علم طبقات الأرض

إعداد الجيولوجي: محمد حسين

رئيس مجلس إدارة شركة ABH Training & Supply

علم طبقات الارض هو العلم الذي يقسم طبقات الارض الي ثلاثه اقسام وهي اللب ثم الوشاح واخيرا القشره الخارجية.

طبقات الأرض ينقسم إلى: اللب، الوشاح، القشرة الأرضية

القشرة الأرضية Crust:

وهي الجزء الرقيق من طبقات الأرض، وتبلغ سماكتها تحت اليابسة من 35 إلى 40 كلم تقريبا، وتحت قمم الجبال العالية مثل جبال الهملايا والألب والأنديز تبلغ سماكة تقريبية حوالي 70 كم، وتحت المحيطات تبلغ سماكة القشرة الأرضية حوالي 5 كم على الاكثر، ويغطي القشرة المحيطية طبقة من ماء المحيط يبلغ متوسط عمقها حوالي 4 كم.

وتنقسم القشرة إلى قسمين هما:

القشرة المحيطية.

القشرة القارية.

القشرة المحيطية:

بعمق من 0 الى 10 كيلومترات تقريبا، وتمثل حوالي 0.099 % من كتلة الأرض، وتحتوي على 0.147% من كتلة قشرة الوشاح.

تكونت غالبية قشرة الأرض خلال النشاط البركاني، نظام الحواف المحيطية البالغ 40,000 كيلومتر تمثل شبكة البراكين، وتولد قشرة محيطية جديدة في نسبة 17 كيلومترمكعب في السنة، تغطي قاع المحيط بالبازلت، وهناك مناطق مثل هاواي وآيسلندا من أمثلة تراكم أكوام البازلت.

القشرة القارية:

بعمق 0 الى 50 كيلومتر، وتمثل 0.374 % من كتلة الأرض، وتحتوي على 0.554 % من كتلة قشرة الوشاح، هذا الجزء الخارجي للأرض تكون اساسا من الصخور البلورية، والمعادن المتوفرة ذات الكثافة المنخفضة تكونت في الغالب من الكوارتز (SiO 2) وفلسبارات (سيليكات قليلة المعدن)، والقشرة عموما (محيطية وقارية) هي عبارة عن سطح الأرض وهو في حد ذاته الجزء الأبرد من كوكبنا، حيث أن الصخور الباردة تتكون ببطئ، ويشار إلى هذه الصدفة الخارجية الصلبة باليزوسفير Lithosphere ( الطبقة الصخرية أو القوية) وهي طبقة تمثل القشرة والجزء الصخري من الوشاح العلوي.

الطبقة الخارجية من القشرة الارضية ( ليزوسفير) وصفيحة القشرة الارضية[عدل]

الليزوسفير المحيطي[عدل]

إن هذه الطبقة الأبعد المتصلبة للأرض والتي تشمل القشرة والوشاح العلوي يسميان ليزوسفير Lithosphere، تشكلت طبقة الليزوسفير المحيطي الجديد خلال عمل البراكين في شكل شقوق على حافات منتصف المحيط التي تسبب الشقوق التي تطوق الكرة الأرضية. تهرب الحرارة من الداخل بينما الليزوسفير الجديد يظهر منه تحت ثم يبرد بشكل تدريجي ويتقلّص ويبتعد عن الحافة وينتقل عبر قاع البحر إلى مناطق السحب في عملية تسمى انتشار قاع البحر، وبمرور الوقت اليزوسفير الاقدم سيصبح اسمك وأكثر كثافة من الوشاح اسفله، ليجعله يسحب ثانية إلى باطن الأرض في زاوية شديدة الانحدار ليبرد الطبقة الداخلية. طريقة السحب هي الطريقة الرئيسية لتبريد الوشاح الواقع تحت 100 كيلومتر (62.5 ميل). إذا كان الليزوسفير في بدايته (مرحلة الشباب) وكان أحر في منطقة السحب سيجبر على التراجع إلى الداخل في زاوية أقل.

الليزوسفير القاري

حوالي 150 كيلومتر (93 ميل) مثقل بقشرة ذات كثافة منخفضة ووشاح علوي النشطة بشكل دائم، تنجرف القارات بشكل جانبي على طول نظام نقل الوشاح بعيدا عن مناطق الوشاح الحارة نحو الجزء الأبرد , تعرف هذه الظاهرة بالإنجراف القاري.

