ه‍.ش. ۱۳۹۳ دی ۱۴, یکشنبه

کوه‌زایی

ترجمه و تلخیص از: محمود صداقت

زمین‌شناسی

کوه‌زایی


فهرست مندرجات



خلاصه: فرضیۀ جداشدگی کف اقیانوس‌ها و زمین ساخت‌ (تکنونیک) صفحه‌ای در مورد مسایلی مثل تولید پوستۀ اقیانوسی، نحوۀ حرکت صفحات لیتوسفر و علل این حرکت‌ به ‌بحث می‌پردازد. اما این فرضیه‌ها محدود به‌رویدادهای‌ ٢٠٠ میلیون سال اخیرند و درباۀ وقایع گذشته‌های خیلی‌ دور زمین توضیحی نمی‌دهند. آیا جداشدگی کف اقیانوس‌ها درتمامی طول تاریخ زمین‌شناسی عمل کرده، و آیا صفحات‌ لیتوسفر همواره در سطح زمین سرگردان بوده‌اند؟ اگر چنین است، چگونه می‌توانیم به‌این موضوع پی ببریم؟ واضح است که در قاره‌ها باید به‌دنبال دلیل باشیم، زیرا پوستۀ قاره‌ای برخلاف پوستۀ اقیانوسی، که ٢٠٠ میلیون‌ سال بیشتر از عمر آن نمی‌گذرد، بسیار قدیمی است.

در این مقاله «جان سوتن»، استاد زمین‌شناسی‌ ایمپریال کالج، فرایند تشکیل کوه‌ها را بررسی کرده و خاطر نشان می‌کند که رشته کوه‌های مهمی که امروزه‌ سطح زمین را آراسته‌اند در محلی ایجاد شده‌اند که‌ صفحات متحرک با یکدیگر برخورد کرده و یکی به‌زیر دیگری رانده شده است. با بررسی تاریخ تحوّلات ساختمانی‌ و ترکیبی حاشیه‌های کوهستانی قاره‌ها، که در ضمن‌ همین برخوردها ایجاد شده‌اند، می‌توان ساختمان داخلی‌ قاره‌ها را دوباره بررسی کرد و نشان داد که رشته کوه‌های‌ قدیمی غیر فعال، در واقع همان حاشیه‌های قدیمی صفحات‌ هستند.

پستی‌وبلندی‌های بزرگ سطح زمین از مشخصات‌ بارزی است که زمین را از دیگر اجرام منظومه شمسی‌ متمایز می‌کند. امروزه می‌دانیم که سطح مریخ و ماه نیز مثل زمین از برجستگی‌ها و فرورفتگی‌هایی ساخته شده و از بعضی جهات مشابه سطح زمین است. ولی علی‌رغم این‌ شباهت‌ها، یک تفاوت عمده بین سطح زمین با سطح مریخ‌ (به تصویر صفحه مراجعه شود) و ماه وجود دارد. زمین علاوه بر پستی و بلندیهای وسیع‌ ساختمان‌های بزرگ دیگری نیز دارد که ظاهراً مریخ و ماه‌ فاقد آنند. این ساختمان‌ها اشکال خطی بزرگ مقیاسی‌ هستند که در قاره‌ها و بستر اقیانوس‌ها قرار گرفته، و ما امروزه می‌دانیم که حاصل حرکت صفحات بزرگی از پوستۀ زمین‌اند که با سرعت‌های خیلی کم، در حدود چند سانتیمتر در سال، نسبت به‌هم حرکت می‌کنند، از این‌گونه ساختمان‌ها شاید رشته کوه‌ها از همه شناخته شده‌تر باشند و لذا باید قبل از همه مورد بررسی علمی قرار گیرند.

واژه کوه‌زایی اول بار توسط «جیلبرت» در ۱٨۹٠ برای توضیح فرایند کوه‌سازی عنوان گردید. کوه‌هایی که او در نظر داشت کوه‌های معروفی مثل راکی‌ یا آلپ بودند که غالباً «کمربندهای کوه‌های چین‌خورده» خوانده می‌شوند. زیرا از سنگ‌های چین خوردۀ حاصل از فشردگی پوستۀ زمین ساخته شده‌اند. ولی رشته کوه‌های‌ دیگری وجود دارند که به‌طریقی کاملاً متفاوت ساخته‌ شده‌اند.

گسترش واقعی این کوه‌ها در زمان جیلبرت‌ هنوز شناخته نشده بود. این کوه‌ها، رشته کوه‌ها و برآمدگی‌های اقیانوسی‌اند که به‌صورت شبکه‌ای به‌طول‌ ٦٠٠٠٠ کیلومتر در کف اقیانوس‌ها گسترده شده‌اند. اصطلاح کوه‌زایی در مورد آن‌ها به‌کار نمی‌رود، زیرا که‌ طی فرایند کاملاً متفاوت با رشته کوه‌های موجود قاره‌ها تشکیل شده‌اند.

امروزه می‌دانیم که به‌طور کلی سطح کرۀ زمین‌ از ساختمان‌های نسبتا باریکی تشکیل شده که بر روی‌ بخش‌های اساسی پوستۀ زمین، یعنی پوستۀ اقیانوسی و پوستۀ قاره‌ای، قرار گرفته‌اند. شش ساختمان از اهمیت‌

ویژه‌ای برخوردارند. که عبارتند از:رشته کوه‌های‌ اقیانوسی‌، دره‌های شکافی‌، شیب‌های قاره (مرز بین‌ قاره و اقیانوس) ، دراز گودال‌های اقیانوسی، جزایر قوسی‌ و کمربندهای چین‌خورده‌. تمامی این ساختمان‌ها نتیجۀ جابه‌جایی صفحات پوسته با سرعت‌های چند سانتیمتر در سال‌ است. وجود این ساختمان‌ها نشان می‌دهد که بخش‌های‌ عمیق‌تر کرۀ زمین طوری حرکت می‌کند که می‌تواند لیتو- سفر خارجی آن را به‌صورت قطعات بزرگی شکسته و جابه‌جا کند.

