دانلود مقاله چهار لایه زمین

چهار لایه زمین: زمین از چهار لایه متفاوت تشکیل شده است.

بسیاری از زمین شناسان معتقدند که زمین در مرکز خود از مواد سنگینتر و با چگالی بیشتر تشکیل شده است و مواد سبکتر به سمت بالا حرکت می کنند.

زیرا پوسته زمین غالبا از مواد سبکتر(سنگهای بازالت و گرانیت) ساخته شده در حالیکه هسته آن شامل فلزات سنگین(نیکل و آهن) است.

پوسته لایه ای است که شما بر روی آن زندگی می کنید، این لایه به خوبی مطالعه و درک شده است.

گوشته بسیار گرمتر از پوسته است و توانایی جریان زیادی دارد.

هسته های درونی و بیرونی همچنان گرمتر هستند و فشار وارده در مرکز زمین به اندازه ای است که شما می توانید به وسیله آن، یک توپ را به یک تکه سنگ مرمر تبدیل کنید.

پوسته: پوسته زمین، شبیه پوسته یک زمین است.

این لایه نسبت به سه لایه دیگر، بسیار نازکتر است.

پوسته، در محل اقیانوسها(پوسته اقیانوسی)تنها حدود 5-3 مایل(8کیلومتر) ضخامت دارد و در قاره ها(پوسته قاره ای) حدود25 مایل(32کیلومتر) ضخامت دارد.

درجه حرارت پوسته از درجه حرارت هوا در بالاترین بخش آن، تا 1600درجه فارنهایت(870 درجه سلسیوس) در عمیق ترین بخش پوسته تغییر می کند.

شما می توانید یک قرص نان در تنور(اجاق) خودتان در حرارت 350درجه فارنهایت) بپزید.

در حرارت 1600درجه فارنهایت،‌سنگها شروع به ذوب شدن می کنند.

پوسته زمین به قطعاتی که ورقه نامیده می شوند، تقسیم شده است.

ورقه ها نیز بر روی یک گوشته پلاستیکی نرم که زیر پوسته قرار گرفته اند شناورند.

این ورقه ها معمولا به آرامی حرکت می کنند ولی اغلب، به هم می چسبند و فشار زیادی را ایجاد می نمایند.

فشار ایجاد شده و سنگها خمیده می شوند تا حدی که بشکنند.

به هنگام رخداد این پدیده، زمین لرزه ایجاد می شود.

به ضخامت کم پوسته، در مقایسه با سایر لایه ها توجه کنید.

کلا هفت ورقه اقیانوسی و قاره ای بر روی گوشته ای که از مواد داغتر و با چگالی بیشتری تشکیل شده است،‌شناور می باشند.

پوسته از دو نوع سنگ اصلی تشکیل شده است، گرانیت و بازالت.

پوسته قاره ای بیشتر از گرانیت تشکیل شده در حالیکه پوسته اقیانوسی شامل نوعی از سنگهای آتشفشانی، که بازالت نامیده می شوند، می باشد.

سنگهای بازالتی ورقه های اقیانوسی،‌چگالی بیشتری داشته و از سنگهای گرانیتی ورقه قاره ای سنگینتر هستند.

شاهد این قضیه نیز، رانده شدن پوسته قاره ای بر روی پوسته سنگینتر اقیانوسی در طی برخورد ورقه ها می باشد.

پوسته و قسمت بالایی گوشته، پهنه ای از سنگهای صلب و شکننده را ایجاد می کنند که سنگ کره(لیتوسفر) نامیده می شود.

لایه پایینی سنگ کره صلب، پهنه ای با محتویات قیرمانند است که سست کره(آستنوسفر) نام دارد.

سست کره، بخشی از گوشته است که جریان دارد و ورقه ها بر روی آن حرکت می کنند.

گوشته: گوشته لایه ای است که مستقیما بر روی سیما قرار دارد.

این لایه بزرگترین قسمت زمین است که حدود 1800مایل ضخامت دارد.

گوشته از سنگهای بسیار داغ و چگال تشکیل شده است.

این لایه سنگی، ‌شبیه قیر جریان می یابد.

این جریان در اثراختلاف زیاد درجه حرارت از کف تا بالای گوشته می باشد.

حرکت گوشته، دلیل حرکت ورقه های زمین است.

