ساختمان درونی زمین را بر اساس ترکیب فیزیکی و حالت مواد تشکیل دهنده بنویسید

ساختمان درونی زمین را بر اساس ترکیب فیزیکی و حالت مواد تشکیل دهنده بنویسید را از سایت نکس درجه دریافت کنید.

ساختار زمین

ساختار زمین یا ساختار درونی زمین از قشرهای کروی‌شکل لایه‌بندی شده‌ای به‌ترتیب؛ از یک پوسته جامد بیرونی؛ ساخته‌شده از سیلیکات، یک استنوسفر یا گوشته با گران‌روی بالا، و یک هسته؛ که بخش بیرونی آن مایع با گران‌روی بسیار کم، و بخش درونی آن جامد است، تشکیل شده‌است.

درک علمی از ساختار داخلی زمین بر پایهٔ مشاهدات مکان‌نگاری (توپوگرافی) و ژرفاسنجی، بررسی برون‌زدهای سنگی، نمونه‌هایی که از ژرفای بیشتر توسط آتشفشان‌ها یا فعالیت آتشفشانی به سطح آمده، تجزیه و تحلیل امواج لرزه‌ای‌یی که از درون زمین عبور می‌کنند، اندازه‌گیری‌های میدان‌های گرانشی و مغناطیسی زمین و آزمایش‌ها با مواد جامد متبلور در فشارها و دمای متناسب و مشابه با وضعیت داخلی عمیق زمین دانسته شده‌است.

پوسته بیرونی‌ترین لایهٔ زمین است و بیشتر از اکسیژن و سیلیکون ساخته‌شده و تنها جایی است که زندگی بر روی آن شناخته شده‌است. گوشته بزرگ‌ترین و پهناورترین لایهٔ زمین است و از سنگ‌های نیمه‌جامد بسیار نرم و چگال و بیشتر از آهن و منیزیم ساخته شده‌است. سنگ‌کره بخش سفت و سخت زمین و به حالت جامد است و تمام سطح کرهٔ زمین از بالای کوه اورست تا انتهای درازگودال ماریانا را می‌پوشاند و از کانی‌ها ساخته شده‌است. سنگ‌کره همیشه به آرامی در حال حرکت است و به بشقاب‌های زمین‌ساختی تکه‌تکه شده‌است. جنبش زمین‌ساخت بشقابی عامل بسیاری از رویدادهای زمین‌شناسی مانند زمین‌لرزه‌ها و آتشفشان‌ها است. سست‌کره بخش نرم کرهٔ زمین است که گمان زده می‌شود که بسیار گرم‌تر و مایع‌تر از سنگ‌کره باشد. اگرچه سنگ‌های این لایه جامد و نیمه گداخته هستند، اما در پاسخ به تغییر شکل، روان و جاری می‌شوند. هسته درونی‌ترین و گرم‌ترین لایهٔ کرهٔ زمین است و به طور کامل از فلز ساخته شده‌است. هستهٔ بیرونی از فلزات ذوب‌شدهٔ آهن و نیکل و هم‌چنین گوگرد ساخته‌شده و به باور دانشمندان، میدان مغناطیسی زمین را کنترل می‌کند. جنس هستهٔ درونی زمین، جامد و از آهن است و دمای آن °۶٬۰۰۰ سانتی‌گراد (به اندازهٔ دمای سطح خورشید) و فشار آن ۴۵٬۰۰۰ پوند بر اینچ مربع است. شعاع متوسط کرهٔ زمین (از پوسته تا مرکز هسته) ۶٬۳۷۱ کیلومتر یا با نماد علمی ۱۰^۳×۶٫۳۷۱ کیلومتراست.

دانسته‌های کنونی ما دربارهٔ ساختار زمین از مطالعات دربارهٔ مسیرها و ویژگی‌های امواج لرزه‌ای (امواج پی^{[پ ۱]} و اس^{[پ ۲]}) و آزمایش بر روی کانی‌ها و مشاهدات سنگ‌های سطحی و حرکات زمین در سامانهٔ خورشیدی به دست آمده‌است.

حدود ۲۷۰ میلیون سال پیش، ابرقاره‌ای به نام پانگه آ^{[پ ۳]} (شامل همهٔ قاره‌های زمین) وجود داشت که یک سوم زمین را پوشش می‌داد و اقیانوس^{[پ ۴]} جهانی پانتالاسا^{[پ ۵]} آن را احاطه کرده‌بود. فروپاشی این ابرقاره در حدود ۲۰۰ میلیون سال پیش آغاز شد و سرانجام قاره‌های امروزی (آسیا، آفریقا، آمریکای شمالی، آمریکای جنوبی، جنوبگان، اروپا و استرالیا) پدید آمدند. اکنون علاوه بر این هفت قاره، پنج اقیانوس (اقیانوس آرام، اقیانوس اطلس، اقیانوس هند، اقیانوس منجمد جنوبی و اقیانوس منجمد شمالی) بر روی زمین وجود دارد. به عوارض سطح زمین، زمین‌چهر می‌گویند که ساخت زمین‌چهرها گاهی اوقات میلیون‌ها سال طول می‌کشد.

گرانش زمین توسط آیزاک نیوتن کشف‌شد و گرانش استاندارد برابر با ۹٫۸۰۶۶۵ متر بر مجذور ثانیه (m/s^۲) است. اما مقدار گرانش در همه جای زمین یکسان نیست و به چرخش زمین، ارتفاع از سطح دریا، تفاوت جرم و جزر و مد وابسته است. مقدار گرانش با افزایش ژرفای زمین، دما و فشار نیز افزایش می‌یابد. جرم زمین برابر با ۱۰^۲۴×۵٬۹۷۲۲ کیلوگرم و حجم آن برابر با ۱۰^۱۲×۱٫۰۸۳۲۱ کیلومتر مکعب و چگالی آن برابر با ۵٫۵۱۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب است.

عناصر و ترکیبات سازندهٔ زمین[ویرایش]

زمین از کانی‌ها، گدازه، مایعات و ترکیبات فرّار ساخته شده‌است.^[۱] اکسیژن فراوان‌ترین عنصر سازندهٔ بخش سنگی زمین (پوسته و گوشته) است. علاوه بر اکسیژن، بیشتر سنگ‌ها دارای عنصر سیلیکون هستند و این‌گونه سنگ‌ها را سنگ‌های سیلیکاتی می‌نامند. تنها برخی از سنگ‌های رسوبی مانند سنگ آهک دارای اکسیژن هستند، اما سیلیکون ندارند. این‌گونه سنگ‌ها در نزدیکی سطح پوسته یافت می‌شوند. سنگ‌ها دارای ترکیباتی از اکسیدهای برخی عناصر هستند. برخی از این ترکیبات عبارتند از: سیلیسیم دی‌اکسید (SiO_۲)، آلومینیم تری‌اکسید (Al_۲O_۳)، اکسید منیزیم (MgO)، اکسید آهن (FeO)، اکسید کلسیم (CaO)، سدیم اکسید (Na_۲O) و پتاسیم اکسید (K_۲O).^[۲]

برخی از عناصر ساختار زمین معروف به عنصرهای خاکی کمیاب یا فلزات خاکی کمیاب هستند. این فلزات عبارتند از: اسکاندیم (Sc)، ایتریم (Y)، لانتان (La)، سریم (Ce)، پرازئودیمیم (Pr)، نئودیمیم (Nd)، پرومتیم (Pm)، ساماریم (Sm)، یوروپیم (Eu)، گادولینیم (Gd)، تربیم (Tb)، دیسپروزیم (Dy)، هولمیم (Ho)، اربیم (Er)، تولیم (Tm)، ایتربیم (Yb) و لوتتیم (Lu). هنگامی که این فلزات با فلزات دیگر آلیاژ می‌شوند، برخی می‌توانند افزایش خاصیت مغناطیسی، مقاومت و دمای بالا و ویژگی‌های دیگری را ارائه دهند. برای نمونه، آهن‌ربا با مقاومت بالا از نئودیمیم، آهن و بور ساخته شده‌است.^[۳]

مطالعه پیرامون ساختار زمین[ویرایش]

