المناخ وتطور الجبال




المناخ وتطور الجبال 54.gif




نظرة إجمالية/ التأثير العميق للمناخ (**)


مع أنّ قدرة المناخ على نحت سطح الأرض معروفة منذ عهد بعيد، تشير الأبحاث الحديثة إلى أنّ المناخ يمكن أن يؤثّر أيضا في النشاط الجيولوجي في أعماق الأرض وأن يؤدي دورا في سلسلة التشوهات التي تطرأ على النُّظم الجبلية.

ومثال العلاقة بين المناخ والجيولوجيا يمكن أن نجده في آلية «التغذية المرتدة» feedback بين الهيمالايا والرياح الموسمية الهندية السنوية. فالأمطار الغزيرة تنحت الجانب الجنوبي من الهيمالايا. وتشير الأدلة الحديثة إلى أنّ التحات erosion يمكن أن يؤدّي إلى انسياب بطيء ومستمر لمواد القشرة الأرضية العميقة تحت الجزء الجنوبي لهضبة التيبت نحو جبهة الهيمالايا، ممّا يؤدّي إلى إعادة بنائها لاعتراض الرياح الموسمية بشكل أكثر فعالية.

يؤيّد الارتفاع الحديث والسريع للأراضي التي تتلقى الأمطار، فكرة انسياب مواد الجزء العميق من القشرة الأرضية إلى جبهة الهيمالايا. وتأتي أدلة الارتفاع من البيانات الجيوديزية (المساحية) وأيضا من التضاريس الشديدة الانحدار ومن مجاري المياه عبر جبهة الهيمالايا. وممّا يؤيّد هذا السيناريو معدلات تحات مرتفعة أكّدتها الدراسات الترموكرونولوجية (التأريخية الحرارية)thermochronologic.


قبل ست سنوات، تعلّمتُ درسا مهما حول الجبال والطقس من حصان أحد المزارعين. كنت أدرس جيولوجية مملكة موستانگ القديمة التي تشكّل حاليا جزءا من نيبال. وتوجد هذه المملكة في المنطقة الجبلية الواقعة على أطراف هضبة التيبت عند منابع نهر كالي كانداكي المشهور، حيث نحت واديا عميقا بين قمم جبال أنّابورنا 1 ودولاكيري التي يبلغ ارتفاعها 8000م، ثم يهبط نحو الجنوب إلى تلال سفوح جبال الهيمالايا. لقد أخبرني المزارع أنّ هذا الحصان سهل الانقياد تماما عند ركوبه حول الهضبة في أي وقت. ولكنه حذّرني بصورة تدعو للغرابة من أنّني إذا امتطيته في الوادي فإنه سيكون سهل الانقياد في الصباح فقط.

لم أفهم تماما ما عناه هذا المزارع حتى حلول فترة ما بعد الظهر عندما وجدنا أنفسنا، أنا والحصان، في جزء ضيق من الوادي أمام رياح عاتية مفاجئة لم أعرف لها مصدرا. وكلّما كانت الرياح تشتد كان الحصان يتباطأ بالتدريج حتى توقف في النهاية، وهزّ رأسه والتف راجعا. ولم تُفلح جميع النغزات في ثنيه عن التفافه وتوجّهه ثانية إلى مهب الرياح وأنا على ظهره. وعندما ترجَّلتُ وسحبته من رسنه نحو الوادي، تبادر إلى ذهني أنّ هذا الحصان يعرف أكثر مني عن أنماط الطقس في جبال الهيمالايا.

تحدث الرياح في وادي كالي كانداكي يوميا تقريبا، وهي من أشد الرياح الصاعدة على كوكب الأرض، حيث تصل سرعتها بصورة منتظمة إلى 20م في الثانية، أي أقل قليلا من 45 ميلا في الساعة. يسخن الهواء في الوادي بعد شروق الشمس ويرتفع من الوادي كلّما تقدّم النهار. وتشكّل رياح كالي كانداكي المتنبأة مثالا محليا عن كيفية تأثّر المناخ بتضاريس الجبال.

وبدوره يؤثّر المناخ تأثيرا كبيرا في شكل سطح الأرض. فالرياح والبرودة والسخونة والأمطار والجليد كلّها عوامل تنحت الصخور. وقد درس الجيولوجيون، منذ عهد بعيد، العلاقة بين المناخ والتضاريس (الطبوغرافيا) السطحية. غير أنّ البحث العلمي الحديث يشير إلى علاقة غير متوقعة لكنها حرفيا علاقة قوية بين المناخ وتطوّر نظم الجبال. ولا يوجد أي مكان تتوضّح فيه هذه العلاقة بشكل أفضل من العلاقة الوثيقة بين أمطار الرياح الموسمية الهندية والتطور المستمر لجبال الهيمالايا.



