سنگ کره
قسمت سنگی زمین از نظر حجم و وزن مهمترین قسمت زمین میباشد که به ترتیب از سطح به طرف عمق، بخشهای زیر در آن دیده میشود.
1- پوسته با ضخامت متوسط 33 کیلومتر
2- گوشته تا عمق 2900 ادامه دارد که خود از سه بخش تشکیل شده است و عبارتند از:
الف) گوشته بالائی از 33 تا 413 کیلومتر
ب) گوشته میانی از 413 تا 984 کیلومتر
ج) گوشته پائینی از 984 تا 2900 کیلومتری
3- هسته که آن نیز به دو قسمت زیر تقسیم میشود:
الف) هسته خارجی 2900 تا 4980 کیلومتر
ب) هسته داخلی: شامل پوسته مغزه از 4980 تا 5121 کیلومتر و مغزه از 5121 تا 6378 کیلومتر
چگونگی شناخت درون زمین:
1. به کمک ترکیبات شیمائی: از ترکیبات درونی زمین شواهدی داریم که بطور مستقیم و غیر مستقیم در شناخت انواع آن ما را یاری میکند از آن جمله نمونههایی هستند که از حفاریها بدست میآیند. (البته اینها عموماً مربوط به پوسته زمین میباشد.) و همچنین ترکیباتی از ماگماها که براساس آتشفشانها از بخشهای عمیقتر پوسته و بخشهای بالایی گوشته به سطح زمین میرسند و گاهاً حتی ماگماهایی که با منشأ گوشته بوده و در حال صعود میباشند قطعات گوشته را که هنوز ذوب نشده با خود به بالا میآورند. به کمک این قطعات که سرد شده و به سنگ تبدیل میشوند و سنگ میانبار نام دارند میتوان مقداری به نوع ترکیبات زمین پی برد.
سنگهایی که از عمیقترین خاستگاه ماگما منشأ میگیرند سنگهای آلترابازیک (خیلی بازیک) گویند که حاوی الماس موسوم به کیمبرلیت هستند که عمق منشأ آنها را 200 کیلومتری از سطح زمین تشخیص دادهاند و به صورت تنورههای آتشفشانی در قارهها یافت میشوند. در همین سنگهای الترابازیک و سنگهای بازیک و افیولتیها که در قارهها هم دیده میشوند نمونههایی از گوشته فوقانی نیز یافت میشوند.
افیولیتها مجموعه درهمی از رسوبات دریائی و سنگهای آلترابازیک و بازیکاند که اساساً زیر اقیانوسها تشکیل میشوند.
البته گرچه سنگهای یادشده بالا در مجاورت عوامل فرسایش تغییر میکنند و این تغییر سریع میباشد ولیکن با بازسازی و آزمایشات به روی آنها می‌توانند به ترکیبات اعماق زمین پی برند.
2. بررسی در کهکشان:
در این روش با استفاده از ترکیب ستارگان از روی طیف های آنها و طول موج نورشان و اینکه اکثر ستارگان، حداقل از نظر عناصر اصلی کاملا شبیه یکدیگرند و 90 درصد آنها نیز شبیه به خورشید هستند و به کمک آزمایشات روی شهاب سنگ ها حدسیاتی بزنند و نتایج مفیدی کسب کنند که به این روش مطالعه غیر مستقیم می گویند.
3. مطالعات لرزهنگاری:
می‌دانیم زمین لرزه، هنگام آزاد شدن انرژی زمین، ایجاد می شود و از منبع آن که کانون زلزله نام دارد امواج لرزه ای با سرعت معینی منتشر می شوند که به مقدار و خواص فیزیکی محیط انتشار بستگی دارد و این امواج وسیله اصلی، در این روش مطالعه زمین میباشد. (البته امروزه برای مطالعه زمین از زمین لرزه مصنوعی که به وسیله انفجار بمب به وجود می آید نیز استفاده می شود.)
امواج زلزله که به امواج الاستیک هم معروف است دو نوع می باشد. یکی موج سطحی که در مجاورت سطح زمین منتشر می شود و دیگری موج درونی است که به دو شکل موج درونی طولی(فشاری)و موج درونی عرضی(برشی) می باشد و سرعت انتشار در آنها به ترتیب طولی بیشتر از عرضی و امواج عرضی، بیشتر از امواج سطحی می باشد.