سه قرن پیش، آیزاک نیوتن پیرامون سیارات و نیروی گرانش به مطالعه پرداخت و محاسبه کرد که میانگین چگالی زمین دو برابر چگالی سنگ‌های سطح زمین است و به همین دلیل درون زمین باید از سنگ‌های بسیار چگالتر ساخته شده‌باشد. دانش ما دربارهٔ درون زمین نسبت به دوران نیوتن بسیار بهبود یافته‌است، اما مقدار چگالی زمین نسبت به آن زمان تغییری نکرده‌است. اطلاعات کنونی ما دربارهٔ درون زمین از مطالعات پیرامون مسیرها و ویژگی‌های امواج لرزه‌ای و آزمایش بر روی کانی‌های و سنگ‌های سطحی در دما و فشار بالا به دست آمده‌است. اطلاعات دیگر نیز از مشاهدات زمین‌شناسی سنگ‌های سطحی و مطالعات پیرامون حرکات زمین در منظومهٔ خورشیدی، گرانش و میدان مغناطیسی زمین و گرمای درون زمین به دست آمده‌است.^[۴]

امواج لرزه‌ای به دو گروه تقسیم می‌شوند: امواج بدنه‌ای یا (body waves) و امواج سطحی یا (surface Waves). امواج بدنه‌ای خود به دو نوع تقسیم می‌شوند: امواج پی امواج طولی هستند و می‌توانند در در جامدات و مایعات پخش شوند ولی امواج اس امواج عرضی هستند و فقط می‌توانند در جامدات (و نه در مایعات) منتشر شوند. این امواج به طور طبیعی توسط زمین‌لرزه‌ها و آتشفشان‌ها و حتی توسط امواج آب در اقیانوسها و دریاها، یا به طور مصنوعی توسط انفجارها و دستگاه‌های مکانیکی تولید می‌شوند.^[۵]

به غیر از این راه‌ها، برای شناخت ساختار زمین از ماشین‌های حفاری زمین استفاده می‌شود. این وسیله می‌تواند زمین را حفاری کند و سوراخ‌های بزرگی به وجود بیاورد که این سوراخ‌ها امکان مطالعه و شناخت زمین را آسان می‌کنند.^[۶]

شکل زمین[ویرایش]

پیش از پانگه‌آ[ویرایش]

در بزرگ‌ابردوران پرکامبرین، بر روی زمین لایه‌های مختلف سنگ‌های رسوبی وجود داشت. پرکامبرین بخش بزرگی از تاریخ زمین را شامل می‌شود و آغاز آن به پیدایش زمین در حدود ۴٫۵ میلیارد (۴۵۰۰ میلیون) سال پیش و پایان آن به ۶۰۰ میلیون سال پیش بازمی‌گردد. از حدود ۶۰۰ میلیون سال پیش، جانوران چند سلولی پدید آمدند و زیست بر روی زمین شکل‌گرفت. در این زمان، زمین از حالت اصلی گدازه‌ای و آتشفشانی خود درآمد و پوستهٔ جامد گسترش یافت و اقیانوس‌ها با تبخیر آب در جو زمین پدید آمدند.^[۷]

رانش قاره‌ای[ویرایش]

در اوایل سدهٔ بیستم، دانشمندی آلمانی به نام آلفرد وگنر^{[پ ۶]} نظریه‌ای ارائه داد که قاره‌های زمین از رانشی به سراسر زمین منتقل شده‌اند و نام این رانش را رانش قاره‌ای نهاد. وگنر متوجه‌شد که غرب آفریقا و شرق آمریکای جنوبی مانند تکه‌های پازل می‌مانند. او نخستین کسی نبود که این موضوع را اطلاع داد، اما نخستین کسی بود که شواهدی پیدا کرد که این دو قاره به یک‌دیگر متصل بوده‌اند. او معتقد بود که این دو قاره بخشی از سرزمینی بزرگ و واحد بوده‌اند و شواهد زمین‌شناسی و زیست‌شناسی بسیاری به‌دست آورده‌بود که این موضوع را ثابت می‌کرد. برای نمونه، سنگوارهٔ خزنده‌ای باستانی به نام مسوسورس^{[پ ۷]} فقط در جنوب آفریقا و آمریکای جنوبی یافت می‌شود. این جانور با طول یک متر (۳٫۳ فوت)، توانایی شنا در مسافت‌های طولانی مانند اقیانوس اطلس را ندارد. وگنر معتقد بود که همهٔ قاره‌ها (نه فقط آفریقا و آمریکای جنوبی) در یک ابرقاره به یک‌دیگر متصل بودند. او نام این سرزمین بزرگ باستانی را پانجه‌آ (به معنی همهٔ سرزمین‌ها در زبان یونانی) نهاد.^[۸]

پانجه‌آ در حدود ۲۷۰ میلیون سال پیش و در دورهٔ پرمین^{[پ ۸]} وجود داشت و یک‌سوم از سطح زمین را پوشش می‌داد و اقیانوس جهانی پانتالاسا آن را احاطه کرده‌بود. فروپاشی پانجه‌آ اکنون از دیدگاه زمین‌ساخت بشقابی (و نه از دیدگاه کهنهٔ وگنر) توضیح داده می‌شود. این ابرقاره به یک‌باره شکسته‌نشده و در مراحل مجزا تکه‌تکه شده‌است. فروپاشی پانجه‌آ در حدود ۲۰۰ میلیون سال پیش و در دورهٔ ژوراسیک^{[پ ۹]} آغاز شد. حدود ۱۸۰ میلیون سال پیش، نخستین اقیانوس تشکیل‌شده از فروپاشی پانجه‌آ، اقیانوس اطلس مرکزی بود که میان شمال‌غربی آفریقا و آمریکای شمالی و جنوب‌غربی اقیانوس هند میان آفریقا و قطب جنوب قرار داشت. حدود ۱۴۰ میلیون سال پیش، با جداشدن آفریقا و آمریکای شمالی از یک‌دیگر، اقیانوس اطلس جنوبی به وجود آمد. حدود ۸۰ میلیون سال پیش، آمریکای شمالی از اروپا جداشد؛ استرالیا از قطب جنوب و هند نیز از ماداگاسکار دور شد. در حدود ۵۰ میلیون سال پیش، هند در نهایت با اوراسیا برخورد کرد و رشته‌کوه هیمالیا تشکیل‌شد و سرانجام، قاره‌های امروزی شکل گرفتند.^[۱۰]

اکنون هفت قاره بر روی کرهٔ زمین وجود دارد: آسیا، آفریقا، آمریکای شمالی، آمریکای جنوبی، اروپا، استرالیا و جنوبگان. اما برخی از جغرافی‌دانان تنها فهرست شش قاره را ارائه می‌دهند و آسیا و اروپا را با هم ترکیب می‌کنند و آن را یک قاره (اوراسیا) به شمار می‌آورند. در برخی از جاها، دانش‌آموزان یادمی‌گیرند که بر روی زمین تنها پنج قاره وجود دارد: اوراسیا، استرالیا، آفریقا، جنوبگان و آمریکا. برخی از جغرافی‌دانان قاره را نه فقط یک اصطلاح فیزیکی، بلکه یک اصطلاح فرهنگی نیز می‌دانند؛ برای نمونه، آسیا و اروپا از دیدگاه فیزیکی بخشی از یک سرزمین هستند، اما از دیدگاه فرهنگی متفاوت هستند. جزایر واقع در نزدیکی قاره‌ها، بخشی از آن قاره محسوب می‌شوند؛ برای نمونه، گرینلند از دیدگاه سیاسی بخشی از اروپا و از دیدگاه جغرافیایی بخشی از آمریکای شمالی است. برخی از جزایر مانند نیوزیلند، هاوائی و پلی‌نزی نیز بخشی از قاره محسوب نمی‌شوند. اقیانوسیه^{[پ ۱۰]} نام مجموعهٔ سرزمین‌های اقیانوس آرام است. اقیانوسیه نامی مناسب برای این سرزمین‌ها به استثنای استرالیا است که این سرزمین‌ها بخشی از قاره نیستند و اقیانوسیه نیز یک قاره محسوب نمی‌شود.^[۱۲] کوه اورست مرتفع‌ترین کوه زمین و بلندترین نقطهٔ کرهٔ زمین با ارتفاع ۸٬۸۵۰ متر (۲۹٬۰۳۵ فوت) است که در رشته‌کوه هیمالیا در منطقهٔ خودمختار تبت چین در آسیا قرار دارد.^[۱۳]

