآمدن رشته کوه‌ های “اطلسِ میانه” یا “پشته ی میان اطلسی” بود.
هفتمین و متقاعدکننده‌ ترین گواهِ نظریه ی “تکتونیک صفحه ای” یا “صفحاتِ شناور زمین” از طریقِ مغناطیس سنجیِ سنگ‌ های کفِ دریا صورت پذیرفت. با بکارگیریِ ابزار جدیدی که” مغناطیس سنج^[۳۶]” خوانده می‌‌ شود، سویه ی مغناطیسی^[۳۷]‌ سنگ‌ ها را می‌‌ توان اندازه گرفت. هنگامیکه سنگ‌ های آذرین یا آتشفشانی سرد می‌‌ شوند بسوی میدان یا حوزه ی الکترومغناطیسی‌ زمین سویه گرفته و جامد می‌‌ شوند[۳۸]. در دههی ۱۹۶۰ با مقایسه سنگ‌ های آتشفشانی دو سویِ سلسله جبالِ “اطلسِ میانه” یا “پشته ی میاناطلسی” و با بکارگیری مغناطیس سنج ثابت شد که لایه‌ های کف اقیانوس اطلس با فاصله ای مساوی از سلسله جبالِ “اطلسِ میانه” یا “پشته ی میان اطلسی” سویه ی مغناطیسی ای ‌ یکسان دارند و نتیجتاً متعلق به یک آتشفشان و یک دوره ی زمین شناختی^[۳۹]‌ و زمانی‌ هستند[۴۰].

با اثبات نظریه ی “تکتونیک صفحه ای” یا “صفحاتِ شناور” کره ی زمین، پذیرش آن در همه ی حوزه‌ های علمی‌ بسیار سریع اتفاق افتاد[۴۱]. پژوهش‌ های بعدی[۴۲] مسایلِ دیگری را هم بسادگی حل کردند.^[۴۳]

پوسته ی زمین بینِ دوازده (۱۲) صفحه ی شناور[۴۴] که نسبتا نازک و تخته سنگ‌ هایی‌ با تقریبا چند ده کیلومتر ضخامت اما با چندین هزار کیلومتر وسعت هستند، تقسیم شده است[۴۵]. در مرزهایِ این صفحات سه نوع مرزبندی[۴۶] اتفاق می ‌‌افتد[۴۷].
مرزبندیِ نوعِ نخست که سلسله جبالِ “اطلسِ میانه” یا “پشته ی میان اطلسی” هم نوعی از آن است، مرزِ “ازهم جداشونده” یا “واگرا^[۴۸]” نامیده می ‌‌شود. برای نمونه لایه ‌های مغناطیسی‌ دو طرفِ آن مرز با فواصلی مساوی و در دو طرفِ گسل سلسله جبالِ “اطلسِ میانه” یا “پشته ی میان اطلسی” همسو هستند و سنگ واره‌ هایی با فاصله ای مساوی از مرزها نیز قدمتی یکسان دارند[۴۹].
در مرزبندی‌ های نوعِ دوم که “همگرا شونده” یا “هم گرا^[۵۰]” خوانده می ‌‌شوند، با برخوردِ دو صفحه ی زمین با یکدیگر پوسته‌ های کهنه تر به داخلِ زمین و بسویِ طاقچه ی زمین رانده می ‌‌شوند[۵۱]. اغلب آتشفشان ‌ها و زلزله‌ های عمده بویژه در گسل‌ های پاسیفیک^[۵۲] بدلیلِ این نوع حرکاتِ صفحه هاست، البته نوعِ نخست هم ایجاد زلزله می‌ کند[۵۳].
سومین نوعِ برخوردِ صفحات با یکدیگر، مرزبندی‌های” ترادیسی” یا “تبدیلی^[۵۴]” خوانده می ‌‌شوند که هنگامی صورت می ‌‌پذیرد که دو صفحه ی زمین از پهلویِ یکدیگر می لغزند و لیز می‌‌ خورند^[۵۵]. نقصان و گسل زمین شناختی‌ معروف در غرب آمریکا که گسل سنآندرهآس^[۵۶] خوانده می‌‌ شود از نوع مرزبندی‌ های” ترادیسی” یا “تبدیلی” است که کالیفرنیا را از صفحه ی آمریکای شمالی‌ جدا می ‌‌سازد[۵۷].

