ایزوستازی و ساختار پوسته
کوهها و حوضههای اقیانوسی عمدتاً توسط شناوری پشتیبانی میشوند: پوسته بر روی گوشته متراکمتر شناور است به طوری که بارها در عمق جبران میشوند، تعادلی که ایزوستازی نامیده میشود و میدان گرانش را شکل میدهد و ساختار پوسته را محدود میکند.
Definition
ایزوستازی وضعیت تعادل شناوری است که در آن بارهای توپوگرافی بر روی زمین توسط کسری جرم یا توسط خمش لیتوسفری در عمق جبران میشوند، به طوری که فشار در زیر عمق جبران تقریباً یکنواخت میشود؛ ساختار پوسته به ضخامت و لایهبندی چگالی پوستهای اشاره دارد که این تعادل را منعکس میکند.
Scope
این موضوع اصل ایزوستازی و پیامدهای آن برای ساختار پوسته و لیتوسفر را پوشش میدهد: مدل ایری با ریشههای عمیق پوستهای در زیر کوهها، مدل پرات با تغییرات چگالی جانبی، و مدل خمشی واقعبینانهتر که در آن لیتوسفر صلب تحت بارها خم میشود. این موضوع ناهنجاریهای گرانشی ایزوستاتیک را به عنوان شاخصهایی از انحرافات از جبران، رابطه بین توپوگرافی، ضخامت پوسته و موهو، و استحکام رئولوژیکی لیتوسفر بررسی میکند. تأکید بر چگونگی پشتیبانی بارهای جرمی و چگونگی خوانش این موضوع در گرانش و ساختار پوسته است.
Core questions
- کوهها و حوضهها چگونه در برابر کشش گرانش پشتیبانی میشوند؟
- مدلهای ایری، پرات و خمشی جبران چه تفاوتی با یکدیگر دارند؟
- ناهنجاریهای گرانشی ایزوستاتیک چه چیزی را در مورد انحرافات از تعادل آشکار میکنند؟
- ضخامت پوسته چگونه با توپوگرافی و عمق موهو مرتبط است؟
Key concepts
- تعادل ایزوستاتیک و عمق جبران
- مدل ایری و ریشههای پوستهای
- مدل پرات و تغییرات چگالی جانبی
- جبران خمشی (منطقهای) لیتوسفر
- ناهنجاریهای گرانشی ایزوستاتیک و ضخامت پوسته
Key theories
- جبران محلی ایری و پرات
- در مدل ایری، توپوگرافی توسط ریشههای عمیق پوستهای با چگالی کم شناور میشود، در حالی که در مدل پرات، ستونهایی با چگالی متفاوت تا ارتفاعات متفاوتی بالاتر از یک عمق جبران مشترک بالا میآیند؛ هر دو توضیح میدهند که چرا کوههای بزرگ تمام اضافه گرانش مورد انتظار از جرم خود را تولید نمیکنند.
- ایزوستازی خمشی
- از آنجایی که لیتوسفر استحکام محدودی دارد، بارها نه تنها به صورت محلی بلکه با خمش منطقهای یک صفحه الاستیک پشتیبانی میشوند، بنابراین طول موج جبران و سختی خمشی لیتوسفر تعیین میکند که چگونه توپوگرافی حفظ میشود.
Mechanisms
پوسته نسبتاً سبک بر روی گوشته بالایی متراکمتر و شکلپذیر شناور است؛ یک بار توپوگرافی مانند یک رشته کوه یا توسط یک ریشه محلی یا تغییر چگالی در زیر آن یا توسط خمش الاستیک صفحه لیتوسفری که بار را در یک منطقه وسیع پخش میکند، متعادل میشود، با حالت انتخابی که توسط استحکام لیتوسفر و اندازه بار تعیین میشود، و هرگونه عدم تعادل به صورت یک ناهنجاری گرانشی ایزوستاتیک ظاهر میشود.
Clinical relevance
ایزوستازی حرکات عمودی بلندمدت مانند بازگشت پسایخبندانی را توضیح میدهد، ضخامت پوسته و استحکام لیتوسفر را در مطالعات تکتونیکی محدود میکند، و برای تفسیر بررسیهای گرانشی بر روی کوهها، حوضهها و حاشیههای قارهای در زمینههای منابع و مهندسی ضروری است.
History
ایری و پرات در دهه ۱۸۵۰ مدلهای جبرانی رقیب را برای توضیح انحراف عمودی در نزدیکی هیمالیا پیشنهاد کردند؛ دادههای گرانشی و لرزهای قرن بیستم ریشههای پوستهای را تأیید کردند، و واتس و دیگران چارچوب خمشی را توسعه دادند که جبران محلی و منطقهای را یکپارچه کرد.
Key figures
- George Biddell Airy
- John Henry Pratt
- Anthony Watts
Related topics
Seminal works
- turcotte2014
- fowler2005
- watts2001
Frequently asked questions
- چرا کوههای بلند به اندازه جرم خود گرانش اضافی ایجاد نمیکنند؟
- کوهها معمولاً توسط ریشههای پوستهای با چگالی کم که به گوشته متراکمتر گسترش مییابند، پشتیبانی میشوند؛ کسری جرم ریشه تا حد زیادی جرم اضافی قله را خنثی میکند، بنابراین اضافه گرانش خالص بسیار کمتر از آن چیزی است که توپوگرافی قابل مشاهده به تنهایی نشان میدهد.
- تفاوت بین ایزوستازی محلی و خمشی چیست؟
- ایزوستازی محلی فرض میکند که هر ستون به طور مستقل درست در زیر بار متعادل میشود، در حالی که ایزوستازی خمشی تشخیص میدهد که لیتوسفر استحکام دارد و مانند یک صفحه سفت خم میشود و پشتیبانی یک بار را در یک منطقه وسیعتر پخش میکند.