اقیانوس‌ها ۷۱ درصد سطح کرهٔ زمین را پوشانده‌اند و برای گیاهان و جانوران مهم هستند. پنج اقیانوس بر روی زمین وجود دارد: اقیانوس آرام، اقیانوس اطلس، اقیانوس هند، اقیانوس منجمد جنوبی و اقیانوس منجمد شمالی. با این حال، این پنج اقیانوس به یک‌دیگر متصل‌اند. درازگودال ماریانا عمیق‌ترین نقطهٔ جهان است که تا ژرفای ۱۰٬۹۲۴ متر (۳۵٬۸۴۰ فوت) درون زمین ادامه می‌یابد و در اقیانوس آرام قرار دارد.^[۱۴]

زمین‌چهر به عوارض سطح زمین مانند کوه‌ها، تپه‌ها، فلات‌ها^{[پ ۱۱]} و دشت‌ها (عوارض عمده) و هم‌چنین تختال‌ها، ژرف‌دره‌ها، دره‌ها و حوضه‌های آبریز (عوارض جزئی) گفته می‌شود. در اثر جنبش بشقاب‌های زمین‌ساختی در زیر زمین و فشار دادن کوه‌ها و تپه‌ها، زمین‌چهر ساخته می‌شود. هم‌چنین، آب و باد با فرسایش زمین می‌تواند زمین‌چهرهایی مانند دره‌ها و ژرف‌دره‌ها بسازد. این دو فرایند طی مدت طولانی و گاهی اوقات میلیون‌ها سال روی می‌دهد. مرتفع‌ترین و بلندترین زمین‌چهر زمین، کوه اورست است. زمین‌چهرها می‌توانند به شکل رشته‌کوه‌ها و حوضه‌های آبریز زیر دریا وجود داشته‌باشند و درازگودال ماریانا عمیق‌ترین زمین‌چهر بر روی کرهٔ زمین است.^[۱۵]

آنتروپوسن نام عصری غیررسمی در زمین‌شناسی است که در سومین بخش کواترنری (۲٫۶ میلیون سال پیش–تاکنون) قرار دارد و محدودهٔ آن از نیمهٔ دوم سدهٔ هجدهم–تاکنون است. آنتروپوسین عصری است که تغییرات گستردهٔ انسان خردمند بر سطح زمین، جو زمین، اقیانوس‌ها و چرخه‌های طبیعی آغاز شد. چندی از دانشمندان استدلال می‌کنند که آنتروپوسین باید دنبالهٔ عصر هولوسین (۱۱٬۷۰۰ سال پیش–تاکنون) باشد.^[۲۶]

لایه‌های زمین[ویرایش]

زمین دارای سه لایهٔ پوسته، گوشته و هسته است.^[۲۷] شعاع متوسط کرهٔ زمین (از پوسته تا مرکز هسته) برابر با ۶٬۳۷۱٫۰۰ کیلومتر (۳٬۹۵۸٫۸ مایل) و با نماد علمی ۱۰^۳×۶٫۳۷۱۰ کیلومتر است.^[۲۸]

پوسته[ویرایش]

پوسته خارجی‌ترین لایهٔ زمین و شامل دو نوع قاره‌ای و اقیانوسی است و تنها جایی است که زندگی بر روی آن جریان دارد. پوستهٔ قاره‌ای زیر توده‌های زمین یافت می‌شود و کم‌تر از سنگ‌های چگال مانند سنگ خارا (گرانیت)^{[پ ۱۳]} ساخته شده‌است و ۱۰ تا ۷۵ کیلومتر (۶ تا ۴۷ مایل) ضخامت دارد (ژرفا متغیر است). پوستهٔ اقیانوسی نیز در کف اقیانوس‌ها یافت می‌شود و از سنگ‌های چگال مانند بازالت^{[پ ۱۴]} تشکیل شده‌است و حدود ۷ کیلومتر (۴ مایل) ضخامت دارد. پوستهٔ قاره‌ای تقریباً همیشه از پوستهٔ اقیانوسی قدیمی‌تر است. برخی از قدیمی‌ترین سنگ‌های جهان را در کمربند گرین استون نیوواگیتوک^{[پ ۱۵]} در کبک، کانادا می‌توان یافت و پوستهٔ قاره‌ای حدود ۴ میلیارد سال پیش شکل گرفته‌است. اما پوستهٔ قاره‌ای هنوز هم در جاهایی که پشتهٔ میانی اقیانوس نامیده می‌شود، تشکیل می‌شود.^[۲۷] چگالی پوستهٔ قاره‌ای و اقیانوسی به ترتیب ۲٫۷ و ۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب است. پوستهٔ قاره‌ای ۰٫۳۴۷ درصد جرم زمین و ۰٫۵۵۴ درصد جرم پوسته و گوشته و هم‌چنین پوستهٔ اقیانوسی ۰٫۰۹۹ درصد جرم زمین و ۰٫۱۴۷ درصد جرم پوسته و گوشته را تشکیل می‌دهد.^[۲۹] این لایه، سنگی و شکننده است و هنگام وقوع زمین‌لرزه می‌شکند.^[۳۰]

پوستهٔ اقیانوسی که بالای منطقهٔ فرورانش تشکیل شده‌است، از چند لایه ساخته‌شده و رسوبات پوشاننده را شامل نمی‌شود. بالاترین لایه حدود ۵۰۰ متر (۰٫۳۱۰ مایل) ضخامت دارد و شامل گدازه‌های ساخته‌شده از بازالت است.^[۳۱] پوستهٔ اقیانوسی از پوستهٔ قاره‌ای سنگین‌تر است و به طور مداوم و به آرامی در حال فرورفتن به زیر قارهٔ سبک‌تر قاره‌ای است که این فرایند مهم را فرورانش می‌نامند. در این فرایند، مجموعه و زنجیره‌ای از آتشفشان‌ها شکل می‌گیرد که قوس آتشفشانی نامیده می‌شود. در پایان، پوستهٔ اقیانوسی به اندازه‌ای به زیر پوستهٔ قاره‌ای فرومی‌رود تا این که وارد گوشته می‌شود. هنگامی که این رخداد روی می‌دهد، پوسته ذوب می‌شود و تفتال (ماگما)^{[پ ۱۶]} تا پشتهٔ میانی اقیانوسی بالا می‌آید و پوستهٔ اقیانوسی جدید ساخته می‌شود. این رخداد هر ۲۰۰ میلیون سال یا بیشتر روی می‌دهد که انسان آنها را می‌بیند^[۲۷]

گوشته[ویرایش]

گوشته بزرگ‌ترین لایهٔ زمین است^[۳۲] که زیر پوسته واقع‌شده^[۳۳] و از ژرفای ۱۰ کیلومتری (۶ مایلی) درون زمین آغاز شده و تا ژرفای ۲٬۸۹۰ کیلومتری (۱٬۸۰۶ مایلی) درون زمین ادامه می‌یابد و ضخامت آن حدود ۲٬۹۰۰ کیلومتر (۱٬۸۰۲ مایل) است. گوشته به چهار لایه تقسیم می‌شود: سنگ‌کره، سست‌کره، گوشتهٔ بالایی و گوشتهٔ پایینی. گوشته ۶۷٫۳ درصد جرم زمین را تشکیل می‌دهد و دمای آن بیش از °۱۰۰۰ سانتی‌گراد است.^[۳۳] سنگ‌های نیمه جامد بسیار گرم و چگال، گوشته را می‌سازند^[۳۳] و آهن، منیزیم، آلومینیم، سیلیکون، اکسیژن و ترکیبات سیلیکات^{[پ ۱۷]} در این لایه وجود دارد.^[۳۰]

از آن‌جا که زمین برای کشف مستقیم بیش از اندازه عمیق است، دانشمندان برای شناسایی گوشته از امواج لرزه‌ای استفاده می‌کنند. امواج لرزه‌ای توسط مواد گوناگون با سرعت‌ها و قدرت‌های گوناگون حرکت می‌کنند. شکافی ناگهانی میان امواج آهسته‌تر و سریع‌تر وجود دارد که این شکاف نشانهٔ مرز میان پوسته و گوشته است و ناپیوستگی موهوروویچیچ^{[پ ۱۸]} (یا موهو)^{[پ ۱۹]} نام دارد. در ژرفای ۲٬۹۰۰ کیلومتری (۱٬۸۰۲ مایلی) درون زمین، امواج اس که نمی‌توانند در مواد مایع به راه خود ادامه دهند، به طور ناگهانی ناپدید می‌شوند و امواج پی نیز می‌شکنند (خم می‌شوند). این بخش ناپیوستگی گوتنبرگ^{[پ ۲۰]} نام دارد و نشانهٔ پایان گوشته و آغاز هستهٔ مایع زمین است.^[۳۳]