پرسشِ کلیدیِ مهمی‌ که مطرح شده است اینست که چه نیرویی باعث و منشأ انرژی ای است که قاره‌ها را به حرکت درمی‌‌ آورد. فیزیکدان‌ های زمین شناس ثابت کرده اند که تنها نیرویی که قادر به چنین چیزی است گرمایِ درونی^[۵۸]‌ خودِ زمین است که در هسته یا مغزه یا مرکزِ زمین قرار دارد.

در درجاتِ حرارتی بسیار بالا و فشار‌های عظیمِ اعماقِ زمین، بسیاری سنگ‌ ها و موادِ لایه ی طاقچه ای زمین نرم و پلاستیکی‌ می شوند.

حَرکاتِ صفحاتِ روی پوسته ی زمین بدلیلِ وزش‌ های همرفتی یا هم برداری^[۵۹] و گرماییِ سنگ‌ هایِ نرم شده و بسیار داغ در لایه ی طاقچه ای زمین و بدلیلِ حرکاتِ آن سنگ‌ هایِ نرم شده است که زیر پوسته ی صفحاتِ شناورِ^[۶۰] زمین اتفاق می ‌‌افتد.

نظریه ی “تکتونیک صفحه ای” یا “صفحاتِ شناور” کره ی زمین[۶۱] با موفقیتی چشمگیر، با بکارگیری ابزار‌ها و روش‌های حوزه‌ های مختلفِ علوم منجمله اقیانوس نگاری، سنگواره شناسی‌، فیزیک، شیمی‌، نقشه برداری و غیره^[۶۲] شکل گرفت. آن نظریه با روشی‌ علمی همه ی حوزه‌ های علومِ زمینی را به هم مرتبط کرد[۶۳].

نظریه ی “تکتونیک صفحه ای” یا “صفحاتِ شناور زمین[۶۴]” موفق شد تا پیش بینی‌‌ هایی‌ آزمون پذیر و اسناد تجدیدپذیر ^[۶۵] را پیرامون کره ی خاکیِ پویایِ ما مطرح کند و راهکار‌هایِ جدیدی را برای پاسخگویی به پرسش‌ هایی‌ دیرینه در موردِ تکامل زمین و موجوداتِ آن، متکی‌ بر اسناد بوجود آورد[۶۶].

———————————-

[۱]

Plate Tectonics

[۲]

Kearey, Phillip, and Klepeis, Keith, A. and Vine, Fredrick, J. Global Tectonics. Wiley-Blackwell, 2009.

[۳]

همانگونه که در دیباچه ی کتاب زیر آمد، در میان بخش ‌های به هم مرتبط این کتاب، یاداشت ‌ها و نوشته‌ هایی‌ با عنوان های “نمونه‌ های کاربردی” قرارگرفته اند که در بیشتر موارد به جنبه‌ های اجرایی و به سرمشق‌ های پیاده سازی و به نمونه ‌های کاربردی موضوع‌ های علمی‌ می ‌‌پردازند.

[۴]

Rakhshani, Raymond. Origins of Modernity. Even Development in the Evolution of Science and Technology. South Carolina: CreateSpace, A Division of Amazon Publishing, 2011.

[۵]

Press, F. and Siever, R. Understanding Earth, 2^nd Edition. New York: Freeman, 1997.

[۶]

Saunders, Craig. What is the Theory of Plate Tectonics? Crabtree Publishing Company, 2011.

[۷]

isostacy

[۸]

Smith, D. E. Shorelines and Isostacy. Academic Pr., 1984.

[۹]

idiosyncratic

[۱۰]

Alfred Wegener, German meteorologist

[۱۱]

continental drift

[۱۲]

Wegener, Alfred. The Origin of Continents and Oceans. Dover Publications, 2011.

[۱۳]

Frisch, Wolfgang and Meschede, Martin and Blakey, Ronald, C. Plate Tectonics: Continental Drift and Mountain Building. Springer, 2011.

[۱۴]

Greene, Mott, T. Alfred Wegener: Science, Exploration, and the Theory of Continental Drift. Johns Hopkins University Press, 2015.

[۱۵]

Press, F. and Siever, R. Understanding Earth, 2^nd Edition. New York: Freeman, 1997.

[۱۶]

observational evidence

[۱۷]

Wood, R.M. The Dark Side of the Earth. London: Allen and Unwin, 1985.

