כשאתה עומד על הקרקע, זה נראה קשה מאוד ויציב מתחת לרגליך. כל ההרים שאתה רואה נראים מוצקים ולא משתנים. אולם האמת היא שצורות האדמה של כדור הארץ השתנו ועברו פעמים רבות לאורך מיליוני שנים. צורות אדמה אלה שוכנות על מה שמוגדר כצלחות טקטוניות.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
ההגדרה של לוחות טקטוניים לילדים כוללת חשיבה על קרום כדור הארץ כאל לוחות גדולים הנעים מעל מעטה נוזלי. נוצרים הרים ורעידות אדמה רועדות בגבולות הלוח הטקטוני, שם צורות אדמה חדשות עולות ויורדות.
מהי ההגדרה של לוח טקטוני?
כדי להגדיר לוחות טקטוניים, עדיף להתחיל בתיאור מרכיבי כדור הארץ. לכדור הארץ שלוש שכבות: הקרום, המעטפת והליבה. הקרום הוא פני האדמה, שם אנשים חיים. זהו המשטח הקשה עליו אתה צועד מדי יום. זו שכבה דקה, דקה יותר מתחת לאוקיאנוס ועבה יותר בנקודות בהן יש רכסי הרים, כמו ההימלאיה. הקרום משמש כבידוד למרכז כדור הארץ. ממש מתחת לקרום, המעטפת מוצקה. החלק המוצק של המעטפת בשילוב עם הקרום מהווים את מה שמכונה ליתוספירה, שהיא סלעית. אבל ככל שמגיעים יותר לכדור הארץ, המעטפת הופכת להיות מותכת ויש לה סלע חם מאוד שיכול להתעצב ולהימתח בלי להישבר. החלק הזה של המעטפת נקרא אסתנוספירה.
הדרך הטובה ביותר להגדיר לוחות טקטוניים היא שהם חלקים מהליטוספירה המתפרקים ללוחות סלע ענקיים, או לוחות קרום. יש כמה צלחות גדולות באמת וכמה צלחות קטנות יותר. חלק מהלוחות העיקריים כוללים את הלוחות האפריקאים, אנטארקטיקה וצפון אמריקה. לוחות טקטוניים בעצם צפים על האסתנוספירה, או מעטפת מותכת. אמנם זה מוזר לחשוב, אבל אתה למעשה צף על הלוחות האלה שנקראים לוחות טקטוניים. ומתחת למעטה, ליבת כדור הארץ צפופה מאוד. השכבה החיצונית שלה נוזלית והשכבה הפנימית של הליבה מוצקה. גרעין זה מורכב מברזל וניקל, והוא קשה וצפוף במיוחד.
האדם הראשון שתיאטר כי קיימים לוחות טקטוניים היה הגאופיזיקאי הגרמני אלפרד וגנר, בשנת 1912. הוא הבחין כי צורות מערב אפריקה ומזרח דרום אמריקה נראות כאילו הן יכולות להשתלב כמו חידה. הצגת גלובוס שמראה את שתי היבשות הללו וכיצד הן מתאימות היא דרך נהדרת להפגין טקטוניקה של צלחות לילדים. ווגנר חשב שבוודאי פעם נקשרו יבשות, ואיכשהו התנתק במשך מיליוני שנים רבות. הוא כינה את יבשת העל הזו פנגיאה, והוא כינה את רעיון היבשות הנעות "סחף יבשות". ווגנר המשיך וגילה כי פליאונטולוגים מצאו רשומות מאובנים תואמות גם בדרום אמריקה וגם אַפְרִיקָה. זה חיזק את התיאוריה שלו. מאובנים אחרים נמצאו תואמים את חופי מדגסקר והודו, כמו גם אירופה וצפון אמריקה. סוגי הצמחים ובעלי החיים שנמצאו לא יכלו לעבור על פני אוקיינוסים ענקיים. כמה דוגמאות מאובנות כוללות זוחל קרקע, Cynognathus, בדרום אפריקה ובדרום אמריקה, כמו גם צמח, Glossopteris, באנטארקטיקה, הודו ואוסטרליה.
רמז נוסף היה עדות לקרחונים קדומים בסלעים בהודו, אפריקה, אוסטרליה ודרום אמריקה. למעשה, מדענים המכונים פליאוקלימטולוגים יודעים כיום כי סלעים מפוספסים אלה הוכיחו כי קרחונים היו על פני יבשות אלה לפני כ -300 מיליון שנה. לעומת זאת, צפון אמריקה לא הייתה מכוסה בקרחונים באותה תקופה. ווגנר לא יכול היה, עם הטכנולוגיה שלו באותה תקופה, להסביר באופן מלא כיצד פועלת סחיפה יבשתית. מאוחר יותר, בשנת 1929, הציע ארתור הולמס כי המעטפת תעבור הסעה תרמית. אם ראיתם פעם סיר מים רותח, תוכלו לראות איך נראית הסעה: חום גורם לנוזל החם לעלות אל פני השטח. ברגע שעל פני השטח, הנוזל מתפזר, מתקרר ושוקע למטה. זהו הדמיה טובה של טקטוניקה של צלחות לילדים ומראה כיצד עובדת הסעה של המעטפת. הולמס חשב כי הסעה תרמית במעטה גורמת לדפוסי חימום וקירור שעלולים להוליד יבשות, ובתורם לפרק אותם שוב.