کمربندهای چین‌خورده، جزایر قوسی و دراز گودال‌های اقیانوسی بر اثر نزدیک شدن صفحات پوسته‌ به‌هم و در جایی که یک صفحه به‌زیر صفحۀ دیگر فرو می‌رود، ایجاد می‌شوند. رشته کوه‌های اقیانوسی و دره‌های‌ شکافی مشخصه نواحی کششی هستند، که در آن‌ها قطعات‌ پوسته از هم دور می‌شوند. شیب‌های قاره در اطراف‌ اقیانوس‌ها نیز نتیجه شکستگی قاره‌های بزرگ‌تر قبلی و دور شدن آن‌ها از هم است و بنابراین از اشکال کششی‌ هستند.

طول عمر ساختمان‌های پوستۀ قاره‌ای و اقیانوسی‌ تفاوت زیادی دارد. پوستۀ قاره‌ای، سنگ‌ها و ساختمان‌هایی‌ به‌قدمت ٣۵٠٠ میلیون سال دارد. در حالی‌که پوستۀ اقیانوسی چنان به‌سرعت ساخته شده و از بین می‌رود، که در کف اقیانوس‌های فعلی سنگ‌های قدیمی‌تر از ۱۵٠ میلیون سال به‌ندرت یافت می‌شود. نمونه‌های بسیاری از ریشه‌های رشته کوه‌های قدیمی و غیر فعال شناخته شده‌اند که بعضی از آن‌ها مربوط به‌ پره‌کامبرین هستند. مطالعۀ این کمربندهای کوه‌زایی قدیمی، کوششی است برای‌ پی‌بردن به‌تغییرات ساختمانی بزرگی که طی دوره‌های‌ طولانی گذشته در پوستۀ زمین رخ داده است.


موقعیت رشته کوه‌ها

رشته کوه‌های فعال زمین در زمان حاضر در کمربند آلپ و کمربندهای دور اقیانوس آرام قرار دارند. می‌دانیم که براساس تئوری زمین ساخت صفحه‌ای پوستۀ زمین‌ از تعدادی صفحه تشکیل شده که نسبت به‌هم در حال‌ حرکت هستند. موقعیت و ساختمان رشته کوه‌های فعال‌ حاکی از آن است که کوه‌زایی در جایی رخ می‌دهد که یک‌ صفحه قاره‌ای ضمن حرکت و جابه‌جایی با صفحۀ دیگری‌ برخورد می‌کند. مثلا کوه‌های هیمالیا نتیجه برخورد دو پوستۀ قاره‌ای است البته امروزه اکثر رشته کوه‌های‌ فعال در پوسته قاره‌ای و در محل برخورد آن با پوسته‌ اقیانوسی قرار دارند. ولی این موضوع را نمی‌توان یک‌ قاعده کلی در تاریخ گذشته زمین‌شناسی دانست. موقعیت محل برخورد صفحات پوسته دایما تغییر می‌کند و این امر بر روی پراکندگی کمربندهای کوه‌زایی‌ اثر می‌گذارد. برای درک بهتر این مسأله باید به‌حرکت‌ قاره‌ها توجه کنیم. در محل برخورد پوسته اقیانوسی با پوسته‌ قاره‌ای، پوستۀ اقیانوسی به‌زیر سنگ‌های قاره‌ای رانده‌ شده (شکل ٢) و به‌تدریج ذوب و توسط جبه هضم می‌ شود. به‌ این ترتیب در این محل‌ها پوسته اقیانوسی‌ تدریج از بین می‌رود. در محل محور رشته کوه‌ها اقیانوسی با بالا آمدن مواد مذاب همواره پوسته جدید تولید می‌شود. با ساخته شدن پوستۀ جدید صفحات لیتوسفر از هم دور می‌شوند. دور شدن این صفحات با سرعت‌ تقریباً یکسان صورت می‌گیرد. حال صفحه‌ای را در نظر بگیرید که لبۀ پیشرونده آن از سنگ‌های قاره‌ای و لبه‌ عقبی آن از پوسته اقیانوسی است (شکل ۱). چنین صفحه‌ با کوچک شدن صفحه دیگری باید جبران شود. نتیجه آن‌که‌ موقعیت محل برخورد صفحات با صفحات دیگر، نسبت به‌محل تولید آن‌ها، یعنی محور رشته کوه‌های اقیانوسی، دائما تغییر می‌کند. به‌عبارت دیگر قاره‌ها ضمن جابه‌جایی، مناطق فشردگی را، که در امتداد آن‌ها رشته کوه‌ها به‌وجود می‌آیند، در حاشیه‌های پیشروندۀ خود جابه‌جا می‌کنند. بنابراین وقتی بخواهیم جابه‌جایی افقی در حین‌ کوه‌زایی را بررسی کنیم با مسأله پیچیده‌ای سروکار داریم. در حالی‌که قطعات پوسته زمین در امتداد کمربندهای‌ کوه‌زایی به‌هم نزدیک می‌شوند، در نتیجه حرکت این‌ قطعات خود کمربندهای کوه‌زایی نیز ممکن است جابه‌جا شوند.