سنگ‌کره (لیتوسفر)^{[پ ۲۱]} بخش خارجی سفت و سخت^[۳۶] زمین است و جنس آن جامد است. سنگ‌کره حدود ۱۰۰ کیلومتر (۶۰ مایل) در بیش‌تر نقاط عمیق زمین نفوذ می‌کند و شامل بخش‌های بالایی شکنندهٔ گوشته و پوسته است.^[۳۷] سنگ‌کره تمام سطح کرهٔ زمین از بالای کوه اورست تا انتهای درازگودال ماریانا را پوشش می‌دهد و از کانی‌ها تشکیل شده‌است.^[۳۸] ضخامت سنگ‌کره به سن آن بستگی دارد (سنگ‌کرهٔ قدیمی‌تر، ضخیم‌تر است). سنگ‌کره در زیر پوسته به اندازه‌ای شکننده است که در برخی مناطق مانند یک بشقاب اقیانوسی فرورانده می‌تواند توسط گسل، زمین‌لرزه ایجاد کند.^[۳۹] زمین به طور کلی دارای دو نوع سنگ‌کرهٔ اقیانوسی و قاره‌ای است.^[۴۰]

سنگ‌کره همیشه به آرامی در حال حرکت است و به صفحات زمین‌ساختی تکه‌تکه شده‌است. بخش گوشتهٔ سنگ‌کره، جنبش صفحات را آسان‌تر می‌کند. جنبش سنگ‌کره (زمین‌ساخت بشقابی) عامل بسیاری از رویدادهای چشمگیر زمین‌شناسی است و وقتی که یک بشقاب (صفحه) زیر بشقابی دیگر حرکت می‌کنند یا دو بشقاب به یک‌دیگر مالش داده می‌شوند، می‌توانند زمین‌لرزه و آتشفشان ایجاد کنند.^[۳۷] شش صفحهٔ بزرگ در قاره‌ها (به ویژه آمریکای شمالی، آفریقا و قطب جنوب) وجود دارد. اگرچه صفحه‌های کوچک برای شکل‌دادن به زمین مهم نیستند، اما صفحهٔ کوچکی مانند صفحهٔ خوآن دو فوکا^{[پ ۲۲]} مسئول آتشفشان‌های اقیانوس آرام در شمال‌غربی ایالات متحده آمریکا است.^[۴۱]

سه نوع مرز زمین‌ساختی به نام‌های واگرا، همگرا و دگرگون وجود دارد. مرز واگرا زمانی روی می‌دهد که دو صفحهٔ زمین‌ساخت از هم دور شوند. در طول این مرز، گدازه‌ها از شکاف‌های طولانی فوران می‌کنند و آب‌فشان‌ها، آب بسیار گرم را به بیرون پرتاب می‌کنند و زمین‌لرزه‌های مکرر روی می‌دهد و تفتال (ماگما) از شکاف خارج می‌شود. تفتال پس از خارج شدن از شکاف، به سنگ جامد تبدیل می‌شود و پوستهٔ جدید در لبه‌های پاره‌شدهٔ صفحات شکل می‌گیرد. تفتال به بازالت (سنگ تیره و متراکم زمینهٔ کف اقیانوس‌ها) تبدیل می‌شود و این‌گونه در مرزهای واگرا، پوسته‌های اقیانوسی ساخته‌شده از بازالت ایجاد می‌شود. مرز همگرا زمانی روی می‌دهد که دو دو صفحهٔ زمین‌ساخت به هم نزدیک شوند که در این صورت دو صفحه به یک‌دیگر برخورد می‌کنند.^[۴۲] در برخورد دو سنگ‌کرهٔ اقیانوسی، صفحه‌ای که قدیمی‌تر است، سردتر و چگال‌تر است و غرق خواهد شد.^[۴۳] و به زیر صفحهٔ دیگر فرومی‌رود و یک گودال (مانند درازگودال ماریانا) و آتشفشان شکل می‌گیرد. در برخورد یک سنگ‌کرهٔ اقیانوسی و قاره‌ای، سنگ‌کرهٔ چگال‌تر (اقیانوسی) به زیر سنگ‌کرهٔ اقیانوسی فرومی‌رود. در این برخورد، گودال، زمین‌لرزه‌های ویران‌کننده ایجاد می‌شود و گدازه به سمت بالای کوه می‌آید و قوس آتشفشانی پدیدمی‌آورد و کوه‌ها بالا می‌آیند. در برخورد دو سنگ‌کرهٔ قاره‌ای، به دلیل نسبتاً سبک بودن سنگ‌های قاره‌ای و ایستادگی در برابر حرکت رو به پایین، هیچ‌کدام به زیر دیگری فرونمی‌روند. اما پوسته به چین خوردن تمایل پیدا می‌کند و سمت بالا یا کنار را تحت فشار قرار می‌دهد.^[۴۴] در مرز دگرگون، لبه‌های صفحات به یک‌دیگر ساییده می‌شوند.^[۴۵][۴۶]

سست‌کره (استنوسفر)^{[پ ۲۳]} بخش نرم کرهٔ زمین که زیر سنگ‌کره واقع‌شده و بخش‌هایی مانند گوشتهٔ بالایی را دربر می‌گیرد.^[۴۷] این لایه از حدود ۱۰۰ کیلومتری (۶۰ مایلی) درون زمین آغاز شده و تا ۷۰۰ کیلومتری (۴۵۰ مایلی) درون زمین گسترش می‌یابد و تصور می‌شود که این لایه بسیار گرم‌تر از سنگ‌کره و به حالت مایع باشد.^[۴۸]

اگرچه سنگ‌های سست‌کره جامد هستند، اما در پاسخ به تغییر شکل، روان و جاری می‌شوند. دلیل روان شدن این سنگ‌ها نیز دمای بالاتر از °۱۳۰۰ درجهٔ سانتی‌گرادی در اعماق زمین است. از دیدگاه ترکیب شیمیایی، اگر بخش‌های بالایی سست‌کره سرد شود، جزئی از سنگ‌کره به شمار می‌رود.^[۴۹] تصور می‌شود که سست‌کره از سنگ‌های چگال مانند پریدوتیت‌ها^{[پ ۲۴]} ساخته شده‌باشد. این گمانه‌زنی از آن‌جا ریشه می‌گیرد که گدازه در فعالیت‌های آتشفشانی سست‌کره را ذوب می‌کند و به سطح زمین می‌رسد. گدازه‌ای با ترکیب مشابه این نوع گدازه می‌تواند از ذوب پریدوتیت‌ها به دست آمده‌باشد.^[۵۰]

در سست‌کره، تعادل میان دما و فشار به گونه‌ای است که سنگ‌ها دارای استحکام کمی باشند. در گوشته، امواج لرزه‌ای سرعت و شتاب سست‌کره را می‌کاهند تا بتوانند از آن بگذرند و به این دلیل، سست‌کره را با «شتاب کم» نیز می‌شناسند. این ویژگی نشان می‌دهد که سست‌کره از سنگ‌های نیمه گداخته ساخته‌شده و مانند ماده‌ای است که از ذرات جامدی ساخته شده‌است که در میان آن‌ها فضاهای مایع وجود دارد.^[۵۱]

هسته[ویرایش]

بخش مرکزی زمین هسته‌است. هستهٔ زمین دارای دو بخش است: هسته درونی و هسته بیرونی. هسته داخلی به دلیل فشار بسیار زیاد جامد و هسته خارجی، مایع است. قطر آن ۲۵۶۰ کیلومتر و دمای آن ۸۰۰ درجه سانتی گراد است. فاصله آن از سطح زمین ۶۳۳۶ کیلومتر است. مواد هسته به علت فشار زیادی که بر آن وارد می‌شود بسیار متراکم تراز سایر اجزای زمین است. هسته بیشتر از آهن و نیکل تشکیل شده‌است.^[۵۲]

