لایه های زمین

آگاهی از فضای داخلی زمین در درجه اول از تجزیه و تحلیل امواج لرزه ای است که در نتیجه زمین لرزه ها از طریق زمین پخش می شوند. بسته به موادی که از طریق آن عبور می کنند ، امواج ممکن است سرعت ، کند شدن ، خم شدن یا حتی متوقف شدن در صورت عدم نفوذ به ماده ای که با آنها وارد می شوند ، سرعت می یابند.

در مجموع ، این مطالعات نشان می دهد که زمین می تواند بر اساس تغییرات تدریجی یا ناگهانی در خصوصیات شیمیایی و فیزیکی به لایه ها تقسیم شود. از نظر شیمیایی ، زمین را می توان به سه لایه تقسیم کرد. یک پوسته نسبتاً نازک ، که به طور معمول از ضخامت چند کیلومتر تا 40 کیلومتر (حدود 25 مایل) متغیر است ، در بالای گوشته قرار دارد.(در بعضی از نقاط ، پوسته زمین ممکن است تا 70 کیلومتر [40 مایل] ضخامت داشته باشد.) مانتوی بسیار ضخیم تر از پوسته است. این شامل 83 درصد از حجم زمین است و تا عمق 2900 کیلومتر (1800 مایل) ادامه دارد. در زیر گوشته هسته ای قرار دارد که تا مرکز زمین امتداد دارد ، حدود 6،370 کیلومتر (نزدیک به 4000 مایل) زیر سطح. زمین شناسان معتقدند که هسته در درجه اول از آهن فلزی همراه با مقادیر کمتری از نیکل ، کبالت و عناصر سبک تر مانند کربن و گوگرد ساخته شده است.(همچنین به زمین مراجعه کنید.)

دو نوع پوسته ، قاره و اقیانوسی وجود دارد که در ترکیب و ضخامت آنها متفاوت است. توزیع این انواع پوسته به طور گسترده ای با تقسیم به قاره ها و حوضه های اقیانوس همزمان است ، اگرچه قفسه های قاره ای که غوطه ور هستند ، تحت تأثیر پوسته قاره قرار دارند. قاره ها دارای پوسته ای هستند که از نظر ترکیب به طور گسترده ای گرانیتی است و با چگالی حدود 2. 7 گرم در هر سانتی متر مکعب (0. 098 پوند در هر اینچ مکعب) ، تا حدودی سبک تر از پوسته اقیانوسی است که پایه ای است (یعنی در آهن و منیزیم غنی تر از آن است. گرانیت) در ترکیب و چگالی حدود 2. 9 تا 3 گرم در هر سانتی متر مکعب (0. 1 تا 0. 11 پوند در هر اینچ مکعب). پوسته قاره به طور معمول 40 کیلومتر (25 مایل) ضخامت دارد ، در حالی که پوسته اقیانوسی بسیار نازک تر است و به طور متوسط در حدود 6 کیلومتر (4 مایل) ضخامت دارد. این سنگهای پوسته ای هر دو در بالای گوشته قرار دارند ، که از نظر ترکیب فوق العاده ای است (به عنوان مثال ، بسیار سرشار از منیزیم و مواد معدنی سیلیکات دارای آهن). مرز بین پوسته (قاره یا اقیانوسی) و مانتوی زیرین به عنوان ناپیوستگی Mohorovičić (که به آن Moho نیز گفته می شود) شناخته می شود ، که به دلیل کاشف آن ، زلزله شناس کرواسی ، آندریجا محورروویویچیچ نامگذاری شده است. MOHO به وضوح با مطالعات لرزه ای تعریف شده است ، که شتاب در امواج لرزه ای را هنگام عبور از پوسته به گوشته متراکم تشخیص می دهد. مرز بین گوشته و هسته نیز به وضوح توسط مطالعات لرزه ای تعریف شده است ، که نشان می دهد قسمت بیرونی هسته یک مایع است.

تأثیر تراکم مختلف سنگ لیتوسفر را می توان در ارتفاعات متوسط مختلف پوسته قاره و اقیانوسی مشاهده کرد. پوسته قاره ای کمتر متراکم از شناور بیشتر برخوردار است و باعث می شود در این مانتو بسیار بیشتر شود. متوسط ارتفاع آن از سطح دریا 840 متر (2750 فوت) است ، در حالی که میانگین عمق پوسته اقیانوسی 3،790 متر (12400 فوت) است. این اختلاف چگالی دو سطح اصلی سطح زمین را ایجاد می کند.

لیتوسفر به خودی خود شامل تمام پوسته ها و همچنین قسمت فوقانی گوشته (یعنی منطقه مستقیماً در زیر موهو) است که نیز سفت و سخت است. با این حال ، با افزایش درجه حرارت با عمق ، گرما باعث می شود سنگ های مانتوی سفتی خود را از دست بدهند. این فرآیند از حدود 100 کیلومتر (60 مایل) در زیر سطح آغاز می شود. این تغییر در داخل گوشته رخ می دهد و پایه لیتوسفر و بالای آستنوسفر را تعریف می کند. این قسمت فوقانی گوشته ، که به عنوان گوشته لیتوسفر شناخته می شود ، دارای چگالی متوسط در حدود 3. 3 گرم در هر سانتی متر مکعب (0. 12 پوند در هر اینچ مکعب) است. تصور می شود که آستنوسفر ، که مستقیماً در زیر مانتوی لیتوسفر قرار دارد ، در 3. 4-4. 4 گرم در هر سانتی متر مکعب (0. 12-0. 16 پوند در هر اینچ مکعب) کمی متراکم تر است.

