ما أفضل وصف لقشرة الأرض ، يوجد على الأرض ما هو أكثر مما يمكننا رؤيته على السطح. في الواقع ، إذا كنت قادرًا على إمساك الأرض بيدك وتقطيعها إلى نصفين ، فسترى أن لها طبقات متعددة. لكن بالطبع ، لا يزال باطن عالمنا يحمل بعض الألغاز بالنسبة لنا. حتى عندما نستكشف بجرأة عوالم أخرى وننشر الأقمار الصناعية في المدار ، فإن التجاويف الداخلية لكوكبنا تظل بعيدة عنا، ومع ذلك ، فإن التقدم في علم الزلازل سمح لنا بمعرفة الكثير عن الأرض والطبقات العديدة التي تتكون منها. لكل طبقة خصائصها وتكوينها وخصائصها التي تؤثر على العديد من العمليات الرئيسية لكوكبنا. هم ، بالترتيب من الخارج إلى الداخل - القشرة ، والعباءة ، واللب الخارجي ، واللب الداخلي. دعونا نلقي نظرة عليهم ونرى ما يجري.

ما أفضل وصف لقشرة الأرض

مثل جميع الكواكب الأرضية ، فإن باطن الأرض متمايز. وهذا يعني أن بنيتها الداخلية تتكون من طبقات مرتبة مثل قشر البصل. انزع أحدها ، وستجد آخر ، يتميز عن الأخير بخصائصه الكيميائية والجيولوجية ، وكذلك الاختلافات الشاسعة في درجة الحرارة والضغط.

قشرة

القشرة هي الطبقة الخارجية للكوكب ، وهي الجزء المبرد والمتصلب من الأرض والذي يتراوح في العمق بين 5-70 كم (~ 3-44 ميلاً). تشكل هذه الطبقة 1٪ فقط من الحجم الكلي للأرض ، على الرغم من أنها تشكل السطح بأكمله (القارات وقاع المحيط).
الأجزاء الرقيقة هي القشرة المحيطية ، التي تقع تحت أحواض المحيط على عمق 5-10 كيلومترات (~ 3-6 أميال) ، بينما القشرة السميكة هي القشرة القارية. في حين أن القشرة المحيطية تتكون من مادة كثيفة مثل الصخور النارية وسيليكات الحديد والمغنيسيوم (مثل البازلت) ، فإن القشرة القارية أقل كثافة وتتكون من صخور سيليكات الألمنيوم والبوتاسيوم الصوديوم ، مثل الجرانيت.
يشكل الجزء العلوي من الوشاح (انظر أدناه) ، مع القشرة ، الغلاف الصخري - طبقة غير منتظمة بسماكة قصوى ربما تصل إلى 200 كم (120 ميل). تشكلت العديد من الصخور التي تشكل قشرة الأرض الآن قبل أقل من 100 مليون (1 × 10 8 ) سنة. ومع ذلك ، فإن أقدم الحبوب المعدنية المعروفة يبلغ عمرها 4.4 مليار (4.4 × 10 9 ) سنوات ، مما يشير إلى أن الأرض لديها قشرة صلبة على الأقل لتلك الفترة الطويلة.

