Transition between the Pacific and African mantle domains beneath southwest Pacific marginal basins

في أعماق ما تحت سطح الأرض، لا يعتبر باطن الكوكب حساءً متجانساً ومضطرباً، بل ينقسم بدلاً من ذلك إلى أقاليم شاسعة ومتميزة ظلت منفصلة لمئات الملايين من السنين. تخيل الوشاح كأنه محيط عملاق وبطيء الحركة من الصخور. لفترة طويلة، عرف العلماء أن الصخور الموجودة تحت المحيط الهادئ تختلف كيميائياً عن الصخور الموجودة تحت المحيطين الأطلسي والهندي. هذا الاختلاف هو إرث لكيفية تحرك الصفائح التكتونية واصطدامها عبر العصور. فبينما تغوص الصفائح في أعماق الوشاح، فإنها تحمل معها قطعاً من قشرة الأرض، مما يغير التركيبة الكيميائية للصخور في الأسفل. ومع مرور الوقت، خلقت هذه العملية انقساماً حاداً: جانب واحد من الكوكب يحمل نمط "المحيط الهادئ"، بينما يحمل الجانب الآخر نمط "أفريقيا". والسؤال الكبير الذي كان يشغل علماء الجيولوجيا هو أين يقع هذا الخط غير المرئي بالضبط، وكيف تغير مع انجراف القارات وانفتاح وانغلاق المحيطات.

لقد تتبع فريق من الباحثين الآن هذا الحد عبر صخور جنوب غرب المحيط الهادئ، وهي منطقة تعرضت فيها قشرة الأرض للتمدد والتحطم لملايين السنين. ومن خلال تحليل البصمات الكيميائية لعينات الحمم البركانية القديمة من قاع المحيط، وجدوا أن خط التماس بين عالمي الوشاح هذين ليس ثابتاً في مكانه. بدلاً من ذلك، فقد تحرك وتطور، مشكلاً بفعل التاريخ المعقد لنطاقات الاندساس حيث تنزلق صفيحة تحت أخرى. ويكشف عملهم أن هذا الحد ليس مجرد خط بسيط على الخريطة، بل هو منطقة ديناميكية تغير موقعها وعمقها بمرور الوقت، تاركة سجلاً واضحاً في الصخور التي تشكلت هناك.

ركز العلماء دراستهم على سلسلة من الأحواض في جنوب غرب المحيط الهادئ، بما في ذلك بحر تسمان، وبحر كورا، وحوض سانتا كروز. هذه المناطق مميزة لأنها تشكلت عندما بدأت قارة "زيلانديا" القديمة والقارة الأسترالية في التباعد. وبينما كانت الأرض تتمدد وقاع المحيط يتوسع، ارتفقت الصهارة (الماغما) من أعماق الأرض لملء الفجوات، مما أدى إلى إنشاء صخور جديدة. جمع الباحثون عينات من هذه الصخور، وتحديداً بالبحث في بازلت حيد منتصف المحيط، وهي النوع الأكثر شيوعاً من الحمم البركانية الموجودة في قاع المحيط، وبازلت الجزر المحيطية، وهي مشابهة للحمم الموجودة في الجزر البركانية مثل هاواي. وقد قاموا بتأريخ هذه الصخور لتحديد زمن تشكلها، حيث كانت بعض العينات قديمة بقدر 84 مليون سنة، وأخرى حديثة بقدر 22 مليون سنة.

ولفهم أصل هذه الصخور، قاس الفريق نسب عناصر معينة داخلها، مثل السترونشيوم، والنيوديميوم، والرصاص، والهافنيوم. تعمل هذه العناصر بمثابة بطاقة هوية كيميائية للمصدر الوشاحي. ووجد الباحثون نمطاً واضحاً: الصخور من الأحواض الهامشية القارية الأقدم، التي تشكلت بين 84 و50 مليون سنة مضت، حملت البصمة الكيميائية لنطاق الوشاح "الأفريقي". وكان هذا صحيحاً رغم أن هذه الأحواض تقع في منطقة المحيط الهادئ. وفي المقابل، أظهرت الصخور الأحدث، التي تشكلت بعد 50 مليون سنة في الأحواض المحيطية جهة الشرق، البصمة المميزة لوشاح "المحيط الهادئ". ويشير هذا التحول إلى أن الحدود بين نطاقي الوشاح هذين كانت تقع ذات يوم في مكان أبعد جهة الشرق، مباشرة على حافة قارة زيلانديا، قبل أن تنتقل إلى موقعها الحالي.

كما تناولت الدراسة الأجزاء الأعمق من الوشاح من خلال فحص الصخور التي تشكلت من "البقع الساخنة"، وهي عبارة عن أعمدة من المواد الساخنة الصاعدة من قاع الوشاح. ووجد الباحثون أن البقع الساخنة في الشمال، مثل سلاسل "تسمانتيد" و"لورد هاو"، أنتجت صخوراً ذات بصمة كيميائية تُعرف باسم EM-1، المرتبطة بنطاق الوشاح الأفريقي الغني. ومع ذلك، فإن البقع الساخنة في الجنوب، بالقرب من هوامش زيلانديا والقارة القطبية الجنوبية، أنتجت بصمة مختلفة تسمى HIMU، المرتبطة بوشاح المحيط الهادئ العميق. وهذا يشير إلى أنه بينما كان الطبقة العليا من الوشاح في هذه المنطقة تهيمن عليها النمط الأفريقي، كان الوشاح العميق تحتها لا يزال ذا طبيعة محيطية هادئية. لقد كان النطاقان متراكمين فوق بعضهما البعض، مما خلق تأثيراً طبقياً معقداً.

