زمینشناسان با بررسی دقیق ساختار زیر کوههای آلپ ایتالیا، رازی قدیمی را کشف کردهاند: پوستهی تحتانی این منطقه در حال کنده شدن و فرو ریختن در گوشته است. این فرآیند که دانشمندان آن را «باز شدن زیپمانند» نامیدهاند، پاسخ جدیدی به یکی از بزرگترین معماهای زمینشناسی ایتالیا ارائه میدهد.
کوههای آپنین در امتداد شبهجزیرهی ایتالیا کشیده شدهاند و سالهاست زمینشناسان را به چالش کشیدهاند. این رشتهکوه همزمان در دو جهت متضاد رفتار میکند: لبهی خارجی آن تحت فشار فشردهسازی قرار دارد، در حالی که بخشهایی از پوسته در عقبهی آن در حال کشیدگی و باز شدن هستند. Communications Earth & Environment
مدتها تصور میشد که این رفتار متناقض ناشی از فرآیند عقبنشینی ورقهی فرورانش است، اما دادههای جدید نشان میدهد عامل دیگری نیز در این معما نقش دارد.
معمای دوقطبی آپنین
بر اساس توضیحات ارائهشده، پوستهی زمین در زیر این رشتهکوه با فرآیندی به نام لایهکندی (delamination) مواجه است. در این فرآیند، بخشهای متراکمتر پوستهی تحتانی به همراه سنگکرهی چسبیده به آن، از پوستهی بالایی جدا شده و به سمت گوشته فرو میروند.
اما نکتهی کلیدی اینجاست که این جداشدگی مانند یک زیپ، با یک وجه مهاجر حرکت میکند؛ نقطهای که دانشمندان آن را «لولا» مینامند و به تدریج در امتداد ایتالیا و به سوی جلگهی دریای آدریاتیک در حرکت است.
این کوهها حدود ۱۲۰۰ کیلومتر در امتداد شبهجزیرهی ایتالیا گسترده شدهاند و سازهی زمینشناختی منحصر به فردی را تشکیل میدهند. مانند بسیاری از رشتهکوهها، آپنین نیز بر اثر فشار صفحههای سازندهی پوستهی زمین شکل گرفته است؛ فرآیندی که طی میلیونها سال باعث چینخوردگی و ضخیمشدن پوسته و پدید آمدن قلههای مرتفع شده است.
تغییر ناگهانی در الگوی زمینساختی
حدود ۱۰ تا ۲ میلیون سال پیش، زمانی که ورقهی سنگی در حال فرو رفتن در گوشته بود، پس از تشکیل رشتهکوه، پوستهی پشت آن شروع به کشیده شدن کرد و دریای Tyrrenian شکل گرفت. این پدیده آپنین را در موقعیتی غیرعادی قرار داد: لبهی خارجی همچنان تحت فشار فشردهسازی بود، در حالی که پوستهی دورتری در حال کشش و باز شدن بود.
گزارش منتشرشده در Annals of Geophysics
اما حدود ۲ میلیون سال پیش، این وضعیت تغییر کرد. فاز اصلی کششی که منجر به تشکیل دریای Tyrrenian شده بود، به پایان رسید و فشردهشدگی در جلوی آپنین نیز به شدت کاهش یافت.
با این وجود، این رفتار متناقض زمینساختی همچنان ادامه داشت و نشان میداد عامل دیگری در این فرآیند نقش دارد.
شواهد جدید از اعماق زمین
پژوهشگران برای یافتن پاسخ، دادههای متعددی را کنار هم گذاشتند: اندازهگیریهای زلزله و جیپیاس چند دههی اخیر، تصاویر راداری ماهوارهای و نقشههایی از مرز پوسته و گوشته — ناحیهای که زمینشناسان آن را با نام مخفف ناهمگرائی مهورو میشناسند.
الگوی جالبی نمایان شد: انواع مختلف این تغییر شکل حول یک ساختار مشترک در اعماق آپنین متمرکز بودند. پژوهشگران در امتداد بیش از ۵۰۰ کیلومتر از این رشتهکوه، منطقهای را شناسایی کردند که در آن، مرز پوسته-گوشته در دو طرف تیرونین و آدریاتیک بر هم همپوشانی دارد.
آنها این پوستهی مضاعف را ناحیهای تفسیر میکنند که در آن پوستهی تحتانی در حال کنده شدن است — وجه مهاجرِ همین فرآیند «باز شدن زیپی».
زلزلهها نیز حول این مرز خوشه زدهاند. در پشت و بالای لولا، مکانیسم زلزلهها عمدتاً نشان میدهد پوسته در حال کشش و باز شدن است، در حالی که در جلوی آن، حاکم بر زلزلهها فشار و فشردهسازی است.
اندازهگیریهای جیپیاس نیز داستان مشابهی روایت میکنند. در عرض کمربند کوهستانی، حدود ۴ میلیمتر در سال کشش اندازهگیری شده، در حالی که در لبهی خارجی حدود ۲ میلیمتر در سال فشردهشدگی وجود دارد.
حرکت زیپمانند در اعماق زمین
پژوهشگران این پدیده را «تغییر شکل آکاردئونی» مینامند: داخل کمربند کوهستانی کشیده میشود، همزمان با کوتاهشدن در جلو. ورقهی فرورونده ممکن است این الگو را در تکامل اولیهی آپنین توضیح دهد، اما برای شرایط فعلی کافی نیست. دلیل این موضوع، موتور داخلی ongoing لایهکندی زیر کوههاست.
جلوی لولای مهاجر، پوستهی تحتانی و سنگکره هنوز به ورقهی فرورونده متصلاند و پوسته را به سمت پایین میکشند. اما وقتی لولا عبور میکند و لایههای تحتانی کنده میشوند، بار کششی پایینبردار برداشته میشود.
در نتیجه، پوستهی باقیمانده میتواند صاف شده و به سمت بالا بازگردد، زیرا مواد چگال زیرین توسط گوشتهی سبکتر جایگزین میشود. این فرآیند باعث کشش در پشت لولا و همزمان فشردهشدگی و نشست پوستهی متصل در جلو میشود.
این مدل سادهشده است و پرسشهایی دربارهی ساختار دقیق ورقهی فرورونده باقی مانده است، اما یافتهها نشان میدهد آپنین میتواند هدیهای نایاب برای زمینشناسان باشد: مستندسازی تجربیِ یک لولای لایهکندی مهاجر جانبی که در حال ردیابی پوستهکُند شدن سنگکره در مقیاس واقعی است.
پژوهش حاضر در مجلهی Communications Earth & Environment منتشر شده است.