أضرار الرياح الموسمية(***)



من ظواهر الطقس الأكثر إثارة على الكرة الأرضية هي نشوء الرياح الموسمية الهندية السنوية بسبب ارتفاع حرارة الهواء الربيعي بصورة سريعة على شبه القارة الهندية وبصورة أبطأ على المحيط الهندي. ونتيجة لذلك تجلب الرياح الجنوبية الغربية دفقا من الرطوبة باتجاه اليابسة. وبالقرب من سريلانكا، يبدأ بعض الهواء المحمّل بالرطوبة بالاتجاه نحو الشمال عبر جنوب الهند وغربها، في حين يتجه بعضها نحو الشرق باتجاه خليج البنغال [انظر الشكل في الأعلى].




المناخ وتطور الجبال 53%20copy.gif

تدفع تيارات الهواء الرطب (الأسهم البيضاء اللون) الآتية من المحيط الهندي الرياحَ الموسمية السنوية التي تحدث صيفا في الهند. وعندما تتحرك الكتل الهوائية إلى منطقة أبعد نحو الشرق وتمرّ فوق خليج البنغال فإنها تتشبّع برطوبة إضافية مسبّبة تشكيل منخفضات جوية مدارية. ولعدم قدرتها على تسلق جبال الهيمالايا، فإن العواصف تمطر بعنف في هذه الأمكنة ما يساوي سنة كاملة في غابات الأمازون المطيرة.


وتتشبّع كتلة الهواء المتجهة نحو الشرق برطوبة إضافية من الخليج مشجعة بذلك تشكيل سلسلة من المنخفضات الجوية بدءا من الشاطئ الشمالي الشرقي من شبه القارة الهندية. وهذه العواصف، المنجذبة بضغط جوي منخفض متشكل في شمال الهند على طول الحافات الجنوبية للجبال، تسير شمالا عبر بنغلادش والهند. وفي النهاية تضرب جبال الهيمالايا.

وبعد ذلك تنحرف العواصف نحو الغرب مؤدية إلى فصلٍ من الأمطار الموسمية، الذي يبدأ في أوائل الشهر 6 في شمال شرق الهند وبنغلادش وفي منتصفه في نيبال وفي أواخره في غرب الهند. ويستمر ارتفاع خلايا حمل convection cells من الهواء الرطب، مثلما يرتفع غليان الحساء الساخن نحو السطح في قعر قِدْر يغلي، في محاولة يائسة لكسر جدار جبال الهيمالايا. وكلّما ارتفع الهواء في هذه الخلايا تتكاثف الرطوبة مؤدية إلى أمطار سيلية.

وتقيس محطات الأرصاد الجوية في جبال الهيمالايا أمتارا من الأمطار المتساقطة في كل فصل من فصول الرياح الموسمية (التي يمكن أن يتجاوز المجموع السنوي لأمطار غابات الأمازون)، الساقطة على تلال سفوح جبال الهيمالايا التي يبلغ ارتفاعها ما بين 1000 و 3500م. ويحدث القليل من الهطل فوق قمم جبال الهيمالايا وهضبة التيبت، وهكذا يكون التباين المناخي عبر الهيمالايا في حده الأقصى. ففي بعض المناطق يمكن أن يمر المسافر، في مسافة أقل من 200كم، من غابات مدارية عبر جبال وعرة ثم إلى صحاري المرتفعات العالية.




المناخ وتطور الجبال 52%20copy.gif

على نحو واضح ، يُشاهد على السطح تأثير الرياح الموسمية في هذه الصورة المأخوذة من الساتل(2) لشبه القارة الهندية. ففي جنوب الهيمالايا تشجع الأمطار السيلية نمو الغطاء النباتي معطية المنطقة لونها الأخضر. ويُشاهد الجفاف في هضبة التيبت إلى الشمال من جدار الجبال الذي يعترض الرياح الموسمية. أمّا المناطق باللون الأبيض فتمثل المناطق المغطاة بالثلوج.


وبصورة واضحة فإنّ جبال الهيمالايا التي تنتصب كخط دفاع لهضبة التيبت، تؤثّر في المناخ الإقليمي. ولكنها تكشف عن أنّ المناخ يمكن أن يؤثّر فيما يحدث عميقا تحت سطح الأرض. والسؤال كيف يمكن أن يكون مثل هذا التأثير ممكنا؟ لقد ظهر الجواب من فهم كيفية نشوء جبال الهيمالايا ومن إضافة أفكار جديدة إلى كيفية تفاعلها مع ما يحيط بها. فقد بُني هذا التحليل على بحث واسع في القوى الجيولوجية المتعددة والمختلفة التي تتحكّم في تكوين الجبال واستمرار إعادة تشكيلها.


معلومات أولية حول بناء الجبال(****)



عند علماء الأرض، تُعرف هضبة التيبت وجبال الهيمالايا مجتمعة بنظام الهيمالايا-هضبة التيبت البانية للجبال Himalayan-Tibetanorogenic system (الكلمتان اليونانيتان oros ومعناها الجبل وgenic ومعناها بانية). وتحوي هذه المنطقة الجبال المئة الأعلى على الكرة الأرضية. وإنّ متوسّط ارتفاع الهضبة، التي تساوي مساحتها تقريبا مساحة شبه الجزيرة الإيبيرية، أعلى من جميع جبال الولايات المتحدة وكندا باستثناء ثمانية جبال.

