رانش قاره ای نظریه ای است که در اوایل قرن بیستم سرچشمه می گیرد، مبنی بر اینکه قاره های زمین در طول زمان زمین شناسی نسبت به یکدیگر حرکت یا رانش می کنند. [1] نظریه رانش قاره از آن زمان تایید شده و در علم تکتونیک صفحه ای گنجانده شده است، که حرکت قاره ها را هنگام سوار شدن بر صفحات سنگ کره زمین مطالعه می کند . [2]
این گمانه زنی مبنی بر اینکه قاره ها ممکن است "رانده شده باشند" برای اولین بار توسط آبراهام اورتلیوس در سال 1596 مطرح شد. یکی از پیشگامان دیدگاه مدرن تحرک، زمین شناس اتریشی، اتو آمفرر بود . [3] [4] این مفهوم به طور مستقل و به طور کامل توسط آلفرد وگنر در انتشارات خود در سال 1915، "منشا قاره ها و اقیانوس ها" توسعه یافت. [5] با این حال، در آن زمان فرضیه او توسط بسیاری رد شد به دلیل عدم وجود مکانیزم انگیزه. در سال 1931، زمین شناس انگلیسی، آرتور هلمز، همرفت گوشته ای را برای این مکانیسم پیشنهاد کرد .
آبراهام اورتلیوس (اورتلیوس 1596)، [6] تئودور کریستوف لیلینتال (1756)، [7] الکساندر فون هومبولت (1801 و 1845)، [7] آنتونیو اسنایدر-پلگرینی (اسنایدر-پلگرینی 1858)، و دیگران قبلاً اشاره کرده بودند که به نظر می رسد اشکال قاره ها در طرف های مخالف اقیانوس اطلس (به ویژه آفریقا و آمریکای جنوبی) با هم همخوانی دارند. [8] WJ Kious افکار اورتلیوس را اینگونه توصیف کرد: [9]
آبراهام اورتلیوس در اثر خود Thesaurus Geographicus ... پیشنهاد کرد که قاره آمریکا "از اروپا و آفریقا جدا شده است ... توسط زمین لرزه ها و سیل ها" و ادامه داد: "اگر کسی نقشه ای را ارائه دهد، بقایای گسست آشکار می شود. جهان و سواحل سه [قاره] را به دقت در نظر می گیرد».
در سال 1889، آلفرد راسل والاس اظهار داشت: "قبلاً حتی در بین زمین شناسان این باور عمومی وجود داشت که ویژگی های بزرگ سطح زمین، نه کمتر از موارد کوچکتر، در معرض جهش های مداوم هستند، و در طول دوره شناخته شده در زمان زمینشناسی، قارهها و اقیانوسهای بزرگ بارها و بارها جای خود را با یکدیگر تغییر دادهاند.» [10] او از قول چارلز لیل نقل میکند که میگوید: «بنابراین، قارهها، اگرچه برای تمام دورانهای زمینشناسی ماندگار هستند، اما در طول اعصار، موقعیت خود را به طور کامل تغییر میدهند». [11] و ادعا می کند که اولین کسی که در این مورد شک کرد جیمز دوایت دانا در سال 1849 بود.
دانا در کتاب راهنمای زمین شناسی خود (1863) می نویسد: "قاره ها و اقیانوس ها طرح کلی یا شکل کلی خود را در زمان های قدیم تعریف می کردند. این در مورد آمریکای شمالی از موقعیت و توزیع اولین بسترهای سیلورین پایین ثابت شده است. واقعیت ها نشان می دهد که قاره آمریکای شمالی در نزدیکی سطح جزر و مد، بخشی در بالا و پایین آن قرار داشته است (ص. 196) . در مورد سایر قاره ها نیز، و اگر خطوط کلی قاره ها مشخص شده بود، نتیجه می شود که خطوط اقیانوس ها کمتر از این نبودند. [13] دانا به شدت در آمریکا تأثیرگذار بود - کتاب راهنمای کانی شناسی او هنوز به شکل اصلاح شده در دست چاپ است - و این نظریه به عنوان نظریه ماندگاری شناخته شد . [14]
به نظر می رسد که این امر با اکتشاف بسترهای عمیق دریا که توسط اکسپدیشن چلنجر ، 1872-1876 انجام شد، تأیید شد، که نشان داد بر خلاف انتظار، زباله های زمینی که توسط رودخانه ها به اقیانوس منتقل می شوند، نسبتاً نزدیک به ساحل در جایی که اکنون وجود دارد، رسوب می کنند. معروف به فلات قاره این نشان میدهد که اقیانوسها یک ویژگی دائمی سطح زمین هستند، نه اینکه با قارهها «مکانهایشان تغییر کند». [10]