موج طولی (که با حرفP نمایش داده می شود) در جهت انتشار موج و موج عرضی )که با حرفS نمایش داده می شود) در جهت عمود بر انتشار موج، سبب ارتعاش می شوند و به علت زودتر رسیدن موج طولی آن را موج اولیه و موج عرضی را موج ثانویه نامیده اند. همان طور که امواج نوری می تواند منعکس یا منکسر شده و یا مستقیم عبور کند امواج زلزله هم در مرز تغییر مواد، ممکن است منکسر و یا منعکس شود یا به تدریج تغییر سرعت و تغییر جهت بدهد.
مسیر امواج درونی در کره زمین نیز به طور کلی منحنی شکل است و در جایی که سنگ هایی با خصوصیات فیزیکی، کاملاً متفاوت در کنار هم قرار گرفته اند سرعت امواج لرزه ای ناگهان تغییر می کند(کاهش یا افزایش شدیدی پیدا می کند) در نتیجه، مسیر امواج، شکستگی مشخصی نشان میدهد چنین مرزهایی را در داخل زمین انفصال یا ناپیوستگی می گویند. از جمله مرزهای ناپیوستگی انفصال موهورویچ یا به طور مختصر مرز موهو می باشد که پوسته را از گوشته جدا می کند منطقه تغییر ناپیوستگی موهو در محل قارّه‌ها در عمق 20 تا 60 کیلومتری زیر پوسته و در محل اقیانوسها در عمق حدود 6 کیلومتری مشاهده می‌گردد و از دیگر مرزهای ناپیوستگی می توان انفصال لِهمان را نام برد که در عمق 5121 کیلومتری در هسته داخلی، پوسته مغزه را از مغزه جدا می سازد.
در عمق 2900کیلومتری زمین ناپیوستگی (گوتنبرگ _ وی شرت) بین گوشته و هسته زمین قرار دارد. همچنین یک نا پیوستگی به نام رپتی گوشته میانی را از گوشته پایینی جدا می سازد.
براساس بررسی به عمل آمده به کمک امواج زلزله پی برده‌اند که در فاصله بیش از 103 درجه از مرکز سطحی زلزله امواجS مستقیماً قابل دریافت نیستند. یعنی یک منطقه سایه برای موجS از حدود 103 درجه به بعد در آن سوی زمین ایجاد می شود. لذا نتیجه گرفته اند که یک توده سیال در درون زمین، راه عبور امواجS را می بندد که این توده سیال هسته خارجی و از جنس مایع می باشد و در عمق 4980 کیلومتری تغییر ناگهانی در سرعت امواج P دیده می شود که در واقع سرعت کاهش مییابد و پس از آن در عمق 5121 ناگهان سرعت افزایش پیدا کرده و بدین صورت می توان نتیجه گرفت هسته داخلی جامد می باشد و از دو قسمت پوست مغزه و مغزه تشکیل شده است.منطقه سایه موجP: امواج هم که از درون هسته خارجی عبور میکنند، به علت تغییر حالت ماده می‌شکنند و در نتیجه وقتی در کانونی واقع در یک نقطه از زمین(O) زلزله‌ای رخ می دهد در فاصله 103 تا 143 درجه نسبت به آن نقطه مستقیماً هیچ نوع موجی از درون زمین دریافت نمی‌شود. این فاصله را منطقه سایه موج P میگویند.
قابل ذکر است در اعماق 100 تا 350 کیلومتری عمق زمین سرعت به آرامی از حدود 8 به 3/8 کیلومتر در ثانیه می رسد. آنگاه به آهستگی شروع به افت می کند و به زیر 8 میرسد و تا عمق 350 کیلومتری در حد کمی باقی می ماند. این منطقه را لایه کم سرعت میگویند که در این لایه چون سرعت موج کم می شود ولی عبور می کند و از طرفی با توجه به اینکه موج S از مایعات عبور نمی کند بنابراین می توان نتیجه گرفت سنگ ها در منطقه کم سرعت جامد هستند ولی خیلی نزدیک به ذوب می باشند.
E مرکز سطحی زلزلهF کانون زلزلهکانون زلزله: نقطه ای است که امواج زلزله از آن نقطه منتشر می شوند و منطقه تجمع انرژی است و محلی که شکستگی از آنجا شروع و انرژی رها میشود.