[۱۸]

Visual Brand Learning. Plate Tectonics Study Guide: Great for ADHD Students. Amazon Digital Services LLC, 2016.

jigsaw puzzle

Wales and Boston

ring of fire

Morris, Larry, and Whittlesey, Lee. The 1959 Yellowstone Earthquake. The History Press, 2016.

[۲۳]

Lewis, Gary. Plate Tectonics: A Simple Guide to the Theory of our Dynamic Planet. GEOetc.com, 2018.

[۲۴]

sonar

[۲۵]

Seibold, Eugene, and Berger, Wolfgang. The Sea Floor: An Introduction to Marine Geology. Springer, 2017.

[۲۶]

Brush, Stephen, G. A History of Modern Planetary Physics: Volume 1, The Origin of the Solar System and the Core of the Earth from LaPlace to Jeffreys: Nebulous Earth. Cambridge University Press, 2009.

[۲۷]

equidistant

[۲۸]

Mid-Atlantic Range

[۲۹]

برای دریافت نیاز‌های ابزاری و شناخت ابعاد و مقیاس‌ هایی‌ که بدان‌ ها پرداخته شده، نگاه کنید به:

http://htwins.net

[۳۰]

Bruce Heezen and Harry Hess

[۳۱]

Heezen, Bruce, C. and Tharp, Marie, and Ewing, William Maurice. The Floors of the Oceans: The North Atlantic. Literacy Licensing, LLC., 2012.

[۳۲]

Redfern, Ron. Origins: The Evolution of Continents, Oceans and Life. University of Oklahoma Press, 2001.

[۳۳]

Weidner Zoehfeld, Kathleen, and Hale, James Graham. How Mountains are Made. Harper Collins, 2015.

[۳۴]

Zalasiewicz, Jan. Geology: A Very Short Introduction. OUP Oxford, 2018.

[۳۵]

T. Wilson

[۳۶]

magnetometer

[۳۷]

magnetic orientation – freeze in the North pole orientation

[۳۸]

Mishra, Dinesh, C. Gravity and Magnetic Methods for Geological Studies: Principles, Integrated Explorations and Plate Tectonics. CRC Press, 2011.

[۳۹]

geological volcanic acitivity

[۴۰]

Hazen, Robert, M. The Story of Earth: The First 4.5 Billion Years, from Stardust to Living Planet. Penguin Books, 2013.

[۴۱]

Hyde, Natalie. Earthquakes, Eruptions, and Other Events That Change Earth (Earth’s Processes Close-Up.) Crabtree Publishing Company, 2015.

[۴۲]

Moores, Eldridge, M. and Twiss, Robert, J. Tectonics. Waveland Press, 2014.

[۴۳]

Trefil, J.S. and Hazen, R.M. The Sciences, An Integrated Approach, 2^nd Edition. Chapter 17, New York: Wiley, 1997.

[۴۴]

Reilly, Kathleen, M. and Thompson, Chad. Fault Lines & Tectonic Plates: Discover What Happens When the Earth’s Crust Moves With 25 Projects. Nomad Press, 2017.

[۴۵]

Than, Ker. Earthquakes (True Books: Earth Science.) True Books, Earth Science, 2009.

[۴۶]

Wikipedia Contributors. Focus On: Plate Tectonics, Volcano, Ring of Fire, Lithosphere, Continental Drift, Crust (geology,) Convergent Boundary, Mid-ocean Ridge, Divergent Boundary, Subduction, Mid-Atlantic Ridge. Focus On, 2018.

[۴۷]

Professor Baby. Why Do Tectonic Plates Crash and Slip? Baby Professor, 2017.

[۴۸]

divergent boundaries

[۴۹]

Fountain, Henry. The Great Quake: How the Biggest Earthquake in North America Changed Our Understanding of the Planet. Crown, 2017.

[۵۰]

convergent boundaries

[۵۱]

Morra, Gabriele, and Yuen, David, A. and King, Scott, D. and Lee, Sang Mook, and Stein, Seth. Subduction Dynamics: From Mantle Flow to Mega Disasters (Geophysical Monograph Series.) American Geophysical Union, 2015.

[۵۲]

Pacific Ridge

[۵۳]

Higgins, Nadia, and Sciuto, Alex. Natural Disasters through Infographics (Super Science Infographics.) Lerner Classromm, 2013.

transform boundaries

slide

San Andreas fault

Crowell, John, C. Evolution of Ridge Basin, Southern California: An Interplay of Sedimentation and Tectonics. Geological Society of America, 2003.