טקטוניקת הלוחות

רקע

מעטפת כדור הארץ מורכבת משתי שכבות: למעלה נמצאת הליתוספירה, המורכבת מהקרום ומן המעטפת החיצונית, ומתחתיה נמצאת האסתנוספירה, המורכבת מן המעטפת הפנימית. הליתוספירה היא מוצקה ושבורה (שבריה מהווים את הלוחות הטקטוניים), ואילו האסתנוספירה צמיגית ובעלת צפיפות נמוכה, וכך מתאפשרת תנועתם החופשית של הלוחות על גביה. המעטפת התחתונה מוצקה יותר מן המעטפת העליונה, לא בגלל טמפרטורה נמוכה יותר, אלא בשל לחץ רב יותר הפועל עליה.
הלוחות הטקטוניים הם משטחים עצומים בגודלם, אשר משתרעים מתחת ליבשות ולאוקיינוסים. קיימים תשעה לוחות טקטוניים עיקריים (ומספר רב של תת-לוחות), לוחות אלה נעים בתנועה איטית מאוד (בין חצי סנטימטר לשמונה סנטימטרים בשנה). במשך העידנים הגאולוגיים, מצטברת תנועה זו וגורמת לנדידת היבשות. על פי התאוריה המדעית המקובלת, העומדת מאחורי גישת טקטוניקת הלוחות, לפני מיליוני שנים (לפני שקרום כדור הארץ נשבר ללוחות) הייתה יבשת אחת ענקית המכונה פנגיאה, ואוקיינוס אחד המכונה פנתלסה (Panthalassa).
פעילות בגבולות הלוחות הטקטוניים יכולה לגרום לרעידת אדמה ולהתפרצות געשית.

גבולות סגירה

ישנם שלושה סוגי התנגשויות בין שני לוחות הנעים זה לקראת זה:

סגירת אוקיינוס - יבשה

זהו גבול בין לוחות באזור הפחתה, שבו נוחת הלוח האוקייני, שצפיפות הקרום המרכיב אותו גבוהה יותר, מתחת ללוח יבשתי.
אזור הפחתה כזה כולל תהום אוקיינית עמוקה במקביל לשולי היבשת ושרשרת הרים גבוהה ביבשה. תחום מוקדי רעידות האדמה המלווה את אזור ההפחתה נקרא אזור בניוף, ומעקב אחריהם הוביל למסקנה, כי הלוח הנוחת שומר על רציפותו וצפידותו עד לעומק של כ-700 ק"מ (בעומק זה הלוח הנוחת נטמע במעטפת), ואפשר לאמוד את זווית הנחיתה.
הקרום האוקייני, הבנוי מסלעים בזלתיים, נושא עליו סלעי משקע ימיים, שהורבדו על פני קרקעית האוקיינוס, ומכילים כמות ניכרת של מים, ואלו נוחתים אל המעטפת החמה. נוכחותם מנמיכה את נקודת ההתכה, ומאפשרת את ההתכה החלקית בעומק רדוד יחסית בהשפעת חום המעטפת, דבר המוביל להתכת מינרלים בעלי תכולת צורן גבוהה (שנקודת התכתם נמוכה יותר), בעוד שהמינרלים בעלי תכולת הצורן הנמוכה (בעלי נקודת התכה גבוהה יחסית) נותרים במצב מוצק ואינם תורמים לנתך המתהווה.
בדרך זו מתקבלת מאגמה בהרכב בינוני עד חומצי, המכונה מאגמה אנדזיטית המכילה בעיקר פלגיוקלז נתרני, הנעה כלפי מעלה ומצטברת במאגרי מאגמה, המזינים את הפעילות הגעשית, המתרחשת באזור ההפחתה בשרשרת הרי הגעש לאורכו של הגבול היבשתי, ותורמת לצמיחת ההרים.
נחיתת הלוח האוקייני גורמת עוד למאמצי לחיצה, ולעיוות המשקעים שהצטברו בתהום האוקייני בתנאים של לחץ גבוה וטמפרטורה נמוכה יחסית (עד 300 מעלות צלזיוס). במקביל לחדירות מאגמטיות, מתרחשת כאמור באזור המגע התמרה של סלעי התשתית (למשל, סלעים פלוטוניים מתמצקים ומותמרים, כך שמסלע גרניטי שהתגבש במחדר פלוטוני בעומק עשוי להיווצר סלע גנייס) וסלעי משקע (אחד מסלעי המקור של צפחה, דוגמת שיש שמקורו בסלע גיר).
כך המצב בגבול שבין לוח נסקה (Nazca) שבדרום האוקיינוס השקט ובין החוף המערבי של אמריקה הדרומית. שם, בשולי האוקיינוס נוצרה תהום פרו-צ'ילה ואילו ביבשה התרוממה שרשרת הרי האנדים. הפחתה של לוח מזרח האוקיינוס השקט מתחת ליבשת אמריקה מתרחשת גם לאורך השוליים המערביים של מקסיקו ושל צפון-מערב ארצות הברית, כאשר באלו נוצרו הרי הגעש של רכס קסקייד, עימם נמנה הר הגעש סנט הלנס.