تعطي نظرية تكتونية الصفائح (الألواح) platetectonics تفسيرا جزئيا عن كيفية نشوء هذه التضاريس. فالسلاسل الجبلية العظيمة تحدّد أقاليم تتصادم فيها في الوقت الحاضر، أو تصادمت في الماضي، قطاعات من غلاف الأرض الخارجي الرقيق الصلب المتكسّر التي تعرف بصفائح الغلاف الصخري lithosphericplates. فقد وُلدت جبال الهيمالايا بعد انفصال الصفيحة الهندية عن قارة گوندوانا Gondwana العملاقة في حقب الحياة المتوسطة وانزياحها شمالا واصطدامها بقوة بالصفيحة اليوراسية Eurasian قبل45 مليون سنة. وقد يتطلّب قطار شحن أو ناقلة نفط دقائق كثيرة للتوقف عند استخدام المكابح، غير أن عطالة(3) الصفيحة الهندية كانت كبيرة جدا لدرجة أنها تندفع حتى الوقت الحاضر في الصفيحة اليوراسية بمعدّل 4 سم في السنة.

إنّ الصفيحة الهندية المتقدّمة، التي تقوم بما يسميه الفيزيائيون دور «الباعج»indenter الصلد، أجبرت بصورة مستمرة جزءا من الغلاف الصخري اليوراسي على الابتعاد عن طريقها. ففي السبعينات من القرن الماضي، اقترح كل من <.P تابّونييه> و<.P مولنر> [عندما كانا في معهد ماساتشوستس للتقانة (MIT)] أن الصفيحة الهندية قد دفعت إلى الشرق نحو جنوب شرق آسيا، كتلا صلدة نسبيا من الغلاف الصخري منفصلة بعضها عن بعض بصدوع منحنية(4).

ومن النتائج الأخرى لتصادم الصفائح تقصير قشرة الأرض (الطبقة العليا من الغلاف الصخري) وتثخينها. وإن متوسط ثخانة القشرة القارية يبلغ نحو30 كم. ويمكن أن تكون ثخانة هذه القشرة أكبر في السلاسل الجبلية. ففي نظام الهيمالايا-هضبة التيبت البانية للجبال توجد القشرة الأثخن على الكرة الأرضية، إذ تبلغ أكثر من 70 كم في بعض الأمكنة. وتتجلّى العلاقة بين القشرة الأثخن وبين الجبال الأعلى في مبدأ أرخميدس: يرتفع جسم مغمور في سائل نتيجة قوة دافعة إلى أعلى تعادل وزن السائل الذي يزيحه. وتماما كما في الجبل الجليدي الثخين الذي يرتفع أكثر على سطح البحر من الجبل الجليدي الأرق، بسبب أنّه يزيح كمية أكبر من مياه البحر الأكثف، فإنّ منطقة ذات قشرة قارية ثخينة بصورة استثنائية، كما في نظام الهيمالايا-هضبة التيبت البانية للجبال، «تطفو» مرتفعة على وشاح (ستار) الأرض mantle، الأكثف أيضا، أعلى من ارتفاع المناطق المجاورة ذات القشرة القارية الأرق.


تدفق الطاقة وبناء الجبال(*****)


تساعد الصفائح المتصادمة على تفسير نشوء السلاسل الجبلية. غير أنّ عمليات أخرى، تتضمّن تحوّل (انتقال) transfer الطاقة، تؤثّر أيضا في تطور الجبال. وبعد الاختراق العلمي الكبير والمدهش الذي تمّ في السنوات القليلة الماضية، يظهر أنّ أمطار الرياح الموسمية تؤثّر في الطريقة التي يحدث فيها تحوّل للطاقة في أعماق نظام جبال الهيمالايا-هضبة التيبت.



المناخ وتطور الجبال 50%20copy.gif

وضع بعض الجيولوجيين نظريات حول الانسياب الجانبي لمواد الجزء الأسفل المائعة من القشرة الأرضية تحت هضبة التيبت. وهذا الانسياب سوف يبدّد الطاقة التثاقلية gravitational الكامنة في منطقة الهضبة.


ومن وجهة نظر علم الفيزياء الأساسي، فإن أي نظام بانٍ للجبال يعد مخزنا للطاقة مماثلا لخزّان يقع خلف محطةٍ للطاقة الكهرمائية. وباعتراض تدفق مياه النهر يحوّل convert سد كهرمائي الطاقة الحركية إلى طاقة ثقالية (جاذبية) كامنة مختزنة على شكل بحيرة عميقة. وبسبب ارتفاع سطح البحيرة مقارنة بمستوى مجرى النهر تحت السد، يوجد اختلاف كبير في الطاقة الكامنة عبر السد. وإذا أُعطيت الفرصة لجريان الماء، فإن الخزّان سيبدّد بسرعة طاقته الكامنة الزائدة في محاولة لإعادة التوازن مع ما يحيط به ـ إنّه سيفجّر السد. والشيء الوحيد لمنع هذه الكارثة هو قوة السد نفسه.