ساختمان داخلی رشته کوه‌ها

ساختمان زمین‌شناسی یک رشته کوه از جهات مختلف‌ ممکن است با مناطق اطراف آن متفاوت باشد که با مطالعه آن‌ها می‌توان به‌تاریخ زمین‌شناسی ناحیه کوه‌زایی‌ به‌مراحل تشکیل کوه پی برد. اطلاعاتی را که از بررسی ساختمان داخلی کوه‌های جدید به‌دست می‌آید، می‌توان در مطالعه کمربندهای کوه‌زایی قدیمی‌تر، که‌ بر اثر فرساش از بین رفته‌اند، نیز به‌کار برد. در این‌ موارد تنها با شناخت ساختمان‌های درونی آن‌ها، که عمیقاً فرسایش یافته‌اند، می‌توان به‌درستی آن‌ها را تشخیص‌ داد. کمربندهای کوه‌زایی را می‌توان با مشخصاتی که در زیر می‌آیند شناخت، البته هرکدام به‌تنهایی برای‌ تشخیص کافی نیست، بلکه معمولاً با مطالعه ویژگی‌های‌ مختلف است که می‌توان کمربندهای فرسایش یافته قدیمی‌تر را شناخت.


۱- رسوب‌گذاری در کمربندهای کوه‌زایی

بعضی از کمربندهای کوه‌زایی در امتداد حوضه‌های‌ رسوبی طویلی که قبلا وجود داشته تشکیل شده‌اند. در این حوضه‌ها ضخامت رسوبات خیلی بیشتر از رسوباتی‌ است که در همان فاصله زمانی، در خارج از این حوضه‌ها به‌جای گذاشته شده است. البته شواهد موجود نشان می‌دهند که برای تشکیل کوه‌هاً حتما نباید ضخامت‌های‌ فوق‌العاده زیادی از رسوبات، یا سنگ‌های آتشفشانی وجود داشته باشد.

رسوباتی که همزمان با کوه‌زایی و پس از آن درست‌ می‌شود رابطۀ نزدیک‌تر بین رُسوب‌گذاری و کوه‌سازی نشان‌ می‌دهد. این رسوبات اولین بار در زمان مطالعه کوه‌های‌ آلپ شناخته و معرفی شدند. اصطلاح فلیش برای توضیح‌ ماسه سنگ‌های ناخالص و سنگ‌های رسی دریایی کرتاسه‌ پایینی تا اولیگوسن عنوان شد، که توالی ضخیمی از رسوبات در حوضه‌های شمالی کوه‌های آلپ، که در حال‌ برخاستن بود، تشکیل می‌داد. مولاس به مارن‌های رسی‌ و ماسه سنگ‌های غالباً قاره‌ای گفته شد که در حین و بلافاصله بعد از آخرین مرحله بالازدگی آلپ در الیگوسن‌ بالایی و میوسن، در فرورفتگی‌های شمال این کوه تشکیل‌ گردید. گرچه شاید بهتر باشد که این اصطلاحات در مورد رشته کوه‌های دیگر به‌کار برده نشود، ولی این نام‌گذاری‌ به‌روشنی نشان می‌دهد که انواع معینی از رسوبگذاری‌ با تشکیل کوه در ارتباط است. (محل این رسوبات در شکل‌ ٢ نشان داده شده است) .


٢- تغییر شکل، چین‌خوردگی و رانده‌شدن سنگ‌ها در خلال کوه‌زایی

شاید مهم‌ترین مشخصۀ رشته کوه‌های امروزی‌ تغییر شکل سنگ‌ها در آن‌ها باشد. چون در بعضی از نواحی، این‌گونه تغییر شکل‌ها را در سنگ‌های قدیمی‌تر نیز می‌توان‌ مشاهده کرد، دلیل بر آن است که این نواحی ریشه‌های‌ قدیمی کوه‌های فرسایش یافته‌اند. تمام رشته کوه‌ها دارای سنگ‌های چین‌خورده و یا رانده شده‌اند، راندگی‌ها سطوح کم‌شیبی هستند که در امتداد آن‌ها سنگ‌ها حرکت‌ کرده و بر روی سنگ‌هایی که در اصل با آن‌ها فاصله داشته، قرار گرفته‌اند (شکل ٣) . لذا راندگی قاعدتا با کوتاه‌ شدگی افقی پوسته همراه است. بسیاری از راندگی‌ها بر روی سنگ‌های عمیق اثر می‌کنند. پی‌سنگ‌ها که عموماً متشکل از سنگ‌های آذرین و دگرگونی بوده و در اصل در زیر لایه‌های رسوبی قرار گرفته‌اند، ممکن است بر اثر راندگی یک یا چند بار بر روی ردیف‌های رسوبی تکرار شوند.

شکل ٢ - نمایش ساختمان‌هایی که در یک کمربند کوه‌زایی، با فرو رفتن صفحه اقیانوسی به‌زیر یک صفحۀ قاره‌ای که در جهت مخالف آن در حرکت است، ایجاد می‌شود.

در بسیاری از رشته کوه‌ها ساختمان‌هایی به‌نام‌ نپ دیده می‌شود. نپ به‌یک توده رانده شده یا چین‌خورده‌ای اطلاق می‌شود که چین آن از نوع خوابیده است، یعنی چینی که پهلوهای آن موازی و تقریبا افقی باشد. در این ساختمان‌ها سنگ‌ها ممکن است به‌شدت تغییر شکل‌ یافته باشند. قلوه سنگ‌های کروی ممکن است به‌صورت‌ میله‌های طویلی به‌شکل عصا درآیند. در بخش‌های عمیق‌ رشته کوه‌ها، سنگ‌ها به ‌آرامی و به‌طور خمیری تغییر می‌دهند. احتمالاً همین نوع تغییر شکل است که در پوسته در زیر یک رشته کوه تأثیر می‌کند، و به‌جهت ضخامت پوسته در یک رشته کوه جدید ممکن‌ به ‌٧٠ کیلومتر برسد، در حالی‌که خارج از آن ٢۵ تا کیلومتر باشد.