أغلب القارات التي نحن عليها الآن توجد فوق او تتحرك نحو الجزء الأبرد من الوشاح، بإستثناء أفريقيا التي كانت مركز قارة بانجيا الجيولوجية العملاقة Pangaea Supercontinent التي إنقسمت في النهاية الى قارات اليوم، قبل عدة مئات الملايين من السنين قبل تشكل قارة بانجيا Pangaea القارات الجنوبية – أفريقيا وأمريكا الجنوبية وأستراليا والقارة القطبية الجنوبية، والهند – كانت سويا في قارة التي تدعى جوندوانا Gondwana.

صفيحة القشرة الارضية

تتطلب صفيحة القشرة التشكيل، الحركة الجانبية، التفاعل، وتحطم صفيحة الليزوسفير Lithospheric Plates، معظم حرارة الأرض الداخلية تخف خلال هذه العملية وبالتالي عدد من الصفات الهيكلية والطيبوغرافية للارض تتغير. وديان الصدوع القارية والهضاب الواسعة من البازلت التي في الصفيحة تتحطم عندما تصعد الحمم البركانية الذائبة من الوشاح إلى قاع المحيط، ليشكل قشرة جديدة ويفصل حافات منتصف المحيط، وتصطدم الصفائح وتتحطم كلما هبطت في مناطق السحب لإنتاج خنادق عميقة في المحيط، ويحدث تحول شامل لسلاسل البراكين، والأحزمة الجبلية المغلقة. صفيحة الليزوسفير الارضية في الوقت الحاضر منقسمة إلى ثمانية صفائح كبيرة مع حوالي أربع وعشرون واحدة أصغر والتي تتراكم فوق الوشاح بمعدل 5 إلى 10 سنتيمترات (2 إلى 4 بوصات) سنويا، إن الصفائح الكبيرة الثمانية هي الأفريقية، الإسترالي-هندي، أوراسيوي القطبي، الNazca، أمريكا الشمالية، المحيط الهادي، وأمريكيا الجنوبية. وبعض الصفائح الأصغر هي الأناضولية، العربية، الكاريبية، القوقازية، الفلبينية والصومالية.

الوشاح:

وهي منطقة تلي القشرة الأرضية، وتم تقسيم هذا الوشاح إلى طبقتين رئيستين هما الوشاح العلوي والوشاح السفلي.

الوشاح العلوي Upper mantle

ويلي القشرة مباشرة، ويفصلهم فاصل يعرف بإسم فاصل موهو، حيث أن عند ذلك الفاصل يحدث فرق كبير في التركيب بين صخور القشرة والوشاح.

وهي بعمق 10 الى 400 كيلومتر، وتمثل حوالي 10.3 % من كتلة الأرض، ويحتوي على 15.3 % من كتلة قشرة الوشاح، الأجزاء التي حفرت تعرضت للبحث والملاحظة عن طريق أحزمة الجبال المتآكلة والإنفجارات البركانية، تمثل معدن سيليكات الاولفين والبيروكسين المعادن الأساسية التي وجدت بهذه الطريقة، تلك المعادن وغيرها من المعادن الاخرى الصلبة والمبلورة عند درجات الحرارة العالية، لذا أغلبها مايستقر خارج الحمم البركانية الذائبة، أما بتشكيل مادة قشرية جديدة أو انها لاتترك الوشاح جزء من الوشاح العلوي المسمى اثينوسفير Asthenosphere قد يذاب جزئيا.

الغلاف الصخري Lithosphere

هو منطقة خارجية صلبة تتكون عن منطقة التقاء القشرة الأرضية مع الوشاح العلوي، وتتكون من صخور صلبة، تختلف سماكته من منطقة إلى أخرى، قليل السماكة تحت المحيط حيث يصل عمقه إلى حوالي 50 كم تقريبا، وتحت اليابسة يصل عمقه إلى حوالي 100 كم تقريبا.

الغلاف المائع Asthenosphere

يلي الغلاف الصخري، وهو طبقة موجودة في الوشاح العلوي وتمتد فيه إلى عمق قد يصل إلى 500 كم تقريبا، وهي منطقة الصهير وفيها تداخل بين الصخور الصلبة والصهير.

