زمین و زمین شناسی

زمین و زمین شناسی

 

زمین از یک دیدگاه دمائی، مجموعه ای است از خشکی ها و اقیانوس ها که در توده ای از ابر (که نشانگر جو آن است) پوشیده شده، در تصاویر قضائی زمین، جرئیاتی مانند رشته کوههای عظیم، دشت ها و کویرهای پهناور، رودخانه های بزرگ و همچنین مناطقی بنام کلاهک های قطبی، بخوبی آشکار است.
امروز با تکیه بر دانش نوین به ناشناخته های بسیاری دست یافته ایم و با درنوردیدن گوشه های تاریک، با ابراز فراوانی آشنا شده ایم و در دانش شناخت زمین آنچنان پیش رفته ایم که حتی دانسته های قرن گذشته را جز پندارهائی خام و ساده بیش نمی دانیم. اندیشه کارشناسان ژئوفیزیک به بازی تکنولوژی نوین تا نزدیک دروازه های پیروزی پیش رفته و گشودن آن را در آینده ای بس نزدیک نوید می دهد.

امروزه از وجود رشته کوههای زیر دریائی بخوبی آگاه هستیم و در زمینه دمای درونی و همچنین نیروی دینامیکی زمین به حقایقی پیش بینی نشده دست یافته ایم و بدون تردید می دانیم که:
بستر اقیانوس ها که حدود هفتاد درصد سطح کره زمین را اشغال کرده اند بوسیله لایه نازکی از سنگهای رسوبی پوشیده شده و در زیر آن قشری از سنگهای آذرین کاملاً متراکم بنام بازالت با سپاهسنگ قرار گرفته است. تاریخگذاری رادیومتری نشان می دهد که عمر پوسته اقیانوسی زمین از 200 میلیون سال کمتر است. خشکی های زمین که در مقایسه با پهنه آب ها از وسعت کمتری برخوردارند، بوسیله لایه ای بنام پوسته قاره ای حمایت می کردند. این پوسته که از سنگهای آذرین و دگرگون تشکیل یافته و در مقایسه با پوسته اقیانوسی از تراکم کمتری برخوردار است، همراه با پوسته اقیانوسی کلاً پوسته زمین را تشکیل می دهند.
پوسته زمین با بخش زیرین لایه دیگری که گوشته نام دارد. تواماً قشری را بنام سنگکره با لیتوسفر پدید می آورند. سنگکره، لایه ای سخت و استوار که ستبرای آن به 70 تا 100 کیلومتر می رسد و روی قشر نیمه گداخته گوشته فوقانی که به آن سست کره (یا نرم لایه) گفته می شود تقریبا، به حالت شناور قرار گرفته است.

گسترش بستر اقیانوس ها

از کف اقیانوس ها کوههای زیر دریائی نسبتاً بلند و طویلی سر برافراشته است که رشته کوههای میان اقیانوس اطلس با میداتلنیک یکی از نمونه های کاملاً مشخص آن به شمار می رود.
رشته میداتلنتیک همانند خطی که از شمال به جنوب کشیده شده، اقیانوس اطلس را به دو نیمه تقسیم می کند. جزیره ایسلند ظاهراً در انتهای شمالی آن واقع است و دنباله جنوبی آن از سوی خاور به رشته کوههای زیر دریائی اقیانوس هند می پیوندند. این رشته از نظر آتشفشانی و زمینی لرزه بسیار فعال بوده و با تراوش مواد گداخته از دهانه های خروجی خویش که در امتداد خط الراس های آن قرار دارند، همواره گدازه های سیاهسنگی به پوسته اقیانوسی می افزاید. پوسته جدید طی فرآیندی که گسترش بستر اقیانوس ها نام دارد به دو سوی خط الراس رشته کوهها روان می وشد و بدینسان سالانه میان 1 تا 10 سانتیمتر به پهنای پوسته اقیانوسی افزوده می گردد. از آنجائی که مساحت پوسته زمین قاعدتاً ثابت می باشد. از این رو بایستی پوسته های قدیم در محل دیگری رو به زوال رود تا تعادل لازم برای پایداری مساحت پوسته زمین برقرار گردد. در حاشیه اقیانوس های عمده زمین به ویژه اقیانوس آرام، پوسته های قدیمی به زیر پوسته قاره ای می لغزند و به درون گوشته زمین فرو می رودند. در اصطلاح زمین شناسی سطوح لغزان سنگکره یا لیتوسفر را صفحه های تکنونیک می نامند. سطح زمین کلاً از پانزده صفحه تکنونیک تشکیل یافته است.