المناخ وتطور الجبال 51%20copy.gif

إنّ الجريان المتدفّق في الكثير من المناطق (المشار إليه بالأسهم البرتقالية اللون في الصورة المأخوذة من الساتل)، لا يخترق السطح ولكنّه يؤدي ببساطة إلى انتفاخ القشرة الأرضية عندما يتحرّك بعيدا إلى داخل الهضبة (كما يرى في مخطط المقطع العرضاني في الأعلى). ولكن في المناطق (المشار إليها بالأسهم الأرجوانية)، حيث تسبّب الأمطار الموسمية الشديدة الساقطة نحتا سريعا للتضاريس، فإنّ الجريان يمكن أن يتحرك نحو السطح (مخطط المقطع العرضاني في الصفحة المقابلة).


وبصورة مشابهة هناك ميل طبيعي في نظام الهيمالاياذهضبة التيبت لتوزيع وتبديد الطاقة الكامنة الزائدة التي بحوزتها بفاعلية الفرق بين ثخانة قشرتها وثخانة قشرة المناطق المنخفضة المجاورة.

ينساب الجزء الأعلى الصلد من القشرة الأرضية المكسّر إلى كتل بصدوع كبيرة، كما تتدفق الرمال. ولكن في مستويات أعمق من هذه القشرة ـ حيث تكون درجات الحرارة والضغط أعلى ـ فإن الصخور عوضا عن ذلك «تجري» كمعجون الأسنان عندما يُعصر أنبوبه. وتبيّن النماذج النظرية والملاحظات الميدانية أنّ جريان (قنوات) مائع القشرة العميق يمكن أن يدوم ملايين السنين. وإذا سنحت الفرصة لتبديد الطاقة الكامنة فإن هذه القنوات ستنتشر ببطء. ويؤيّد البحث الجديد، الذي أجراه الزميلان <.M كلارك> و <.L رويدن> [من معهد ماسّاتشوسِتس للتقانة] فكرة أنّ الانخفاض الثابت والضعيف في الارتفاع من هضبة التيبت نحو الجنوب الشرقي نتج من انسياب الجزء الأسفل من القشرة الأرضية في التيبت نحو الخارج [انظر الشكل السفلي في هذه الصفحة] بعيدا تحت الهامش الشرقي من الهضبة.

ومع ذلك، عُثر ـ في تطور حديث ومثير ـ على دليل يشير إلى أنّ الجزء الأسفل من القشرة تحت التيبت هو أيضا ينساب نحو الجنوب، مباشرة نحو جبهة جبال الهيمالايا. وللبدء بفهم سبب ذلك، لابد وأن نتذكّر أن المياه في خزان تتدفق طبيعيا وبصورة تفضيلية في أي شق في السد. وبصورة مشابهة فمن المتوقّع أن ينساب جريان الجزء الأسفل من القشرة الأرضية بسرعة كبيرة باتجاه المقاومة الأضعف؛ أي نحو جبهة سلسلة جبال الهيمالايا، حيث يكون التحات السطحي(5) ـ المحفّز بسقوط أمطار الرياح الموسمية ـ في أقصى نشاطه.

ويستخدم انسياب الجزء الأسفل من القشرة الأرضية كجامع (موحّد) linchpin لنشوء نظريات حول العلاقة بين الرياح الموسمية والجبال. ولما كانت الأمطار المستمرة تُنشّط التحات على طول جبهة جبال الهيمالايا، فإن الهامش الجنوبي لهضبة التيبت يجب أن يرتحل نحو الشمال. وبدلا من ذلك، يشير الدليل إلى أنّ المواد المزالة بالتحات تعوّض بمواد من الجزء الأسفل من القشرة الأرضية المنسابة نحو الجنوب والسطح. ولإغلاق حلقة التغذية المرتدة(6) فإنّ تحات جبهة الهيمالايا هو الذي يجذب هذا الانسياب نحو السطح بالدرجة الأولى.