الوشاح العلوي

الوشاح ، الذي يشكل حوالي 84٪ من حجم الأرض ، في الغالب صلب ، ولكنه يتصرف كسائل لزج جدًا في الزمن الجيولوجي. يمتد الوشاح العلوي ، الذي يبدأ عند "توقف موهوروفيتش" (المعروف أيضًا باسم "موهو" - قاعدة القشرة) من عمق 7 إلى 35 كم (4.3 إلى 21.7 ميل) نزولاً إلى عمق 410 كم (250) ميل). يشكل الوشاح العلوي والقشرة التي تعلوها الغلاف الصخري ، والذي يكون صلبًا نسبيًا في الجزء العلوي ولكنه يصبح أكثر بلاستيكًا بشكل ملحوظ تحته.
بالمقارنة مع الطبقات الأخرى ، يُعرف الكثير عن الوشاح العلوي ، وذلك بفضل الدراسات السيزمية والتحقيقات المباشرة باستخدام المسوحات المعدنية والجيولوجية. يتم التعبير عن الحركة في الوشاح (أي الحمل الحراري) على السطح من خلال حركات الصفائح التكتونية. مدفوعة بالحرارة من أعمق في الداخل ، هذه العملية مسؤولة عن الانجراف القاري ، والزلازل ، وتشكيل سلاسل الجبال ، وعدد من العمليات الجيولوجية الأخرى.
كما أن الوشاح مختلف كيميائيًا عن القشرة ، بالإضافة إلى اختلافه من حيث أنواع الصخور والخصائص الزلزالية. ويرجع هذا في جزء كبير منه إلى حقيقة أن القشرة تتكون من منتجات صلبة مشتقة من الوشاح ، حيث تذوب مادة الوشاح جزئيًا وتكون لزجة. يؤدي هذا إلى انفصال العناصر غير المتوافقة عن الوشاح ، مع وجود مادة أقل كثافة تطفو لأعلى وتتصلب على السطح.
من المعروف عادةً أن منتجات الذوبان المتبلورة بالقرب من السطح ، الذي نعيش عليه ، تحتوي على نسبة أقل من المغنيسيوم إلى الحديد ونسبة أعلى من السيليكون والألمنيوم. قد تؤثر هذه التغييرات في علم المعادن على الحمل الحراري في الوشاح ، لأنها تؤدي إلى تغيرات في الكثافة وقد تمتص أو تطلق الحرارة الكامنة أيضًا.
في الوشاح العلوي ، تتراوح درجات الحرارة بين 500 إلى 900 درجة مئوية (932 إلى 1652 درجة فهرنهايت). بين الوشاح العلوي والسفلي ، يوجد أيضًا ما يُعرف بالمنطقة الانتقالية ، والتي يتراوح عمقها بين 410-660 كم (250-410 ميلاً).

الوشاح السفلي

يقع الوشاح السفلي على عمق يتراوح بين 660 و 2891 كم (410-1.796 ميلاً). يمكن أن تصل درجات الحرارة في هذه المنطقة من الكوكب إلى أكثر من 4000 درجة مئوية (7230 درجة فهرنهايت) عند الحدود مع اللب ، وتتجاوز بشكل كبير نقاط انصهار صخور الوشاح. ومع ذلك ، نظرًا للضغط الهائل الذي يمارس على الوشاح ، فإن اللزوجة والذوبان محدودان للغاية مقارنةً بالوشاح العلوي. لا يُعرف سوى القليل جدًا عن الوشاح السفلي بصرف النظر عن أنه يبدو متجانسًا نسبيًا من الناحية الزلزالية.

اللب الخارجي

اللب الخارجي ، الذي تم التأكد من كونه سائلًا (بناءً على التحقيقات السيزمية) ، يبلغ سمكه 2300 كم ، ويمتد إلى دائرة نصف قطرها حوالي 3400 كم. في هذه المنطقة ، تُقدر الكثافة بأنها أعلى بكثير من الوشاح أو القشرة ، وتتراوح بين 9900 و 12200 كجم / م 3 . يُعتقد أن اللب الخارجي يتكون من 80٪ من الحديد ، جنبًا إلى جنب مع النيكل وبعض العناصر الأخف وزناً.
العناصر الأكثر كثافة ، مثل الرصاص واليورانيوم ، إما أن تكون نادرة جدًا بحيث لا تكون مهمة أو تميل إلى الارتباط بعناصر أخف وبالتالي تبقى في القشرة. لا يتعرض اللب الخارجي لضغط كافٍ ليكون صلبًا ، لذا فهو سائل على الرغم من احتوائه على تركيبة مشابهة لتلك الموجودة في اللب الداخلي. تتراوح درجة حرارة اللب الخارجي من 4300 كلفن (4030 درجة مئوية ، 7280 درجة فهرنهايت) في المناطق الخارجية إلى 6000 كلفن (5730 درجة مئوية ، 10،340 درجة فهرنهايت) الأقرب إلى اللب الداخلي.
بسبب درجة حرارته المرتفعة ، يوجد اللب الخارجي في حالة سائلة منخفضة اللزوجة تخضع للحمل الحراري المضطرب وتدور بشكل أسرع من بقية الكوكب. يؤدي هذا إلى تكوين تيارات إيدي في قلب السائل ، والذي بدوره يخلق تأثير دينامو يعتقد أنه يؤثر على المجال المغناطيسي للأرض. يقدر متوسط ​​شدة المجال المغناطيسي في اللب الخارجي للأرض بـ 25 غاوس (2.5 طن متري) ، وهو ما يعادل 50 ضعف قوة المجال المغناطيسي المقاس على سطح الأرض.

