קרום כדור הארץ מול חופי מזרח ארה"ב, בתווך שבין יבשת אמריקה לאוקיינוס האטלנטי, התקרר בקצב מהיר עד פי 1.6 מהקצב שמניחים המודלים הגאולוגיים המקובלים. תגלית זו נחשפה במחקר שנערך באוניברסיטת חיפה, ופורסם בכתב העת Communications Earth & Environment. מחברי המחקר מצאו כי בעקבות ההתקררות המואצת נעשו הסלעים צפופים יותר, האזור שקע מהר יותר ונוצר מקום להצטברות שכבות עבות של משקעים.
"הממצא משנה את הדרך שבה אנחנו מבינים את התפתחות שולי היבשות. אם הקרום מתקרר מהר יותר מכפי שסברנו, גם שקיעת קרקעית הים והצטברות שכבות המשקעים מעליה מתרחשות מהר יותר", אמר ד"ר גיא לנג מבית הספר למדעי הים ע"ש ליאון צ'רני באוניברסיטת חיפה והמכון הגיאולוגי הישראלי, מעורכי המחקר. "על כן, תהליכים שייחסנו במשך שנים רק לקירור פסיבי דורשים כעת הסבר נוסף".
התוצאות העלו: הצטברו משקעים באזור המחקר. אגם הלבה
(צילום: Rainer Albiez/Shutterstock)
כאשר יבשות נבקעות ומתרחקות זו מזו, קרום כדור הארץ נמתח ונעשה דק יותר בתגובה לכך. עם התקדמות התהליך עולה חומר מאגמתי חם מעומק כדור הארץ ומתקרר ליצירת קרום אוקייני חדש. תהליך זה מוביל להיווצרות אוקיינוס חדש. בתווך שבין היבשות לאוקיאנוס החדש נותרים אזורים נרחבים המכונים "שולי יבשת פאסיביים". עם הזמן מתקררים אזורים אלה באמצעות הולכת החום מעלה. הקירור מוביל לעליה בצפיפות הקרום, שקיעתו וכיסויו בשכבות עבות של משקעים.
עובי שכבות המשקעים מוכתב על ידי קצב קירור הקרום: ככל שהקירור מהיר יותר, כך ישקעו שכבות עבות יותר בזמן קצר יותר. בכמחצית מהאזורים האלה עלו ממעמקי כדור הארץ, בזמן התפצלות היבשות, כמויות עצומות של סלע מותך (מאגמה). חלק מאותו סלע מותך חדר אל הקרום וחלקו התפרץ וכיסה אותו בשכבות עבות עשויות בזלת. בשל כך מכונים אזורים אלה "שולי יבשת עשירים במאגמה".
הר הגעש ארטה אלה (Erta Ale) באתיופיה, באזור ההיווצרות של האוקיינוס החדש
(צילום: Ilya unknown/Shutterstock)
הר הגעש. המודלים עדיין לא מצליחים להסביר את מלוא השקיעה של שולי היבשות
(צילום: TJOGR/Shutterstock)
במשך עשרות שנים התקשו המודלים הגאולוגיים להסביר מדוע אזורים אלו שקעו במהירות רבה יותר ומדוע הצטברו מעליהם שכבות משקעים עבות בהרבה מהצפוי על ידי מודלים המניחים הולכת חום פאסיבית. במחקר הנוכחי ביקשו ד"ר לנג, פרופ' איציק מקובסקי ופרופ' אורי טן ברינק, מהחוג למדעים גאו-ימיים ע"ש ד"ר משה שטראוס באוניברסיטת חיפה, המכון הגאולוגי הישראלי ומהמכון הגאולוגי האמריקני, לבדוק אילו תהליכים יכולים להסביר את השקיעה המהירה של אזור נרחב המצוי מול החוף האטלנטי של ארה"ב. אזור זה נחשב לדוגמה מובהקת לשול יבשת עשיר במאגמה.
לשם כך פיתחו החוקרים מודל מתמטי חדש שנועד לשחזר את האופן שבו שולי היבשת התקררו ושקעו לאחר התפצלות היבשות. המודל שילב שלושה תהליכים מרכזיים: המתיחה של קרום כדור הארץ ושל השכבות שמתחתיו, תוספת של סלעים געשיים לקרום והשינויים בקצב מעבר החום דרך הסלעים.
את תחזיות המודל השוו החוקרים לנתונים תת-קרקעיים מאזור המחקר, שהתבססו על מדידות סיסמיות ואפשרו להעריך את עובי הקרום ואת עובי שכבות המשקעים שהצטברו מעליו במהלך 26 מיליון השנים הראשונות שלאחר התפצלות היבשת. כדי לבחון את יציבות התוצאות ביצעו החוקרים 30 אלף התאמות חוזרות של המודל למדגמים שונים מתוך מסד הנתונים, ולאחר מכן השוו את תחזיותיו גם להיסטוריית השקיעה ששוחזרה מקידוח מחקרי עמוק באזור.
איסלנד יושבת בדיוק על קו התפר שבין הלוח הטקטוני הצפון-אמריקני והלוח האירו-אסייתי, שם שני הלוחות הטקטונים נפרדו זה מזה ויצרו קרום אוקייני חדש. סלעי הבזלת משני צדי הבקע הם תוצר של התקררות לבה
(צילום: Lex0077/Shutterstock)
החוקרים: "היכולת לשחזר את קצב הקירור והשקיעה חשובה הרבה מעבר להבנת האזור שנבדק"
(צילום: bart acke/Shutterstock)
מתוצאות המחקר עולה כי במהלך 26 מיליון השנים הראשונות לאחר התפצלות היבשת הצטברו באזור המחקר משקעים בעובי של עד כ-8 ק"מ, בעוד שהמודלים הגאולוגיים המקובלים חזו הצטברות מרבית של כ-3 ק"מ. גם לאחר שהחוקרים הביאו בחשבון את המתיחה הלא אחידה של הקרום ואת הסלעים הגעשיים שנוספו אליו, המודלים עדיין לא הצליחו להסביר את מלוא השקיעה.
רק כאשר נכלל במודל קצב התקררות מהיר יותר הוא הצליח להתיישב עם הנתונים שנמדדו. החוקרים סבורים כי ההתקררות המואצת התאפשרה על ידי מים שזרמו דרך סלעי הבזלת הנקבוביים, התחממו בעומק ונשאו את החום כלפי מעלה. ככל שהחום התפנה מהר יותר, הקרום נעשה צפוף יותר והאזור שקע בקצב מהיר יותר. תהליכים דומים נצפים כיום באיסלנד ובמזרח אפריקה.
"היכולת לשחזר בצורה מדויקת יותר את קצב הקירור והשקיעה של שולי היבשות חשובה הרבה מעבר להבנת התפתחות האזור שנבדק. היא יכולה לשנות את האופן שבו אנו מפרשים את עובי שכבות המשקע, משחזרים שינויי מפלס ים קדומים ומעריכים את ההיסטוריה התרמית של אגנים שבהם התפתחו מערכות נפט וגז", סיכמו החוקרים.