تحليل الانسياب وتفسيره(******)


ولهذا التفسير جذوره في دراسة الصدوع الرئيسية في جبال الهيمالايا. إنّ معظم الصدوع الرئيسية في المناطق الجبلية هو من نوع صدوع الدفع thrust faults، وهي صدوع تنتشر بصورة نموذجية خلال تصادم الصفائح. وسيكون أولئك الذين جرّفوا ثلوج العواصف الثلجية في نيو إنگلاند معتادين على مظاهر صدوع الدفع؛ فالطبقات المتداخلة من قشور الثلج التي تتجمع أمام مجارفنا تنفصل بواسطة شقوق شبيهة بصدوع الدفع؛ إذ تبيّن مقاطع شمال-جنوب الشاقولية لجبال الهيمالايا أنّ ما يهيمن على أسلوب بنائها منظومات صدوع الدفع الجبهية الرئيسية Main Frontal والحدودية الرئيسية Main Boundary والمركزية الرئيسية Main Central. وجميع هذه الصدوع تندمج في الأعماق لتصبح فيما يُعرف بصدع دفع الهيمالايا الأسفل Himalayan Sole thrust [انظر الشكل في هذه الصفحة]. وتتحرّك المواد فوق هذه الصدوع نحو الجنوب محمولة فوق صدع الدفع الذي يقوم بدور الحزام الناقل conveyor belt بالنسبة إلى المواد الموجودة تحتها.





المناخ وتطور الجبال 47%20copy.gif

تحدث آثار التراكب shingling عندما تتصادم الصفائح التكتونية وتؤدي إلى نشوء صدوع الدفع. ومثل هذا التراكب حدث في جبال الهيمالايا نتيجة تصادم الصفيحة الهندية بالصفيحة الآسيوية. وقد وُجد نمط ثان من الصدوع بالقرب من قمة جبال الهيمالايا تميل نحو الشمال تحت هضبة التيبت. إنّ هذه الصدوع، التي تشكّل ما يسمّى بنظام صدوع جنوب التيبت، تتشابه من الناحية الهندسية مع صدوع الدفع، غير أنّ الصخور تنزلق على طول هذا النظام من الصدوع في الاتجاه المعاكس. ويمكن لهذا النظام من الصدوع أن يعيّن أيضا حدود قمة جريان مواد الجزء الأسفل المائعة من القشرة الأرضية الموجودة تحت هضبة التيبت. ويشير دليل جديد إلى انزلاقين ـ انزلاق نحو الشمال على طول نظام صدوع جنوب التيبت، وانزلاق متزامن نحو الجنوب على طول الصدوع الجنوبية ـ يُتيحان الفرصة لهذا الجريان أن ينبثق نحو الجنوب باتجاه جبهة جبال الهيمالايا. ( المناطق باللون الأسمر تتحرّك نحو الشمال والمناطق باللونين الأرجواني والرمادي تتحرّك نحو الجنوب).



ومع ذلك، قبل نحو 20 سنة، حدّد فريق من الباحثين [في معهد ماساتشوستس للتقانة (وكنت حينذاك عضوا فتيا)] مع باحثين من معاهد أخرى، نوعا آخر من نظام الصدوع في جبال الهيمالايا الذي غيّر بصورة جذرية نظرتنا عن نشوء الجبال بتصادم قارة بقارة. ويتميّز نظام صدوع جنوب هضبة التيبت التي تقع بالقرب من قمة جبال الهيمالايا بصدوع ذات أشكال مشابهة لأشكال صدوع الدفع، ولكن باتجاه قص shear sense معاكس؛ حيث تحركت الصخور فوق هذا النظام من الصدوع نحو الشمال بالنسبة إلى الصخور الموجودة تحتها.

ومثل هذه النظم من الصدوع التي تُعرف بنُظم الانفصال detachment systems شائعة في المناطق، حيث تتمدّد (تتسع) القشرة الأرضية وتترقّق. وتتضمّن الأمثلة على ذلك ظهور(7) وسط المحيطات mid-ocean ridges وإقليم «بيزين أند رنج» Basin and Range في أمريكا الشمالية، الذي يغطّي مساحة تقع بين هضبة كولورادو وسييرا نيفادا. غير أنّه لم يُفكّر أحد في حدوث نظم الانفصال الرئيسية في الأمكنة التي تتصادم فيها الصفائح التكتونية وجها لوجه، قبل اكتشاف نظام صدوع جنوب هضبة التيبت.

قادت المحاولات لدمج نظام الانفصال في مجمل الديناميات dynamics لنظام الهيمالايا-هضبة التيبت البانية للجبال إلى وضع نظرية تنص على أنّ انسياب الجزء الأسفل اللدن من القشرة الأرضية يسدّ النقص الحاصل، بصورة مستمرة، في جبهة سلسلة جبال الهيمالايا؛ أي إنّ المواد بين صدع الدفع الجبهي الرئيسي وبين نظام صدوع جنوب التيبت، وبصورة خاصة الصخور فوق صدع الدفع المركزي الرئيسي، تتحرّك نحو الجنوب بالنسبة إلى المواد الموجودة فوق نظام صدوع جنوب التيبت وتحت صدع دفع الهيمالايا الأسفل على السواء. ويعتقد أنّ النطاق المنبثق extruding zone المتجه نحو الجنوب يمثّل جريان الجزء الأسفل اللدن من قشرة الأرض في التيبت وهو يفتح (يَحِتّ) طريقه نحو السطح.



