تركيب الأرض

منــيـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــر/ع/برهوم
تركيب الأرض The earth structure
الأهداف :

-أن يستنتج أن صخوراً في حالة مصهورة توجد تحت قشرة الأرض .
-أن يذكر الطبقات التي تتكون منها الأرض من سطحها إلى مركزها .
-أن يربط العلاقات بين البيانات التي يطلع عليها.
-أن يستنتج أنه يمكن التعبير عن تركيب قشرة الأرض بطرق مختلفة.

تمهيد :
نعيش على سطح الأرض الصخري الصلب ونشرب ماءها ونتنفس من هوائها ,وهكذا تفعل كل الكائنات الحية الأخرى والأرض إذن أغلفة ثلاثة هي غلاف غازي ,وغلاف مائي وغلاف صلب .وقد درس العلماء تركيب كل هذه الأغلفة فعرفوا تركيب الهواء وماء البحر , ودرسوا الغلاف الصلب السطحي والقريب من السطح المكشوف الذي نعيش عليه ,وكان السؤال دائماً ماذا يوجد على عمق عشرة كيلو مترات ,أو عشرين أو مائة كيلو متر , أي ما تركيب الأرض تحت سطحها ,وعلى أي بعد من سطحها يقع مركزها ,كل هذه الأسئلة وغيرها حاول العلماء إيجاد جواب لها بطريقة مباشرة عن طريق آبار ومناجم استخدموها للحصول على ثروات معدنية مختلفة , وبطريقة غير مباشرة بإرسال موجات اهتزازية إلى أعماق أكبر ودراسة ارتدادها, ودرسوا أيضا البراكين والزلازل واستفادوا منها في تحديد التركيب على عمق مئات وآلاف الكيلو مترات ,وقد وضعوا نتيجة لذلك كله نظريات لتركيب الأرض معترف بها ومقبولة حتى الآن .

موضوع دراستنا هو الغلاف الصلب من سطحه المكشوف الذي نعيش عليه وحتى مركزها.

تركيب الأرض :
نعيش على سطح صخري صلب , هل تتوقع كدارس أن تتكون الأرض من صخور صلبة حتى في أعماقها ؟ هل تتوقع أن يكون في الصخور تحت السطحية جزءاً سائلاً ؟أيمكن أن نستدل من ثوران البراكين على وجود هذه الصخور السائلة ؟على أي بعد من سطح الأرض يقع مركزها وما نوعية وخواص الطبقات الصخرية التي سنجدها لو اخترقنا الأرض من سطحها إلى مركزها . تتكون أرضنا الصلبة من ثلاث طبقات رئيسية ومن بعض التقسيمات الفرعية نفصلها تالياً .

أولاً: القشرة الأرضية Earth Crust
سطح الأرض المكشوف هو الجزء الظاهر من القشرة الأرضية , فكم تمتد تحت السطح ؟ وهل نجد في أعماقها نفس أنواع الصخور التي نعرفها على السطح ؟ وكيف ولماذا درسها الإنسان ؟

لماذا يهتم علماء الأرض وعلماء الاقتصاد بدراسة القشرة الأرضية ؟ ينبع اهتمام العلماء بدراسة القشرة من أجل معرفة تركيبها ومكوناتها واتقاء أخطارها , فهي المنطقة التي نعيش على سطحها ,وهي مصدر كل ثرواتنا المعدنية والنفطية ,وهي المنطقة الوحيدة التي حفر فيها الإنسان وتعمق .

تتكون القشرة الأرضية من صخور صلبة قليلة السماكة إذ تبلغ سماكتها المتوسطة تحت اليابسة 35- 40 كم ,وتبلغ أقصى سماكة لها حوالي 70كم تحت قمم الجبال العالية كجبال هملايا والألب والأنديز .أما تحت المحيط فتبلغ سماكة القشرة الأرضية المتوسطة 0كم ,وتبلغ أقصى سماكة لها حوالي5كم ,ولا ننسى أنه يغطي القشرة المحيطية طبقة من ماء المحيط يبلغ متوسط عمقها حوالي 4كم .