النواة الداخلية

مثل اللب الخارجي ، يتكون اللب الداخلي بشكل أساسي من الحديد والنيكل ويبلغ نصف قطره ~ 1220 كم. تتراوح الكثافة في القلب بين 12600 و 13000 كجم / م 3 ، مما يشير إلى وجوب وجود قدر كبير من العناصر الثقيلة أيضًا - مثل الذهب والبلاتين والبلاديوم والفضة والتنغستن.
تقدر درجة حرارة اللب الداخلي بحوالي 5700 كلفن (~ 5400 درجة مئوية ، 9800 درجة فهرنهايت). السبب الوحيد الذي يجعل الحديد والمعادن الثقيلة الأخرى يمكن أن تكون صلبة في مثل هذه درجات الحرارة العالية هو أن درجات حرارة انصهارها تزداد بشكل كبير عند الضغوط الموجودة هناك ، والتي تتراوح من حوالي 330 إلى 360 جيجا باسكال.
نظرًا لأن اللب الداخلي غير متصل بشكل صارم بوشاح الأرض الصلب ، فقد تم النظر منذ فترة طويلة في احتمال أن يدور بشكل أسرع أو أبطأ قليلاً من بقية الأرض. من خلال مراقبة التغيرات في الموجات الزلزالية أثناء مرورها عبر اللب على مدار عقود عديدة ، يقدر العلماء أن اللب الداخلي يدور بمعدل درجة واحدة أسرع من السطح. تشير التقديرات الجيوفيزيائية الحديثة إلى أن معدل الدوران يتراوح بين 0.3 و 0.5 درجة في السنة بالنسبة للسطح.
تشير الاكتشافات الحديثة أيضًا إلى أن اللب الداخلي الصلب نفسه يتكون من طبقات ، تفصلها منطقة انتقالية يبلغ سمكها حوالي 250 إلى 400 كيلومتر. هذا المنظر الجديد لللب الداخلي ، الذي يحتوي على لب داخلي داخلي ، يفترض أن الطبقة الأعمق من اللب يبلغ قطرها 1180 كيلومترًا (733 ميلًا) ، مما يجعلها أقل من نصف حجم اللب الداخلي. تم التكهن أيضًا بأنه بينما يتكون اللب من الحديد ، فقد يكون في بنية بلورية مختلفة عن بقية اللب الداخلي.
علاوة على ذلك ، قادت الدراسات الحديثة علماء الجيولوجيا إلى تخمين أن ديناميكيات العمق الداخلي تدفع النواة الداخلية للأرض للتوسع بمعدل حوالي 1 مليمتر سنويًا. يحدث هذا في الغالب لأن اللب الداخلي لا يمكنه إذابة نفس كمية عناصر الضوء مثل اللب الخارجي.
ينتج عن تجميد الحديد السائل إلى شكل بلوري عند حدود اللب الداخلي سائل متبقي يحتوي على عناصر ضوئية أكثر من السائل الذي يغطيه. يُعتقد أن هذا بدوره يتسبب في طفو العناصر السائلة ، مما يساعد على دفع الحمل الحراري في اللب الخارجي.
لذلك من المحتمل أن يلعب هذا النمو دورًا مهمًا في توليد المجال المغناطيسي للأرض عن طريق حركة الدينامو في اللب الخارجي السائل . وهذا يعني أيضًا أن اللب الداخلي للأرض ، والعمليات التي تحركه ، أكثر تعقيدًا بكثير مما كان يُعتقد سابقًا.