قسمتی از درز صفحات تکنونیک که دو صفحه مجاور بهم برخورد کرده و یکی به زیر دیگری فرو می رود. محل فرولغزی نام دارد. طی این برخورد معمولاً لبه صفحه متحرک و نازکتر، در هم پیچیده و خرد می شود و تغییر شکل می یابد. و گاه تا ژرفای 100 الی 300 کیلومتر به زیر فرو می لغزد و در مجاورت مواد گداخته ذوب می گردد. از آنجائی که مواد صفحات فرو رونده در مقایسه با مواد گوشته زمین از تراکم کمتری برخوردارند، لذا پوسته گداخته شده طبیعتاً رو به بالا صعود می کند و از شکاف های بستر اقیانوس به صورت تفتال به خارج می تراود. گدازه های مزبور با مواد رسوبی صفحه فرو رونده در هم می آمیزند و رشته جزایری را در لبه صفحه غالب که روی صفحه مغلوب و فروزنده قرار گرفته است، پدید می آورند، به همین مناسبت لبه قاره هائی که از صفحات غالب تشکیل یافته اند. غالباً از چینکوه های مرتفعی مانند رشته کوههای آندز واقع در حاشیه باختری آمریکای جنوبی تشکیل یافته است.
بر اثر برخورد و اصطحکاک حاصل از صفحه های تکنونیک، پدیده ای بنام زمین لرزه تولید می گردد. به همین جهت وقوع زمین لرزه در امتداد رشته های گسترنده بستر اقیانوس ها و به ویژه محل فرو لغزی صفحات امری کاملاً طبیعی و عادی است.

تکنونیک صفحه ای

آن قسمت از دانش زمین شناسی که درباره حرکت صفحه های سنگکره با لیتوسفر و پیدایش چینگوه های زمین گفتگو می کند. تکنونیک صفحه ای نام دارد. به موجب علم تکنونیک صفحه ای که در 50 سال اخیر جای بس والائی برای خویش باز کرده است، چینکوه های زمین در نتیجه فعالیت صفحات متحرک و در محل هائی که رسوبات بشدت انباشته گردیده (در پاره ای جاها ضخامت رسوبات به 20 کیلومتر می رسد) و نیز سنگهای آذرینی که طی صدها میلیون سال روی هم توده شده اند، پدید می آیند. انبوهش، دفن رسوبات، آماسش و تورم و تغییر شکل یافتن و بالاخره فرسایش را در اصطلاح تکنونیک صفحه ای، روی همرفته ای سیکل کوهزائی می نامند. رشته کوههای آلپ و هیمالیا که محصولی از همین اعمال می باشند. طی 120 میلیون سال بشدت دگرگون شده و در مدتی معادل 25 میلیون سال به سرعت متورم گردیده و به صورت کوه سر برافراشته اند.

مطالعه ای که به کمک شیوه های تاریخگذاری ایزوتوپی با رادیومتری در زمینه چگونگی پیدایش و فرگشت قاره ها بعمل آمده، نشان می دهد که قاره های امروزی زمین در روزگار آغازین بهم پیوسته بوده و ابر قاره عظیمی را بنام پانزده تشکیل می داده اند. ابر قاره مزبور طی روزگاران بعد به مرور تجزیه گردیده و به پاره های کوچکتری که نیاکان قاره های امروزی جهانند، تقسیم شده است.
نیاکان قاره های امروزی زمین طی میلیون ها سال دست خوش عملیات کوهزائی گردیده و سرانجام به رشد و تکامل کنونی دست یافته اند. چگونگی تحولات و جابجائی قاره های امروزی طی 200 میلیون سال اخیر به درستی شناسائی شده و بخوبی روشن گردیده است که، پاره ای خشکی ها مانندآفریقای شمالی و اروپای جنوبی که امروزه این چنین به هم نزدیکند، روزگاری از یکدیگر بسیار دور بوده و در مقابل مناطقی چون جزیره بریتانیا و آمریکای شمالی که امروزه آنقدر از هم به دور افتاده اند، روزگاری در کنار هم بوده و پاره واحدی را تشکیل می داده اند.

