الأرض

ومن خلال الدراسة بالأمواج السيسمية تم ملاحظة وجود انقطاعين في أعماق الارض، ووفقاً لذلك تم تقسيم بنية الارض إلى ثلاث أجزاء رئيسية الشكل(1) هي:

1- القشرة.

2- المعطف.

3- النواة.

ويبدو هذا التقسيم مشابه لبنية البيضة، فالقشرة الارضية تقابل القشرة الخارجية القاسية للبيضة، في حين أن المعطف يقابل البياض، أما النواة فهي تقابل الصفار.

القشرة الارضية:

وهي على نمطين: قشرة قارية وقشرة محيطية الشكل(2).

القشرة القارية: تمثل اليابسة التي نعيش عليها.

وقد تم عزل وفصل الطبقات التالية:

1- طبقة رسوبية بركانية

2- طبقة غرانيتية

3- طبقة بازلتية

القشرة المحيطية: القشرة تحت قيعان البحار والمحيطات.

تغيب الطبقة الغرانيتية وتحل محلها الطبقة الرسوبية وبالتالي فهي مكونة من التتابع التالي:

1- طبقة رسويبة

2- طبقة بازلتية أولية

3- طبقة بازلتية ثانوية

ملاحظة:

أن الطبقة الغرانيتية ليست مكونة فقط من الصخور الغرانيتية، بل يدخل فيها جميع الصخور ذات التركيب الحامضي، وعادة ما تتراوح سماكتها ما بين 20 – 30 كم، أما بالنسبة لسرعة الأمواج السيسمية فيها فهي ما بين 2 – 5، وكثافتها تتراوح ما بين 2.5 – 8.

يدعى الحد الفاصل بين الطبقة الغرانيتية والبازلتية بانقطاع كونراد والذي لا يكون متواجد في جميع المناطق والحد الفاصل بين القشرة الارضية والمعطف يدعى بانقطاع موهو.

وتتباين سماكة القشرة الارضية ما بين 5 كم وذلك تحت قيعان المحيطات وحتى 70- 85 كم في المناطق القارية.

وتتراوح الكثافة الوسطية المكونة لصخور القشرة الارضية ما بين 2.5 – 2.7 غ/سم3 واستنادا إلى المعطيات البتروغرافية يمكن أن نميز ضمن القشرة الارضية ثلاث طبقات صخرية أساسية:

1- طبقة الصخور الرسوبية:

تتألف من تعاقب طبقات رسوبية مختلفة ترسبت موادها في أحواض ترسيبية قارية وبحرية، تتراوح كثافتها ما بين 1 – 2.7 غ/سم3، تتراوح سماكتها ما بين 5 – 15 كم.

2- طبقة الصخور الغرانيتية:

تتألف من صخور نارية وأحيانا متحولة ومتوسطة التركيب يقترب تركيبها من تركيب الصخور الغرانيتية، تتشكل صخورها من تبرد المواد المهلية أو نتيجة عمليات التحول، تتراوح كثافتها ما بين 2.6 – 2.7 غ/سم3، تتراوح سماكتها ما بين 20 – 40 كم، تغيب في قشرة قاع المحيطات.

3- طبقة الصخور البازلتية:

تتألف من صخور نارية متوسطة التركيب الكيميائي، تتراوح كثافتها ما بين 2.8 – 3.3 غ/سم3، تتراوح سماكتها ما بين 30 – 50 كم.

وبالاعتماد على النتائج والمعطيات الجيوفيزيائية التي تعتمد على تغير سرعة اختراق الامواج الاهتزازية الطولية لصخور القشرة الارضية نتيجة تغير كثافتها يمكن ان نميز الطبقات الاهتزازية التالية من الأعلى إلى الأسفل:

1- طبقة ذات سرعات اختراق 2- 5 كم/ثا وكثافة 2.5 غ/سم3.

2- طبقة ذات سرعات اختراق 5- 6 كم/ثا وكثافة 2.7 – 2.8 غ/سم3.

3- طبقة ذات سرعات اختراق 6.5- 7.2 كم/ثا وكثافة 2.8- 2.9 غ/سم3.

4- وأثناء الانتقال من القشرة إلى المعطف يلاحظ تغير سريع ومفاجئ لقيمة سرعة اختراق الامواج الاهتزازية مما يشير إلى وجود انقطاع يدعى بانقطاع موهو.

المعطف:

يشغل الجزء المتوسط من الجزء الصلب من الكرة الارضية، وهو ممتد من أسفل القشرة الأرضية، أي من العمق 5 أو 75 كم وحتى الحدود الخارجية للنواة المركزية وحتى العمق 2900كم. تزداد كثافة المواد المكونة للمعطف مع ازدياد العمق من 3.3 غ/سم3 في حدوده العليا وحتى تصل 9.4 غ/سم3 في حدوده السفلى ويتوافق ذلك مع ازدياد سرعة اختراق الامواج الزلزالية من 8.4 إلى 13.6 كم/ثا. كتلة المعطف = كتلة النواة + كتلة القشرة، وتقدر درجة حرارة صخور المعطف في حدوده مع النواة بحدود 2000 درجة مئوية.