شکل ٣ - مراحل تشکیل راندگی‌ها

سنگ‌های تغییر شکل یافته در اکثر کوه‌ها از از پوستۀ قاره‌ای منشأ گرفته‌اند، چون یا بیشتر متشکل‌ از سنگ‌های گرانیتی هستند و یا متشکل از سنگ‌های رسوبی‌ و آتشفشانی‌اند که گرچه اکنون تغییر یافته‌اند ولی می‌‌توان تشخیص داد که بر روی پی سنگی از سنگ‌های متبلور قاره‌ای قرار داشته‌اند.


٣- فعالیت‌های آذرین و دگرگونی در خلال کوه‌زایی

در زمان حاضر تقریباً تمام سنگ‌های آذرین در امتداد دو کمربند متحرک زیر به‌سطح زمین می‌رسند: ۱- در امتداد شکاف‌ها و رشته کوه‌های اقیانوسی، بین قطعات‌ جداشوندۀ پوسته (کمربندهای کششی) ٢- در امتداد جزایر قوسی و رشته کوه‌هایی که در محل برخورد قطعات‌ تشکیل می‌شوند (کمربندهای فشردگی). ماگمای بازالتی‌ هم در کمربندهای فشردگی و هم کششی نفوذ می‌کند. این‌ ماگما احتمالاً در اعماق ٦٠ کیلومتری یا بیشتر تشکیل شده و لذا از جبه منشأ گرفته است. سنگ‌های فوق بازی نیز در هر دو کمربند وجود دارند. در مقابل، سنگ‌های گرانیتی، گرچه به‌مقدار جزیی در امتداد شکاف‌های پوستۀ اقیانوسی، مثلاً در ایسلند، تشکیل می‌شوند ولی عمدتاً به ‌کوه‌سازی‌ وابسته‌اند. زیرا در این حالت پوستۀ قاره‌ای سبک تحت‌ فشار قرار گرفته و در ضمن گرم شدن ممکن است بخشی‌ از آن ذوب شده و ماگمای گرانیتی ایجاد کند. در بخش‌های‌ عمیقتر بسیاری از رشته کوه‌ها، میگماتیت‌های گرانیتی به‌طور وسیعی یافت می‌شود (میگماتیت به‌سنگ مرکبی‌ گفته می‌شود که در اثر تزریق ماگمای گرانیتی بین صفحات‌ یا ورقه‌های شیست یا گنیس تشکیل می‌شود)

در کمربندهای کوه‌زایی ماگمای گرانیتی اساسا به‌این صورت تشکیل می‌شود که ابتدا در نقاط زیادی، سنگ شروع به‌ذوب شدن می‌کند و میگماتیت‌ها تشکیل‌ می‌شوند. سپس ماگمای جدید گردهم آمده و به‌صورت‌ توده‌های مذاب در پوسته بالا می‌رود و گرانیت‌های نفوذی‌ را به‌وجود می‌آورد که می‌تواند در قسمت‌های بالای پوسته‌ منجمد شود. این سری گرانیتی را که از میگماتیت‌ها شروع‌ و به‌توده‌های گرانیتی ختم می‌شود، می‌توان به‌فرایند واقعی کوه‌سازی مرتبط کرد. میگماتیت‌ها، مثل بسیاری‌ گرانیت‌های اولیه، همزمان با فعالیت‌های زمین‌ساختی‌ تونیک) تشکیل می‌شوند. ولی آخرین گرانیت‌ها، بعد از خاتمه فعالیت‌های زمین ساختی و بلافاصله بعد از بالایی نفوذ می‌کنند. این آخرین گرانیت‌ها رسوبات مولاس‌ندی را که تقریباً با آن‌ها همزمانند قطع می‌کنند. ه‌های گرانیتی مزبور غالباً با سنگ‌های آتشفشانی اسید راهند که ممکن است به‌مقدار زیادی در پوسته بالا و به‌چند کیلومتری سطح زمین برسند. در این موارد، سمتی از ماگما، طی فعالیت آتشفشانی به‌سطح زمین راه‌ پیدا می‌کند. بنابراین سنگ‌های آتشفشانی و نفوذی، از زمان و مکان، در ارتباط نزدیک باهمند.

عقیدۀ عمومی بر آن است که فوران‌های بازیک در اوایل‌ کامل یک رشته کوه به ‌فوران‌های اسیدی تبدیل می‌شود. این عقیده تنها به‌صورتی بسیار کلی می‌تواند فرضیه‌ رستی باشد. شاید بهتر باشد که به‌فعالیت‌های آذرین از نظر مکانی نیز توجه کنیم. از نظر مکانی با توجه به‌شکل ٢، از محل برخورد صفحات به‌داخل قاره‌ها، ابتدا سنگ‌های بازیک (باقیماندۀ پوسته اقیانوسی به‌صورت‌ دایک، سیل یا گدازه) و سپس سنگ‌های حد واسط، به‌خصوص‌ اندزیت (بر اثر ذوب بخشی پوسته اقیانوسی در ضمن فرو رفتن پوسته به‌اعماق) و بالاخره سنگ‌های اسید، در حین و بعد از تغییر شکل پوسته قاره‌ای تشکیل می‌شود.

سنگ‌های دگرگونی نیز به‌صورت مناطقی (با درجات‌ دگرگونی متفاوت) در امتداد کمربندهای کوه‌زایی گسترش‌ می‌یابند. کانی‌های دگرگونی هر منطقه نشانگر دما و فشاری است که تحمل کرده است. درجۀ دگرگونی، به‌طور کلی به‌سمت پایین و نیز به‌سمت محور مرکزی رشته کوه‌ افزایش می‌یابد. در بعضی از رشته کوه‌ها نیز ممکن است‌ اصولا شرایط دگرگونی فراهم نشده باشد. نوع دگرگونی‌ در یک رشته کوه نیز ممکن است تغییر کند.


