קרום כדור הארץ מורכב למעשה מלוחות ענק שבורים ש"צפים" על המעטפת הצמיגה של כוכב הלכת שלנו. לוחות הענק האלה נקראים לוחות טקטוניים והם מרכיבים את כל החלק המוצק של העולם, זה שעליו משתרעים האוקיינוסים והיבשות.

תשעה לוחות עיקריים מרכיבים את קרום עולמנו: הלוח האירו-אסיאתי, הלוח ההודי, הלוח האוסטרלי, הלוח הערבי, הלוח האפריקאי, הלוח האנטארקטי, הלוח הצפון אמריקאי, הלוח הדרום אמריקאי והלוח הפסיפי. הלוחות הללו אינם נייחים, אלא נעים כל הזמן במהירות נמוכה מאוד של סנטימטרים בודדים בשנה. התנועה הזו היא מה שיוצר את תהליך נדידת היבשות.

רעידות האדמה שאנו חשים לפעמים גם הן תוצאה ישירה של תנועת הלוחות הגבולות בין הלוחות הטקטוניים הם אזורים מועדים לרעידות אדמה ולפעילות געשית. לתנועת הלוחות אחראים זרמי הערבול (קונבקציה) בשכבה הצמיגה של סלע מותך מתחת לקרום: מעטפת כדור הארץ, כמו גם כוח המשיכה של העולם.

היישומון הבא יאפשר לנו לשחק עם קרום כדור הארץ ולהבין את התופעות שמתרחשות בהשפעת התנועה של הלוחות הטקטוניים. להפעלת היישומון יש ללחוץ על התמונה ולפתוח את הקובץ המקושר (יישומון ג'אווה).

היישומון הופק במסגרת פרויקט PhET של אוניברסיטת קולורדו
להורדת היישומון ולהרצתו על המחשב
לחצו כאן
אם אינכם מצליחים להעלות את היישומון, התקינו את תוכנת Javaweb. לחצו כאן והתקינו לפי ההוראות.

נתחיל עם לשונית הקרום ביישומון. בלשונית הזאת אפשר לראות כמה מסגרות עם רקע אפור. במרכז למעלה תמצאו את מסגרת "הקרום שלי" שבתוכה נמצאים שלושה בקרים שמאפשרים שליטה על אחת משלוש התכונות של קרום כדור הארץ: טמפרטורה, הרכב ועובי. תגלו שככל שנחמם יותר את הקרום הוא יצוף גבוה יותר על המעטפת. האם אתם יכולים לנחש מדוע זה כך? (רמז: זה קשור לכך שככל שהקרום חם יותר כך הוא צפוף פחות).

גם הרכב הקרום משפיע על צפיפותו. ככל שהוא עשיר יותר בברזל הוא צפוף יותר, ולכן ישקע. ככל שיהיה בו יותר צורן צפיפותו תפחת והוא יצוף גבוה יותר. עובי הקרום ישפיע גם על השאלה אם הוא יכוסה במים (מכיוון שהקרום דק) או שיהיה קרום יבשתי (עבה). למה? (מישהו הזכיר את חוק הכלים השלובים?)

משמאל למטה תופיע מסגרת ארגז הכלים שכוללת סרגל עומק, מד חום ומד צפיפות, שאותם תוכלו לגרור באמצעות העכבר למקומות נבחרים בקרום. הכלים האלה ידווחו על המאפיינים המתאימים בהתאם לשינויים שהחלנו על הקרום שלנו, ועל המאפיינים של הקרומים הקבועים מצדי הקרום שלנו (קרום יבשתי מימין וקרום ימי משמאל). כך נוכל להשוות בין מאפייני הקרומים השונים.

ליד ארגז הכלים תראו את כפתור ה"אתחל" שבאמצעותו תוכלו להחזיר את הקרום לתצורה המקורית שלו. מימין למטה מופיעה מסגרת תחת הכותרת "הצג" שבה תוכלו לבחור איזו תכונה של הקרום יבטא הצבע שלו. אם נבחר בצפיפות נגלה שככל שצפיפות הקרום יורדת כך צבעו מתבהר. אפשר לדוגמה לראות איך צבע הקרום יתבהר אם נבחר בהרכב עם יותר צורן, או אם נעלה את הטמפרטורה שלו (שתי צרכים להפחית את צפיפות החומר). אם נבחר לייצג טמפרטורה, האזורים החמים יוצגו באדום בהיר, שיתכהה ככל שהחום יפחת. אפשר גם לבחור לייצד את שניהם ביחד, או לבחור לראות את התגיות המציינות את הקרום, המעטפת והליבה.

באמצעות בקר ההתמקדות שנמצא  בצד ימין למעלה תוכלו לשלוט במרחק שממנו תצפו בקרום. עם זאת, רק במרחק הקרוב ביותר אפשר לשלוט במאפייני הקרום שלנו (כלומר המסגרת המרכזית העליונה). הפרספקטיבה הרחבה תאפשר לכם להכיר את התכונות השונות של המעטפת ושל גרעין כדור הארץ (שאותו אפשר לראות רק אם מתרחקים מספיק), באמצעות ארגז הכלים והמסגרת "הצג".

עכשיו, כשלמדנו על התכונות של הקרומים השונים, הגיע הזמן לעבור ללשונית "תנועת הלוחות" (משמאל למעלה), שם נוכל לייצר אנימציה של תנועת הלוחות, לשלוט בה וללמוד על התופעות שהיא מחוללת. אבל לפני שנתחיל, הבה נסקור כמה עקרונות בסיסיים בטקטוניקת הלוחות.