المناخ وتطور الجبال 004.gif




ويشير الدليل إلى أنّ نظام صدع التيبت الجنوبي ونظام صدع الدفع المركزي الرئيسي، كانا نشيطين في أثناء عصر الميوسين المبكر من 16 إلى 22 مليون سنة تقريبا. وفي أواخر الثمانينات من القرن الماضي اقترحت مع الزميلين <.C برشفيل> و <.L رويدن> [من معهد ماساتشوستس للتقانة] نموذجا مبسطا يُظهر أنّ الانزلاق slip المتناسق على هذين النظامين الصدعيين في أثناء الميوسين المبكّر، قد قاد إلى حركة جريان الصخور نحو الجنوب بين هذين النظامين. وفي رأينا، فإنّ هذه العملية حفّزها الضغط التفاضلي بين هضبة التيبت الناهضة والهند.

ومنذ ذلك الحين حسّنت فرق بحث متعدّدة ما يدعى نموذج الانبثاق extrusion model. فقد بيّن <.D كروجيك> [الذي كان يعمل في المعهد السويسري الفدرالي بزيوريخ] مع زملائه، أنّ أشكال التشوّه strain patterns في الصخور ضمن النظامين الصدعيين وبينهما منسجمة مع تشوّه لدن مماثل إلى تدفّق مائع في أنبوب. وإضافة إلى ذلك وضع الراحل <.K .D نلسون> [عندما كان في جامعة سيراكوز] نظرية تنص على أنّ مائع الجزء الأسفل من القشرة الأرضية يمكن أن يكون موجودا تحت هضبة التيبت منذ الميوسين المبكّر، وأنّ الصخور المتكشّفة حاليا على سطح الأرض بين جنوب هضبة التيبت وبين نُظم صدع الدفع المركزي الرئيسي، قد تمثّل جريان الجزء الأسفل اللدن من القشرة الأرضية الذي أصبح أكثر صلادة كلّما كان يقترب ويصل إلى السطح.

لقد ركّزت معظم الأشكال المختلفة لنموذج الانبثاق الجرياني channel extrusion model [انظر الشكل في الصفحة المقابلة] على التطور الميوسيني لنظام الهيمالاياذالتيبت، إلاّ أنّ الدليل على أن عملية الانبثاق هي عملية مستمرة أصبح أكثر وضوحا. فقد استخدمت مجموعات بحث متعدّدة مؤرّخات chronometers جيولوجية ـ اعتمادا على الاضمحلال الإشعاعي لعناصر من المعادن التي تبلورت في أثناء الأحداث المشوّهة ـ لإرساء فهم أفضل لتاريخ حركة نظام صدوع جبال الهيمالايا الرئيسية. وقد تبيّن من النتائج أن التصدّع كان قد حدث بالقرب أو إلى الجنوب تماما من الآثار السطحية لصدع الدفع المركزي الرئيسي ونُظم صدوع جنوب هضبة التيبت في أزمنة متعدّدة على مدى العشرين مليون سنة الماضية. وأن التشويه الأحدث هو تشويه حديث جدا بالمقاييس الجيولوجية؛ إذ تشير أبحاث فريقي إلى أنّ البنى التي يمكن أن تُمثّل كحدود للجريان المنبثق extruding channel كانت نشطة في أواسط نيبال في آلاف السنين القليلة الماضية. ويمكن أيضا أن يحدث انبثاق للجريان في الوقت الحاضر.

الانبثاق وتطور التضاريس(*******)

لقياسات الدقيقة، التي تمّت بأجهزة المساحة التقليدية وسواتل نظام تحديد المواقع على الكرة الأرضية (GPS)(8) على مدى الثلاثين سنة الماضية، تشير إلى أنّ هذه المنطقة ترتفع بمعدّل عدة ملّيمترات في السنة بالنسبة إلى المنطقة التي تقع جنوب الأثر السطحي لنظام صدع الدفع المركزي الرئيسي.




المناخ وتطور الجبال wol_error.gifهذه الصورة بحجم اخر انقر هنا لعرض الصورة بالشكل الصحيح ابعاد الصورة هي 943x791 الابعاد 322KB.
المناخ وتطور الجبال 005.gif

على نحو مبسّط، تبيّن الأشكال حلقة التغذية المرتدة بين أمطار الرياح الموسمية وجبال الهيمالايا. فالرياح الموسمية الصيفية تهبّ نحو الشمال، غير أنّ متاريس جبال الهيمالايا تعترضها، ممّا يؤدّي إلى سقوط كميات هائلة من الأمطار. وتسبّب الأمطار التحات والتعرية، وهذا يُمكّن مواد الجزء الأسفل المائعة من القشرة الأرضية في هضبة التيبت من أن تنبثق نحو جبهة الهيمالايا. إنّ أحد مفاعيل هذا الانبثاق هو الارتفاع uplift الذي يوازن الميل نحو التحات السريع لإزالة جبهة جبال الهيمالايا. وبالحفاظ على جبهة سلسلة جبال الهيمالايا الشديدة الانحدار، تتركّز عملية الانبثاق على سقوط أمطار الرياح الموسمية مخلدة بذلك حلقة التغذية المرتدة.