עשרות שנים מאוחר יותר, מחקר על קרקעית האוקיאנוס חשף רכסים אוקיאניים, אנומליות גיאומגנטיות, תעלות מסיביות באוקיאנוס, תקלות וקשתות איים שנראו תומכות ברעיונותיו של הולמס. הארי הס ורוברט דייץ תיאורטי אז כי מתרחשת התפשטות קרקעית הים, הרחבה של מה שהולמס ניחש. התפשטות קרקעית הים פירושה שרצפות האוקיאנוס התפשטו מהמרכז ושקעו בקצוות והתחדשו. הגאודיסט ההולנדי פליקס ונינג מיינש מצא משהו די מעניין באוקיאנוס: שדה הכבידה של כדור הארץ לא היה חזק בחלקים העמוקים ביותר של הים. לכן הוא תיאר את האזור הזה בצפיפות נמוכה כמי שנמשך אל המעטפת על ידי זרמי הסעה. הרדיואקטיביות במעטפת גורמת לחום שמוביל להסעה, ולפיכך לתנועת הלוח.
ממה עשויים לוחות טקטוניים?
לוחות טקטוניים הם חלקים שבורים העשויים מקרום כדור הארץ או ליתוספירה. שם נוסף עבורם הוא צלחות קרום. קרום היבשת פחות צפוף, והקרום האוקיאני צפוף יותר. לוחות נוקשים אלה יכולים לנוע בכיוונים שונים, ומשתנים ללא הרף. הם מרכיבים את "חלקי הפאזל" של כדור הארץ שמשתלבים יחד כמסגרות אדמה. הם חלקים עצומים, סלעיים ושבירים של פני כדור הארץ הנעים בגלל זרמי הסעה במעטפת כדור הארץ.
חום ההסעה נוצר על ידי היסודות הרדיואקטיביים אורניום, אשלגן ותוריום, עמוק במעטפת הזפתית, הנוזלית, באסתנוספירה. זהו אזור עם לחץ וחום מדהימים. הסעה גורמת לדחיפה כלפי מעלה של רכסים באמצע האוקיאנוס ורצפת האוקיאנוס, ואתה יכול לראות את עדויות הגלימה המחוממות בלבה ובגייזרים. ככל שהמגמה מתגברת, היא נעה לכיוונים מנוגדים, וזה מפרק את קרקעית הים. ואז מופיעים סדקים, מגמה נוספת נוצרת ונוצרת אדמה חדשה. הרכסים באמצע האוקיאנוס לבדם מהווים את המאפיינים הגיאולוגיים הגדולים ביותר של כדור הארץ. הם רצים באורך של כמה אלפי קילומטרים ומחברים בין אגני האוקיאנוס. מדענים רשמו את התפשטות הדרגתית של קרקעית הים באוקיאנוס האטלנטי, במפרץ קליפורניה ובים האדום. ההתפשטות האיטית של קרקעית הים נמשכת, דוחקת את הלוחות הטקטוניים זה מזה. בסופו של דבר רכס ינוע לעבר לוח יבשת ויצלול תחתיו במה שמכונה אזור תת-כניעה. מחזור זה חוזר על פני מיליוני שנים.
מהו גבול צלחת?
גבולות הלוח הם גבולות הלוחות הטקטוניים. כאשר לוחות טקטוניים זזים ונעים, הם יוצרים רכסי הרים ומשנים את הארץ בסמוך לגבולות הלוח. שלושה סוגים שונים של גבולות צלחת עוזרים בהגדרת הלוחות הטקטוניים בהמשך.
גבולות הלוחות השונים מתארים את התרחיש בו שתי לוחות טקטוניים מתרחקים זה מזה. גבולות אלה לרוב נדיפים, עם התפרצויות לבה וגייזרים לאורך השסעים הללו. מגמה מחלחלת כלפי מעלה ומתמצקת, ויוצרת קרום חדש בשולי הצלחות. המגמה הופכת למעין סלע הנקרא בזלת, שנמצא מתחת לקרקעית האוקיאנוס; זה נקרא גם קרום אוקיאני. גבולות צלחת שונים הם אפוא מקור לקרום חדש. דוגמה ביבשה של גבול צלחות סוטה היא המאפיין הבולט שנקרא עמק השבר הגדול באפריקה. בעתיד הרחוק, היבשת עשויה להתפצל כאן.