هر چند مسئله حرکت قاره ها که اصطلاحاً رانه قاره ای نامیده می شود موضوع چندان جدیدی نیست و دهها سال پیش مطرح بوده و مورد بررسی و اظهار نظر قرار داشته است، ولی اثبات آن مدیون تکنولوژی نوین است و طی سال های اخیر از سوی دانشمندان ژئوفیزیک تائید گردیده است.
بالاخره اینکه، سنگهای پوسته زمین همواره تحت تاثیر عوامل شیمیائی و مکانیکی تغییر یافته و از تاثیر عوامل مکانیکی مانند آب، باد، یخبندان، برف و غیره، خرده سنگهائی بنام آوار پدید آمده است. آوارها به سان چراغی ما را به گوشه های تاریک گذشته زمین راهنمائی می کنند. و از سرگذشت جغرافیائی و اقلیمی زمین ما را آگاه می سازند.
بقایای گیاهان وجانورانی که بصورت سنگواره باقی مانده اند نیز ما را در بررسی گذشته ها یاری می دهند و تا اعماق سرگذشت حیات ما را رهبری می کنند.

دید کلی

اطلاعات مربوط به پوسته زمین عمدتا از مشاهدات مربوط به سرعت امواج S و P ناشی از زلزله ها و انفجارات دینامیت و... به دست می آید. در اوایل تاریخ مطالعات پوسته زمین، لرزه شناسی یوگسلاوی به نام موهوروویچیک مطالعاتی بر روی امواج ثبت شده از زمین لرزه ها انجام داد. وی در امواج ثبت شده دو موج P و دو موج S را مشاهده کرد و نتیجه گرفت که اولین امواج S,P درمسیر خود با چیزی برخورد کرده اند که باعث شده مقداری از انرژی آنها به سطح منعکس شود. وی همچنین نتیجه گرفت که سرعت امواج S و P در زیر عمق تقریبا 50 کیلومتری به طور ناگهانی افزایش یافته است. این تغییر ناگهانی در سرعت امواج نشاندهنده تغییر در مواد تشکیل دهنده محیط عبور امواج بوده و به ناپیوستگی موهوروویچ موسوم گشت. این ناپیوستگی امروزه به اختصار موهو یا ناپیوستگی M نامیده می‌شود. موهو نشاندهنده قسمت تحتانی پوسته زمین بوده و آن را از گوشته جدا می‌سازد. پوسته در حالت کلی شامل پوسته قاره ای و پوسته اقیانوسیمی‌باشد

پوسته قاره ای بالایی

در نظریه های گذشته در مورد پوسته اظهار می شد که پوسته قاره ای بالایی ‌از سنگهایی با ترکیب گرانیتی تشکیل شده است. رخداد گسترده بی هنجاریهای منفی گرانی بر روی توده های گرانیتی نشان می دهد که چنینی نبوده و چگالی آنها (حدود 2.67 گرم بر سانتی متر مکعب) حدود 0.15-0.10 گرم بر سانتی متر مکعب، کمتر از مقادیر میانگین برای پوسته بالایی است. ترکیب میانگین پوسته بالایی را هر هر چند با مقداری عدم قطعیت می توان با تعیین ترکیب میانگین تعداد زیادی نمونه جمع آوری شده از سراسر جهان، و تجزیه شیمیایی سنگهای رسوبی که به طور طبیعی در طی فرآیند فرسایش از پوسته زمین نمونه برداری می کنند، برآورد کرد این ترکیب، متناظر با سنگی بین گرانیت و دیوریت است.

 

 

 

 