مرکز سطحی زلزله: نقطه ای است که در سطح زمین درست روی کانون زلزله بوده و امواج زلزله نخست به آنجا میرسد و بیشترین خرابی زلزله نیز به همان نقطه مربوط می باشد.
شدت یا بزرگی زلزله: عبارت است از لگارتیم دامنه ماکزیمم نوسان آن زلزله (برحسب میکرون) که به وسیله لرزه سنجی که در فاصله یکصد کیلومتری مرکز زلزله، نصب گردیده و روی لرزه نگاشت رسم می شود.
برای توصیف زلزله نوع زلزله از دو روش استفاده میشود.
1- مقیاس 12 درجه‌ای بنام مقیاس مرکالس میباشد که زلزله را از نظر شدت زلزله و توصیف اثرات تخریبی آن به 12 درجه تقسیم مینماید. که با توجه به سه عامل مورد پذیرش قرار نگرفت:
الف) نقاط مختلف زمین از نظر ساختمان زمین‌شناسی و خواص فیزیکی سنگها یکنواخت نیست.
ب) نیروهای بوجود آورنده زلزله‌ها از لحاظ کمّیت و کیفیت، جهت و نحوه عمل بسیار متفاوتند.
ج) آزاد شدن انرژی و بخصوص موقعیت کانون برای هر زلزله خاص آن زلزله است. لذا مداخله این عوامل غالب اوقات ما را در ارزیابی دقیق زلزله با ترتیبی که برای شدت ذکر شد ناموفق می‌دارد.
2- درجه بندی ریشتر: که به جای اصطلاح شدت از اصطلاح بزرگی استفاده نمود. بزرگی یک زلزله با تعداد انرژی که آزاد میکند اندازهگیری میشود و نسبت به شدت اندازهگیری دقیق‌تری است. بزرگی شدیدترین زلزله در جهان 6/8 ریشتر در کلمبیا در سال 1906 بود که شدت معارش در مقیاس مرکالی 12 است.
ضمناً تفاوت درجات بزرگی، حسابی نیست بلکه لگاریتمی است. بدین معنی که افزایش یک واحد، ؟؟؟
یادآوری: با مقایسه نتایج حاصل از تجربیات آزمایشگاهی و ویژگیهای امواج زلزله در هسته زمین حدس می زنند که در هسته زمین عمدتاً مخلوطی از آهن و نیکل همراه با مقداری کم از عناصر فرعی دیگر می باشد.
توزیع جغرافیایی زلزله: به طور کلی می توان مناطق ایتالیا، یونان، ترکیه، ایران، قسمت شمالی هندوستان، هندوچین، نیوزلند، فیلیپین، ژاپن، حواشی شمالی و جنوبی امریکاو امریکای مرکزی را از نواحی زلزله خیز نام برد. یکی از نواحی زلزله خیز شدید کمر بندی است که از کامچاتکاتا جزیره هوکائیدو (ژاپن) گسترش دارد و غالبا امواج شدید (تسونامی) در آنجا به وجود می آید که در برخی موارد خسارات شدیدی را باعث شده است. ایران نیز از مناطق زلزله خیز است و هرچند وقت یک بار زلزله باعث بروز خسارات مادی و جانی فراوان می شود.
عمق زلزله: فاصله کانون و مرکز سطحی زلزله را عمق زلزله می‌نامند.
زلزله براساس عمق به سه دسته تقسیم می شود:
1. کم عمق(کمتر از 70 کیلومتر)
2. متوسط (بین 70 تا 300 کیلومتر)
3. عمیق ( بیش از 300 کیلومتر)
زلزله کم عمق یا سطحی بسیار مخربتر می باشد.