وإعتماداً على الأمواج الاهتزازية يمكن تقسيم المعطف إلى 3 أقسام (طبقات) رئيسية:

1- الطبقة العليا:

تتألف من الليتوسفير والأستينوسفير، فالليتوسفير يتبع للمعطف ولكنه يشكل مع القشرة الغلاف الصخري، وتتوضع هذه الطبقة على عمق 5 – 8 كم وحتى 400 كم، وتعتبر من أكثر الطبقات المعروفة، فهي كما تظهر في الدراسات والابحاث طبقة غير متجانسة التركيب وصخورها تتألف بشكل أساسي من الأوليفين والبيروكسين الغنية بعنصري السيليسيوم والمغنيزيوم، ويتجلى عدم التجانس هذا في عدم ثبات الكثافة لموادها في الاتجاهين الافقي والشاقولي، أن عدم التجانس الشاقولي يظهر بشكل خاص في مناطق تبلور الصخور المبلورة (البيريدوتيت) مع صخور الأستينوسفير نصف الصلبة، ويعزى تشكل طبقة الاستينوسفير إلى زيادة درجة الحرارة بسرعة أكثر مع تزايد الضغط مما يؤدي إلى تحول الصخور إلى الحالة نصف الصلبة نتيجة انخفاض لزوجتها، كما أن طبقة الاستينوسفير تمتاز بعدم تجانسها حيث تكون في المناطق القارية ذات ثخانات رقيقة ومتقطعة في حين تكون تحت المحيطات أكثر ثباتاً، وتعاني الامواج الاهتزازية ضمن هذه الطبقة انخفاضا في سرعتها، وفي المنطقة القارية تكون طبقة الاستينوسفير على عمق 100-200 كم أما في المنطقة المحيطية فتكون على عمق 50-60 كم، ويرتبط بهذه الطبقة ظواهر جيولوجية مختلفة مثل البراكين والزلازل، ويسمى الجزء من القشرة الارضية والمتوضع فوق الاستينوسفير وذات الكثافة المنخفضة والذي يتمتع بفعالية حركية يدعى بالتكتينوسفير.

2- الطبقة المتوسطة:

وتتوضع على عمق ما بين 400-900كم، وتركيبها الكيميائي يشابه التركيب الكيميائي للطبقة العليا، وتصل كثافة المواد في هذه الطبقة في الحدود السفلى حوالي 4.68 غ/سم3، وتبلغ سرعة الأمواج الاهتزازية في هذه الطبقة 11.4 كم/ثا، ومن أهم ميزات هذه الطبقة احتوائها على المراكز العميقة للزلازل والهزات الأرضية أي الزلازل التي تكون بؤرتها على عمق 700كم.

3- الطبقة السفلى (المعطف السفلي) (الميزوسفير):

وتتوضع على عمق ما بين 900 – 2900 كم وتركيبها الأساسي هو عبارة عن أكاسيد الحديد والمغنيزيوم وبنسبة أقل من أكاسيد الألومنيوم والتيتانيوم، وتصل كثافة المواد المكونة لهذه الطبقة إلى 9.4 غ/سم3، بينما تصل سرعة اختراق الامواج الاهتزازية إلى 13.6 كم/ثا.

نواة الارض:

تشغل النواة الجزء المركزي من الكرة الأرضية، وتمتد ما بين أعماق 2900 – 6371 كم، وتقسم النواة بالاستناد إلى خواصها الفيزيائية إلى نواة خارجية على العمق ما بين 2900 – 5120 كم ونواة داخلية على أعماق ما بين 5155 – 6371 كم، واعتماداً على سرعة الأمواج الاهتزازية يقدر معظم العلماء بأن كثافة المواد المكونة للنواة 10 – 12 غ/سم3، ويشكل التغير الحاد الذي يلاحظ في سرعة الأمواج الاهتزازية عند أختراقها لحدود النواة الخارجية مقداراً قدره 8.1 كم/ثا، ثم يلي ذلك تزايد تدريجي حتى تصل 10.4 كم/ثا وذلك عند الحدود السفلى للنواة الخارجية، وعند اختراق هذه الامواج للحدود الخارجية للنواة الداخلية فانها تعاني انخفاضا حيث تصل إلى 9.6 كم/ثا لتأخذ بعد ذلك بالازدياد التدريجي حتى 11.3 كم/ثا في مركز الارض، وتقدر درجة حرارة المركز بحدود 5000 درجة مئوية، وقد فسر تشكل النواة نتيجة تفاضل المادة الأولية المكونة للأرض، حيث أدت عملية التفاضل إلى تجمع وتركز العناصر الكيميائية الثقيلة (الحديد والنيكل) في مركز الأرض بينما تجمعت العناصر الكيميائية الخفيفة في الأغلفة العلوية.

الشكل(1)

الشكل(2)