ادوارد سوس یک ابرقاره گندوانا را در سال 1885 [15] و اقیانوس تتیس را در سال 1893 پیشنهاد کرده بود، [16] با این فرض که یک پل خشکی بین قارههای کنونی به شکل یک ژئوسنکلاین زیر آب است ، و جان پری مقالهای در سال 1895 نوشته بود که پیشنهاد میکرد که درون زمین سیال بود و با لرد کلوین در مورد سن زمین مخالف بود. [17]
جدای از گمانه زنی های قبلی که در بالا ذکر شد، این ایده که قاره های آمریکا زمانی یک خشکی واحد با اوراسیا و آفریقا تشکیل می دادند، توسط چندین دانشمند قبل از مقاله آلفرد وگنر در سال 1912 فرض شد . [5] اگرچه نظریه وگنر به طور مستقل شکل گرفت و کاملتر از نظریههای پیشینیانش بود، اما وگنر بعداً تعدادی از نویسندگان گذشته را با ایدههای مشابه اعتبار داد: [18] [19] فرانکلین کاکسورثی (بین 1848 و 1890)، [20] روبرتو . مانتووانی (بین 1889 و 1909)، ویلیام هنری پیکرینگ (1907) [21] و فرانک برسلی تیلور (1908). [22]
شباهت سازندهای زمین شناسی قاره جنوبی روبرتو مانتووانی را در سالهای 1889 و 1909 حدس زد که همه قاره ها زمانی به یک ابرقاره ملحق شده اند . وگنر به شباهت نقشه های مانتوانی و خودش از موقعیت های قبلی قاره های جنوبی اشاره کرد. در حدس Mantovani، این قاره به دلیل فعالیت های آتشفشانی ناشی از انبساط حرارتی شکسته شد و قاره های جدید به دلیل گسترش بیشتر مناطق ریپ، جایی که اکنون اقیانوس ها در آن قرار دارند، از یکدیگر دور شدند. این امر باعث شد که Mantovani نظریه ای را ارائه دهد که اکنون بی اعتبار شده است . [23] [24] [25]
رانش قارهای بدون گسترش توسط فرانک برسلی تیلور [26] پیشنهاد شد ، [26] که در سال 1908 (منتشر شده در سال 1910) پیشنهاد کرد که قارهها با فرآیند "خزش قارهای" به موقعیت کنونی خود منتقل شدند، [27] [28] بعداً مکانیسم افزایش نیروهای جزر و مدی در طول کرتاسه که پوسته را به سمت استوا می کشد. او اولین کسی بود که متوجه شد یکی از اثرات حرکت قارهای، تشکیل کوهها خواهد بود و تشکیل هیمالیا را به برخورد شبه قاره هند با آسیا نسبت داد. [29] وگنر گفت که از میان تمام آن نظریه ها، نظریه تیلور بیشترین شباهت را به نظریه او دارد. برای مدتی در اواسط قرن بیستم، نظریه رانش قاره به عنوان "فرضیه تیلور-وگنر" نامیده می شد. [26] [29] [30] [31]
آلفرد وگنر برای اولین بار فرضیه خود را در 6 ژانویه 1912 به انجمن زمین شناسی آلمان ارائه کرد. [5] او پیشنهاد کرد که قاره ها زمانی یک خشکی واحد به نام پانگه آ را تشکیل داده اند ، قبل از اینکه از هم جدا شوند و به مکان های کنونی خود بروند. [32]
وگنر اولین کسی بود که از عبارت «رانش قارهها» (1912، 1915) [5] [18] (به آلمانی: « die Verschiebung der Kontinente ») استفاده کرد و این فرضیه را منتشر کرد که قارهها به نوعی «از هم دور شدهاند». اگرچه او شواهد زیادی برای رانش قاره ارائه کرد، اما نتوانست توضیح قانع کننده ای برای فرآیندهای فیزیکی که ممکن است باعث این رانش شده باشد ارائه دهد. او پیشنهاد کرد که قارهها توسط نیروی شبه گریز از مرکز ( پولفلوکت ) چرخش زمین یا توسط یک جزء کوچک از حرکت نجومی از هم جدا شدهاند ، اما محاسبات نشان داد که این نیرو کافی نیست. [33] فرضیه پولفلوشت نیز توسط پل سوفوس اپشتاین در سال 1920 مورد مطالعه قرار گرفت و غیرقابل قبول بود.
اگرچه در حال حاضر پذیرفته شده است، و حتی با وجود اقلیتی از طرفداران علمی در طول دهه ها، نظریه رانش قاره تا حد زیادی برای سال های متمادی رد می شد و شواهد به نفع آن ناکافی تلقی می شد. یک مشکل این بود که یک نیروی محرکه قابل قبول وجود نداشت. [1] مشکل دوم این بود که تخمین وگنر از سرعت حرکت قارهای، 250 سانتیمتر در سال، غیرقابل قبول بود. [34] (نرخ پذیرفته شده در حال حاضر برای جدایی قاره آمریکا از اروپا و آفریقا حدود 2.5 سانتی متر در سال است). [35] علاوه بر این، با وگنر به دلیل اینکه زمین شناس نبود با جدیت کمتری برخورد می شد. حتی امروزه، جزئیات نیروهایی که صفحات را به پیش میبرند، به خوبی درک نشده است. [1]
زمینشناس انگلیسی آرتور هلمز از نظریه رانش قارهها در زمانی دفاع میکرد که این نظریه عمیقاً نامعلوم بود. او در سال 1931 پیشنهاد کرد که گوشته زمین حاوی سلولهای همرفتی است که گرمای تولید شده توسط واپاشی رادیواکتیو را دفع میکنند و پوسته را در سطح حرکت میدهند. [36] او اصول زمین شناسی فیزیکی ، که با فصلی در مورد رانش قاره به پایان می رسد، در سال 1944 منتشر شد. [37]
نقشههای زمینشناسی آن زمان، پلهای زمینی عظیمی را نشان میداد که روی اقیانوسهای اطلس و هند قرار داشتند تا شباهتهای جانوران و گیاهان و تقسیمبندی قاره آسیا در دوره پرمین را نشان دهند، اما یخبندان در هند، استرالیا و آفریقای جنوبی را در نظر نگرفتند. [38]
هانس استیل و لئوپولد کوبر با ایده رانش قاره مخالفت کردند و روی یک مدل ژئوسنکلین "ثابت" [39] کار کردند که انقباض زمین نقش کلیدی در تشکیل کوهزایی دارد . [40] [41] زمین شناسان دیگری که با رانش قاره مخالف بودند بیلی ویلیس ، چارلز شوچرت ، رولین چمبرلین، والتر بوچر و والتر پنک بودند . [42] [43] در سال 1939 یک کنفرانس بین المللی زمین شناسی در فرانکفورت برگزار شد . [44] این کنفرانس تحت تسلط فیکسیست ها قرار گرفت، به خصوص که آن زمین شناسان متخصص در زمینه زمین ساخت، به جز ویلم ون در گراخت، همگی فیکسیست بودند. [44] انتقاد از رانش و تحرک قارهای در کنفرانس نه تنها از سوی زمینشناسان، بلکه از دیدگاههای رسوبشناسی (نولکه)، دیرینهشناسی (نولکه)، مکانیکی (لمان) و اقیانوسشناسی ( ترول ، ووست ) فراوان بود. [44] [45] هانس کلوس ، سازماندهنده کنفرانس، همچنین یک فیکسیست [44] بود که همراه با ترول معتقد بودند که به جز قارههای اقیانوس آرام ، رفتارشان با اقیانوسها تفاوت اساسی ندارد. [45] نظریه متحرک امیل آرگاند برای کوهزایی آلپ توسط کورت لوش مورد انتقاد قرار گرفت. [44] معدود حرکتکنندگان و متحرکان در کنفرانس به جغرافیای زیستی (Kirsch, Wittmann)، دیرینه اقلیمشناسی ( Wegener, K )، دیرینهشناسی (Gerth) و اندازهگیریهای زمینشناسی (Wegener, K) متوسل شدند. [46] F. Bernauer به درستی Reykjanes در جنوب غربی ایسلند را با خط الراس میانی آتلانتیک یکی دانست ، با این استدلال که کف اقیانوس اطلس درست مانند Reykjanes در حال گسترش است . برنائر فکر میکرد که این گسترش قارهها را تنها در فاصله 100 تا 200 کیلومتری از هم دور کرده است، یعنی عرض تقریبی منطقه آتشفشانی در ایسلند . [47]
دیوید آتنبرو ، که در نیمه دوم دهه 1940 در دانشگاه حضور داشت، حادثه ای را بیان کرد که نشان دهنده عدم پذیرش آن بود: «یک بار از یکی از استادانم پرسیدم که چرا درباره جابجایی قاره با ما صحبت نمی کند و با تمسخر به من گفتند که اگر میتوانستم ثابت کنم نیرویی وجود دارد که میتواند قارهها را جابهجا کند، آنگاه او ممکن است در مورد آن فکر کند، من مطلع شدم. [48]
در اواخر سال 1953 - درست پنج سال قبل از اینکه کری [49] نظریه تکتونیک صفحه را معرفی کرد - نظریه رانش قاره توسط فیزیکدان شایدگر به دلایل زیر رد شد. [50]
از دهه 1930 تا اواخر دهه 1950، آثار ونینگ ماینز ، هولمز، آمبگروو و بسیاری دیگر مفاهیمی را بیان کردند که با نظریه زمین ساختی صفحه مدرن نزدیک یا تقریباً یکسان بود. به طور خاص، زمین شناس انگلیسی، آرتور هولمز، در سال 1920 پیشنهاد کرد که اتصالات صفحات ممکن است در زیر دریا قرار گیرند ، و در سال 1928 که جریان های همرفتی درون گوشته ممکن است نیروی محرکه باشند. [51] دیدگاههای هولمز بهویژه تأثیرگذار بود: در کتاب درسی پرفروشاش، اصول زمینشناسی فیزیکی، او فصلی را در مورد رانش قارهها گنجاند و پیشنهاد کرد که گوشته زمین حاوی سلولهای همرفتی است که گرمای رادیواکتیو را دفع میکنند و پوسته را در سطح حرکت میدهند. [52] [53] پیشنهاد هولمز مخالفت عدم تعادل فاز را حل کرد (سیال زیرین با گرمایش رادیواکتیو از هسته جامد نشد). با این حال، ارتباطات علمی در دهههای 1930 و 1940 توسط جنگ جهانی دوم متوقف شد ، و این نظریه همچنان به کار نیاز داشت تا از پایهگذاری مخالفتهای کوهزایی و ایزوستازی جلوگیری شود . بدتر از آن، عملیترین شکلهای این نظریه وجود مرزهای سلول همرفتی را پیشبینی میکرد که به اعماق زمین میرسیدند، که هنوز مشاهده نشده بود. [ نیازمند منبع ]
در سال 1947، تیمی از دانشمندان به رهبری موریس یوینگ وجود یک خیز در اقیانوس اطلس مرکزی را تایید کردند و دریافتند که کف بستر دریا در زیر رسوبات از نظر شیمیایی و فیزیکی با پوسته قاره متفاوت است. [54] [55] همانطور که اقیانوس شناسان به حمام سنجی حوضه های اقیانوس ادامه دادند، سیستمی از پشته های اقیانوسی میانی شناسایی شد. نتیجه گیری مهم این بود که در امتداد این سیستم، کف اقیانوس جدید ایجاد می شد که منجر به مفهوم " شکاف بزرگ جهانی " شد. [56]
در همین حال، دانشمندان با استفاده از دستگاههایی که در طول جنگ جهانی دوم برای شناسایی زیردریاییها ساخته شده بودند، شروع به شناسایی تغییرات مغناطیسی عجیب و غریب در کف اقیانوس کردند. [57] در طول دهه بعد، به طور فزاینده ای مشخص شد که الگوهای مغناطیسی، آنطور که در ابتدا تصور می شد، ناهنجاری نیستند. هیزن، دیتز، هس، میسون، واین، متیوز و مورلی در مجموعهای از مقالات منتشر شده بین سالهای 1959 و 1963 به طور جمعی دریافتند که مغناطش کف اقیانوس الگوهای گسترده و گورخر مانندی را تشکیل میدهد: یک نوار قطبیت طبیعی را نشان میدهد و نوارهای مجاور قطبیت را معکوس کردند. [58] [59] [60] بهترین توضیح "تسمه نقاله" یا فرضیه واین-متیوز-مورلی بود . ماگمای جدید از اعماق زمین به راحتی از میان این مناطق ضعیف بالا می رود و در نهایت در امتداد تاج پشته ها فوران می کند تا پوسته اقیانوسی جدیدی ایجاد کند. پوسته جدید توسط میدان مغناطیسی زمین مغناطیسی می شود که گهگاه دچار معکوس می شود . تشکیل پوسته جدید سپس پوسته مغناطیسی شده را از هم جدا می کند، شبیه به یک تسمه نقاله - از این رو به این نام می گویند. [61]
بدون جایگزین های قابل اجرا برای توضیح راه راه ها، ژئوفیزیکدانان مجبور شدند به این نتیجه برسند که حق با هولمز بوده است: شکاف های اقیانوس محل های کوهزایی دائمی در مرزهای سلول های همرفتی هستند. [62] [63] تا سال 1967، تقریباً دو دهه پس از کشف شکافهای میانی اقیانوسی، و یک دهه پس از کشف نوار، تکتونیک صفحهای برای ژئوفیزیک مدرن بدیهی شده بود.