4. میدان مغناطیسی زمین:
میدان مغناطیسی زمین بر اثر حرکات سیال در هسته ایجاد می شود. شدت آن بر اثر نوساناتی که در حرکات جریانی پیش می آید، می تواند تغییر کند و چون میدان مغناطیسی زمین قابل اندازه گیری می باشد لذا می توان اطلاعاتی به وسیله آن به دست آورد. اگرچه تمام مواد مغناطیسی در نقطه ای به نام نقطه کوری خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهند(و آهن را هم در کمتر از 800 درجه نقطه کوری گفته اند) امّا هرچه بیشتر درباره خاصیت مغناطیسی مطالعه میشود، اسرار آن پیچیده‌تر میشود. البته نظریاتی هست که بعنوان مثال گفته میشود جریانهای کنوکسیونی در منطقه بین انفصال موهو و هسته جامد داخلی با جریانهای ناشی از چرخش زمین در هم تداخل میکند و هسته خارجی را وادار به حرکات پیچیدهای مینماید که میدان مغناطیسی ضعیف را به میدان الکتریکی تبدیل میکند و این میدان را اصطلاحاً دیناموی خود انگیخته میگویند.
5. جرم زمین:
وسیلهای دیگر، برای مطالعه زمین است که جرم مخصوص کلی زمین 52/5 گرم بر سانتیمتر مکعب میباشد و با توجه به جرم مخصوص کم (حدود 7/2) در سطح زمین، میتوان نتیجه گرفت اعماق زمین از مواد سنگینتری تشکیل شده است.
6- فشار:
فشار در مرکز زمین به بیش از5/3میلیون برابر فشار آتمسفر در سطح زمین میرسد.
7- دما:
دما در پوسته به ازای هر 100 متر عمق، 3 درجه افزایش پیدا میکند ولی در اعماق پائین روند بدین صورت نمیباشد. دما در مرز هسته داخلی- هسته خارجی 6300 درجه سانتیگراد و در مرکز زمین بیش از 6600 تخمین زده شده است.
نمونه سؤالات فصل چهار
1- تقسیمبندی قسمتهای مختلف زمین از سطح تا عمق را بنویسید.
2- چگونگی شناخت درون زمین را نوشته و هر کدام را بطور مختصر شرح دهید.
3- اصطلاحات زیر را توضیح دهید.
الف) انفصال موهورویچ
ب) انفصال لهمان
ج) امواج طولی و عرضی
د) ناپیوستگی (گوتنبرگ/ وی شرت)
هـ) ناپیوستی رپتی
4- منطقه سایه موج Sو موج P را شرح دهید.
5- شدت و بزرگی زلزله چیست؟
6- مرکز سطحی زلزله و کانون زلزله را توضیح دهید.
7- نواحی زلزلهخیز کدامند؟
8- تغییرات جرم، فشار و دما را در قسمتهای مختلف زمین مقایسه کنید.
9- میدان مغناطیسی زمین را شرح دهید.
10- انواع زلزله از نظر عمق کدامند؟
11- سنگ میانبار چیست؟
12- افیولیتها را توضیح دهید.
13- تقسیمبندی گوشته را با ذکر عمق توضیح دهید.
14- تقسیمات هسته را با ذکر عمق آنها بنویسید.
15- امواج سطحی و امواج درونی زلزله را مقایسه کنید.
16- سنگ کیمبرلیت را توضیح دهید.
نمونه تستهای فصل چهار
1- ساختمان درونی کره زمین شامل:
الف) پوسته جامد، جبه و سست کره است.
ب) پوسته جامد، جبه (گوشته) و هسته است.
ج) پوسته جامد و سست کره است.
د) پوسته جامد و هسته است که خود شامل دو بخش بیرونی و درونی است.
2- ضخامت پوسته زمین بطور متوسط برابر چند کیلومتر است؟
الف) 60 ب) 5 ج) 100 د) 33
3- هر چه رشته ارتفاعات روی قارهها بلندتر باشد، ضخامت بیشتر است زیرا:
الف) رشته ارتفاعات ریشه دارند و خود ارتفاع کوه هم سبب ضخامت میشود.
ب) پوسته در این نواحی منبسط میشود.
ج) گوشته به رشته ارتفاعات فشار میآورد و سبب بلندی آن میشود.
د) هسته منبسط میشود.
4- کدام گزینه در رابطه با تقسیم بندی ساختمان کره زمین از درون به بیرون است.
الف) هسته درونی ، لیتوسفر، استنوسفر، لایه موهو
ب) هسته داخلی، هسته بیرونی، جبه، هسته
د) جبه، پوسته، هسته بیرونی، هسته داخلی
د) لیتوسفر، استنوسفر، هسته درونی، لایه موهو
5- کدام جمله درست است؟
الف) افیولیت یعنی مجموعهای از سنگهای لایه لایه به ضخامت حدود 5000متر که ترکیب شیمایی آن را معادل پوسته قارهای زمین میدانند.