در مقابل ، صخره های موجود در آستنوسفر ضعیف تر هستند ، زیرا نزدیک به دمای ذوب آنها هستند. در نتیجه ، امواج لرزه ای با ورود به آستنوسفر کند می شوند. با این حال ، با افزایش عمق ، فشار بیشتر از وزن صخره های فوق باعث می شود که گوشته به تدریج قوی تر شود و امواج لرزه ای در سرعت افزایش می یابد ، ویژگی مشخصی از گوشته پایین. مانتوی پایین کم و بیش جامد است ، اما منطقه نیز بسیار گرم است ، و بنابراین صخره ها می توانند بسیار آهسته جریان یابد (فرایندی که به عنوان خزش شناخته می شود).

در اواخر قرن بیست و یکم و اوایل قرن بیست و یکم ، درک علمی از گوشته عمیق با مطالعات لرزه نگاری با وضوح بالا همراه با مدل سازی عددی و آزمایشات آزمایشگاهی که از شرایط در نزدیکی مرز هسته اصلی تقلید می کند ، بسیار افزایش یافته است. در مجموع ، این مطالعات نشان داد که مانتوی عمیق بسیار ناهمگن است و این لایه ممکن است نقش اساسی در رانندگی صفحات زمین داشته باشد.

در عمق حدود 2،900 کیلومتر (1800 مایل) ، مانتوی پایین جای خود را به هسته بیرونی زمین می دهد که از مایع سرشار از آهن و نیکل تشکیل شده است. در عمق حدود 5،100 کیلومتر (3200 مایل) ، هسته بیرونی به هسته داخلی منتقل می شود. اگرچه دمای بالاتری نسبت به هسته بیرونی دارد ، اما هسته داخلی به دلیل فشارهای فوق العاده ای که در نزدیکی مرکز زمین وجود دارد ، جامد است. هسته داخلی زمین به هسته بیرونی (OIC) و هسته داخلی (IIC) تقسیم می شود که با توجه به قطبیت کریستال های آهنی آنها با یکدیگر متفاوت است. قطبیت کریستالهای آهنی OIC در جهت شمال و جنوب قرار دارد ، در حالی که IIC از شرق و غرب گرا است.

مرزهای

صفحات لیتوسفر بسیار ضخیم تر از پوسته اقیانوسی یا قاره هستند. مرزهای آنها معمولاً با موارد بین اقیانوس ها و قاره ها مطابقت ندارد و رفتار آنها فقط تا حدی تحت تأثیر این است که آیا اقیانوس ها ، قاره ها یا هر دو دارند. به عنوان مثال ، صفحه اقیانوس آرام کاملاً اقیانوسی است ، در حالی که صفحه آمریکای شمالی توسط پوسته قاره ای در غرب (قاره آمریکای شمالی) و توسط پوسته اقیانوسی در شرق پوشانده شده و در زیر اقیانوس اطلس تا میانه اقیانوس اطلس امتداد داردخط الراس

در یک مثال ساده از حرکت صفحه که در شکل نشان داده شده است ، حرکت صفحه A به سمت چپ نسبت به صفحات B و C منجر به چندین نوع تعامل همزمان در امتداد مرزهای صفحه می شود. در قسمت عقب ، صفحات A و B از هم جدا می شوند ، یا واگرایی می کنند و در نتیجه گسترش و تشکیل حاشیه واگرا ایجاد می شود. در قسمت جلویی ، صفحات A و B همپوشانی دارند ، یا همگرا می شوند و در نتیجه فشرده سازی و تشکیل حاشیه همگرا ایجاد می شود. در امتداد طرفین ، صفحات از کنار یکدیگر می چرخند ، روندی به نام برشی. از آنجا که این مناطق برشی مرزهای صفحه دیگر را به یکدیگر پیوند می دهند ، به آنها گسل های تبدیل می گویند.

حاشیه های واگرا

با حرکت صفحات در یک مرز صفحه واگرا ، آزاد شدن فشار باعث ذوب جزئی گوشته زیرین می شود. این ماده مذاب ، معروف به ماگما ، از نظر ترکیب بازالت است و شناور است. در نتیجه ، از پایین آن بالا می رود و نزدیک به سطح خنک می شود تا پوسته جدید تولید کند. از آنجا که پوسته جدید تشکیل می شود ، حاشیه های واگرا به حاشیه سازنده نیز گفته می شود.

زباله قاره ای

بالا رفتن از ماگما باعث می شود لیتوسفر پوشاننده و کشش باشد.(خواه ماگماتیسم [شکل گیری سنگ آذرین از ماگما] تفنگ را آغاز می کند یا اینکه آیا تفنگ زدن به گوشته را فشرده می کند و ماگماتیسم را آغاز می کند ، بحث قابل توجهی است.) اگر صفحات واگرا توسط پوسته قاره ای پوشانده شوند ، شکستگی هایی ایجاد می شوند که توسط صعود مورد حمله قرار می گیرند. ماگما ، کنجکاوی قاره ها دورتر. تسویه حساب بلوک های قاره ای ، دره ای شکاف مانند دره ریفت ریفت شرقی امروزی را ایجاد می کند. با افزایش شکاف ، پوسته قاره تا زمان دستیابی به جداسازی صفحات به تدریج نازک تر می شود و اقیانوس جدیدی ایجاد می شود. ذوب جزئی صعودی خنک می شود و متبلور می شود تا پوسته جدید ایجاد شود. از آنجا که ذوب جزئی از نظر ترکیب بازالت است ، پوسته جدید اقیانوسی است و یک خط الراس اقیانوس در امتداد محل شکاف قاره سابق توسعه می یابد. در نتیجه ، مرزهای صفحه واگرا ، حتی اگر در قاره ها سرچشمه بگیرند ، سرانجام در حوضه های اقیانوس ساخت خود قرار می گیرند.