هستهٔ بیرونی زمین از ژرفای ۲٬۸۹۰ کیلومتری (۱٬۸۰۶ مایلی) آغاز شده و تا ژرفای ۵٬۱۵۰ کیلومتری (۳٬۲۱۹ مایلی) زمین ادامه می‌یابد و ۳۰٫۸ درصد از جرم زمین را شامل می‌شود^[۳۰] و در حال حرکت است.^[۵۲] در ژرفای حدود ۲٬۸۸۰ کیلومتری (۱٬۸۰۰ مایلی)، ساختار درونی زمین به طور ناگهانی از سنگ‌های جامد گوشته به چرخش آهن مذاب هستهٔ بیرونی تغییر می‌کند.^[۵۳] دمای هستهٔ بیرونی به اندازه‌ای زیاد است که فلزات را در این لایه به شکل مایع درآورده‌است و این لایه از فلزات ذوب‌شدهٔ آهن و نیکل ساخته شده‌است.^[۵۴] آهن و نیکل دو فلز مهم هستند که در همه جای کرهٔ زمین یافت می‌شوند (در سطح زمین به حالت جامد یافت می‌شوند) که این فلزات آلیاژ (مخلوطی از عناصر فلزی) بسیار گرمی در هستهٔ بیرونی می‌سازند که دمای آن حدود °۴٬۰۰۰ تا °۵٬۰۰۰ سانتی‌گراد است.^[۵۲] علاوه بر آهن و نیکل، مقدار چشم‌گیری گوگرد نیز در این لایه وجود دارد.^[۵۵]

از آن جا که زمین، توپی فلزی (هسته) در وسط خود دارد، همهٔ این سیاره مغناطیسی است و دانشمندان بر این باورند که هستهٔ بیرونی همان چیزی است که میدان مغناطیسی زمین را کنترل می‌کند. میدان مغناطیسی زمین مانند یک حباب عمل می‌کند و از زمین در برابر ذرات باردار شناور پیرامون منظومهٔ خورشیدی مانند ذرات بارداری که از خورشید می‌آیند، محافظت می‌کند.^[۵۲]

هستهٔ درونی زمین از حدود ۶٬۶۴۰ کیلومتر (۴٬۰۰۰ مایل) زیر پوسته آغاز شده و حدود ۱٬۲۸۰ کیلومتر (۸۰۰ مایل) ادامه می‌یابد. در هستهٔ زمین، دما و فشار به اندازه‌ای زیاد است^[۵۶] (دمای °۶٬۰۰۰ سانتی‌گراد^[۵۷][ب] و فشار ۴۵٬۰۰۰ پوند بر اینچ مربع) که فلزات فشرده می‌شوند و می‌توانند مانند یک مایع حرکت‌کنند و در جاهایی که به شکل جامد هستند، وادار به لرزش هستند.^[۵۶]

هستهٔ درونی عمدتاً از آهن ساخته شده‌است. اگرچه دما در هستهٔ درونی بسیار زیاد است، اما به دلیل فشار بسیار زمین، آهن نمی‌تواند ذوب شود و جنس هستهٔ درونی جامد است. هسته به طور منظم در حال حرکت است و می‌چرخد و دانشمندان بر این باورند که هستهٔ درونی سریع‌تر از بقیهٔ بخش‌های زمین می‌چرخد.^[۵۲]

تاکنون هر آنچه که دربارهٔ هستهٔ درونی زمین مشخص شده‌است، از مطالعات ردیابی امواج لرزه‌ای (امواجی که از سطح زمین به درون زمین رفته‌اند) به دست آمده‌است. این مطالعات نشان داده‌اند که سفر به هستهٔ درونی از هر راستایی یکسان نیست و این نشان می‌دهد که جاهای مختلف هستهٔ درونی نیز یکسان نیست.^[۵۸]

با توجه به برخی از بررسی‌های اخیر، شماری از فیزیکدانان ترجیح داده‌اند هستهٔ داخلی زمین را نه به عنوان یک جامد، بلکه به عنوان یک «پلاسما با رفتاری جامدگونه» بدانند.^[۵۹]

ویژگی‌های فیزیکی[ویرایش]

گرانش زمین[ویرایش]

در دانش مکانیک، گرانش نیرویی جهانی است که همهٔ مواد را جذب می‌کند. این نیرو تا حد زیادی ضعیف‌ترین نیروی شناخته‌شده در طبیعت است که هیچ نقشی در تعیین ویژگی‌های درونی مواد ندارد. از سوی دیگر، این نیرو مدار سیارات منظومهٔ خورشیدی را کنترل می‌کند و در جاهای دیگر، ساختار ستارگان، کهکشان‌ها و کل کیهان را حفظ می‌کند. بر روی زمین، همهٔ اجسام دارای وزن هستند و متناسب با جرم آن اجسام، زمین بر روی آن‌ها نیروی گرانش اعمال می‌کند.^[۶۰]

در آغاز سدهٔ شانزدهم میلادی، ستاره‌شناسانی مانند گالیلئو گالیله و تیکو براهه کشف کردند که زمین و سیارات دیگر به دور خورشید می‌چرخند و یوهانس کپلر^{[پ ۲۸]} نشان داد که سیارات در یک مدار بیضی‌شکل (نه دایره‌ای شکل) به دور خورشید می‌چرخند. اما سؤال این بود که چرا سیارات در مداری بیضی‌شکل به دور خورشید می‌چرخند و سرانجام آیزاک نیوتن گرانش زمین را کشف کرد. افسانه‌ای می‌گوید که وقتی نیوتن دید که سیبی در حال افتادن است، دربارهٔ نیروهای طبیعت به فکر افتاد و متوجه‌شد که نیرویی باید وجود داشته‌باشد که بر روی سیب در حال سقوط اثر بگذارد؛ در غیر این صورت، سیب شروع به حرکت نمی‌کند. او هم‌چنین متوجه‌شد که ماه در مداری دور از زمین به دور زمین می‌چرخد و اگر نیرویی وجود نداشت، ماه به سمت زمین سقوط می‌کرد؛ در حالی که ماه تحت نیروی گرانش زمین به دور زمین می‌چرخد. سرانجام نیوتن این نیرو را گرانش نامید و مشخص کرد که نیروهای گرانشی میان همهٔ اجرام وجود دارد.^[۶۱]

مقدار گرانش زمین ثابت نیست و همراه با امتداد سطح زمین، ارتفاع زمین و حتی زمان تغییر می‌کند، اما برای سادگی از گرانش استاندار زمین استفاده می‌شود. گرانش استاندارد زمین برابر با ۹/۸۰۶۶۵ متر بر مجذور ثانیه (m/s^۲) یا ۳۲/۱۷۴۰ فوت بر مجذور ثانیه (ft/s^۲) است. این مقدار، گرانش متوسط در °۴۵ عرض جغرافیایی در سطح دریاست و در محاسبات مهندسی نیز استفاده می‌شود. مقدار گرانش در سطح زمین به دلایلی متفاوت است:^[۶۲]

دما و فشار زمین[ویرایش]

با افزایش ژرفای زمین، دما و فشار زمین نیز افزایش می‌یابد.^[۶۳] به طوری که با افزایش یک کیلومتر ژرفای زمین، دما °۲۵ سانتی‌گراد و فشار حدود ۲۵ اتمسفر^[پ] افزایش می‌یابد.^[۶۴] عامل این افزایش فشار و دما، وزن لایه‌های زمین است و فشار و دما حالت لایه‌های زمین را مشخص می‌کند.^[۶۵]

در نزدیکی سطح زمین، فشار و دما کم است. برآورد شده‌است که دمای مرکز زمین حدود °۴٬۰۰۰ تا °۷٬۰۰۰ سانتی‌گراد و به اندازهٔ دمای سطح خورشید است. در این دما، سنگ و آهن به صورت جامد باقی می‌مانند. در ژرفای ۵۰ کیلومتری، میزان فشار نزدیک به ۲۰۰٬۰۰۰ پوند بر اینچ مربع است. در حالی که میزان فشار معمولی در لاستیک خودروها، حدود ۳۵ پوند بر اینچ مربع است. قراردادن فشار ۲۰۰٬۰۰۰ پوند بر اینچ مربع در لاستیک خودرو، موجب ترکیدن لاستیک و تبدیل آن به قطعات بسیار کوچک می‌شود.^[۶۶] در پوسته، صفحات زمین‌ساختی معمولاً به صورت هموار حرکت می‌کنند، اما گاهی اوقات به یک‌دیگر برخورد می‌کنند و فشار حاصل می‌شود و زمین‌لرزه روی می‌دهد.^[۶۷]