تعیین زمان کوه‌زایی
شکل ۴ - پراکندگی باتولیت‌های وسیع امریکای جنوبی که‌ حدود ۱٠٠ میلیون سال پیش در پوسته نفوذ کرده‌اند.

فرایندی که سرانجام به‌بالا آمدن کوه‌ها منجر می‌شود، فرایندی طولانی است که غالباً صدها میلیون سال‌ طول می‌کشد. ولی بالازدگی واقعی که پایان فرایند کوه‌زایی است، به‌زبان زمین‌شناسی، نسبتاً به‌سرعت رخ‌ می‌دهد. حرکات قائم در رشته کوه‌های فعال می‌تواند به‌چندین کیلومتر در چند میلیون سال برسد.

اگر علت اصلی تشکیل کوه را فشردگی پوسته، در جایی که صفحات بزرگ پوسته به‌هم نزدیک می‌شوند، و تولید پوستۀ جدید در جای دیگر بدانیم، در این‌صورت‌ فرضیه‌ای در دست داریم که می‌توانیم به‌طرق مختلف، از جمله بررسی تاریخ برخی از رشته کوه‌ها، صحت آن‌را مورد آزمایش قرار دهیم.

به‌طور کلی چهار پدیده زمین‌شناسی وجود دارند که‌ ممکن است منشأ آن‌ها مربوط به ‌نزدیک شدن صفحات‌ پوسته به‌هم بوده و می‌توانند اثراتی دائمی در پوسته‌ باقی گذارند. اولین مورد، امکان تشکیل فرورفتگی‌های‌ گسترده‌ای به‌عرض ده‌ها یا صدها کیلومتر و به‌عمق چند کیلومتر در پوسته است. گرچه این ساختمان‌ها در مقایسه‌ با شعاع زمین ناچیزند ولی تأثیرات مهمی در تجمع‌ رسوبات دارند. رسوبات در این فرو رفتگیها یا«بزرگ‌ ناودیس‌ها» ته‌نشین می‌شوند و به‌این ترتیب حوضه‌های طویلی‌ که با مواد تخریبی نواحی بالاتر پر شده به‌وجود می‌آیند.

دومین تأثیر این‌گونه حرکات پوسته، تغییر شکل‌ پوسته در نتیجه فشردگی است. فشردگی اثری دائمی در شکل سنگ‌ها باقی می‌گذارد. مثلاً «سنگ لوح» که سنگی‌ دگرگونی است، در اثر فشار ساختمان کاملاً جدیدی پیدا می‌کند، به‌طوری که نوعی تورق در سنگ تشکیل می‌شود. این تورق نتیجه آرایش موازی کانی‌های دگرگونی است‌ که در حین تغییر شکل رشد کرده‌اند. از اثرات دائمی‌ دیگری که نتیجه فشردگی است، راندگی‌ها و چین‌های‌ موجود در رشته کوه‌هاست. تعیین سن بسیاری از این‌ ساختمان‌ها امکان‌پذیر بوده و از این راه می‌توان جدول‌ زمانی تغییر شکل در یک کمربند کوه‌زایی را تهیه کرد.

سومین تأثیر، فعالیت‌های دگرگونی و ماگمای می‌باشد که نتیجه افزایش غیر عادی حرارت است. واقعیت‌ آن است که منشأ این حرارت هنوز کاملاً روشن نیست. تغییر شکل و دگرگونی عالبا باهم به‌یک منطقه اثر کرده‌ و باهم نیز از بین می‌روند. ارتباط نزدیکی بین زمان‌ تغییر شکل و دگرگونی وجود دارد.

بین فعالیت‌های ماگمایی و کوه‌سازی پیوندهای‌ متعددی وجود دارد. بسیاری از رشته کوه‌ها دارای توده‌های گرانیتی‌اند که به‌ناحیه کوه‌زایی محدود بوده و در طول آن ممکن است صدها کیلومتر امتداد داشته و به‌عکس‌ به‌طور جانبی، در خارج از کمربند کوه‌زایی، گسترشی‌ نداشته باشند. این گرانیت‌ها همزمان با فعالیت‌های تکتونیک‌ یا بعد از آن، به‌فاصلۀ کمی پس از پایان کوه‌زایی، تشکیل شده‌اند. بنابراین ارتباط زمانی و مکانی نزدیکی‌ بین انواع معینی از فعالیت‌های ماگمایی، دگرگونی ناحیه‌ای‌ و کوه‌سازی وجود دارد.

آخرین تأثیر خود بالازدگی است که رشته کوه را در پایان دوره کوه‌سازی ایجاد می‌کند. بالازدگی نشانه‌هایی دائمی از خود به‌جای می‌گذارد. یکی از نشانه‌ها تغییر ناگهانی رسوبگذاری است و زمانی رخ می‌دهد که‌ اولین رسوبات تخریبی دانه درشت شروع به‌تجمع می‌کنند. ظهور گرانیت‌های پس از تکنونیک و پایان یافتن‌ هرگونه فعالیت‌های آذرین نیز از نشانه‌های دیگر است. در کوه‌های جوان که هنوز چندان فرسایش نیافته‌اند، شاید بتوان سن زمین‌ها را تعیین کرد. این زمین‌ها در جایی‌ که بر اثر بالازدگی گسیخته یا کج شده باشند، می‌توانند حد بالایی فاصله زمانی را که کوه‌سازی در آن فاصله باید رخ داده باشد تعیین کنند. زمین‌هایی که بر اثر ساختمان‌های‌ بالازده قطع شوند، ممکن است حد زیرین سن احتمالی‌ کوه‌سازی را مشخص کنند.

با استفاده از چهار نوع نشانه‌های پیش گفته، یعنی: طبیعت و پراکندگی حوضه‌های رسوبی پیش از کوه‌زایی، طبیعت و سن تغییر شکل، زمان و طبیعت فعالیت‌های آذرین‌ و زمان بالازدگی نهایی، می‌توان تاریخ یک کمربند کوه‌زایی را مشخص کرد.


