انسان از زمانهای بسیار قدیم مشتاق شناسایی ساختمان داخلی کره زمین بوده است و از آنجا که دسترسی مستقیم به قسمتهای درونی امکان‌پذیر نبوده - و حتی با تکنولوژی عصر حاضر نیز این کار مقدور نیست - روشهای غیر مستقیم همواره الهام بخش آدمی در کسب اطلاعات از قسمتهای داخلی زمین بوده است. از این میان می‌توان خروج مواد مذاب درونی توسط آتشفشانها ، چشمه‌های آب گرم ، بررسی امواج زلزله ، تجزيه و تحليل تركيب شيميايی شهاب‌سنگ‌ها و پدیده‌های مشابه را نام برد. آتشفشانها و چشمه‌های آب گرم ، از آنجايی كه از درون زمين بيرون می‌آيند ، تا حدودی در شناسايی درون زمين به ما كمک می‌کنند. اما چگونه می‌توان از طريق بررسی شهاب‌سنگ‌ها به ساختار درونی زمين پی برد؟ انــــواع مشخصی از شهاب‌سنگ‌ها به نام كندريت ، از بقايای منظومه شمسی اوليه هستند كه بدون تغيير در فضا باقی مانده‌اند و بعضی از آنها روی زمين افتاده و مورد مطالعه قرار می‌گيرند. (از آنجا که سياره زمين یکی از سيارات همين منظومه است ، پس می‌توان ساختار و تركيب شيميايی اصلی داخل زمين را تا حدودی شبيه به ساختار و ترکیب شهاب‌سنگ‌های كندريت دانست.)

البته در سالهای اخیر توسعه علم ژئوفیزیک اطلاعات غیر مستقیم گران قیمتی از ترکیب و ساختمان درونی زمین در اختیار ما قرار داده است. از میان انواع مختلف روش‌های ژئوفیــــزیکی نحــوه‌ی حرکت امواج لرزه‌ای (امواج زمین لرزه) بیشترین کمک را در مورد شناساندن ترکیب و ساختمان درون زمین به بشر نموده است. زمين شناسان برای بررسی امواج زلزله از دستگاهی به نام سیسموگراف استفاده می‌كنند. سرعت حركت لرزه‌ها كه در داخل زمين سفر می‌كنند ، به تركيب و تراكم موادی كه از ميانشان عبور می‌كنند (یعنی جنس و ضخامت لايه‌های درونی زمين) بستگی دارد. زمين شناسان می‌توانند بسياری از نسبت‌های داخل زمين را با تجزيه و تحليل اين لرزه‌ها تعيين كنند.

هرگاه ساختمان زمین در عمق مورد مطالعه قرار گیرد ، سه قسمت مشخص را در آن می‌توان تشخیص داد ، كه به ترتيب از خارج به درون زمين عبارتند از : پوسته ، گوشته (منتل) و هسته.

۱- پوسته

ضخامت پوسته

پوسته خارجی‌ترين لايه زمين است. ضخامت متوسط پوسته زمین 33 کیلومتر است. اما این ضخامت در تمام نقاط یکنواخت نیست؛ بلکه طبق نظریه « ایزوستازی » پوسته در زیر اقیانوسها به مراتب نازکتر از قاره‌ها است. ضخامت پوسته از حداقل 10 کیلومتر در زیر دریاها تا حداکثر 60 کیلومتر در زیر کوهها تغییر می‌کند. (پوسته در بالای گوشته قرار دارد. از آنجایی كه قسمتی از گوشته (نرم کره) حالت خمیری شكل و مذاب دارد ، صفحات پوسته به آرامی - فقط چند سانتی‌متر در سال - در حال حركت هستند.)

ترکیب شیمیایی پوسته

از نظر ترکیب شیمیایی می‌توان پوسته‌ی زمین را به دو قسمت بالایی و پائینی تقسیم کرد. قشر بالایی پوسته از سنگهای گرانیت و گرانودیوریت تشکیل شده است ، که به علت دارا بودن مقدار زیادی سیلیسیم و آلومینیوم به نام سیآل (Si , Al) نیز خوانده می‌شود. قشر زیرین پوسته بیشتر از سنگهایی با ترکیب بازالت تشکیــــل شده و به علت دارا بودن مقــــدار زیادی سیلیسیـــم و منیـــزیم به نام سیــما (Si , Mg) معروف است. ضخامت قشر گرانیتی در نقاط مختلف زمین 10 تا 24 کیلومتر محاسبه شده است.

بیش از 99 درصد جرم پوسته زمین را 10 عنصر و فقط در حدود ۱ درصد بقیه آن را سایر عناصر تشکیل می‌دهند. (بایستی توجه داشت که توزیع ترکیبات شیمیایی در تمام قسمتهای پوسته یکنواخت نیست و جنس مواد تشکیل دهنده پوسته در زیر اقیانوسها و قاره‌ها متفاوت است.)

جرم مخصوص پوسته

جرم مخصوص پوسته زمین در قسمتهای مختلف یکسان نیست و امروزه فرض بر این است که جرم مخصوص پوسته در زیر اقیانوسها کمی بیش از جرم مخصوص آن در زیر قاره‌هاست (نظریه ایزوستازی)؛ ولی می‌توان مقدار متوسط آن را ۲.۷ تا ۲.۸ گرم بر سانتیمتر مکعب در نظر گرفت.