جرم، حجم و چگالی زمین[ویرایش]

جرم زمین برابر با ۵٬۹۷۲٬۱۹۰٬۰۰۰٬۰۰۰٬۰۰۰٬۰۰۰٬۰۰۰٬۰۰۰ کیلوگرم و با نماد علمی ۱۰^۲۴×۵٬۹۷۲۲ کیلوگرم است.^[۲۸] زمین تنها جرم بخشی از اجرام دیگر منظومهٔ شمسی را دارد؛ برای نمونه، جرم خورشید ۳۳۳٬۰۰۰ بار و جرم سیارهٔ برجیس ۳۱۸ بار بیشتر از زمین است. اجرام دیگری نیز در منظومهٔ شمسی وجود دارند که بخشی از جرم زمین را دارند؛ برای نمونه، سیارهٔ بهرام تنها ۱۱ درصد جرم زمین را دارد.^[۶۸]

حجم زمین برابر با ۱٬۰۸۳٬۲۰۶٬۹۱۶٬۸۴۶ کیلومتر مکعب (۲۵۹٬۸۷۵٬۱۵۹٬۵۳۲ مایل مکعب) و با نماد علمی ۱۰^۱۲×۱٫۰۸۳۲۱ کیلومتر مکعب است.^[۲۸] زمین بزرگ‌ترین سیاره از میان چهار سیارهٔ درونی است؛ هر چند که در مقایسه با غول‌های گازی بسیار کوچک است. سیارهٔ تیر کوچک‌ترین سیارهٔ منظومهٔ شمسی است و حجم آن برابر با ۵/۴ درصد حجم زمین است. حجم سیارهٔ ناهید برابر با ۸۶ درصد حجم زمین است و حجم این سیاره بیش از هر سیارهٔ دیگری به زمین نزدیک است. حجم سیارهٔ بهرام برابر با ۱۵ درصد حجم زمین است و می‌توان بیش از شش سیاره به اندازهٔ مریخ را درون زمین جای داد. سیارهٔ برجیس بزرگترین سیارهٔ منظومهٔ شمسی است و می‌توان ۱۳۲۱ سیاره به اندازهٔ زمین را درون آن جای داد. سیارهٔ کیوان نیز دومین سیارهٔ بزرگ منظومهٔ شمسی است و می‌توان ۷۶۴ سیاره به اندازهٔ زمین را درون آن جای داد.^[۶۹]

چگالی زمین برابر با ۵٫۵۱۳ گرم بر سانتی‌متر مکعب است.^[۲۸] این عدد، چگالی متوسط همهٔ مواد در زمین است و این سیاره چگال‌ترین سیاره در منظومهٔ شمسی است. اگر فشرده‌سازی گرانشی که عامل چگال بودن زمین است، وجود نداشت، سیارهٔ تیر که دومین سیارهٔ چگال منظومهٔ شمسی است، چگال‌ترین سیارهٔ این منظومه می‌شد. چگالی زمین با تقسیم جرم زمین بر حجم آن محاسبه و سپس از کیلوگرم بر کیلومتر مکعب (kg/km³) به گرم بر سانتی‌متر مکعب (g/cm³) ساده می‌شود.^[۷۰]

پدیده‌ها و بلایای طبیعی[ویرایش]

زمین‌شناسی اقتصادی[ویرایش]

زمین‌شناسی اقتصادی نظم و انضباط علمی در رابطه با توزیع ذخایر معدنی، ملاحظات بازاریابی و ارزیابی ذخایر در دسترس است. معاملات زمین‌شناسی اقتصادی شامل معاملات کانی‌های فلزی، سوخت سنگواره‌ای (مانند نفت، گاز طبیعی و زغال سنگ) و مواد دیگری مانند نمک، گچ و سنگ ساختمان است که ارزش تجاری داشته‌باشند. اصول و روش‌هایی در زمینه‌های مختلف دانش‌ها و علوم زمین‌شناسی به ویژه ژئوفیزیک، زمین‌شناسی ساختاری و چینه‌شناسی اعمال می‌شود. هدف اصلی این اصول و روش‌ها، راهنمایی اکتشاف کانی‌ها و کمک معادن به اقتصاد است. کارشناسان و متخصصان زمین‌شناسی اقتصادی اغلب در استخراج کانی‌ها کمک می‌کنند.^[۷۵]

جستارهای وابسته[ویرایش]

واژه‌نامه[ویرایش]

یادداشت‌ها[ویرایش]

پانویس[ویرایش]

پیوند به بیرون[ویرایش]

منبع مطلب : fa.wikipedia.org

مدیر محترم سایت fa.wikipedia.org لطفا اعلامیه بالای سایت را مطالعه کنید.

ساختار درونی زمین:

1- پوسته:

پوسته کره زمین لایه نسبتا کم عمقی است که این لایه سنگی سطحی، به دو نوع کلی تحت عنوان پوسته قاره­ای و پوسته اقیانوسی طبقه­بندی می­شود. پوسته اقیانوسی حدود 7 کیلومتر ضخامت داشته و از سنگهای آذرینی تحت عنوان "بازالت" تشکیل شده است. در مقابل ، پوسته قاره ای دارای ضخامت متوسط 35-40 کیلومتر است ولی در برخی مناطق کوهستانی ممکن است از 70 کیلومتر نیز تجاوز نماید. برخلاف پوسته اقیانوسی، که از مواد شیمیایی یکنواختی تشکیل شده است، پوسته قاره­ای شامل انواع مختلفی از سنگها می­باشد. قسمت فوقانی پوسته قاره­ای از سنگهای گرانیتی تشکیل شده، در حالی که قسمت تحتانی آن شبیه بازالت است.

2- گوشته:

بیش از 82%  از حجم زمین در گوشته قرار دارد که یک ورقه جامد و سنگی را تا عمق 2900 کیلومتری تشکیل می­دهد. مرز بین پوسته و گوشته، تفاوت فاحشی را در مشخصات شیمیایی نشان می­دهد.

3- هسته :

تصور می­شود که ترکیب اصلی هسته از آلیاژ آهن- نیکل با مقادیر کمی از اکسیژن، سیلیکون و سولفور باشد. به دلیل فشار زیاد در هسته مواد تشکیل دهنده آن دارای چگالی بالایی حدود 14 برابر چگالی آب در سطح زمین هستند. مشخصه داخل کره زمین افزایش تدریجی دما، فشار و چگالی مواد تشکیل دهنده با افزایش عمق است. برآورد می­شود که دما در عمق 100 کیلومتری بین 1200 تا 1400 درجه سانتیگراد باشد، درحالی که دما در مرکز کره زمین ممکن است از 6700 درجه سانتیگراد نیز تجاوز نماید. افزایش تدریجی در دما و فشار با عمق، مشخصات فیزیکی و در نتیجه رفتار مکانیکی مواد تشکیل دهنده زمین را تحت تاثیر قرار می­دهد. وقتی ماده­ای تحت گرما قرار می­گیرد، اتصالات شیمیایی آن ضعیف شده و مقاومت مکانیکی آن کاهش می­یابد و درصورتی که دما از نقطه ذوب ماده مورد نظر فراتر رود اتصالات شیمیایی شکسته شده و پدیده ذوب اتفاق می­افتد. اگر دما تنها معیار تعیین کننده ذوب مواد بود در این صورت باید کره زمین تبدیل به یک توپ مذاب با یک پوسته نازک جامد می­شد. درحالی که فشار نیز با عمق افزایش می­یابد و تمایل دارد که مقاومت سنگ­ها را افزایش دهد.

بر اساس مشخصات فیزیکی و مقاومت مکانیکی میتوان زمین را به 5 لایه مختلف تقسیم بندی نمود:

لیتوسفر ، استنوسفر، مزوسفر یا گوشته پایینی،  هسته بیرونی و هسته درونی.