دورۀ فعالیت یک رشته کوه

نخستین کوه‌هایی که مورد مطالعه قرار گرفتند طبعا جوانترین آن‌ها بودند. بسیاری از اطلاعات اساسی دربارۀ تشکیل کوه‌ها از مطالعه کوه‌های آلپ به‌دست آمده است. براساس مطالعات فوق و مطالعاتی که بر روی کمربندهای‌ چین‌خورده دیگر صورت گرفته، در اواخر قرن نوزدهم‌ برای اولین‌بار، تصویری از کوه‌سازی در فانروزوئیک‌ ارائه گردید. حاصل این مطالعات اولیه مدلی بود که نشان‌ می‌داد، کلیه مراحل عملیات کوه‌سازی به‌یک دورۀ تقریبا ٢٠٠ میلیون ساله نیاز دارد. این چرخه شامل رسوب‌گذاری پیش از کوه‌زایی، تغییر شکل، رسوب‌گذاری هم‌زمان با تکتونیک، پلوتونیسم، بالازدگی و بالاخره آغاز فرسایش رشته کوه تازه تشکیل شده است. در آن زمان‌ یک دید کلی از رشته کوه‌های فعال زمین وجود نداشت، زیرا هنوز بسیاری از آن‌ها نظر زمین‌شناسی بررسی‌ نشده بودند. پیشرفت اطلاعات زمین‌شناسی که به‌فرضیه‌های اخیر در مورد تکتونیک کرۀ زمین منجر شده، تا آن‌جا که به‌ کوه‌سازی مربوط می‌شود، بیشتر از دو جهت بوده‌ است. اولا کشف ساختمان‌های زمین‌شناسی آسیا، آفریقا، استرالیا و آمریکای جنوبی بود که همراه با نتایج بررسی‌ کف اقیانوس‌ها چهارچوبی اساسی از واقعیات، درباره‌ ساختمان پوسته‌ای زمین فراهم کرد. ثانیا توانایی تعیین‌ سن سنگ‌های بدون فسیل و کانی‌ها به‌ روش پرتوسنجی، درواقع تعیین سن هر نوع ساختمان زمین‌شناسی، و به‌دنبال آن بررسی کوه‌زایی پره‌کامبرین را امکان‌پذیر کرد.

وقتی مطالعه کمربندهای چین‌خورده پره‌کامبرین‌ شروع گردید، معلوم شد که طول زندگی یک کمربند کوه‌زایی، عملاً ممکن است خیلی بیش از ٢٠٠ میلیون‌ سال باشد. مثلا کوه‌زایی کالدونین در شمال غربی اروپا و قطب شمال که با رسوب‌گذاری پره‌کامبرین پسین آغاز شده بود، تا ۵٠٠ میلیون سال بعد از آن یعنی تا زمان‌ دونین نیز کامل نگردید. به‌علاوه معلوم شد که کمربندهای کوه‌زایی خیلی قدیمی‌تر نیز در پره کامبرین وجود داشتند که زندگی فعال آن‌ها در همان پره کامبرین خاتمه‌ یافته است. این موضوع اول بار از تجزیه و تحلیل‌ ساختمانی سپرهای‌ پره کامبرین روشن شد. این سپرها در بعضی موارد، مثل سپر کانادا، شامل بیرون‌زدگی‌ها وسیعی از سنگ‌های پره کامبرین به‌وسعت میلیونها کیلو متر مربع است. بعدها معلوم شد که این سپرها از مجموعه‌ای از کمربندهای کوه‌زایی ساخته شده‌اند که از جهات زیادی، مشابه بخش‌هایی از رشته کوه‌های جوانتر هستند. گرچه اکنون این سپرها چنان فرسایش یافته‌اند که رشته کوه قابل رویتی باقی نمانده، ولی شباهتهای‌ زیاد آن‌ها با بخش‌های عمیق‌تر کوه‌های جوان ثابت می‌کند که این سپرها زمانی محل کمربندهای کوه‌زایی پره‌کامبرین بوده‌اند.

کمربندهای پره‌کامبرین نیز در محدوده زمانی‌ ٨٠٠ تا ٢٠٠ میلیون سال فعال باقی مانده‌اند. در کمربندهای پرعمرتر پره کامبرین، تاریخ پیچیده‌ای از تغییر شکل و دگرگونی را می‌توان مشخص کرد که همراه با فعالیت‌های آذرین متوالی و گاهگاهی تجدید رسوب‌گذاری، آتشفشانی و فرسایش است. رسوبات موردنظر بیشتر همزمان با تکتونیک‌اند. یک مشخصه برجسته کمربندهای‌ پرعمرتر آن است که هیچ نشانه‌ای از بالازدگی ناحیه‌ای‌ و تجمع رسوبات پس از تکتونیک از نوع مولاس در هیچ‌ دوره‌ای در طول زندگی رشته کوه، قبل از بالازدگی‌ نهایی نشان نمی‌دهند.

بنابراین نتیجه می‌گیریم فرایندی که به‌کوه‌زایی‌ خاتمه می‌دهد با پدیده‌های اولیه که همراه کوه‌زایی‌ است، از بعضی جهات متفاوت می‌باشد. پدیده‌های اولیه‌ گرچه ممکن است تکرار شوند، ولی بالازدگی و به‌دنبال‌ آن تجمع مولاس رویدادی است که فقط یک بار، در طول‌ زندگی یک رشته کوه اتفاق می‌افتد. به‌نظر می‌رسد که در آن موقع دورۀ زندگی کمربند متحرک به‌پایان می‌رسد. پوستۀ سخت پایداری که به‌این ترتیب تشکیل می‌شود ممکن‌ است بعدا نیز حرکات قائمی را تحمل کند، ولی در این‌ حال به‌صورت یک قطعه حرکت می‌کند، کمربندهای چین‌ خورده پره کامبرین، که با صفحات سختتر و پایدارتری‌ محدود شده‌اند، از حدود ٢٨٠٠ میلیون سال پیش تشکیل‌ شده‌اند. در زمانهای باز هم پیشتر (بین ۴٠٠٠ تا ٢٨٠٠ میلیون سال پیش) احتمالا تمامی پوسته چنان متحرک بوده‌ که تشخیص بین کمربندهای چین‌خورده و قطعات پایدار بسیار مشکل است.