أحد النتائج الرئيسية للورقة البحثية هو أن الحدود بين عالمي الوشاح هذين لا تحددها مناطق الاندساس الحديثة التي نراها اليوم. لفترة طويلة، اعتقد العلماء أن منطقة الاندساس الحالية، حيث تغوص صفيحة المحيط الهادئ تحت الصفيحة الأسترالية، تمثل خط التماس. ومع ذلك، فإن الأدلة الكيميائية من الصخور الأقدم تظهر أن هذا الخط كان يقع ذات يوم في مكان أبعد بكثير جهة الشرق، على طول الحافة القارية لزيلانديا. ويجادل الباحثون بأن حركة منطقة الاندساس بمرور الوقت، وتحديداً حدوث انعكاس في اتجاه الاندساس حول 50 مليون سنة مضت، قد دفعت الحدود نحو الغرب. وقد سمح هذا التحرك لوشاح المحيط الهادئ بالتدفق إلى المنطقة التي كان يهيمن عليها سابقاً الوشاح الأفريقي.

كما تستبعد الدراسة عدة تفسيرات أخرى للاختلافات الكيميائية المشاهدة في الصخور. نظر الباحثون فيما إذا كان اختلاط المواد الناتجة عن الرواسب المندسة أو تفتت القشرة القارية القديمة يمكن أن يفسر هذه الأنماط، لكن البيانات لم تدعم هذه الأفكار. بدلاً من ذلك، تشير الأدلة بقوة إلى أن حركة نطاقات الوشاح نفسها هي المحرك الأساسي. فالبصمات الكيميائية متميزة ومنتشرة للغاية بحيث لا يمكن أن تكون نتيجة تلوث موضعي أو اختلاط صغير النطاق. وتشير الأنماط إلى عملية عالمية واسعة النطاق حيث ظل الوشاح العميق منفصلاً إلى مقاطعين متميزين لمئات الملايين من السنين.

ومن خلال الجمع بين البيانات الكيميائية ونماذج كيفية تحرك صفائح الأرض عبر الزمن، تمكن الباحثون من إعادة بناء تاريخ هذا الحد. وهم يقترحون أنه خلال الوقت الذي كانت فيه القارة العظمى "بانجيا" تتجمع، أدى الاندساس طويل الأمد لصفيحة المحيط الهادي إلى إنشاء حلقة من الوشاح الغني حول المحيط الهادئ. عملت هذه الحلقة كحاجز، حافظ على انفصال نطاقي الوشاح الهادئ والأفريقي. ومع تفتت القارات وتحول مناطق الاندساس، تحرك الحد بين هذين النطاقين، لكن الاختلاف الكيميائي الجوهري ظل قائماً. تقدم الدراسة خريطة مفصلة لكيفية تطور هذا الحد، موضحاً أنه سمة أولية لوشاح الأرض استمرت عبر دورات متعددة من تشكل وتفكك القارات العظمى.

إن تداعيات هذا العمل تمتد لما هو أبعد من مجرد فهم تاريخ جنوب غرب المحيط الهادي. فهي تقدم طريقة جديدة للنظر في كيفية عمل باطن الأرض على نطاق عالمي. إن حقيقة بقاء نطاقات الوشاح هذه متميزة لفترة طويلة كهذه تشير إلى أن باطن الأرض أكثر استقراراً وتنظيماً مما كان يُعتقد سابقاً. إن حركة الحدود ليست عشوائية، بل مدفوعة بالقوى واسعة النطاق لجيولوجيا الصفائح. وهذا يساعد العلماء على فهم التطور طويل الأمد للكوكب وكيف يؤثر الداخل العميق على السطح. كما تسلط الدراسة الضوء على أهمية النظر في كل من الأجزاء الضحلة والعميقة من الوشاح للحصول على صورة كاملة، حيث يمكن للطبقتين أن تتصرفا بشكل مختلف وتخبر كل منهما جزءاً مختلفاً من القصة.

في النهاية، ترسم هذه الأبحاث صورة لأرض ديناميكية حيث لا تكون الحدود بين أقاليمها الداخلية ثابتة، بل يتم إعادة تشكيلها باستمرار بفعل حركة الصفائح فوقها. وتعمل البصمات الكيميائية في صخور جنوب غرب المحيط الهادئ ككبسولة زمنية، تحفظ تاريخ هذه التحركات وتحول نطاقات الوشاح. وتؤكد النتائج أن الانقسام بين الوشاح الهادئ والأفريقي هو حد حقيقي ومادي قد تحرك بمرور الوقت، تاركاً سجلاً واضحاً في الصخور التي تشكلت هناك. ويساعد هذا العمل في ملء الفجوات في فهمنا لباطن الأرض العميق ويوفر رؤية أوضح لكيفية تغير الكوكب على مدار مئات الملايين من السنين الماضية.