سؤال :
أين تقع أعمق نقطة في العالم تحت الماء ؟ كم يبلغ عمق الماء فيها ؟
كيف يدرس العلماء تركيب القشرة الأرضية ؟ بالنظر لأهمية القشرة الأرضية وسهولة الوصول إلى مناطق عميقة فيها فقد درسها العلماء وحللوا تركيبها بطرق عديدة ومن زوايا مختلفة .
الإجابة



التركيب الصخري للقشرة الأرضية :

تتكون القشرة الأرضية من ثلاثة أنواع من الصخور هي الصخور النارية (أو الاندفاعية ) وهي تشكل أكثر من (90% ) من تركيب القشرة الأرضية ,والصخور المتحولة وهي تشكل أقل من 5% من تركيبها ,والنوع الثالث هو الصخور الرسوبية ويشكل أيضا أقل من 5% من تركيب القشرة الأرضية
ثانياً: الوشاح أو الستار

هو الطبقة التي تلي القشرة الأرضية وهي تتكون من صخور نارية ثقيلة من نوع البيريدوتيت ( تتكون بشكل رئيس من معدنين هما الاوليفين والبيروكسين ) وصخر الدونايت ( وهو يتكون من معدن البيروكسين الحر ) ,والأيكولاجيت وهو شكل مكثف من البازلت .
يقسم الوشاح إلى قسمين :

أ- الوشاح العلوي Upper Mantle
وهو يقع تحت الجزء السفلي من القشرة الأرضية ,وينفصل عنها بسطح عدم توافق يعرف باسم " موهو " وهو اختصار لعدم توافق مورفيشي" , ومورفيشي هو عالم زلازل يوغوسلافي كان أول من قرر عن حدوث اختلاف في سرعة الموجات الزلزالية عند انتقالها من القشرة إلى الوشاح . يتميز سطح "موهو" بسهولة في القشرة الأرضية الواقعة تحت اليابسة حيث الفرق كبير في التركيب بين صخور القشرة والوشاح ,وعلى أية حال فإن سطح موهو عند أي نقطة هو ذلك العمق الذي تصبح عنده سرعة الموجات الزلزالية الابتدائية .

الطبقات التي تتكون منها الأرض


- الغلاف الصخري Lithosphere
تتكون مناطق التقاء القشرة الأرضية مع الوشاح العلوي من صخور صلبة تماماً , تسمى هذه المنطقة الخارجية الصلبة باسم الغلاف الصخري والاسم باللغة الإنجليزية مشتق من اليونانية Lithosومعناها الصخر .

تختلف سماكة الغلاف الصخري من منطقة إلى أخرى على الأرض وهو قليل السماكة تحت المحيط حيث يصل عمقه إلى (50) كم تقريباً ,أما تحت اليابسة فيصل عمق الغلاف الصخري إلى حوالي 100كم.

- الغلاف المائع Asthenosphere
يلي الغلاف الصخري الغلاف المائع الذي اشتق اسمه الإنجليزي من اليونانية Asthenes وتعني الضعيف أو عديم القوة ,والغلاف المائع هو طبقة موجودة بالكلية في الوشاح العلوي وتمتد فيه إلى عمق قد يصل إلى 500كم ,أما معنى فقد القوة هنا فهو مجازي ويدل على الانصهار الجزئي للصخور وعدم بقائها في الحالة الصلبة .هذه المنطقة هي موطن الصهير ونجد فيها تداخلاً بين الصخور الصلبة والصهير .
يؤدي وجود الصهير إلى أن تسلك الطبقة المائعة سلوك المواد اللدنة (البلاستيكية ) وليس سلوك المواد الصلبة عندما تقع تحت الضغط .
يسلك الغلاف المائع سلوك المواد اللدنة حتى لو لم يوجد فيه صهير لأن درجة حرارته تكون قريبة من درجة الانصهار.
إن وجود المنطقة اللينة ( الغلاف المائع) يدعم نظرية الانجراف القاري حيث تنزلق القارات على طبقات ملساء لدنة ولا تكون مجرورة أو تحرث في صخور صلبة ( لو كان هذا الغلاف صلباً قاسياً ) .
باختصار هذا الغلاف المائع مسؤول عن تيارات الحمل وهي أساس نظرية الانجراف القاري.
يمتد الوشاح العلوي حتى عمق 700 كم تحت سطح الأرض تقريباً .