 لیتوسفر(سنگ کره):

بر اساس مشخصات فیزیکی، لایه بیرونی کره زمین شامل پوسته و لایه خارجی گوشته است که تشکیل دهنده یک لایه نسبتا سرد و صلب می باشند درحالی که این لایه­ها از مواد متفاوت شیمیایی تشکیل شده است، ولی به لیل سرد بودن و مقاوم بودن رفتار واحدی را از خود نشان می­دهد.لیتوسفر در قسمت قاره­ای بطور متوسط 100 کیلومتر ضخامت دارد ولی ممکن است به بیش از 250 کیلومتر در زیر قسمتهای قدیمی قاره­ها برسد. در زیر اقیانوسها ضخامت لیتوسفر از چند کیلومتر در قسمت رشته کوه های اقیانوسی تا حدود 100 کیلومتر در قسمتهای قدیمی­تر و سردتر پوسته اقیانوسی می­رسد.

 استنوسفر:

در زیر لیتوسفر و در قسمت فوقانی گوشته، تا عمق 660 کیلومتر، یک لایه نرم و نسبتا ضعیف قرار دارد که به عنوان استنوسفر شناخته می­شود. قسمت بالای استنوسفر  دارای چنان دما و فشاری است که منجر به ذوب بسیار اندکی از این لایه ­می­شود. در برابر این ناحیه ضعیف، لیتوسفر جدا از لایه زیرین خود است و نتیجه این جدا بودن حرکت مستقل لیتوسفر نسبت به استنوسفر است.

 مزوسفر یا گوشته پایینی:

  زیر ناحیه ضعیف استنوسفر، افزایش فشار اثر دمای بالا را خنثی کرده و سنگها تا حدودی با افزایش عمق مقاومتر می­شوند. در عمق 660 کیلومتر تا 2900 کیلومتر یک لایه صلب­تر به نام مزوسفر ( کره میانی ) یا گوشته پایینی یافت می­شود. برخلاف مقاومت آنها، سنگهای مزوسفر همچنان گرم بوده و توانایی جریان یافتن را دارا می­باشند.

هسته داخلی و خارجی:

هسته که تشکیل یافته از آلیاژ آهن -  نیکل می­باشد، به دو لایه تقسیم می­شود که مقاومت مکانیکی کاملا متفاوتی را نشان می­دهند. هسته خارجی یک لایه مایع به ضخامت 2270 کیلومتر می­باشد. ثابت شده است که جریان آهن مذاب در این لایه باعث ایجاد میدان مغناطیسی در کره زمین است. هسته داخلی یک کره به شعاع 3486 کیومتر است. برخلاف دمای بالاتر هسته داخلی، مواد تشکیل دهنده آن مقاوم تر هستند.

 زمین پویا:

زمین یک کره متحرک است! اگر ما بتوانیم صد میلیون سال به عقب برگردیم، چهره زمین را با آنچه که امروز می­بینیم کاملا متفاوت خواهیم یافت. هیچ اثری از کوههای آلپ یا خلیج مکزیک نخواهد بود، در عوض قاره­هایی در ابعاد، اشکال و موقعیتهای متفاوتی خواهیم یافت. بر خلاف زمین در چند میلیارد سال گذشته هیچ تغیر اساسی در سطح کره ماه به وجود نیامده است (فقط چند گودال اضافه شده است).

 تئوری صفحه زمین ساخت:

در طول چند دهه اخیر درباره کره متغیرمان مطالب بسیار زیادی آموخته­ایم. در این مدت تحولی عظیم در فهم ما از زمین بوجود آمده است. این تحول در ابتدای قرن بیستم با ارائه پیشنهاد مربوط به جابه جایی قاره­ای- تئوری ای  که بیان می­کند قاره­ها بر روی کره زمین حرکت می­کنند - آغاز گردید. این مطلب با فرض ثابت بودن قاره­ها و کف اقیانوسها که تا آن زمان مورد قبول بود در تضاد اساسی قرار داشت و به همین دلیل نیز 50 سال طول کشید تا داده کافی برای اثبات این نظریه جمع آوری شود.بر اساس تئوری صفحه زمینساخت، پوسته خارجی صلب زمین (لیتوسفر) به تکه­های متعددی شکسته شده است که هرکدام از آنهاصفحه(Plate) نام دارند که در حال حرکت بوده و بصورت بی­وقفه تغییر شکل و اندازه می­دهند. همانگونه که در شکل 1 و شکل 2 مشاهده می­شود، هفت صفحه اصلی در لیتوسفر شناخته شده است. این صفحات عبارتند از: آمریکای شمالی، آمریکای جنوبی، اقیانوسیه، آفریقا، اوروآسیا، استرالیا و قطب جنوب.

شکل 1: صفحات اصلی سازنده سطح کره زمین

شکل 2: صفحات اصلی سازنده سطح کره زمین

صفحات با ابعاد متوسط مانند کاراییب، نازکا، فیلیپین، عربی، کوکوس و صفحه اسکاتیا هستند و علاوه بر آنها صفحات متعددی با ابعاد کوچکتر شناخته شده است. توجه نمایید که یک صفحه بزرگ ممکن است شامل یک قاره کامل و سطح بزرگی از کف دریا باشد (مانند صفحه آمریکای جنوبی). در حالی که هیچ صفحه­ای دقیقا بر اساس مرز یک قاره شناخته نشده است.صفحات سنگ کره با سرعت بسیار پایین ولی بطور مداوم نسبت به هم درحال حرکت هستند که بطور متوسط 5 سانتیمتر در سال است.
 این حرکت به دلیل توزیع نامساوی حرارت در داخل کره زمین است. مواد داغ که در عمق گوشته قرار دارند، به آرامی به سوی بالا حرکت می­کنند و به عنوان یکی از سیستمهای همرفت درونی سیاره عمل می­نمایند. همزمان، قطعات سردتر و چگالتر سنگ­کره در داخل گوشته فرو می­روند. درنهایت حرکت عظیم و کند صفحات سنگ کره منجر به ایجاد زمین لرزه­ها، آتشفشانها و تغییر شکل توده­های بزرگ سنگی به صورت کوه­ها می­گردد.
پدیده همرفت در داخل کره زمین همانند جریان همرفتی است که وقتی کتری پر از آب بر روی آتش قرار داده می­شود در آن اتفاق می­افتد. آب قسمت تحتانی آب قبل از قسمتهای دیگر گرم شده و در اثر انبساط چگالی آن کاهش می­یابد و این باعث جریان یافتن آب به سمت بالا شده و همزمان آب نسبتا سردتر از سطح آب به سمت کف کتری حرکت کرده و آب سرد و گرم جایگزین یکدیگر می­گردد.

مرز صفحات:

صفحات تشکیل دهنده سنگ کره بصورت یک توده بهم چسبیده، نسبت به یکدیگر در حال حرکت هستند. با وجود اینکه قسمتهای داخلی صفحات ممکن است متحمل مقداری تغییر شکل گردند، ولی تمام اندرکنشهای اصلی بین صفحات جداگانه، در طول مرز بین آنها اتفاق می­افتد. در حقیقت تلاشهای اولیه برای مشخص کردن مرز بین صفحات بر اساس محل وقوع زمین لرزه­ها بود. صفحات در مرزها سه رفتار کلی نسبت به هم دارند:

1- مرزهای دورشونده:

جایی که صفحات در نتیجه بالا آمدن مواد از گوشته از هم دور می­شوند و بستر جدیدی در اقیانوسها ساخته می­شود. جداشدگی صفحات، غالبا در رشته­کوههای میان اقیانوسی رخ می­دهد. شکافهای ایجاد شده در اثر دور شدن صفحات، بلافاصله با سنگهای مذاب که از استنوسفر بالا می­آید، پرمی­شوند. این مواد گرم، به آرامی سرد شده و بستر جدید اقیانوسی را تشکیل می­دهند. این پدیده میلیونها سال بطور مداوم تکرار می­شود و بدین ترتیب هزاران کیلومتر مکعب بستر جدید ایجاد می­گردد.این مکانیزم کف اقیانوس اطلس را در 160 میلیون سال گذشته پدید آورده است که به این پدیده "گسترش بستر دریا" اطلاق می­شود. سرعت بستر سازی در قسمتهای مختلف متفاوت است.
 این سرعت از 5/2 سانتیمتر در سال در اطلس شمالی تا 20 سانتیمتر در سال در قسمت شرقی اقیانوس آرام متغیر است. با اینکه بیشترین نرخ بستر سازی در مقیاس تاریخ بشر بسیار کند است، ولی کمترین نرخ تولید سنگ­کره به اندازه کافی سریع است که در طول 200 میلیون سال گذشته بستر تمام اقیانوسهای زمین را ایجاد کرده باشد. در حقیقت بستر تمام اقیانوسها که تعیین عمر شده­اند از 180 میلیون سال تجاوز نمی­کند.

