چرخه ویلسون چیست ؟

چرخه ویلسون یکی از مفاهیم کلیدی در زمین شناسی است که فرآیند باز شدن و بسته شدن اقیانوس ها در حاشیه قاره ها را توضیح می دهد. این نظریه به نام توزو ویلسون، استاد دانشگاه تورنتو، نامگذاری شده که در سال ۱۹۶۶ با انتشار مقاله ای مهم، شواهدی از تکه تکه شدن ابرقاره پانگه آ در اوایل دوره ژوراسیک ارائه کرد. ویلسون وجود پانگه آهای قدیمی تر را مطرح کرد که شکل گیری و نابودی آن ها تنها از طریق چرخه های باز و بسته شدن حوضه های اقیانوسی قابل توضیح بود. این ایده نقش اساسی در تقویت نظریه اشتقاق قاره ها داشت و توانست دیدگاه های علمی درباره تحول پوسته زمین را به طور بنیادین تغییر دهد.

جهت بررسی تجهیزات معدن کلیک کنید.

مراحل چرخه ويلسون

هر حوضه اقیانوسی روندی طبیعی را طی می کند که از مرحله ریفت اصلی آغاز می شود. در این مرحله شکاف هایی در پوسته قاره ای ایجاد شده و زمینه برای تشکیل حوضه های اقیانوسی فراهم می شود. سپس حوضه وارد مرحله رشد می شود که طی آن مساحت آن افزایش یافته و حواشی قاره ای حالت غیر فعال دارند.

در واقع با گذر زمان، یک یا چندین حاشیه وارد مرحله فرورانش می شود، حوضه تنگ تر و باریک تر شده و در آخر با برخورد قاره ای، کاملاً بسته می شود. به جای آن، جوش خوردگی افیولیتی در حوضه قاره ای شکل می گیرد. این چرخه سنگی که حدود ۲۰۰ میلیون سال طول می کشد، به عنوان چرخه ویلسون شناخته می شود و نقش مهمی در تحولات زمین شناسی دارد.

مرحله A-كراتون قاره اي پايدار

در چرخه ویلسون، کِراتون های قاره ای پایدار توسط حوضه های اقیانوسی احاطه شده اند و به مرور زمان در اثر فرسایش به سمت دریا گسترش می یابند و سطحی هموار به نام پنی پلن ایجاد می کنند. در این مرحله، هیچ فعالیت تکتونیکی، آتشفشانی یا زمین لرزه ای رخ نمی دهد و قاره ها در تعادل ایزوستاتیکی کامل قرار دارند. فرسایش مداوم باعث تشکیل ماسه سنگ های بالغ و کوارتز دار می شود و در شرایط آب و هوایی گرم، رسوبات آهکی نیز گسترش می یابند. قاره ها از سنگ های فلسیک سبک مانند گرانیت ساخته شده اند و شناور تر از حوضه های اقیانوسی هستند که از سنگ های مافیک سنگین مانند بازالت و گابرو تشکیل شده اند.

مرحله B- نقطه داغ وريفت زايي

در چرخه ویلسون، زمانی که قاره پایدار وارد مرحله آشوب می شود، ستونی از ماگمای مافیک و اولترامافیک از عمق گوشته به سمت سطح حرکت کرده و یک نقطه داغ ایجاد می کند. گرمای این نقطه داغ باعث کشیدگی و در نتیجه شکسته شدن پوسته قاره ای می شود، که ترک هایی در امتداد بازوی سه گانه ریفت از مرکز نقطه داغ گسترش می یابند.

این فرآیند اولین مرحله ریفت زایی را آغاز می کند و قاره به دو بخش شرقی و غربی تقسیم می شود. در این مرحله، ولکانیسم مافیک غالب است و سنگ های فلسیک از ذوب تفریقی پوسته قاره ای تشکیل می شوند. همزمانی تشکیل سنگ های مافیک و فلسیک به توزیع بایمودال معروف است و منجر به گسترش دره های ریفتی، دلتا ها و حوضه های دریایی باریک می شود.

مرحله C – تشكيل پوسته اقيانوسي جديد : حاشيه نابالغ واگرا

در یکی از مراحل چرخه ویلسون، گاهی نقطه داغی در پوسته زمین شکل می گیرد که ممکن است پس از مدتی فعالیت از بین برود. اما زمانی که زنجیره ای از نقاط داغ با یکدیگر پیوسته و سلول های همرفتی ایجاد می کنند، این جریان گرمایی، نقطه داغ را به یک سیستم ريفتينگ فعال تبدیل کرده و زمینه شکل گیری یک حوضه اقیانوسی جدید را فراهم می آورد.

این فرآیند با تزریق دايك های بازالتی به درون پوسته قاره ای نازک شده آغاز می شود که در نتیجه باعث اختلاط ماگمای مافیک با سنگ های گرانیتی قاره ای شده و پوسته تحولی ایجاد می شود. با تداوم فعالیت آتشفشانی، دو قطعه قاره ای از هم فاصله گرفته و سنگ های آذرین مافیک، لایه های ليتوسفر اقيانوسی یا واحد افيوليتي را شکل می دهند.

جهت خرید سنگ شکن فکی کلیک کنید.

مرحله D- حاشيه واگراي بالغ

در یکی از مراحل چرخه ویلسون، بخش شرقی قاره از سایر بخش ها جدا شده و تنها حوضه اقیانوسی جدید با مرکز بازشدگی خود یعنی پشته میان اقیانوسی باقی می ماند. در این مرحله، گرمای سلول های کُنوشنی به سطح می رسد و در ناحیه ريفت حفظ می شود. با گسترش حوضه، یک حاشیه قاره ای جدید به نام حاشیه واگرا یا DCM شکل می گیرد که به تدریج سرد شده و سرعت فرو نشست آن کاهش می یابد.