درجه حرارت گوشته، از 1600درجه فارنهایت در بالای آن تا 4000درجه در قسمتهای قاعده ای اس،‌ تغییر می کند.

جریانهای همرفتی: گوشته از مواد بسیار چگالتر و با ضخامت بیشتر ساخته شده است.

ورقه ها بر رو ی آن مانند روغنی که بر روی آب شناور است،‌ شناورند.

بسیاری از زمین شناسان معتقدند که گوشته به سبب وجود جریانهای همرفتی،‌جریان دارد.

جریانهای همرفتی، به علت وجود موادبسیار داغی است که از عمیق ترین قسمت گوشته بالا می آیند سپس سرد شده، دوباره پایین رفته، سپس داغ شده و باز بالا می آیند و این چرخه بارها و بارها ادامه می یابد.

شما سوپ یا پودینگ را در ماهیتابه ای گرم می کنید و جریانات همرفتی را می توانید در این مایع ببینید که شروع به حرکت می کند.

هنگامی که جریانان همرفتی در درون گوشته جریان می یابند، می توانند پوسته را نیز به حرکت درآورند.

در اثر این جریانات، پوسته آزادانه حرکت می کند.

نوار نقاله، درکارخانه جعبه ها را حرکت می دهد همانند جریانات همرفتی در گوشته، که ورقه های زمین را حرکت می دهد.

هسته خارجی: هسته زمین، شبیه توپی است از مواد بسیار داغ(9000-4000 درجه فارنهایت).

هسته خارجی آنقدر داغ است که فلزات در آن همگی به صورت مایع هستند.

هسته خارجی، 1800 مایل پایینتر از پوسته قرار دارد و حدود 1400مایل ضخامت دارد.

هسته خارجی از نیکل و آهن مذاب تشکیل شده است.

هسته داخلی: هسته داخلی آنقدر فشار و حرارت بالایی دارد که فلزات به یکدیگر فشرده شده و مانند مایع قادربه حرکت نیستند.

اما نیروهای وارد شده به آنها باعث می شود که در جای خود همانند یک جامد بلرزند.

هسته داخلی، 4000 مایل پایینتر از پوسته است و حدود 800مایل ضخامت دارد.

درجه حرارت در آن بیش از 9000درجه فارنهایت است و فشار 45 میلیون پوند براینچ مربع است.

این مقدار فشار، سه میلیون برابر فشار هوا بر سطح بدن شما در کنار دریاست.

همراه با دوستانتان به سوالات زیر پاسخ دهید.

اگر شما برای به دست آوردن جواب سوالات،‌نیاز دارید که به صفحات قبل بازگردید،‌ استفاده از عنوان صفحات که درست در پایین سوالات آمده، به شما کمک خواهد کرد.

1- نام چهار لایه تشکیل دهنده زمین را به ترتیب از خارجی ترین بخش تا هسته بنویسید.

2- چه چیز سبب می شود که گوشته جریان پیدا کند؟

3- دو فلز اصلی تشکیل دهنده هسته خارجی و داخلی زمین کدامند؟

4- توضیح شخصی شما از این که زمین چگونه به وجود آمده است، چیست؟

کارت 2، چهار لایه، به شما کمک خواهد کرد.

تغییر شکل پوسته ای مقدمه: همانگونه که در قسمت قبل بیان شد، کره زمین یک سیاره پویا است که مواردی از قبیل هوازدگی، رانش زمین، و فرسایش توسط آب، باد و یخ بصورت مداوم چهره آن را تغییر میدهد.

علاوه بر این نیروهای تکتونیکی (زمینساخت صفحه­ای) باعث تغییر در سنگهای پوسته زمین میشوند.

با هر گامی که بر روی سطح زمین می­نهیم باعث ایجاد تغییر شکل در سطح خاک میشویم و پس از عبور ما، خاک به حالت اولیه خود بازمی­گردد، اما این تغییر شکلها آنچنان اندک است که معمولا متوجه آن نمیشویم.

این تغییر شکلها در اثر نیروی محدودی است که بدلیل وزن ما به سطح زمین وارد میشود.

اگر این نیرو زیاد باشد میتواند اثرات کاملا مشهودی ایجاد نماید.

در این بخش به عوامل ایجاد تغییر شکلها و نیز مکانیزم های تغییر شکل در اجسام و نیز پوسته زمین می پردازیم.

نیرو: نیرو آن چیزی است که اجسام ثابت را به حرکت درمی­آورد و یا نحوه حرکت اجسام متحرک را تغییر میدهد.

از تجربیات روزانه می­دانیم که اگر دری بسته (ساکن) باشد، باید به آن نیرو وارد کنیم تا باز شود (حرکت) نیرو آن چیزی است که اجسام ثابت را به حرکت درمیآورد و یا نحوه حرکت اجسام متحرک را تغییر میدهد.

از تجربیات روزانه میدانیم که اگر دری بسته (ساکن) باشد، باید به آن نیرو وارد کنیم تا باز شود (حرکت) تنش: تنش مقدار نیرویی است که به واحد سطح وارد میشود.

مقدار تنش به تنهایی تابعی از مقدار نیروی وارده نیست و به سطحی که نیرو به آن وارد میشود نیز وابسته میباشد.

برای مثال اگر پای برهنه در حال راه رفتن بر روی سطح سختی باشید نیرو (وزن بدن شما) در سطح کف پای شما پخش میشود، لذا نیرویی که به هر نقطه از کف پای شما وارد میشود کم است.

اما اگر بر روی یک سنگ نوک تیز پا بگذارید، تمرکز تنش بر روی نقطه ای از کف پای شما بسیار زیاد خواهد شد.

درواقع میتوانید تنش را از میزان تمرکز نیرو بر روی سطح متصور شوید.

انواع تنش: بر اساس جهتهای مختلف نیروهای وارده، تنشهای مختلفی ایجاد میشود.

بصورت خلاصه این تنشها عبارتند از: تنش فشاری: در صورتی که نیروهای وارده باعث فشرده شدن جسم شوند تنش فشاری بوجود میآید.

تنشهای فشاری تمایل دارند که صفحات سطح کره زمین را کوچکتر و ضخیمتر نمایند و این فرآیند با چین خوردگی و گسلش اتفاق میافتد جهت اعمال نیروهای فشاری که منجر به فشرده شدن و ضخیمتر شدن صفحات پوسته میشود.

تنش کششی: در صورتی که تنش وارده تمایل به کشیدن توده سنگی ( و یا هر جسمی که به آن اعمال میشود ) داشته باشد تحت عنوان تنش کششی شناخته میشود که باعث طویلتر شدن آنها می گردد تنش برشی: وقتی یک دسته کارت را بر روی زمین قرار دهید و با دست خود آنها را به جلو برانید نمونه ای از تنش برشی را بر آن وارد نموده اید.

در صورتی که تنش برشی بر توده سنگها وارد گردد باعث لغزش صفحات در کنار یکدیگر میشود.

حال که با انواع عوامل ایجاد تغییر شکل آشنا شدیم، باید بدانیم که اجسام هم در مقابل عوامل تغییر شکل رفتارهای مختلفی از خود نشان میدهند.

در قسمت بعد با انواع تغییر شکلهای مواد ( و همچنین سنگها ) در برابر نیرو و تنش آشنا میشویم.

تغییر شکلهای ارتجاعی و غیر ارتجاعی: تعریف تغییر شکلهای ارتجاعی و غیر ارتجاعی باعث خواهد شد تا بتوانیم درک کاملی از مکانیزم ایجاد تغییر شکلها در پوسته زمین و نحوه ایجاد آنها داشته باشیم.

هر مادهای بر روی کره زمین، دارای خصوصیات فیزیکی منحصر بفردی است.

ولی غالبا اساس این خصوصیات یکسان میباشد.

یکی از این خصوصیات فیزیکی که در این قسمت به آن میپردازیم، نحوه عکس العمل مواد در برابر نیروی وارده بر آنها میباشد.

برای مثال یک میله فلزی باریک ( یا خط کش فلزی ) را در نظر بگیرید.

اگر بخواهیم این میله را خم کنیم، در جریان خم کردن این میله با دو مرحله مختلف روبرو میشویم که عبارتند از: مرحله تغییر شکل ارتجاعی (الاستیک): اگر میله فلزی را اندکی خم کنیم، پس از آنکه آن را رها میکنیم، شاخه به حالت طبیعی خود بازمیگردد.

در این مرحله گفته میشود که چوب در حالت ارتجاعی خود قرار دارد.

در این حالت هر جسم دقیقا همانند یک فنر عمل نموده و نیروی وارده را در خود ذخیره کرده و پس از برطرف شدن نیرو آن را آزاد نموده و به حالت اولیه خود باز میگردد مرحله تغییر شکل غیر ارتجاعی (پلاستیک) اگر نیرویی که به میله وارد میکنیم، از میزان معینی بیشتر باشد و در نتیجه میله از میزان معینی بیشتر تغییر شکل دهد، پس از رها کردن، دیگر به حالت اولیه خود باز نمیگردد و مقداری از تغییر شکل بصورت دائمی در آن باقی خواهد ماند.

که در اصطلاح علمی گفته میشود چوب از مرحله الاستیک خارج شده و وارد مرحله پلاستیک شده است مواد شکل پذیر و شکننده هر ماده ای میتواند مقدار خاصی نیرو را تحمل نموده و همچنان ارتجاعی بماند.

اگر نیرو از مقدار مشخص فراتر رود، دیگر جسم ارتجاعی نخواهد ماند و وارد مرحله غیر ارتجاعی میشود.

مواد در مرحله ای که به حد ارتجاعی خود میرسند، به دو گونه این تغییر شکل دائمی را متحمل می شوند.

یا همانند میله فلزی فوق جاری میشوند که به آن "جاری شدن" می گویند یا همانند یک شاخه خشک چوب بصورت ناگهانی میشکنند که به اینگونه مواد "شکننده" میگویند.

نمودار رفتار مواد شکننده (بالا) و شکل پذیر (پایین) در برابر تنش بسیاری از ما این پدیدهها را مشاهده کرده ایم و شاید برایمان امری بدیهی و طبیعی باشد، ولی جالب خواهد بود اگر بدانیم این پدیده تقریبا در مورد تمام مواد فیزیکی موجود در این جهان هستی نیز صادق است.

شاید تصور آن که حتی یک صخره سنگی بزرگ و یا منزلی که در آن زندگی میکنیم نیز دارای چنین رفتاری هستند و یا با هر قدم گذاشتن بر روی زمین، خاک زیر پایمان تغییر شکل میدهد کمی دور از ذهن باشد.

دلیل آن هم این است که بدلیل تفاوت عملکرد و جنس و ابعاد مواد مختلف، هر کدام از آنها تغییر شکلهای متفاوتی را متحمل میشوند که غالبا برای ما غیر قابل احساس است.

در واقع ما در دنیایی از فنر با مشخصات مختلف زندگی میکنیم.

درخت بزرگتری را تصور کنید، معمولا کسی نمیتواند با نیروی طبیعی خود تغییر شکل محسوسی را در کل درخت ایجاد نماید.

ولی همه ما دیده ایم که با وزش باد، درختان چگونه به رقص درمی آیند.

پس به این نتیجه میرسیم که با نیروی بیشتری میتوان حتی اجسامی که در نظر اول صلب و غیر قابل تغییر شکل بنظر میرسند را خم کنیم.

این پدیده در صفحات سنگ کره که در فصل قبل در باره آن بحث نمودیم نیز صادق است.

و نیرویی که میتواند چنین توده های بزرگی از سنگ و خاک را جابجا نماید از جریان ماگما در داخل کره زمین حاصل میشود.

مشخصات فیزیکی سنگ کره: حال تمام مواردی که تا بحال مطالعه نمودیم را در زمین مورد بررسی قرار میدهیم.

پوسته کره زمین همانند تمام مواد دارای رفتار ارتجاعی و غیر ارتجاعی در برابر نیرو میباشد و برخی موارد بصورت شکل پذیر و گاهی بصورت شکننده به این تغییر شکل پاسخ میدهند.

با جریان ماگما بدلیل همرفت در داخل کره زمین، نیرویی بر پوسته ها وارد میشود و پوسته ها تمایل دارند که بر اثر این نیروی وارده جابجا شوند.

از طرف دیگر بدلیل اصطکاکی که بین و داخل صفحات سنگ کره زمین وجود دارد این نیرو بصورت تغییر شکلهای ارتجاعی در صفحات ذخیره میشود.

و در نهایت وقتی این مقدار تغییر شکل ارتجاعی از حد تحمل (مقاومت[1][7]) سنگ کره فراتر میرود، بصورت تغییر شکل ماندگار در آن در میآید.

مقاومت سنگها و نحوه تغییر شکل آنها در برابر نیرو علاوه بر جنس آنها به دما، فشا و به زمان نیز بستگی دارد.

مقاومت کم سنگ نمک در برابر تنش وارده بر آن مقاومت گرانیت در مقابل تنش وارده که نشان میدهد خیلی بیشتر از سنگ نمک طعام است.

با توجه به مواردی که در مورد مواد شکل پذیر و شکننده گفته شد، در مقابل تنشهای مختلفی که به سنگ کره وارد میشود، سنگ کره بصورتهای زیر درمیآید: عکس العمل سنگ کره به تنش فشاری در حالت شکننده (بالا) و در حالت شکلپذیر (پایین).

این همان اتفاقی است که در مرزهای همگرا اتفاق میافتد.

عکس العمل سنگ کره به تنش کشش در حالت شکننده (بالا) و در حالت شکلپذیر (پایین).

این همان اتفاقی است که در مرزهای واگرا دیده میشود.

عکس العمل سنگ کره به تنش برشی در حالت شکننده (بالا) و در حالت شکلپذیر (پایین).

در مرزهای امتداد لغز شاهد چنین تغییر شکلهایی هستیم.

بازگشت کشسان فرض کنید کتابی را بر روی سطح زمین قرار داده اید و با کشی که به آن بستهاید، میخواهید که آن را جابجا نمایید.

مراحلی که اتفاق میافتد عبارتند از: 1- کش کشیده میشود بدون اینکه در کتاب جابجائی ایجاد شود.

( یعنی حالتی که تغییر ارتجاعی در پوسته زمین رخ میدهد ) 2- وقتی نیرویی که از طرف کش به کتاب وارد میشود از میزان اصطکاک بین کتاب و سطح زمین بیشتر شود، کتاب با یک حرکت جهشی به سمت کش حرکت میکند و در واقع انرژی ذخیره شده در کش بصورت حرکت جهشی کتاب آزاد میگردد.

( همان لحظه ای که سنگها به حد ارتجاعی خود رسیده اند و با تغییر مکان بیشتر، بصورت غیر ارتجاعی می شکنند) 3- دوباره کتاب می ایستد و کش شروع به کشیده شدن و ذخیره انرژی مینماید.

و پروسه دوباره تکرار می شود این دقیقا همان اتفاقی است که بهنگام وقوع زلزله در پوسته زمین اتفاق میافتد.

در اثر نیروهای وارده بر پوسته زمین، صفحات سنگ کره دچار تغییر شکل میشود.

این تغییر شکل در حد ارتجاعی است و آرام آرام اتفاق میافتد و انرژی را در خود ذخیره میکند.

و آنقدر سنگها انرژی در خود ذخیره میکنند که در نهایت فراتر از اصطکاک بین سنگها میشود.

در این لحظه است که صفحات شکسته شده و نسبت به هم جابجا میشوند.

ما به همین سادگی توانستیم تئوری اساس ایجاد زلزله ها را که سالهای متمادی دانشمندان را به خود مشغول کرده بود را درک کنیم.

پدیده "بازگشت الاستیک" دقیقا آن چیزی که آزمایش ساده کتاب به ما نشان داد.

حال متوجه میشویم که دلیل بازگشت زلزله ها و آنچه که به عنوان دوره بازگشت مطرح میشود، مربوط به خصوصیت ارتجاعی بودن مواد تشکیل دهنده پوسته زمین است.

مکانیزم درونی زمین لرزه تا زمانی که آقای رِید از دانشگاه جان هاپکینگز پس از زلزله سال 1906 سانفرانسیسکو مطالعاتی را انجام داد، ناشناخته بود.

این زمینلرزه با جابجائیهای افقی چند متری همراه بود که در طول 1300 کیلومتر اتفاق افتاده بود.

بررسیهای میدانی نشان داد که طی این زلزله صفحه آرام بطول 7/4 متر از کنار صفحه مجاور خود ( صفحه آمریکای شمالی) به سمت شمال جابجا گردیده است.