מדענים מגדירים גבולות צלחת טקטוניים המצטרפים זה לזה כגבולות מתכנסים. ניתן לראות עדויות לגבולות מתכנסים בכמה שרשראות הרים, בעיקר רכסים משוננים. הם נראים ככה בגלל ההתנגשות האמיתית של לוחות טקטוניים, שמאחזים את כדור הארץ. זה האופן שבו הרי ההימלאיה נוצרו; הלוח ההודי התכנס עם הלוח האירואסיאני. כך נוצרו גם הרי האפלצ'ים העתיקים בהרבה לפני מיליוני שנים רבות. הרי הרוקי בצפון אמריקה הם דוגמה צעירה יותר להרים שנוצרו בגבולות מתכנסים. לעיתים קרובות ניתן למצוא הרי געש בגבולות מתכנסים. בחלק מהמקרים לוחיות מתנגשות אלה מכריחות את הקרום האוקיאני עד למעטה. היא תימס ותעלה כשמגמה דרך הצלחת שהיא התנגשה בה. גרניט הוא סוג הסלע הנוצר מהתנגשות זו.
הסוג השלישי של גבול הלוח נקרא גבול צלחת טרנספורמציה. אזור זה מתרחש כששתי לוחות מחליקים זה ליד זה. לעתים קרובות, ישנם קווי תקלות מתחת לגבולות אלה; לפעמים יש קניונים באוקיאנוס. לסוגי גבולות אלה אין מגמה. אין שום קרום חדש שנוצר או נשבר בגבולות השינוי של הצלחת. אמנם גבולות הפיכת לוח אינם מניבים הרים או אוקיינוסים חדשים, אך הם מהווים אתר של רעידות אדמה מזדמנות.
מה עושים צלחות במהלך רעידת אדמה?
גבולות הלוחות הטקטוניים נקראים לפעמים גם קווי תקלות. קווי תקלה ידועים לשמצה כמיקום רעידות אדמה והרי געש. הרבה מאוד פעילות גיאולוגית מתרחשת בגבולות אלה.
בגבולות הלוח השונים, הלוחות מתרחקים זה מזה, ולעתים קרובות קיימת לבה. האזור בו הלוחות הללו מבצרים קרע רגיש לרעידות. בגבולות מתכנסים, רעידות אדמה מתרחשות כאשר הלוחות הטקטוניים מתנגשים זה בזה, כמו למשל כאשר מתרחשת תת-קרקעית ונחיתה אחת צוללת מתחת לאחרת. רעידות אדמה מתרחשות גם כאשר לוחות טקטוניים מחליקים זה לצד זה בגבולות הפיכת לוח. כשהצלחות עושות זאת, הן מייצרות מידה רבה של מתח וחיכוך. זהו המיקום הנפוץ ביותר לרעידות האדמה בקליפורניה. "אזורי החלקה" אלה עלולים להוביל לרעידות אדמה רדודות, אך הם יכולים לייצר רעידות אדמה חזקות מדי פעם. תקלה בסן אנדראס היא דוגמה מצוינת לתקלה כזו.
מה שמכונה "טבעת האש" באגן האוקיאנוס השקט הוא אזור של תנועת לוח טקטוני פעיל. ככאלה, הרי געש רבים ורעידות אדמה מתרחשות לאורך "הטבעת" הזו.
איי הוואי אינם חלק מ"טבעת האש ". הם חלק ממה שמכונה "נקודה חמה", בה מגמה עלתה מהמעטפת לקרום. המגמה מתפרצת כ לבה ויוצרת הרי געש מגן בצורת כיפה. האי הוואי עצמו הוא הר געש מגן ענק, שרובו שוכן מתחת לפני האוקיאנוס. כשאתם כוללים את החלק שנמצא מתחת לפני האוקיאנוס, ההר הזה גבוה בהרבה מהר האוורסט! נקודות חמות הן ביתם של רעידות אדמה והתפרצויות, אך בסופו של דבר הלוחות הטקטוניים שהם נמצאים בהם ינועו וכל הרי געש יכחד. האיים הקטנים המכונים אטולים הם למעשה הרי געש קדומים מנקודות חמות שקרסו עם הזמן.
בעוד שרעידות אדמה הן אירועים קצרי טווח ועוצמתיים בעצמם, הם רק חלק מתנועה קצרה של לוחות טקטוניים לאורך מיליוני שנים רבות. התנועה לטווח הארוך של יבשות שלמות היא מדהימה לחשוב עליה. מדענים יודעים מהתיעוד המאובנים ומהפסים המגנטיים על סלעים על קרקעית האוקיינוס שיבשות עברו, והשדה המגנטי של כדור הארץ התהפך. למעשה, שיא הסלע מראה כי השדה המגנטי התחלף מספר פעמים, כל כמה מאות אלפי שנים. תיארוך סלעי קרקעית אוקיינוס מגנטיים אלה מסייע למדענים להבין כיצד רצפות האוקיאנוס נעות לאורך זמן.
בעוד מיליוני שנים רבות, היבשות עשויות להיראות שונות מאוד במיקומן ממה שהן נראות כיום. הוודאות הגדולה לגבי כדור הארץ היא שהוא ימשיך לעבור שינוי. למידע נוסף על אופן הפעולה של טקטוניקת הלוחות רק יוסיף להבנתך את כדור הארץ הדינמי הזה.