הודעה לעיתונות: מדוע שולי יבשות שוקעים מהר הצפוי? זרימת מים בתת קרקע מאיצה את קירור קרום כדור הארץ

במחקר חדש שנערך באוניברסיטת חיפה ופורסם בכתב העת Communications Earth & Environment, נמצא כי קרום כדור הארץ מול חופי מזרח ארצות הברית התקרר בקצב מהיר עד פי 1.6 מהצפוי. החוקרים סבורים כי מים שזרמו דרך סלעים געשיים פינו חום מעומק הקרום, קיררו אותו והאיצו את שקיעתו

במחקר חדש שנערך באוניברסיטת חיפה, ופורסם בכתב העת Communications Earth & Environment, נמצא כי קרום כדור הארץ, בתווך שבין היבשות לאוקיינוסים, התקרר בקצב מהיר עד פי 1.6 מהקצב שמניחים המודלים הגיאולוגיים המקובלים. בעקבות ההתקררות המואצת נעשו הסלעים נעשו 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, ותהליכים שייחסנו במשך שנים רק לקירור פסיבי דורשים כעת הסבר נוסף”, אמר ד”ר גיא לנג מבית הספר למדעי הים ע”ש צ’רני באוניברסיטת חיפה, מעורכי המחקר.

כאשר יבשות נבקעות ומתרחקות זו מזו קרום כדור הארץ נמתח ונעשה דק יותר בתגובה לכך. עם התקדמות התהליך עולה חומר מגמתי חם מעומק כדור הארץ ומתקרר ליצירת קרום אוקיאני חדש. תהליך זה מוביל להיווצרות אוקיאנוס חדש. בקצות היבשות נותרים אזורים נרחבים המכונים שולי יבשת פסיביים. עם הזמן מתקררים אזורים אלה באמצעות הולכת החום מעלה, הם שוקעים ומתכסים בשכבות עבות של משקעים. עובי שכבות המשקעים מוכתב על ידי קצב קירור הקרום: ככל שהקירור מהיר יותר, ישקעו שכבות עבות יותר בזמן קצר יותר.

בכמחצית מהאזורים האלה עלו ממעמקי כדור הארץ, בזמן התפצלות היבשות, כמויות עצומות של סלע מותך־מגמה. חלק מהמגמה חדרה אל הקרום וחלקה התפרץ וכיסה אותו בשכבות עבות עשויות בזלת. בשל כך מכונים אזורים אלה ‘שולי יבשת עשירים במגמה’. במשך עשרות שנים התקשו המודלים הגיאולוגיים להסביר מדוע אזורים אלו שקעו במהירות רבה יותר ומדוע הצטברו מעליהם שכבות משקעים עבות בהרבה מהצפוי על ידי מודלים המניחים הולכת חום פסיבית. במחקר הנוכחי ביקשו ד”ר לנג, פרופ’ איציק מקובסקי, פרופ’ אורי טן ברינק, מהחוג למדעים גאו־ימיים ע”ש שטראוס באוניברסיטת חיפה ומהמכון הגיאולוגי האמריקני, לבדוק אילו תהליכים יכולים להסביר את השקיעה המהירה של אזור נרחב המצוי מול החוף האטלנטי של ארצות הברית. אזור הנחשב דוגמה מובהקת לשול יבשת עשיר במגמה.

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 30,000 התאמות חוזרות של המודל למדגמים שונים מתוך מסד הנתונים, ולאחר מכן השוו את תחזיותיו גם להיסטוריית השקיעה ששוחזרה מקידוח מחקרי עמוק באזור.

מתוצאות המחקר עולה כי במהלך 26 מיליון השנים הראשונות לאחר התפצלות היבשת הצטברו באזור המחקר משקעים בעובי של עד כשמונה קילומטרים, בעוד שהמודלים הגיאולוגיים המקובלים חזו הצטברות קטנה עד פי 2.5. 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 כלל המודל 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.

קראו עוד על המחקר בכתבה שפורסמה באתר ynet