يؤدي وجود الصهير إلى أن تسلك الطبقة المائعة سلوك المواد اللدنة (البلاستيكية ) وليس سلوك المواد الصلبة عندما تقع تحت الضغط . ووجود الغلاف المائع يدعم نظرية الانجراف القاري حيث تنزلق القارات على طبقات ملساء لدنة ولا تكون مرتبطة بضخور صلبة، ويعتبر هذا الغلاف المائع مسؤول عن تيارات الحمل وهي أساس نظرية الانجراف القاري.

منطقة الإنتقال (تيارات الحمل) Transition region

تمثل 7.5 % من كتلة الأرض؛ وبعمق 400 الى 650 كيلومتر (250 الى 406 ميل)، أو Mesosphere (للوشاح الاوسط)، وتدعى الطبقة الخصبة أحيانا، وتحتوي على 11.1 % من كتلة قشرة الوشاح وهي مصدر الحمم البركانية البازلتية الذائبة، وتحتوي ايضا على كالسيوم وألمنيوم وجرانيت، الذي هو معدن سيليكات الألمنيوم المعقد، هذه الطبقة كثيفة عندما تبرد بسبب وجود الجرانيت. هي منطقة نشطة وخاصة عندما تكون حارة حيث أن هذه المعادن تذوب بسهولة لتشكيل البازلت الذي يمكن أن يرتفع من خلال الطبقات العليا كحمم بركانية ذائبة.

الوشاح السفلي Lower mantle

49.2 % من كتلة الأرض؛ وبعمق 650 الى 2,890 كيلومتر (406 الى 1,806 ميل)، ويحتوي على 72.9 % من كتلة قشرة الوشاح، والصخور في هذه الطبقة كثيفة ومتجانسة ولها نفس التركيب، ومن المحتمل انها تتكون بشكل رئيسي من السيليكون والمغنيسيوم والأكسجين ويحتوي على بعض الحديد ومن المحتمل أيضا الكالسيوم والألمنيوم.

يفترض العلماء هذه التوزيعات بإفتراض أن الأرض لها وفرة ونسبة تماثل للعناصر الكونية كما وجدا في الشمس والنيازك البدائية.

اللب:

يتكون اللب حسب الدراسات من عنصري الحديد والنيكل ، وسنقسم اللب إلى غلافين هما اللب الخارجي وهو في حالة سائلة، واللب الداخلي وهو في حالة صلبة وهو مركز الجاذبيه.

اللب الخارجي:

يبدأ من قاعدة الوشاح وبعمق من 2,890 الى 5,150 كيلومتر، ويعتقد أنه يتكون في الاساس من حديد في الحالة السائلة مع قليل من النيكل ويعتقد أنه يوجد مع الحديد بعض العناصر الخفيفة الاخرى، ويمثل حوالي 30.8 % من كتلة الأرض، وهو حار جدا، ويتصرف السائل بشكل كهربائي ضمن حدود حركة انتقال الطاقة داخل كوكب الارض، هذه الطبقة الموصلة تندمج مع دوران الأرض لخلق تأثير مولد كهربائي التي تبقي نظام التيارات الكهربائية والمعروفة بحقل الأرض المغناطيسي، وهو أيضا مسؤول عن الارتجاج الغير ملحوظ لدوران الأرض، هذه الطبقة ليست كثيفة مثل كثافة الحديد المائع الصافي، الذي يشير إلى وجود عناصر أخف، يشك العلماء بأن حول 10 % من الطبقة متكونة من الكبريت والاكسجين أو كلاهما لأن هذه العناصر متوفرة في الكون وتذوب بسهولة في الحديد المائع.

اللب الداخلي:

يقع في مركز الأرض وبعمق حوالي 5,150 الى 6,370 كيلومتر تقريبا، ويمثل 1.7 % من كتلة الأرض وهو صلب ومنفصل عن الوشاح ومعلق باللب الخارجي المائع، ويعتقد بأنه قوى نتيجة لتجمد الضغط الذي يحدث لأكثر السوائل عندما تنقص درجة الحرارة أو عند زيادة الضغط.