إذا كان الانبثاق الجرياني يؤدي دورا مهما في إعادة بناء جبال الهيمالايا، فلا بد أن يوجد دليل على ارتفاع سريع واستثنائي لسطح الأرض في المنطقة بين المظاهر السطحية للنُّظم الصدعية. وبالفعل فإنّ ا
وهناك دليل إضافي آخر على عملية الارتفاع السريع يأتي من التضاريس نفسها. ففي نُظم الجبال، يرتبط الارتفاع السريع عادة بتضاريس طبوغرافية عالية ـ أي تغيّرٌ كبير في الارتفاع في مسافة أفقية قصيرة ـ ودرجة انحدار شديدة للمجاري النهرية. وفي الواقع تكون قطاعات (بروفيلات) مجاري الأنهار شديدة الانحدار إلى أبعد الحدود عبر جبهة جبال الهيمالايا في نيبال حيث تعبر المجاري المائية نطاق الانبثاق المقترح. ويؤكّد أيضا التحليل الطبوغرافي عبر جبهة الهيمالايا وجود تضاريس عالية بصورة استثنائية. ولكن هناك سؤالا مهما وبسيطا عما إذا كانت مرحلة الارتفاع السريع هذه، أو لم تكن، قد حدثت في العقود القليلة الماضية أو أنّها استمرت عبر مقاييس زمنية جيولوجية.

إنّنا نعلم أنّ التحات يحدث استجابة لأمطار الرياح الموسمية في الوقت الحاضر. ويمكن لتقنيات مختلفة أن تزودنا بتقديرات عن معدّلات التحات عبر فترات زمنية طويلة. وعند معرفتنا لتاريخ تحات جبهة جبال الهيمالايا، يمكننا أن نحصل على إدراك جيد عن سرعة الارتفاع. وتعتمد إحدى الطرائق الأكثر فعّالية لتقدير معدّلات التحات في النُّظم البانية للجبال على المنتج الطبيعي لما يعرف بالنكليدات الكونية المنشأ cosmogenic nuclides (وهي نظائر تنتج من الأشعة الكونية) في التكشّفات exposures السطحية للصخور. إنّ تركيز النكليدات الكونية (مثل البريليوم Beryllium 10 والألمنيوم Aluminum 26) في العينات السطحية، يكون متناسبا مع الوقت المنقضي منذ أن تكشّف الصخر على السطح. فقد استخدمتُ وزميلي <.C ووباس> و <.K هويبل> [من معهد ماساتشوستس للتقانة] بالاشتراك مع <.A هايمساث> [من كلية دارماوث] هذه التقنية في أواسط نيبال، للبرهنة على أنّ معدل التحات في نطاق الانبثاق المقترح أكبر بثلاثة أضعاف ممّا هو عليه في المنطقة الأبعد الواقعة نحو الجنوب طوال آلاف السنين بالمقاييس الزمنية.

وهناك طرائق مختلفة يمكن أن تستخدم لاستكشاف أنماط التحات أيضا على مقاييس زمنية أطول. فمعظم الناس يعرف الساعات clocks النظائرية المستخدمة لتحديد أعمار المواد البيولوجية أو الجيولوجية (والمثال المفضّل هو تحديد الأعمار المعتمد على نظير الكربون 14). ولكن ليست جميع طرق التأريخ الجيولوجية تقيس عمر تبلور عينة صخرية. فبعضها، عوضا عن ذلك، يشير إلى الزمن الذي تبلور عنده الصخر بصورة أولية في درجة حرارة عالية في أعماق الأرض، ثم برد في مدى ضيق من درجة الحرارة عندما سمح التحات للعينة بالوصول إلى سطح الأرض. وبتطبيق مثل هذه المؤرّخات الحرارية على عينات جمعت من جبهة الهيمالايا في سلسلة جبال أنّابورنا من أواسط نيبال، أكّدت كل من زميلتي <.A بليث> [من جامعة جنوب كاليفورنيا] وتلميذتي <.K هانتينگتون> [من معهد ماساتشوستس للتقانة] أنّ التحات قد ازداد في نطاق الانبثاق المقترح طوال ملايين السنين القليلة الماضية. وتُؤيّد مجمل الأدلة من دراسة التضاريس والنكليدات الكونية المنشأ والقياسات التأريخية الحرارية thermochronometry، فكرة استدامة الارتفاع السريع طوال فترات زمنية طويلة جدا.