ب) میانبازها (زینولیت) قطعات ذوب نشده و جامدی از گوشته یا قسمتهای زیرین پوسته زمین میباشند که همراه مواد مذاب از اعماق زمین بالا آمدهاند.
ج) امواج لرزهای P نمیتوانند از درون جامدات و مایعات عبور کنند.
د) علت وجود ناهنجاریهای گرانش زمین تفاوت در دمای درونی زمین است.
6- کدام گزینه صحیح است؟
الف) مرز ناپیوستگی، انفصال موهورویچ در عمق 5121 کیلومتری در هسته داخلی، پوسته مغزه را از مغزه جدا میسازد.
ب) آنچه مسلم است ریشتر بزرگی زلزله را نشان میدهد که در واقع دو ریشتر دو برابر یک ریشتر است.
ج) یک منطقه سایه برای امواج P از حدود 103 درجه به بعد در آن سوی زمین ایجاد میشود که در واقع از حدود 103 درجه از مرکز سطحی زلزله این امواج مستقیماً قابل دریافت نیستند.
د) امواج طولی P در جهت انتشار موج و امواج عرضی S در جهت عمود بر انتشار موج سبب ارتعاش میشوند.
7- گسستگی موهو زمین در عمق تقریبی.....
الف) 50000 کیلومتری و در حد فاصل دو بخش هسته بیرونی و هسته درونی قرار دارد.
ب) 2900 کیلومتری و در حد فاصل بین جبه و هسته قرار دارد.
ج) 50 کیلومتری و در حد فاصل پوسته قارهای وپوسته اقیانوسی قرار دارد.
د) 33 کیلومتری و در حد فاصل بین پوسته و جبه قرار دارد.
8- فشار در مرکز زمین بیش از .... برابر فشار آتمسفر در سطح زمین میرسد.
الف)5/3 میلیون ب) 5 میلیون
ج) 5/2 هزار د) 5/3هزار
9- دما در پوسته به ازای هر 100 متر عمق ...... افزایش پیدا میکند ولی در اعماق پایینتر روند بدین صورت است که دما در مرز هسته داخلی/ هسته خارجی ..... درجه سانتیگراد تخمین زده شده است.
الف) 30-630 ب) 30-6300
ج) 3- 6300 د) 3-630
10- وزن مخصوص مواد سازنده کره زمین نسبت به عمق........
الف) کاهش مییابد. ب) نظم کلی و ثابتی دارد.
ج) افزایش مییابد. د) همه جا ثابت است.
11- کدام گزینه صحیح است؟
الف) چون میدان مغناطیسی زمین قابل اندازهگیری میباشد لذا میتوان اطلاعاتی بوسیله آن بدست آورد.
ب) تمام مواد مغناطیسی در نقطهای به نام نقطه کوری خاصیت مغناطیسی خود را از دست میدهند.
ج) میدان مغناطیسی بر اثر حرکات سیال در هسته ایجاد میشود اما شدت آن میتواند تغییر کند.
د) هر سه مورد
12- مجموعه درهمی از رسوبات دریایی و سنگهای آلترا بازیک و بازیک زیر اقیانوسها چه نامیده میشوند؟
الف) افیولیت ب) کیمبرلیت
ج) سنگ میانبار د) هیچکدام
13- علت تشکیل منطقه سایه چیست؟
الف) مایع بودن هسته خارجی
ب) یک توده در سیال در درون زمین راه عبور امواج را میبندد.
ج) الف و ب
د) هیچکدام
14- سنگهایی که از عمیقترین خاستگاه ماگما منشاء میگیرند سنگهای آلترا بازیک و حاوی الماس هستند که به آنها..... میگویند.
الف) افیولیت ب) گرانیت
ج) کیمبرلیت د) سنگ میانبار
15- مرزی که پوسته را از گوشته جدا میکند ناپیوستگی ..... نام دارد.
الف) لهمان ب) موهو
ج) رپتی د) گوتنبرگ / وی شرت
16- مرزی که در هسته داخلی پوسته مغزه را از مغزه جدا میسازد ناپیوستگی...... نام دارد.
الف) موهو ب) رپتی
ج) لهمان د) گوتنبرگ / وی شرت