סגירת אוקיינוס - אוקיינוס

זהו גבול בין לוחות אוקייניים, כך שהלוח האוקייני הקר, העתיק והצפוף יותר, שוקע מתחת ללוח האוקייני האחר. אזור הפחתה כזה כולל תהום אוקיינית, קשתות איים (רצועות קשתיות של איים געשיים, שצדן הקמור פונה לאוקיינוס, הממוקמות בסמוך לשקעים אוקייניים) ולעיתים ימים שוליים.
הלוח האוקייני הוותיק, שהוא קר ודחוס יותר, נוחת אל מתחת ללוח הצעיר וממשיך אל תוך המעטפת. התכה חלקית בעומק יוצרת מאגמה, המזינה את הפעילות הגעשית, ויוצרת את קשתות האיים הגעשיים. קשתות האיים נוצרות מעל האזור שבו מגיע הקרום הנוחת לעומק של כ-100 ק"מ, ובו מתרחשת ההתכה החלקית.
הקרום האוקייני, הבנוי מסלעים בזלתיים, נושא עליו סלעי משקע ימיים, שהורבדו על פני קרקעית האוקיינוס, ומכילים כמות ניכרת של מים, ואלו נוחתים אל המעטפת החמה. נוכחותם מנמיכה את נקודת ההתכה, ומאפשרת את ההתכה החלקית בעומק רדוד יחסית בהשפעת חום המעטפת, דבר המוביל כפי שראינו לעיל, להתכת מינרלים בעלי תכולת צורן גבוהה (שנקודת התכתם נמוכה יותר), בעוד שהמינרלים בעלי תכולת הצורן הנמוכה (בעלי נקודת התכה גבוהה יחסית) נותרים במצב מוצק ואינם תורמים לנתך המתהווה וליצירת מאגמה אנדזיטית.
נחיתת הלוח האוקייני גורמת עוד למאמצי לחיצה, ולעיוות המשקעים שהצטברו בתהום האוקייני בתנאים של לחץ גבוה וטמפרטורה נמוכה יחסית (עד 300 מעלות צלזיוס).
אזור של קשתות איים מועד לאסונות טבע, עקב שכיחותן של התפרצויות געשיות, רעידות אדמה וגלי צונמי (גלי ענק הנוצרים עקב רעידות אדמה), תופעות השכיחות בפיליפינים וביפן, למשל.
קשתות איים קיימות גם באזור ההפחתה ההלני שבים האגאי, שבו פעיל האי הגעשי סנטוריני.

סגירת יבשה - יבשה

זהו גבול בו מתרחשת התנגשות יבשות, הגורמת להתעבות הקרום היבשתי ולהיווצרות חגורת הרים. לא תתרחש הפחתה בשל סלעי הגרניט וסלעי המשקע היבשתיים בעלי הצפיפות הנמוכה לרוב. להתנגשות היבשות קודמים תהליכי הפחתה, שבעטיים הולך שטח האוקיינוס וקטן עד שהוא נסגר. יבשה הנישאת מעברו של הלוח האוקייני הנוחת מגיעה לאזור ההפחתה ומתנגשת, כאמור, ביבשת שמולה.
ברצפים העבים של סלעי המשקע, אשר הצטברו על שולי שתי היבשות, מתרחשים תהליכי קימוט, התמרה ושבירה, בניית הרים, ורעידות אדמה על ידי העתקי דחיקה, זאת בעוד געשיות באזורים אלו נדירה. התנגשות לוחות היבשות של הודו ואסיה, שיצרה את הרי ההימלאיה, בהם האוורסט, ההר הגבוה בעולם, היא דוגמה לכך.
תאוריה חדשה יחסית גורסת, כי חלקים מהרמה הטיבטית גולשים אופקית מזרחה כחלק מהעתק תזוזה אופקית, במקביל לתהליכי הסגירה שתוארו, תופעה המכונה בריחת יבשות.

גבולות חילוף

גבולות חילוף אלו, הנקראים גם "גבולות טרנספורם", הם אזורים שבהם הלוחות נעים (או מחליקים) אופקית לאורך העתק אנכי יחיד או קבוצה של העתקים מקבילים, כאשר תנועת הלוחות אינה לחיצתית או מתיחתית. השחיקה עשויה להיות חזקה עד כדי יצירת אזור של סלעים מרוסקים ברוחב של 100 ק"מ.
העתקי חילוף קיימים הן באוקיינוס (לאורך הרכס המרכז אוקייני) והן ביבשה, הם גורמים מספר רב של רעידות אדמה רדודות-מוקד (חלקן רבות עוצמה), אך ברוב המקרים אין פעילות געשית, אלא אם יש היפרדות של הלוחות, כמו שהייתה בים המלח. בקע ים המלח מתמשך בין לוח ערב לבין תת-הלוח ישראל וסיני, שהוא חלק מהלוח של אפריקה.
גבול חילוף זה מחבר בין גבולות הפתיחה שבים סוף, לבין גבול הסגירה שבהרי הטאורוס שבדרום טורקיה. הקרום שממזרח להעתק החילוף הזה נע צפונה ביחס לקרום שממערב לו. באזור ההעתק נכללים כמה אגני פתיחה, שאליהם התנקזו ים המלח והכנרת.
תזוזת הקרקע ורעידות האדמה לאורך המערכת של העתק סן אנדראס נובעות מתנועה בין הלוח הצפון-אמריקאי ללוח הפסיפי.