טקטוניקת הלוחות

מפת כדור הארץ בה מסומנים גבולות הלוחות הטקטוניים. ישנם תשעה לוחות טקטוניים עיקריים: הלוח האירואסייתי, הלוח ההודי, הלוח האוסטרלי, הלוח הערבי, הלוח האפריקאי, הלוח האנטארקטי, הלוח הצפון-אמריקאי, הלוח הדרום-אמריקאי והלוח הפסיפי

טֶקְטוֹנִיקַת הלוחות (מיוונית: Τέκτων, טֶקְטוֹן – "בנאי"; τεκτονικός ‏(tektonikos) – אוּמנות הבנייה) היא תאוריה מדעית בתחום הגאולוגיה המסבירה את התנועות המתחוללות בליתוספירה, הקליפה החיצונית של כדור הארץ. התאוריה מחזקת את מקומה של תאוריית נדידת היבשות מהמחצית הראשונה של המאה ה-20, ומתבססת על יסודותיה: תנועת הלוחות הטקטוניים מקורה בהתפשטות קרקעית האוקיינוסים.

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 ("כל האדמה", ביוונית), ואוקיינוס אחד המכונה פנתלסה (Panthalassa). פעילות בגבולות הלוחות הטקטוניים יכולה לגרום לרעידת אדמה ולהתפרצות געשית.

מבוא

איור הממחיש את התמונה שהתקבלה לאחר פיענוח הנתונים אודות גיל הסלעים בקרום האוקייני. הצבע האדום שצמוד "לרכס", מבטא גיל "רצנטי" של הסלעים (העכשוויים). הצבע הכחול בשולי האוקיינוסים מבטא גיל של 200 מיליון שנה, ושאר הצבעים הגילאים שביניהם – ראו סקלת גיל הסלעים בתחתית האיור משמאל.

איור הממחיש את המכניזם המתואר בפרק "פתח הדבר".

תיאורית טקטוניקת הלוחות הגיעה לכדי בשלות בתחילת שנות השישים של המאה העשרים. ברם שורשיה נעוצים במלחמת הצוללות שהתרחשה במהלך מלחמת העולם השנייה. המאמץ הגדול שהפעילו בעלות הברית בניסיון לאתר את הצוללות הגרמניות באוקיינוס האטלנטי, הביא לריכוז של נתונים אודות הקרקעית הסִלעית של האוקיינוס. מדובר בנתונים אודות גיל הסלעים, הרכבם המינרלוגי, הכיוון המגנטי של המינרלים הברזליים ועוד. רק לאחר סיום המלחמה, בשנת 1945, התפנו המדענים לבחון ולעבוד על הנתונים הללו, עבודה שנמשכה כ־15 שנה.

התמונה שהצטיירה למדענים הייתה של רכס מרכז אוקייני שמתנשא לגובה (יחסי) של כ־2 קילומטרים מעל סביבתו, ושבמרכזו חריץ שמשתרע לכל אורכו של הרכס, והוא פתוח אל החלק העליון של המעטפת. הסלעים שמשני צידי הרכס המרכז אוקיאני, ואשר מהם מורכב הקרום אוקייני, בנויים רצועות רצועות ובאופן סימטרי משני צידיו של הרכס. היינו, מדובר בזהות מלאה של רצועות הסלעים שמשני צידי הרכס – זאת על פי ההרכב המינרלוגי של רצועות הסלע, הצפיפות, הגיל, הכיוון הפליאומגנטי ועוד. עוד התברר, שרצועות הסלעים משני צידי הרכס "גדלות" בגילן ככל שמתרחקים ממנו: הרצועות הצמודות לו הן מן ההווה (רצנטיות), וככל שנעים לכיוון המנוגד לרכס (בדר"כ לכיוון החוף), גיל הסלעים עולה עד לגיל של כ־180–200 מיליון שנה. לא נמצאו סלעים שעתיקים מ-200 מיליון שנה בקרום האוקייני, בעוד שבקרום היבשתי בכל כדור הארץ ניתן למצוא סלעים בני עד 4,000 מיליון שנה (4 מיליארד שנה). ממצא נוסף שעלה הוא, שמהחריץ שעובר לכל אורך הרכס המרכז אוקייני, זורם חומר סלעי מותך באופן כמעט רצוף, שמתגבש לסלע חדש משני צידי הרכס.

על בסיס הממצאים הללו, התברר המכניזם שמתקיים בקרום כדור הארץ ומעט מתחתיו (ראו להלן): מאגמה עולה מהמעטפת בחריץ של הרכס המרכז אוקייני, מתקררת תוך כדי עלייתה, וכשהיא מגיעה קרוב מאוד לקרקעית האוקיינוס, היא מתמצקת. בהתמצקותה, היא דוחפת לכיוון הנגדי את רצועות הקרום שהתגבשו לפניה וכך הלאה באופן כמעט רצוף. המכניזם הזה מביא לידי כך, שהקרום האוקייני שנדחף לכיוון היבשה, מתנגש עם הקרום היבשתי. מכיוון שהקרום האוקייני צפוף יותר מהקרום היבשתי, הקרום האוקייני נוחת אל מתחת לקרום היבשתי לכיוון המעטפת. בהגיעו למעטפת הוא מותך, ומצטרף לחומר הסלעי המותך של המעטפת, ובתנועה קונבקטיבית של החומר בחלק העליון של המעטפת, הוא מגיע אל הפתח התחתון של החריץ ברכס המרכז האוקייני, ועולה דרכו שוב והתהליך חוזר חלילה. משך המחזור הזה של היווצרות סלע צעיר שצמוד ל"רכס", ועד שהוא נוחת לתוך המעטפת ומגיע שוב לתחתית "הסדק" הוא כ־200 מיליון שנה. זו הסיבה שלא ניתן למצוא בקרום האוקייני סלע עתיק יותר מגיל זה של 200 מיליון שנה.

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.

תנועת הלוחות

המנגנון המניע את לוחות הליתוספירה

• זרמי הערבול במעטפת אשר מניעים מעליהם את לוחות הליתוספירה.
• כוח המשיכה של כדור הארץ אשר מושך כלפי מטה את הלוחות הנדחקים לתוך התעלות האוקייניות.
• כוח המשיכה של כדור הארץ אשר מושך כלפי מטה את הלוחות המורמים ברכסים מרכז אוקייניים וכך מניע את הלוחות.

הלוחות הליתוספריים נעים כגוש אחד והגבולות שביניהם, שם מתרחשת עיקר הפעילות הסייסמית, מתחלקים לשלושה סוגים:

גבולות פתיחה

הגשר מעל בקע אאולפגיאו (Álfagjá) באיסלנד – הגבול בין הלוח האירו-אסייתי ללוח הצפון-אמריקאי

מפת גבול הפתיחה באיסלנד (בסגול). הרי געש מסומנים במשולשים אדומים.

זהו גבול בין לוחות מתרחקים, הנעים בכיוונים מנוגדים, באזור פתיחה על קרקעית האוקיינוס, כך שלמעשה נוצרים שוליים חדשים של לוח בעקבות בנייתו הגעשית של קרום אוקייני חדש. בגבול כזה נוכל למצוא רכס מרכז אוקייני, שהוא רכס ענק, המתנשא מעל למישורי המצולות. הרכסים השונים מתחברים זה לזה במערכת מתפתלת המתמשכת לרוב על פני קרקעית האוקיינוסים.

פתיחה בקנה מידה גדול התרחשה עם התבקעות פאנגיאה לגונדוואנה וללאוראסיה. פתיחה, בין אם על קרקעית הים או ביבשה, מלווה ב:

1. הופעת סדקי מתיחה, המאפשרים למאגמה לנוע מהמאגרים ולחדור לרווח שנוצר עם התרחקות הלוחות.
2. רעידות אדמה רדודות.
3. שפיעת חום גבוהה.
4. התפרצויות של לבה בזלתית (בזלת כרים) לאורכם, תוצר התכה חלקית של סלע פרידוטיט, הנע מעומק רב כלפי מעלה, כחלק מתנועת זרמי הערבול בכיוון זה. לבזלת הכרים גבישים זעירים ומעטה זכוכיתי, שנוצרים כתוצאה מהקירור המהיר של המאגמה במגע עם מי הים, והצטברותן יוצרות את חלקו העליון של הקרום האוקייני.
   • חדירת המאגמה יוצרת דייקים לוחיים הבונים את חלקו התחתון של הקרום האוקייני. המאגמה בדייקים מתקררת לאט יחסית, וממנה נוצרים הסלעים דיאבז או גברו, שהם סלעים פנריטיים (גסי גביש).
5. גראבנים – מבנה שבירה מורד, התחום על ידי שני העתקים נורמליים המעתיקים אותו מטה.
6. עמקי ביקוע (שקע מוארך ששוליו מורמים), שקטעים ממנו מוסטים באזורי השבירה החוצים את הרכסים.

באיסלנד, המצויה בלב האוקיינוס האטלנטי הצפוני, מופיעים גראבנים גדולים ומתרוממים הרי געש פעילים מעל פני הים.

סלעים שנוצרו בפסגת הרכס נעים עם הזמן לשני צידיו ומפנים את מקומם להתגבשות סלעים בזלתיים חדשים. ההתפשטות היא סימטרית ופיסות הקרום החדשות מצטרפות במידה דומה לשני הלוחות המתרחקים זה מזה. הסלעים הבזלתיים המתגבשים מתעדים היפוכים שחלו בכיוון השדה המגנטי של כדור הארץ, ויוצרים תבנית סימטרית של רצועות מגנטיות.

באזור הרכסים המרכז אוקייניים ישנן נביעות הידרותרמיות, כדוגמת המַעֲשנות השחורות המכילות תרכובות גופרית. מי הים המחלחלים באזור הרכס מתחממים במגע עם הבזלת הלוהטת שבעומק, ממיסים בתוכם חומרים שונים, ונפלטים כסילון מים כהה, כאשר החומרים שהומסו בהם שוקעים כסולפידים של ברזל, נחושת, אבץ, עופרת, כסף, וזהב.

יצורים אקזוטיים שונים מתקיימים באזור הנביעות, ובהם תולעי ריפטיה לבנות, צדפות וסרטנים לבנים.

גבולות סגירה

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

סגירת אוקיינוס–יבשה

סגירת אוקיינוס–יבשה; 1 – קרום אוקייני, 2 – ליתוספירה, 3 – אסתנוספירה, 4 – קרום יבשתי, 5 – קשת געשית, 6 – תעלה אוקיאנית

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

סגירת אוקיינוס–אוקיינוס; 1 – קרום אוקייני, 2 – ליתוספירה, 3 – אסתנוספירה, 4 – קרום יבשתי, 5 – תעלה אוקיאנית, 6 – קשת איים

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 צונאמי (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

סגירת יבשה–יבשה; 1 – קרום יבשתי, 2 – ליתוספירה, 3 – אסתנוספירה, 4 – קרום אוקייני קדום, 5 – רכס הרים, 6 – רמה גבוהה

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.

ראו גם

• נדידת היבשות
• העתק
• אורוגנזה

לקריאה נוספת

• פרופסור משה ברור, "טקטוניה", לקסיקון גאוגרפי, (עמ' 9), הוצאת יבנה, תשס"א

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא טקטוניקת הלוחות בוויקישיתוף

• בנימין אייזן, ‏נדידת יבשות – אינטואיציה או עובדות?, מחשבות 49, אוקטובר 1980, עמ' 3–11
• ארז גרטי, נדידת יבשות, במדור "מאגר המדע" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 28 ביוני 2011
• מאיר ברק, האם העובי של הלוחות הטקטוניים אחיד, והאם ייתכן שינוי עובי בלוח אחד?, במדור "שאל את המומחה" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 2 ספטמבר 2009
• אבי בליזובסקי, ‏אירופה תתחבר עם צפון אמריקה בעוד 220 מיליון שנה, באתר "הידען", 18 ביוני 2013
• science/plate-geology טקטוניקת הלוחות, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• תגלית: יש תגובת שרשרת לתזוזת הלוחות הטקטוניים, יעזור לחזות את הרעידה הבאה, באתר ‏מאקו‏, 6 במרץ 2022
• יוגב ישראלי, הקשר בין טקטוניקת הלוחות להליכה על שתי רגליים, באתר ynet, 23 במאי 2024