روابط زمانی دگرگونی و تغییر شکل به ‌تفصیل‌ مورد مطالعه قرار گرفته است. با بررسی دسته‌های متوالی‌ ساختمان‌هایی نظیر تورق موجود در سنگ‌ها و ساختمان‌های‌ خطی مثل چین‌ها می‌توان پراکندگی مکانی و زمانی آن‌ها را مشخص کرد. براساس این بررسی‌ها می‌توان نشان‌ داد، حد اقل در بخش‌های فوقانی یک رشته کوه که قابل‌ بررسی است، سنگ‌ها در حین کوه‌سازی به‌طریق زیر تغییر شکل پیدا می‌کنند. راندگی‌های بزرگی تشکیل می‌شوند و سپس چندین بار چین می‌خورند که در خلال این‌ زمانی دگرگونی ممکن است آغاز گردد. به‌عبارت دیگر، بعد از تغییر شکل اولیه، دما در بخش‌های بالایی رشته‌ کوه افزایش می‌یابد. این توالی رانده شدن و بعد چین‌خوردن، در مقیاس کوچک‌تر، همراه با دگرگونی بیشتر یا بدون آن، ممکن است بارها تکرار شود.

بالازدگی که آخرین مرحله کوه‌سازی است می‌تواند در بخش خیلی بزرگ‌تری از پوسته، بیش از خود کمربند چین خورده، تأثیر کند. یک مثال در این مورد شرایط موجود در دوئین اروپا و امریکا شمالی است. در اوایل دوئین در پایار چین خوردگی کالدوئین، رسوبات‌ «ماسه سنگ‌های سرخ قدیمی‌» در امتداد ناحیه‌ای که‌ فعالیت‌های آذرین خاتمه یافته بود، در امتداد رشته‌ کوه‌های کالدونی تشکیل گردید. در همان زمان نهشته‌های‌ ماسه سنگ سرخ قدیمی قاره‌ای در ناحیه‌ای بسیار وسیعتر شروع به‌تشکیل شدن کرد. این ناحیه که اصطلاحا قاره‌ ماسه سنگ سرخ قدیمی خوانده می‌شود. از ناحیه لنینگراد تا دشتهای کانادا گسترده بوده و خط ساحلی جنوبی آن‌ از جنوب جزایر بریتانیا و از نزدیک نیویورک عبور می‌کرد. رسوبات دریایی در زمان دوئین در اطراف این قاره، بخصوص در جنوب آن تشکیل گردید. پیدایش قارۀ ماسه‌ سنگ سرخ قدیمی از نظر زمین‌شناسی بسیار جالب توجه‌ است، زیرا نشان می‌دهد که بالازدگی خیلی دورتر از کمربند کوه‌زایی نیز اتفاق افتاده و ناحیه وسیعتری از پوسته، به‌طریقی تحت تأثیر قرار گرفته بود. به‌علاوه‌ از آن زمان به‌بعد کوه‌زایی دیگری در این ناحیه رخ‌ نداده، در حالی‌که مناطق جنوبی، که شرایط دریایی در آن غلبه داشته، تا پایان پالئوزوئیک تحت تأثیر کوه‌سازی‌ بوده است.

نتیجه آن‌که، سری طولانی حوادث در یک رشته کوه‌ حاکی از نزدیک شدن قطعات متحرک پوسته به‌هم است که‌ موجب فشردن مناطق باریکی می‌شود که در امتداد همین‌ مناطق فعال سرانجام کوه‌ها سر برمی‌آورند. بالازدگی‌ نشانه خاتمه حرکت دو صفحه به‌سوی هم و جوش خوردن‌ آن‌هاست. از آن به‌بعد دو صفحه به‌صورت قطعه پایدار واحدی عمل می‌کند و ممکن است صدها میلیون سال در همان شرایط باقی بماند. وقتی پایداری اثر کند، سیستم‌ کاملاً جدیدی از رشته کوه‌ها تحول خواهد یافت.


توالی کوه‌زایی‌ها

سرعت تشکیل سنگ‌ها و کانی‌های آذرین در طول‌ زمان زمین‌شناسی ثابت نیست. در زمان‌های مختلف در مناطق بزرگی از پوسته، به ‌وسعت میلیون‌ها کیلومتر مربع، فعالیت‌های آذرین خاتمه پیدا می‌کند. با استفاده‌ از روش‌های پرتوسنجی می‌توان زمان‌هایی را که مقادیر زیادی از سنگ‌های آذرین و دگرگونی در یک دوره سرد شده‌اند، مشخص کرد. این دوره‌ها، موقعیت‌هایی است که‌ مناطق بزرگی از پوسته بالا آمده، پایدار شده و سرد شده است، و مشخص‌کننده تغییر از شرایط کوه‌زایی به‌شرایط غیر کوه‌زایی در هر بخشی از پوسته می‌باشد.