ب- الوشاح السفلي Lower Mantle
وتبلغ سماكته حوالي 2200 كم ليصل إلى عمق 2900كم تحت سطح الأرض والصخور هنا كثيفة ومتجانسة ولها نفس التركيب , ويعتقد العلماء أنه عند هذه الأعماق تأخذ الصخور الشكل الأكثر تراصاً وهو شكل الأكاسيد (FeO , MgO , SiO2) يؤكد هذا الكلام ارتفاع سرعة الموجات الاهتزازية وثباتها في منطقة الوشاح السفلي لتستقر على حوالي 12-14كم / ث .
يشكل الوشاح حوالي ثلثي كتلة الأرض كلها.

ثالثاً: اللب Core

يتكون اللب حسبما أظهرت الدراسات الاهتزازية من عنصري الحديد والنيكل (NiFe) وأظهرت أنه ايضاً يتكون من غلافين هما : لب خارجي وهو في الحالة السائلة , ولب داخلي وهو في حالة صلبة .

أ-اللب الخارجي Outer Core
وهو يبدأ من قاعدة الوشاح,إلى عمق 5100 كم تقريباً أي أن سماكته 2200كم,يعتقد أنه يتكون من حديد في الحالة السائلة مع قليل من النيكل ويعتقد أنه يوجد مع الحديد بعض العناصر الخفيفة مثل( O , S, Si)


ب- اللب الداخلي Inner Core
يتكون أيضاً من عنصري الحديد والنيكل في الحالة الصلبة .

الخلاصة :
أدت دراسة الموجات الاهتزازية هنا وهناك على سطح الأرض , وتحليل سرعتها وانعكاسها وامتصاصها أو اختفائها إلى تحديد نوعية وسماكة طبقات الأرض من القشرة إلى اللب , لقد مكنت هذه الدراسات العلماء من تكوين صورة كاملة عن الأرض في أعماقها القريبة والسحيقة والتي لم يستطيعوا الوصول إليها بأية وسيلة حتى الآن .
الأسئلة

أجب عما يلي :
1) ما نوع الصخور التي تتكون منها القشرة الأرضية المحيطية ؟

الأجابة

2) ما نوع الصخور التي تتكون منها القشرة الأرضية تحت اليابسة ؟
- كيف تفسر أن سماكة القشرة الأرضية تحت الجبال العالية أكبر منها تحت السهول والوديان؟
- التركيب المعدني للقشرة الأرضية :إذا نظرنا إلى تركيب القشرة الأرضية من زاوية معدنية ,فإننا نجد عند تحليل عينات منها أنها تتكون من معادن مختلفة ولكن المعادن السيليكاتية Minerals Silicate تشكل ما يزيد على 95% من تركيبها.




الأجابة

3) نسمي القشرة الأرضية تحت اليابسة باسم طبقة السيال Sial ,من أين اشتق هذا الإسم ؟



الأجابة

4) نسمي القشرة الأرضية المحيطية باسم طبقة السيما Sima , من أين اشتق هذا الاسم ؟

الأجابة

5) ما الفرق بين السيال – السيما – من حيث :
أ- الكثافة . ب- الشكل البلوري .


التقويم

1-أيهما أكبر كتلة القشرة الأرضية تحت المحيط أو القشرة الأرضية تحت اليابسة .فسر جوابك .

الإجابة


2-لماذا تكون صخور القشرة الأرضية تحت اليابسة ذات بلورات كبيرة الحجم في معظم الأحيان , بينما تكون عديمة التبلور أو صغيرة البلورات في القشرة الأرضية تحت المحيط ؟

الإجابة


3- إذا كانت سرعة الموجات الاهتزازية في الوشاح الأسفل لا تعاني تغيراً يذكر في سرعتها واتجاهها,فماذا يمكنك أن تستنتج عن تركيبه من هذه المعلومة ؟

الإجابة


4- عندما تسحق قطعة من صخر البازلت وتقرب من المسحوق مغناطيساً فإن جزءاً منه ينجذب للمغناطيس , مم يتركب هذا الجزء ؟

الإجابة


5- كيف يحدد العلماء عمق طبقة الموهو التي تفصل بين القشرة الأرضية وطبقة الوشاح العلوي ؟

الإجابة


6- الجدول التالي يبين تركيب القشرة الأرضية بنسبة مئوية وزنية لأكثر الأكاسيد وجوداً فيها .ادرس الجدول جيداً وأجب عن الأسئلة التي تلي .