پوسته قاره ای زیرین

گستره سرعت امواج لرزه ای در پوسته زیرین، بین 6.5 تا 7.6 کیلومتر بر ثانیه است و نمی توان آن را افزایش ساده سرعت لرزه ای با ژرفا، توجیه کرد. در نتیجه، یا ترکیب شیمیایی باید قلیایی تر باشد، یا اینکه فازهای چگالتر پر فشار حضور دارند. مدلهای اولیه پوسته، نشان دهنده ترکیبی بازالتی برای پوسته زیرین است، چنانکه تصور می شد ماگماهای بازالتی از این سطح منشا می گیرند. اگرچه این مسئله با سرعتهای تجربی بدست آمده برای موج P در سنگهایی با ترکیب بازالتی همخوان است، اما بررسی مجموعه های کانیهایی موجود در شرایط فیزیکی پوسته زیرین، نشان می دهد بازالتها به اینشکل نمی توانند حضور داشته باشند.
گریسن و رینگوود، نشان دادند که با افزایش فشار به 2100 مگا پاسکال در دمای 1100 درجه سانتیگراد و در شرایط خشک، مقدار گارنت افزایش و مقدار پلاژیوکلاز کاهش می یابد و بنابراین بازالت از راه یک مرحله حد واسط گارنت گرانولیت به اکلوژیت تبدیل می شود. سرعت موجهای P در الکوژیت، 8 کیلومتر بر ثانیه و تا حد زیادی بیش از مقدار مشاهده شده در پوسته زیرین است.
اگر پوسته زیرین، دارای آب باشد، سنگهای بازالتی به شکل آمفیبولیت وجود خواهند داشت. اگر با مواد سیلیسی تری مخلوط شوند، سرعت امواج لرزه ای آنها در گستره مورد قبول قرار می گیرد.

پوسته اقیانوسی

دانش ما درباره ساختار پوسته زیر اقیانوسها بر اساس مشاهدات مربوط به رخنمون سنگهای جزایر آتشفشانی و مطالعات مربوط به سرعت امواج ناشی از زلزله ها و همچنین اطلاعات به دست آمده از ناهنجاریهای مغناطیسی استوار است. اما بیشترین اطلاعاتی که می توانیم از آنها درباره پوسته اقیانوسی بگیریم، افیولیتها می باشند. افیولیتها در واقع بقایای پوسته اقیانوسی می باشند که در اثر همگرایی صفحات تکتونیکی، این پوسته ها در روی پوسته قاره ای رانده می‌شوند. افیولیت ها به ترتیب از بالا به پایین از رسوبات مناطق عمق دریا مانند رسوبات دیاتومه دار و آهک های پلاژیک، بازالت با دبی بالشی، بازالت متراکم، گابروهای لایه ای و در نهایت سنگهای الترامافیک که ممکن است از نوع هارزبوژریت یا لرزولیت باشد، تشکیل شده است. ترکیب پوسته اقیانوسی در حالت کلی بازالتی است و ضخامت آن در جاهای مختلف متفاوت است و از 5 کیلومتر تا 20 کیلومتر متغیر است.

 

 

 

 

 

لایه1 اقیانوسی


لایه 1به شکل گسترده از راه مغزه گیری (حفاری) انجام شده است، مواد سطحی بستر دریا، رسوبات منفصل را تشکیل می دهند که شامل رسوبهای خشکی زاد حمل شده توسط جریانهای گل آلود به اقیانوسهای و نهشته های پلاژیک مانند رسهای ژئولیت قهوه ای، لجنهای آهکی و سیلیسی و گرهکهای منگنزمی شوند. ضخامت لایه 1 به طور متوسط 400 متر است. این لایه به تدریج از پشته های اقیانوسی به اطراف ضخیم می‌شود و در پشته ها یا وجود ندارد و یا خیلی نازک است.

لایه 2 اقیانوسی

ضخامت لایه 2 از 1 تا 2.5 کیلومتر، متغیر است. سرعت امواج لرزه ای آن نیز به همین ترتیب از 3.4 تا 6.2 کیلومتر بر ثانیه تغییر می کند. این گستره را می توان به رسوبهای متراکم شده یا مواد آذرین بیرونی نسبت داد نمونه برداریهای مستقیم و لایروبی پوسته های بدون رسوب پشته های اقیانوسی و نیاز به یک نوع سنگ بسیار مغناطیسی در این سطح، به صراحت منشا آذرین را اثبات می کند.

لایه 3 اقیانوسی

لایه 3، سازنده اصلی پوسته اقیانوسی و پی آذرین درونی آن را نشان می دهد که برخی از دانشمندان عقیده دارند که لایه 3 از مواد گوشته بالایی تشکیل شده است که اولیوین آنها به میزان متفاوت با آب واکنش داده و پیریدوتیت سرپانتینی شده را به وجود آورده است. ضخامت لایه 3 از 2.5 تا 6 کیلومتر متغیر است.

/ 0 نظر / 7 بازدید