علاوه بر این، ماری تارپ ، با همکاری بروس هیزن ، که در ابتدا به مشاهدات تارپ مبنی بر اینکه نقشههای او نظریه رانش قارهای را تأیید میکند، بدبین بود، با استفاده از مهارتهای خود در نقشهبرداری و دادههای لرزهنگاری، برای تأیید این نظریه، تأیید اساسی ارائه کردند. [64] [65] [66] [67] [68]
جک اولیور ، ژئوفیزیکدان ، با ارائه شواهد لرزهشناختی از تکتونیک صفحهای که رانش قاره را در بر میگیرد و جایگزین آن میکند، با مقاله « لرزهشناسی و تکتونیک جهانی جدید» که در سال 1968 منتشر شد، با استفاده از دادههای جمعآوریشده از ایستگاههای لرزهشناسی، از جمله ایستگاههایی که او در اقیانوس آرام جنوبی راهاندازی کرد، اعتبار دارد. . [69] [70] نظریه مدرن تکتونیک صفحهای ، که وگنر را پالایش میکند، توضیح میدهد که دو نوع پوسته با ترکیب متفاوت وجود دارد: پوسته قارهای و پوسته اقیانوسی ، که هر دو بر فراز یک گوشته « پلاستیکی » بسیار عمیقتر شناور هستند . پوسته قاره ای ذاتا سبک تر است. پوسته اقیانوسی در مراکز پخش ایجاد می شود و این، همراه با فرورانش ، سیستم صفحات را به شیوه ای آشفته به حرکت در می آورد که منجر به کوهزایی مداوم و مناطقی از عدم تعادل ایزواستاتیک می شود.
شواهد دال بر حرکت قاره ها بر روی صفحات تکتونیکی اکنون گسترده است. فسیلهای گیاهی و جانوری مشابهی در اطراف سواحل قارههای مختلف یافت میشود که نشان میدهد زمانی به هم پیوستهاند. فسیلهای Mesosaurus ، خزندهای آب شیرین که بیشتر شبیه یک تمساح کوچک است، در برزیل و آفریقای جنوبی یافت میشود. دیگری کشف فسیل های خزنده خشکی Lystrosaurus در سنگ های هم سن در مکان هایی در آفریقا ، هند و قطب جنوب است . [71] همچنین شواهد زنده ای وجود دارد که حیوانات مشابهی در دو قاره یافت می شوند. برخی از خانواده های کرم خاکی (مانند Ocnerodrilidae، Acanthodrilidae، Octochaetidae) در آمریکای جنوبی و آفریقا یافت می شوند.
چیدمان مکمل طرفین آمریکای جنوبی و آفریقا یک تصادف آشکار و موقت است. طی میلیونها سال، کشش دال ، فشار برآمدگی و سایر نیروهای تکتونوفیزیک این دو قاره را بیشتر از هم جدا کرده و میچرخانند. این ویژگی موقتی بود که وگنر را برانگیخت تا آنچه را که او به عنوان رانش قاره تعریف میکند مطالعه کند، اگرچه او زندگی نکرد تا فرضیهاش به طور کلی پذیرفته شود.
توزیع گسترده رسوبات یخبندان پرمو-کربنیفر در آمریکای جنوبی، آفریقا، ماداگاسکار، عربستان، هند، قطب جنوب و استرالیا یکی از شواهد اصلی برای تئوری رانش قاره بود. تداوم یخچالها، که از خطوط و نهشتههای یخچالی جهتیافته به نام تیلیت استنباط میشود ، وجود ابرقاره گندوانا را مطرح میکند که به عنصر مرکزی مفهوم رانش قاره تبدیل شد. خطوط بر اساس موقعیت ها و جهت گیری های فعلی قاره ها، جریان یخبندان را به دور از استوا و به سمت قطب ها نشان می دهد و از این ایده حمایت می کند که قاره های جنوبی قبلاً در مکان های به طور چشمگیری متفاوت بوده اند که با یکدیگر همسایه بوده اند. [18]
ناتوانی وگنر در ارائه توضیح کافی در مورد نیروهای مسئول رانش قاره ها و این باور رایج که زمین جامد و غیرقابل حرکت است، منجر به رد علمی نظریه های او شد.