بر روی این حاشیه، منشور بزرگی از رسوبات تخریبی و زیست ، شیمیایی نهشته می شود. در مناطقی مانند ویرجینیای امروزی، آثار این فرآیند به صورت ماسه سنگ های ساب ولکانی و شیل ها دیده می شود که بازگشایی اقیانوس اطلس را رقم زده اند.

مرحله E- ايجاد مرز همگرا – تشكيل كوه هاي قوس جزاير آتشفشاني

در چرخه ویلسون، فرآیند واگرایی و ایجاد پوسته اقیانوسی جدید ممکن است ده ها تا صدها میلیون سال طول بکشد. در برخی مناطق، واگرایی متوقف شده و قاره ها به سمت یکدیگر حرکت می کنند که اینجا مرز همگرایی شکل می گیرد. این مرز زمانی ایجاد می شود که پوسته اقیانوسی در چند نقطه شکسته شده و به سمت گوشته فرورانده شود. زون های فرورانش می توانند در هر نقطه و به هر جهتی در حوضه اقیانوسی رخ دهند. از جمله زون های سابداکشن :

• درون حوضه اقیانوسی : فرورانش پوسته های اقیانوسی (نوع جزیره قوسی)
• در حاشیه قاره : فرورانش پوسته های اقیانوسی ، قاره ای (نوع کوردیلرین)

در زون های فرورانش، بخشی از پوسته اقیانوسی به زیر پوسته دیگر کشیده شده و در عمق حدود ۱۲۰ کیلومتری به ذوب می رسد و ماگما ایجاد می شود. این ماگما یا باتولیت ها را می سازد یا از شکاف های کف اقیانوس خارج شده و جزایر اقیانوسی را شکل می دهد. حوضه جلوی قوس را حوضه پیش کمان و حوضه پشت قوس را حوضه پشت کمان می نامند.

در این فرآیند، ذوب بخشی مواد گوشته، سنگ های آذرین جدیدی مانند دیوریت و گرانودیوریت تولید می کند. همچنین زوج کمربند های دگرگونی شامل دگرگونی های نوع باروین و دگرگونی فشار ، دما بالا در محل فرورانش ایجاد می شوند. اقیانوس های باقیمانده نیز در اثر ادامه فرورانش کوچک شده و در نتیجه ناپدید می شوند.

مرحله F- كوه زايي برخورد قاره- جزيره قوسي

در مرحله ای از چرخه ویلسون، بخش غربی قاره با جزیره قوسی برخورد کرده و فرآیند کوهزایی رخ می دهد. در این برخورد، حوضه اقیانوسی باقیمانده به یک زمین درز یا سوچورزون تبدیل می شود. کوه زایی های حاصل دو نوع دارند :

• برخورد قاره – جزیره قوسی
• برخورد قاره – قاره

در هر برخورد، یک صفحه تکتونیکی روی صفحه دیگر رانده می شود. صفحه بالایی را هینترلند (Hinterland) و صفحه زیرین را فورلند (Foreland) می نامند.

مرحله G- كوه زايي تيپ كورديلرن

در ادامه چرخه ویلسون، زون فرورانش زیر قوس آتشفشانی از بین می رود و کوه های موجود در حاشیه غربی قاره مسطح می شوند اما همچنان نیرو های تکتونیکی قاره را از دو سمت به هم نزدیک می کنند. در نتیجه، زون فرورانش جدیدی در هر نقطه ای از حوضه اقیانوسی آغاز شده و قوس جزیره ای تازه ای شکل می گیرد. فرآیند هایی مانند تشکیل گودال، فرورانش و ذوب بخشی پوسته اقیانوسی، همراه با رسوب گذاری ملانژ و دگرگونی به شیست آبی، مشابه فرآیند های کوه زایی جزایر قوسی رخ می دهد. این فعالیت ها در امتداد حاشیه قدیمی واگرای قاره انجام می شود.

مرحله H- كوه زايي برخورد قاره- قاره

در مرحله پایانی چرخه ویلسون، حوضه اقیانوسی باقیمانده بسته شده و با برخورد قاره ها، کوهزایی نوع برخورد قاره ای شکل می گیرد. این کوه زایی شباهت هایی به کوه زایی برخورد قاره ، قوس دارد، با تشکیل ساختار هایی مانند هینترلند، فورلند و رشته کوه های بلند مانند هیمالیا. در این نوع کوهزایی، سنگ های DCM و منشور های افزاینده به سمت فورلند رانده می شوند، در حالی که در برخورد قاره-قوس، قطعات پوسته اقیانوسی و کمان آتشفشانی به سمت فورلند منتقل می شوند. رسوبات حاصل از فرسایش این کوه ها در حوضه فورلند ترکیب متفاوتی نسبت به رسوبات جزایر قوسی دارند و پس از برخورد، حوضه فورلند دچار فرونشست می شود.

سخن پایانی

در پایان می توان گفت که چرخه ویلسون با ارائه الگویی منظم برای باز شدن و بسته شدن اقیانوس ها، تحولی بنیادین در فهم پویایی پوسته زمین ایجاد کرد. این چرخه، از ایجاد شکاف های اولیه در قاره های پایدار تا تشکیل کوه های عظیم از برخورد قاره ها، روندی حدود ۲۰۰ میلیون ساله را شامل می شود و درک ما از ریفت زایی، گسترش کف اقیانوس، فرورانش، و کوه زایی را کامل تر کرده است. در واقع شناخت مراحل مختلف این چرخه، همچون نقاط داغ، حواشی واگرا، زون های فرورانش و برخوردهای قاره ای، نقش کلیدی در تبیین تاریخ زمین و تکامل قاره ها و اقیانوس ها ایفا می کند.