إنّ من المسلّم به أنّ تدفّق المياه الجارية وجليد المجلدات (الثلاّجات) هما من العوامل الرئيسية للتحات الفيزيائي. فمعدّلات الأمطار المرتفعة كتلك المصاحبة للرياح الموسمية ستؤدي إلى معدّلات تحات أعلى على طول جبهة سلسلة جبال الهيمالايا. فإذا كانت حلقة التغذية المرتدة المقترحة بين تحات جبهة سلسلة جبال الهيمالايا وبين انبثاق جريان الجزء الأسفل من القشرة الأرضية نحو الجنوب قابلة للتطبيق، فإنّنا نتوقّع أن يتزامن نمط سقوط أمطار الرياح الموسمية الغزيرة جدا مع نمط ارتفاع التضاريس المستمر. وتقوم حاليا مجموعات متعدّدة بتحديد أنماط سقوط الأمطار هذه باستخدام بيانات جمعت من سواتل الاستشعار من بعد وشبكات محطات رصد الطقس.

مثلا، قادت <.A باروس> [من جامعة ديوك] دراسة متعدّدة المعاهد تهدف إلى تحديد أنماط سقوط الأمطار الموسمية في سلسلة جبال أنّابورنا منذ عام 1999. وفي الواقع، تشير هذه النتائج إلى أنّ السقوط الأعلى للأمطار الموسمية يكون في منطقة التحات السريع والارتفاع التي حددتها دراسات سابقة. والأهم من ذلك، أنّ التطابق العام بين منطقة سقوط الأمطار الموسمية المرتفع مع نطاق الانبثاق المقترح يكون متناغما مع فرضية تنص على أنّ سبب الانبثاق الجرياني هو تحات جبهة الهيمالايا استجابة لأمطار الرياح الموسمية الهندية. وبالفعل يظهر أنّ الانبثاق المنشّط بتحات سريع يبني الجدار الذي يعترض طريق أمطار الرياح الموسمية نحو الشمال. ويقود سقوط الأمطار الشديدة على طول جبهة الهيمالايا إلى تزايد التحات الذي ينشّط الانبثاق، وبذلك تكتمل حلقة التغذية المرتدة.

وتؤكّد النماذج النظرية أنّ هذه العلاقات تكون متوقّعة في نشوء النظم البانية للجبال. فقد استخدم <.Ch بومنت> وزملاؤه [من جامعة دلهاوسي في هاليفاكس، نوفا سكوتيا] تلك النماذج لاكتشاف التأثير المحتمل للتحات في نُظم تكون حركية جريان الجزء الأسفل لقشرتها الأرضية ضعيفة. فقد بيّنوا، باستخدام نموذج وُضِع لتمثيل الخواص الطبيعية لنظام الهيمالايا-هضبة التيبت خلال عصر الميوسين، أنّ الجريان الضعيف للجزء الأسفل من القشرة الأرضية يشق طريقه جانبيا في مناطق التحات السطحي المنخفض ولكنّه يشق طريقه نحو السطح في مناطق التحات المرتفع مثل جبهة جبال الهيمالايا الحديثة.

إنّ فكرة وجود تغذية مرتدة بين عمليات التشوّه الجيولوجي والمناخ هي فكرة جديدة؛ ومن ثم، يجد الباحثون المهتمون فقط بتخصصهم النوعي ـ مثلا بعلم التكتونية (التكتونيكس) ـ أنفسهم في عالَم أكثر إثارة وأعمق ترابطا. وتماما مثل علماء الأرض الصلدة وعلماء الغلاف الجوي وعلماء الهدرولوجيا الذين يقومون بتوحيد جهودهم في هذا المسعى، يجب أن نرى عاجلا دمج الدراسات البيولوجية في علم التكتونية «الجديد» ـ فإذا أمكن للمناخ أن يؤثّر في نمو السلاسل الجبلية، فلربّما أمكن للنُّظُم البيئية أن تؤثّر أيضا في ذلك.


المؤلف :Kip Hodges

يحقّق في نشوء نظم الجبال وتطَوّرها، وذلك بدمج طرائق مختبرية ونظرية مع دراسات ميدانيـة. وعندما كتب هذه المقالة كان أستاذا في قسـم العلوم الأرضية والجوية والكوكبية في معهد ماساتشوستس للتقانة الذي أمضى فيه 23 سنة. وفي الشهر 2006/7 صار مديرا مؤسِّسا لمدرسة الأرض والاستكشاف الفضائي الجديدة في جامعة ولاية أريزونا (منهيا بذلك تجاربه الميدانية). حصل على البكالوريوس في الجيولوجيا من جامعة نورث كاليفورنيا في شابّل هيل والدكتوراه في الجيولوجيا من معهد ماساتشوستس للتقانة. ومع أنّ معظم عمله قد تركّز على جبال الهيمالايا وهضبة التيبت، فقد قام بأبحاث تكتونية في اسكندنافيا وإيست گرينلاند القطبية وإيرلندا وغرب الولايات المتحدة وباجا وعضو في هيئة تحرير مجلة إسهامات في علم المعادن وعلم الصخور Tectonicsكاليفورنيا وجبال الآنديز البيروکية. وهو ابنُ ولاية نورث كارولاينا، ويعمل رئيسا لتحرير مجلة التكتونيكس


الموضوع الأصلي: المناخ وتطور الجبال || الكاتب: الـWـود ||