مواد تشکیل دهنده پوسته

به طور کلی می‌توان گفت که پوسته زمین از سنگها و سنگها از کانی‌ها تشکیل شده‌اند. بيشتر سنگهای تشكيل دهنده پوسته زمين بازالت و گرانيت هستند.

۲- گوشته

قسمتی از زمین را که بین دو انفصال موهورویچ و گوتنبرگ قرار دارد ، گوشته می‌خوانند و بدین ترتیب این قسمت از زمین از عمق متوسط 33 تا 2900 کیلومتر گسترش دارد. هرچند منحنی تغییرات سرعت در زیر پوسته ، انفصال کاملا مشخصی را نشان می‌دهد ، ولی علت این انفصال هنوز به درستی روشن نیست. عده‌ای این انفصال را به علت وجود اختلاف اساسی در ترکیب شیمیایی بین این دو قسمت می‌دانند ، ولی به نظر عده‌ای دیگر ، این انفصال به علت تغییر خواص فیزیکی مواد موجود در این ناحیه است. به عبارت دیگر ، به نظر دانشمندان دسته دوم ، مواد تشکیل‌دهنده گوشته نیز نظیر پوسته زمین است ، ولی به علت فشار و درجه حرارت زیاد ، شبکه اتمی مواد موجود در این قسمت ، متراکم شده و در نتیجه جرم مخصوص آن افزایش یافته و اين عامل باعث افزایش سرعت سیر امواج در این قسمت شده است.

دمای گوشته با افزايش عمق ، بيشتر می‌شود. در قسمت بالايی گوشته دما حدود ۱۶۰۰ درجه فارنهايت (۸۷۰ درجه سانتیگراد) است و در اعماق گوشته به ۴۰۰۰ تا ۶۷۰۰ درجه فارنهايت (۲۲۰۰ تا ۳۷۰۰ درجه سانتيگراد) می‌رسد.

بر اساس مطالعات ژئوفیزیکی دو انفصال در خواص گوشته زمین در اعماق 413 و 984 کیلومتری وجود دارد که آن را به گوشته بالايی ، ناحیه عبور و گوشته پايینی تقسیم می‌کند.

گوشته بالايی

منشأ بسیاری از پدیده‌های زمین شناسی مثل فعالیتهای ماگمایی ، زلزله‌های عمیق و تغییر مکان قاره‌ها ، در گوشته بالايی و ناحیه عبور است. فقط سه نوع سنگ : دونیت (غنی از الیوین) ، پریدوتیت (غنی از الیوین و پیروکسن) و اکلوژیت (مرکب از گرونا ، پیروکسن) می‌تواند در اين لايه وجود داشته باشد. جرم مخصوص این قسمت از گوشته در حدود ۳.۹ گرم بر سانتیمتر مکعب است.

گوشته پايینی

گوشته پايينی که بین اعماق 984 تا 2900 کیلومتری قرار دارد ، متجانس به نظر می‌رسد و از سیلیکات‌های منیزیم و آهن ، و اکسیدهایی مثل کرنزون ، رتیل و اسپینل تشكيل شده است.

۳- هسته

هسته زمین از عمق 290 کیلومتری تا مرکز زمین گسترش دارد و ضخامت کلی آن 3471 کیلومتر است. مطالعات نشان داده است که در عمق تقریبی 5120 کیلومتری ، یک انفصال در خواص الاستیک هسته وجود دارد که بر مبنای آن می‌توان هسته را به دو قسمت خارجی و داخلی تقسیم کرد. هسته خارجی از نظر خواص الاستیک ، حالت مایع و هسته داخلی حالت جامد دارد. این تقسیم بندی از آنجا ناشی شده است که امواج عرضی از هسته خارجی عبور نمی‌کنند؛ بنابراین ، این قســـمت بایستی مایع باشد. ولی دلایل دیگری وجود دارد که نشان می‌دهد هسته داخلی خواص جامدات را داراست (مثلا سرعت سیر موج در هسته داخلی به طور ناگهانی افزایش می‌یابد).

قدیمی‌ترین نظریه‌ای که راجع به ترکیب شیمیایی هسته زمین بیان شده ، آن را از جنس آهن و نیکل می‌داند. امروزه نيز عقیده همگانی بر این است که ترکیب هسته خارجی و داخلی زمین هر دو از آهن و نیکل است و این دو فقط از نظر خواص فیزیکی متفاوت‌اند.

هسته خارجی

دمای اين قسمت از زمين حدود ۶۷۰۰ تا ۷۸۰۰ درجه فارنهايت (۳۷۰۰ تا ۴۳۰۰ درجه سانتيگراد) است. اين دمای زياد ، بر فشار وارد شده به هسته خارجی غلبه كرده و در نتيجه هسته خارجی را به حالت مذاب درآورده است.

هسته داخلی

هسته داخلی داغ ترين قسمت درونی زمين است. زمين‌شناسان دمای تقريبی آن را ۱۲۶۰۰ درجه فارنهايت (۷۰۰۰ درجه سانتيگراد) - يعنی داغ تر از سطح خورشيد - تخمين می‌زنند. اين قسمت از زمين ، عليرغم دمای زيادی كه دارد ، جامد است. جامدبودن هسته داخلی به دليل فشار بسيار زياد لايه‌های بالايی است.

نظرات شما عزیزان: