تركيب وبنية الأرض العميقة
تتكون الأرض من نواة معدنية، ووشاح سيليكاتي، وقشرة رقيقة، وهي بنية طبقية استُنتجت من خلال الجمع بين المقاطع الزلزالية وفيزياء سلوك المعادن في الأعماق.
Definition
يشير تركيب وبنية الأرض العميقة إلى التركيب الكيميائي والتنظيم الفيزيائي الطبقي للطبقات الداخلية للكوكب، وهي نواة غنية بالحديد، ووشاح سيليكاتي، وقشرة، كما استُنتج من نماذج السرعة والكثافة الزلزالية مدمجة مع فيزياء المعادن والجيوكيمياء.
Scope
يغطي هذا الموضوع التركيب الكيميائي والبنية الفيزيائية للطبقات الداخلية العميقة للأرض: الطبقات الرئيسية والحدود الفاصلة بينها، والنواة التي يغلب عليها الحديد بأجزائها السائلة والصلبة، والوشاح السيليكاتي وتقسيماته الناتجة عن التحولات الطورية، والوشاح السفلي المميز زلزالياً. ويتناول نماذج الأرض المرجعية للكثافة والسرعة، وعلاقة آدامز-ويليامسون وقانون بيرش اللذين يربطان السرعة بالكثافة والتركيب، والقيود الجيوكيميائية والكوسموكيميائية على التركيب الكلي. وينصب التركيز على مما تتكون الأرض العميقة وكيف تتوزع مكوناتها.
Core questions
- ما هي الطبقات الرئيسية للأرض والحدود الفاصلة بينها؟
- مما تتكون النواة، ولماذا جزء منها صلب وجزء سائل؟
- كيف تقسم التحولات الطورية الوشاح؟
- كيف تُستخدم السرعة الزلزالية والكثافة للاستدلال على التركيب؟
Key concepts
- تمايز القشرة والوشاح والنواة
- النواة الخارجية السائلة والنواة الداخلية الصلبة
- منطقة انتقال الوشاح والتغيرات الطورية
- نماذج الأرض المرجعية للكثافة والسرعة
- قانون بيرش وعلاقة آدامز-ويليامسون
Key theories
- نماذج الأرض المرجعية
- تجمع النماذج المتوسطة كرويًا مثل PREM السرعة الزلزالية والكثافة والتوهين كدوال للعمق، وتحدد الطبقات الرئيسية وتعمل كأساس كمي لتفسير بنية الأرض العميقة.
- قانون بيرش والتركيب
- تسمح علاقة بيرش التجريبية بين السرعة الزلزالية والكثافة عند وزن ذري متوسط ثابت بترجمة الخصائص المرنة المقاسة بواسطة علم الزلازل إلى قيود على تركيب وحالة الطبقات الداخلية العميقة.
Mechanisms
في وقت مبكر من تاريخها، تمايزت الأرض، حيث غاص الحديد الكثيف ليشكل نواة بينما ارتفعت السيليكات الأخف لتشكل الوشاح والقشرة؛ وتحدد السرعات الزلزالية والقفزات في الكثافة الحدود الفاصلة بين هذه الطبقات والتحولات الطورية الناتجة عن الضغط داخل الوشاح، ومطابقة هذه الخصائص بالخصائص المرنة للمعادن والفلزات المرشحة، مسترشدة بقانون بيرش وتركيبات النيازك، تحدد التركيب المحتمل لكل طبقة.
Clinical relevance
تُعد معرفة تركيب وبنية الطبقات الداخلية أساسًا لنماذج حمل الوشاح، والدينامو الأرضي، والتطور الحراري والكيميائي للأرض، وتوفر الإطار المرجعي لتحديد مواقع الزلازل وتفسير التصوير المقطعي الزلزالي.
History
كشفت علم الزلازل في أوائل القرن العشرين عن النواة والوشاح، واكتشفت ليمان النواة الداخلية عام 1936، وقسم بولين الطبقات الداخلية إلى أغلفة مسماة، وربط بيرش السرعة بالتركيب عام 1952، وقام نموذج الأرض المرجعي الأولي لعام 1981 بتجميع هذه المعارف في النموذج الشعاعي القياسي الذي لا يزال مستخدمًا.
Key figures
- Inge Lehmann
- Francis Birch
- Adam Dziewonski
- Keith Bullen
Related topics
Seminal works
- dziewonski1981
- birch1952
- stacey2008
Frequently asked questions
- ما هي الطبقات الرئيسية للأرض؟
- من الخارج إلى الداخل، تحتوي الأرض على قشرة صخرية رقيقة، ووشاح سيليكاتي سميك يشكل معظم حجمها، ونواة خارجية سائلة غنية بالحديد، ونواة داخلية صلبة؛ وتتميز هذه الطبقات بتركيبها وبكيفية تغير سرعة الموجات الزلزالية عبر الحدود الفاصلة بينها.
- لماذا النواة الخارجية سائلة بينما النواة الداخلية صلبة؟
- كلاهما يتكون في الغالب من الحديد، ولكن على الرغم من أن درجة الحرارة ترتفع مع العمق، فإن الضغط يرتفع بشكل أسرع؛ وفي عمق كافٍ، يرفع الضغط العالي جدًا نقطة انصهار الحديد فوق درجة الحرارة المحلية، لذلك تكون النواة الداخلية صلبة بينما تظل النواة الخارجية الأقل عمقًا والأكثر برودة نسبيًا لنقطة انصهارها سائلة.