معدل نسبته في القشرة
الأرضية كوحدة كاملة نسبتة الوزنية في القشرة المحيطية نسبتة الوزنية في القشرة اليابسة الأوكسيد
58,1 48 59,2 SiO2
15,1 15,2 15,4 Al2O3
7,4 10,7 7,5 FeO
6,8 12,2 6,0 CaO
4,4 7,7 4,3 MgO
2,4 0,6 2,6 K2O
1,0 2,2 1,0 TiO2
3,1 2,6 2,8 Na2O


أ -أي أوكسيد هو المكون الأكبر في القشرة الأرضية؟
ب-أي أوكسيد هو المكون الأصغر في القشرة الأرضية ( حسب الجدول ) ؟
ج- أيهما يدخل في تركيب القشرة الأرضية أكثر عناصر المجموعة الثانية في الجدول الدوري أم عناصر المجموعة الأولى .وضح جوابك؟
د- أكمل الفراغات في العبارات التالية :
*الفلز الموجود بأكبر كمية في القشرة الأرضية هو عنصر ....................
*أكبر مكون في القشرة الأرضية لا فلز اسمه .....................
*ثاني أكبر مكون في القشرة الأرضية هو شبه فلز اسمه ..................
*العنصر الذي يحتل المرتبة الرابعة في تكوين القشرة الأرضية هو فلز ......................
هـ - من المعروف أن كثيراً من العناصر الأخرى مثل الزئبق والقصدير وغيرها تدخل في تركيب القشرة الأرضية , فلماذا لم تظهر في الجدول
الإجابات

سؤال : أين تقع أعمق نقطة تحت الماء في العالم ؟ كم يبلغ عمق الماء فيها ؟
أعمق منطقة في العالم تقع في أخدود ماريناس Marianas Trench في المحيط الهادئ ويبلغ عمقها 11137 م.
عودة



\\





1-ما نوع صخور القشرة المحيطية ؟
هي صخور نارية ( اندفاعية ) من نوع البازلت أو الغابرو ويغلب عليها سيليكات المغنيسيوم وهي قد تكون متبلورة أو غير متبلورة وهي تكون على شكل طبقات.

عودة



\\\









2-ما نوع صخور القشرة تحت اليابسة؟
القشرة تحت اليابسة هي عبارة عن صخور غرانيتية متبلورة أو صخور من نفس عائلة الغرانيت مثل الريوليت وتمتاز بأن حبيباتها كبيرة في معظم الأحيان.
عودة



\\\









3-من أين اشتق اسم سيال ؟
اشتق الاسم من كون الصخور النارية تحت اليابسة تحتوي على كميات كبيرة من المعادن السيليكاتية الغنية بالألمنيوم (Sial) , إذن الاسم اشتق من ( أكمل بنفسك) .
عودة





\\\\







4-من أين اشتق اسم سيما؟
تتكون صخور القشرة الأرضية تحت المحيط من صخور نارية ثقيلة يكثر فيها المعادن السيليكاتية الغنية بالمغنيسيوم (Sima ) , إذن الاسم اشتق من (أكمل بنفسك) .
عودة



\\\\











5-ما الفرق بين السيال والسيما ؟
أ-من حيث الكثافة : السيما أكبر كثافة من السيال .
ب-الشكل البلوري : السيال في أغلبها بلورات كبيرة الحجم ,أما السيما فهي في معظم الأحيان ذات بلورات صغيرة خفية وقليل منها متبلورة ولكن بلوراتها أصغر حجماً من بلورات السيال.
ج- السيما هي الطبقة الكثيفة من القشرة الأرضية وهي طبقة مستمرة توجد تحت اليابسة وتحت المحيط (انظر الشكل) ,بينما السيال تتوضع فوق السيما وهي غير مستمرة فالمحيطات تقسمها إلى أجزاء .




عودة












6 - أوكسيد السيليكون ( السيليكا ) SiO2.
عودة



\\\










7) أوكسيد الحديد( 4و7% ) أكبر من أوكسيد الصوديوم (1و3%) .
عودة




\\\\\\\


















نسبة أوكسيد الألومنيوم إلى أوكسيد الحديد حوالي 2 – 1 .
عودة



\\\\




















9) المجموع( 3و 98 % ) .
عودة



\\\\













10) الأنواع الأخرى هي الكباريت , الكلوريدات , والكبريتات .
عودة

مشكور يا منير