Email: Info@Vojoudi.com

مفاهیم زلزله: ساختار درونی کره زمین

نویسنده : مهدی وجودی

Info@Vojoudi.com

ساختار درونی زمین:

پدید آمدن زلزله های اخیر که حاصل جابجائی در پوسته زمین است، و انفجار مواد مذاب از یک آتشفشان فعال، تنها نمایشگر قسمتهای پایانی از یک پروسه طولانی است که ساختار کنونی کره زمین را بوجود آورده است. پدیده­های زمین شناسی که در داخل زمین اتفاق می­افتند تنها در سایه توجه به تاریخچه کره زمین و نحوه تغییرات آن در طول سالیان کهن قابل شناخت است.

در ابتدای پیدایش کره زمین، بدلیل بالا بودن دمای آن، تمام مواد تشکیل دهنده آن بصورت مذاب بودند که بدلیل تفاوت در وزن و چگالی این مواد، سه لایه اصلی در سطح زمین پدید آمده است. این تقسیم بندی بر اساس تفاوت خصوصیات شیمیایی مواد تشکیل دهنده آن قابل تشخیص است:

1.     پوسته[1]:

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 شیمیائی 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[2]:

بیش از 82 درصد 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[3]:

تصور می­شود که ترکیب اصلی هسته از آلیاژ آهن-نیکل با مقادیر کمی از اکسیژن، سیلیکون و سولفور باشد. بدلیل فشار زیاد در هسته مواد تشکیل دهنده آن دارای چگالی بالایی حدود 14 برابر چگالی آب در سطح زمین هستند.

شکل 1: تقسیم بندی داخل کره زمین از نظر شیمیائی

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 شیمیائی آن ضعیف شده و مقاومت مکانیکی آن کاهش می­یابد و درصورتی که دما از نقطه ذوب ماده مورد نظر فراتر رود اتصالات شیمیائی 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[4] ، استنوسفر [5]، مزوسفر[6] 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 میباشند درحالی که این لایه­ها از مواد متفاوت شیمیایی تشکیل شده است، ولی بدلیل سرد بودن و مقاوم بودن رفتار واحدی را از خود نشان می­دهد (شکل 2).

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 کوههای اقیانوسی[7] 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 پائینی:

  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 پائینی یافت می­شود. برخلاف مقاومت آنها، سنگهای مزوسفر همچنان گرم بوده و توانائی 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 مقاومتر هستند.

شکل 2: لایه­های سطحی زمین بر اساس مشخصات فیزیکی