הלוחות בעולמנו יכולים לנוע בשלושה אופנים או בשילובים שונים שלהם: תנועת פתיחה, שבה הלוחות מתרחקים זה מזה; תנועת סגירה שבה הלוחות נעים זה לעבר זה; ותנועת חילוף, שבה הלוחות נעים לאורך אותו ציר בכיוון מנוגד או במהירות שונה. יכולים כמובן להיות גם שילובים של תנועות, ואז התופעות שנראה תהיינה מורכבות יותר. אבל לצורך הפשטות נישאר כאן עם המקרים הייחודיים.

בתנועת פתיחה, התרחקות הלוחות יוצרות פתח שדרכו יכול לזרום סלע מותך (מאגמה) מהמעטפת שמתחת לקרום, ולעלות אל פני השטח. המאגמה המתפרצת (לבה) מתקררת ומייצרת ללוח שוליים חדשים. השוליים האלה נקראים "גבול פתיחה", שמתאפיין בדרך כלל ברכסי ענק ובהרי געש פעילים.

"גבולות סגירה" הם גבולות שבין שני לוחות הנעים זה לעבר זה. אפשר להבחין בין שלושה סוגים של סגירה:
1. סגירה של שני לוחות ימיים (אוקייאניים). העתיק והקר מהשניים יהיה צפוף יותר ולכן יידחק אל מתחת ללוח הצעיר וייבלע במעטפת כדור הארץ.
2. סגירה של שני לוחות יבשתיים.
3. סגירה של לוח ימי ולוח יבשתי. מאחר שהלוח הימי עשיר יותר בברזל ובמגנזיום ולכן צפוף יותר, הוא  יידחק מתחת ללוח היבשתי וייבלע במעטפת.

לבסוף, "גבולות חילוף" מתאפיינים בשחיקה אדירה של הסלע בשולי הלוח.

אם כך, הבה נחזור ליישומון וללשונית "תנועת הלוחות" וננסה לייצר סימולציות שייצגו את התנועות שסקרנו כאן.

למטה משמאל נבחין שוב בארגז הכלים שכבר הכרנו בלשונית הקודמת. מימינו, במסגרת "הצג", תיווסף גם האפשרות להציג את מי הים.

במרכז המסך העיקרי תמצאו שתי עמדות, ימנית ושמאלית, המופרדות ביניהן בקווים שבורים. בכל אחת מהן תוכלו להציב אחד מהקרומים השונים המוצגים מימין למטה. תראו שלושה סוגים שונים של קרומים: קרום יבשתי, קרום ימי חדש וקרום ימי ישן. להפעלת האנימציה יש לגרום את הקרום הרצוי באמצעות העכבר ולהביא אותו אל העמדה הרצויה.

למעלה משמאל יש מסגרת נוספת שמאפשרת לברור בין שני מצבים: "מצב ידני", שבו יופיעו על הקרומים ידיות כיוון שבעזרתן נשלוט בכיוון תנועת הלוחות, ו"מצב אוטומטי" שבו הסימולציה תרוץ לבד ונוכל לבחור את סוג התנועה במסגרת שתופיע במרכז למעלה ("המר"=תנועת חילוף, "מתפלג"=תנועת פתיחה, "מתכנס"=תנועת סגירה), ואת קצב התנועה על ידי בקר המהירות במסגרת שתופיע מימין למעלה. באותה מסגרת נוכל גם להפעיל את האנימציה בלחיצה על כפתור ה-Play (עגול ובמרכזו משולש שחור. שימו לב לזמן שעובר). נוכל גם לדלג באנימציה בקפיצות של חמש שנים קדימה בזמן באמצעות הכפתור שמימין לכפתור ה-Play.

שימו לב: בכל שלב אפשר לחזור לתצורה ההתחלתית של הלשונית בלחיצה על הכפתור "אתחל". תוכלו לבחור בסוגים אחרים של קרומים באמצעות הכפתור "קרום חדש", ולאתחל את האנימציה אחרי הצבת הקרומים בעמדות בעזרת הכפתור "הרץ אחורה". כל הכפתורים האלה מופיעים במרכז המסך למטה.

כעת, אחרי שהצבנו שני סוגי קרומים בעמדה הימנית והשמאלית והכרנו את הכפתורים, הבקרים והעזרים האחרים, אפשר להתחיל לשחק! נסו להפעיל בעצמכם את כל הסימולציות האפשריות ביישומון.

במהלך המשחק מומלץ לשים לב לדברים הבאים:

1. באילו סוגים של תנועות יש תופעות געשיות ובאילו לא?
2. מה מקור הפעילות הגעשית בתנועות סגירה ובמה הוא שונה מזה של תנועת הפתיחה?
3. איזו סוג של תנועה הביא לדעתכם ליצירת הרי ההימליה? את שרשרת הרי הגעש של איסלנד? את הקשת הוולקנית של יפן? ומה לגבי תהום פרו-צ'ילה ושרשרת הרי האנדים? בקעת הירדן? טקבקו לי תשובות (ושאלות)!

ד"ר חיים חביב
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע



הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.

תגובה אחת

  • אורלי גילת

    מאגמה והשיכבה העליונה במעטפת

    שלום לך, האם אפשר לומר שהמאגמה היא אותה שכבה צמיגית שנמצאת במעטפת כדור הארץ (השיכבה העליונה). והאם על המאגמה נעים הלוחות הטקונים?
    אם זה לא נכון, מהו אותו נוזל צמיגי עליו נעים הלוחות הטקטונים, והיכן יש מגמה? להבנתי המקור של המגמה , הם סלעים מותכים.