با رسم منحنی تغییرات فعالیت‌های پلوتونیک برحسب‌ زمان زمین‌شناسی می‌توان نشان داد که پوسته قاره‌ای‌ تدریجا مناطق بزرگتری از پوسته را پایدار می‌کند. هر بار چنین شود، شبکه کمربندهای فعال از نظر اندازه‌ کوچک شده و سطح پوسته پایدار شده افزایش می‌یابد. در طول ٠٠٠٣ میلیون سال گذشته اثر بسیاری از این‌گونه‌ تغییرات را می‌توان یافت. مثلا اگر حجم فعالیت‌های‌ کوه‌زایی از پره‌کامبرین پسین را در نظر بگیریم، می‌بینیم که کمربندهای کوه‌زایی زیادی در افریقا، در کامبرین که در بخش‌های بزرگی از این قاره بالازدگی رخ‌ داده، غیر فعال شده‌اند. آنگاه بالازدگی دوئین، موجب‌ پیدایش قاره ماسه سنگ سرخ قدیمی در نیمکرۀ شمالی‌ شده و با بالازدگی تریاس، که به‌کوه‌سازی هرسی‌نین‌ (پالئوزوئیک فوقانی) خاتمه داده، دنبال شده است. نتیجه‌ این کار محدود شدن کمربندهای کوه‌زایی فعال در زمان‌ ترشیاری به‌کمربندهای دور اقیانوس آرام و رشته کوه‌های‌ آلپ است که از اندونزی تا اروپای غربی و افریقای شمالی‌ امتداد دارد. تغییرات تقریبا مشابهی که منجر به‌محدود شدن کوه‌سازی گردید در فاصله تقریبا ٢٨٠٠ تا ٢٠٠٠ میلیون سال پیش و هم‌چنین ۱٨٠٠ تا ۱٢٠٠ میلیون سال پیش اتفاق افتاد. در مقابل به‌نظر می‌رسد که در شروع‌ سه دوره طولانی از زمان زمین‌شناسی که از ٢٨٠٠، ۱۹٠٠ و ۱۱٠٠ میلیون سال پیش آغاز شده، کمربندهای‌ کوه‌زایی جدید و وسیعی برپا شده باشد. از این نظر تاریخ کوه‌زایی، تناوبی از دوره‌های نسبتاً کوتاه تشکیل‌ کمربندهای کوه‌زایی وسیع و دوره‌های بسیار طولانی‌تر تخریب آن‌هاست.

اگر به‌تشکیل کوه‌ها، در ارتباط با دیگر پدیده‌های بزرگ مقیاس زمین‌شناسی نگاه کنیم، رابطۀ بسیار ساده‌ای می‌یابیم. وقتی کوه‌زایی خاتمه می‌یابد، بالازدگی روی می‌دهد و پوستۀ قاره‌ای پایداری تشکیل‌ می‌شود که در آن چند صفحۀ کوچکتر پوسته به‌وسیله‌ کمربندهای متحرک تازه پایدار شده‌ای به‌هم می‌پیوندد تا قطعۀ بسیار وسیعتری از پوستۀ سخت ایجاد کند. با تشکیل قطعات پایدار دیگر، وسعت پوسته سخت تدریجا افزایش می‌یابد. در مرحله‌ای، بین قطعات پایدار شکاف‌هایی به‌وجود می‌آید که آن‌ها را چند پاره می‌کند و در بین آن‌ها پوسته اقیانوسی تشکیل می‌شود. در خلال این‌ گسیختگی، در لبه‌های پیشروندۀ قاره‌های جدا شده، رشته‌ کوه‌ها به‌تکامل خود ادامه می‌دهند. رشته کوه‌ها قدیمی‌تر در درون قطعات، در این مرحله به‌عمر فعال خویش‌ خاتمه می‌بخشند. از آن‌جا که زمین کروی است، با پراکندگی قطعات قاره‌ای، سرانجام این قطعات با ترکیب‌ جدیدی دوباره گردهم آمده و یک یا دو ابر قاره تشیکل‌ می‌دهند. با تولید پوسته جدید در اقیانوس‌های اطراف‌ این ابر قاره‌ها تحت فشار قرار می‌گیرند. به‌این ترتیب‌ است که احتمالا سیستم جدیدی از کمربندهای چین‌خورده‌ در داخل ابر قاره‌های جدید، شروع به‌تکامل می‌کنند. گذشت زمان این توده‌های قاره‌ای مجدداً پایدار شده‌ شکسته می‌شوند و به‌این ترتیب یک دوره دیگر پراکندگی‌ قاره‌ای آغاز می‌شود.

براساس چنین دیدگاهی از تاریخ زمین‌شناسی‌ نسبتی از پوستۀ قاره‌ای که در کوه‌سازی شرکت داشته‌ در طول زمان زمین‌شناسی، در چرخه‌هایی طولانی در حدود ٨٠٠ میلیون سال یا بیشتر، تغییر کرده است.


[] يادداشت‌ها




[] پی‌نوشت‌ها

این مقاله خلاصه‌ای است از مقالۀ orogeny اثر john sutton از کتاب‌ Understanding the Earth که به‌وسیله دانشگاه‌ OPen University انگلستان در سال ۴٧۹۱ منتشر شده است.
Orogeny
G. K. Jilbert
fold moutain belts
Oceanic ridges
rift valleys
continental stopes
Oceanic trenches
island arcs
fold belts
flysch
molase
aplift
basement
nappe
geosynclines
slate
فانروزوئیک‌ Phanerozoic شامل دوران‌های پالنوزوئیک، ، مزوزوئیک و سنوزوئیک است
سپر Shieldها بخش‌های بزرگی از قاره‌ها هستند که در طول یک دوره طولانی نسبتاً پایدار بوده‌اند و غالباً از سنگ‌های‌ پرکامبرین تشکیل شده‌اند.
Old Red Sandstone

[] جُستارهای وابسته






[] سرچشمه‌ها

محمود صداقت، کوه‌زایی، مجلۀ رشد (آموزش زمین‌شناسی)، زمستان ۱٣٦٣ - شماره ۱، صص ٢٠-٢٧