شکل 3: مرزهای واگرا در محل رشته­کوههای اقیانوسی

شکل 4: تولید بستر اقیانوسی در مرزهای واگر

شکل 5: نحوه بالا آمدن سنگهای مذاب در مرزهای واگرا و تشکیل بستر جدید

2- مرزهای همگرا:

در این نواحی، صفحات به سوی هم حرکت می­کنند و در نتیجه پدیده فرونشست پوسته اقیانوسی در گوشته اتفاق می­افتد. همگرایی ممکن است در مرز تصادم دو پوسته قاره­ای نیز اتفاق بیفتد و باعث ایجاد سامانه­های کوهستانی گردد.درحالی که پوسته جدید در رشته­کوههای اقیانوسی اضافه می­شوند، سیاره زمین بزرگتر نمی­شود و مساحت سطحی آن همواره مقدار ثابتی باقی می­ماند. برای جادادن به پوسته تازه ایجاد شده، پوسته قدیمی اقیانوسی در طول مرزهای همگرا دوباره به گوشته بازمی­گردد. وقتی دو صفحه به هم می­رسند، یکی از صفحات به زیر صفحه دیگر خم شده و به زیر آن می­لغزد.  حاشیه­هایی از صفحات که پوسته اقیانوسی در حالا از بین رفتن است به نام "مناطق فرورانش" شناخته می­شوند. در این مناطق صفحه فرورفته درحال حرکت به سمت پایین، وارد محیط با دما و فشار بالا می­شود. مقداری از مواد فرو رفته و نیز مقدار بیشتری از استنوسفر که در بالای صفحه فرورفته قرار می­گیرد، ذوب شده و به سوی بالا حرکت می­کند.
 بندرت این سنگ مذاب ممکن است که به سطح زمین برسد و انفجارات آتشفشانی را ایجاد نماید. بهرحال بیشتر این مواد مذاب به سطح زمین نمی­رسد و در همان عمق جامد شده و به ضخیمتر شدن پوسته می­انجامند (شکل 6).

شکل 6: مرزهای همگرا و ناحیه فرورانش

3- مرزهای گسل امتدادلغز:

مرزهایی هستند که در آنها صفحات بصورت سایشی از کنار هم عبور می­کنند و هیچگونه فرسایشی در مرزها ایجاد نشده و پوسته جدیدی تولید و پوسته قدیمی نابود نمی­شود. این گسلها در جهت حرکت صفحات ایجاد شده  برای اولین بار در امتداد رشته­کوههای اقیانوسی یافت شدند. با وجود اینکه بیشتر گسلهای امتداد­لغز در طول رشته کوههای اقیانوسی قرار گرفته اند، تعدادی نیز در داخل قاره­ها وجود دارند. دو مثال از این گسلها، گسل سن­آندریاس در کالیفرنیا و گسل آلپین در زلاندنو می­باشد. در طول گسل سن آندریاس، صفحه "آرام" درحال حرکت به سمت شمال غربی نسبت به صفحه مجاور (صفحه آمریکای شمالی) است. حرکت درطول این مرز ناشناخته نمانده است، چرا که این حرکت باعث ایجاد کرنش در سنگهای دو سمت گسل می­گردد وگاهی سنگها, انرژی ذخیره شده را بصورت زلزله­های بزرگی رها می­کنند، مانند زلزله سال 1906 که سان فرانسیسکو را ویران کرد.

شکل 7: مرزهای امتداد لغز و امتداد گسل ایجاد شده

 تغییر شکل پوسته ای:

همانگونه که بیان شد، کره زمین یک سیاره پویا است که مواردی از قبیل هوازدگی، رانش زمین، و فرسایش توسط آب، باد و یخ بصورت مداوم چهره آن را تغییر می دهد. علاوه بر این نیروهای تکتونیکی (زمینساخت صفحه­ای) باعث تغییر در سنگهای پوسته زمین می شوند. با هر گامی که بر روی سطح زمین می­نهیم باعث ایجاد تغییر شکل در سطح خاک می شویم و پس از عبور ما، خاک به حالت اولیه خود بازمی­گردد، اما این تغییر شکل ها آنچنان اندک است که معمولا متوجه آن نمی شویم. این تغییر شکل ها در اثر نیروی محدودی است که به دلیل وزن ما به سطح زمین وارد می شود. اگر این نیرو زیاد باشد می تواند اثرات کاملا مشهودی ایجاد نماید. در این بخش به عوامل ایجاد تغییر شکل ها و نیز مکانیزم های تغییر شکل در اجسام و نیز پوسته زمین می­پردازیم.

 نیرو:

نیرو آن چیزی است که اجسام ثابت را به حرکت درمی­آورد و یا نحوه حرکت اجسام متحرک را تغییر می دهد. از تجربیات روزانه می­دانیم که اگر دری بسته (ساکن) باشد، باید به آن نیرو وارد کنیم تا باز شود (حرکت).

 تنش:

تنش مقدار نیرویی است که به واحد سطح وارد می شود. مقدار تنش به تنهایی تابعی از مقدار نیروی وارده نیست و به سطحی که نیرو به آن وارد می شود نیز وابسته می باشد. برای مثال اگر پای برهنه در حال راه رفتن بر روی سطح سختی باشید نیرو (وزن بدن شما) در سطح کف پای شما پخش می شود، لذا نیرویی که به هر نقطه از کف پای شما وارد می­شود کم است. اما اگر بر روی یک سنگ نوک تیز پا بگذارید، تمرکز تنش بر روی نقطه ای از کف پای شما بسیار زیاد خواهد شد. درواقع می توانید تنش را از میزان تمرکز نیرو بر روی سطح متصور شوید.

انواع تنش:

بر اساس جهت های مختلف نیروهای وارده، تنش های مختلفی ایجاد می­شود. بصورت خلاصه این تنشها عبارتند از:

1- تنش فشاری:

 در صورتی که نیروهای وارده باعث فشرده شدن جسم شوند تنش فشاری بوجود می آید. تنشهای فشاری تمایل دارند که صفحات سطح کره زمین را کوچکتر و ضخیمتر نمایند و این فرآیند با چین خوردگی و گسلش اتفاق می افتد.

 جهت اعمال نیروهای فشاری که منجر به فشرده شدن و ضخیمتر شدن صفحات پوسته می شود.

 تنش کششی :

در صورتی که تنش وارده تمایل به کشیدن توده سنگی ( و یا هر جسمی که به آن اعمال می شود ) داشته باشد تحت عنوان تنش کششی شناخته می­شود که باعث طویل تر شدن آنها می­گردد.

 تنش برشی:

وقتی یک دسته کارت را بر روی زمین قرار دهید و با دست خود آنها را به جلو برانید نمونه ای از تنش برشی را بر آن ها وارد نموده اید. در صورتی که تنش برشی بر توده سنگها وارد گردد باعث لغزش صفحات در کنار یکدیگر می شود.

حال که با انواع عوامل ایجاد تغییر شکل آشنا شدیم، باید بدانیم که اجسام هم در مقابل عوامل تغییر شکل رفتارهای مختلفی از خود نشان می­دهند.  سنگ کره هم از این قاعده جدا نیست و در مقابل تنشهای مختلفی که به آن وارد می­شود، به صورتهای زیر درمی آید:

 عکس العمل سنگ کره به تنش فشاری در حالت شکننده (بالا) و در حالت شکلپذیر (پایین). این همان اتفاقی است که در مرزهای همگرا اتفاق می­افتد.

عکس العمل سنگ کره به تنش کشش در حالت شکننده (بالا) و در حالت شکلپذیر (پایین). این همان اتفاقی است که در مرزهای واگرا دیده می شود.

عکس العمل سنگ کره به تنش برشی در حالت شکننده (راست) و در حالت شکلپذیر (چپ). در مرزهای امتداد لغز شاهد چنین تغییر شکل هایی هستیم.

منبع مطلب : dabestan-shahed123.blogfa.com

مدیر محترم سایت dabestan-shahed123.blogfa.com لطفا اعلامیه بالای سایت را مطالعه کنید.

جواب کاربران در نظرات پایین سایت

مهدی : نمیدونم, کاش دوستان در نظرات جواب رو بفرستن.