مقدمه
داشتن دانشی از ترکیب و حالت درونی زمین پیش نیاز درک
ژئوشیمی است. بدیهی است که حل این مسئله از راه مشاهده مستقیم امکانپذیر نخواهد بود. حتی پیشرفته‌ترین
تکنیک‌های حفاری نمی‌تواند از چند کیلومتر در داخل پوسته زمین فراتر رود. زیرا
عمیق‌ترین چاهی که تاکنون حفر شده است عمقی در حدود 15 کیلومتر داشته، و عمق معادن از این حد هم کمتر می‌باشد. بعضی مواد توسط فعالیت آذرین به سطح آورده می‌شوند. ولی به علت عدم اطلاع ما از عمق تشکیل و تغییرات بعدی که تحمل کرده‌اند، شواهد مناسبی برای نتیجه گیری درباره ترکیب زمین و ساختار آن نمی‌باشند.
برای کسب آگاهی از ساختار درونی زمین باید از رهیافتی غیر مستقیم بهره جوییم. شواهد غیر مستقیم از 3 منبع ،
آتشفشانها ،
شهاب سنگها و
امواج لرزه‌ای منشا می‌گیرند.
آتشفشانها
هنگامی که انسان برای اولین بار به
فورانهای آتشفشانی نزدیک شد و سرد شدن گدازه‌های مذاب را به شکل سنگهای جامد دید، گمان می‌کرد که منشا تعداد زیادی از سنگهای محل زندگی او باید از همین مواد ناشی شده باشد. مدت زمانی طولانی این تفکر ادامه داشت که ممکن است محصولات آتشفشانی نشانه‌هایی از ترکیب داخلی زمین را بیان کنند. عاملی که باعث کم اهمیت شدن چنین فرضیه‌هایی شد، این است که در مناطق مختلف دنیا آتشفشانهای مختلف
گدازه‌هایی با ترکیبات مختلف تولید می‌کنند.
سنگهای حاصل از دو نوع گدازه را در نظر می‌گیریم. یکی از این سنگها عمدتا از
کانی‌های سیلیکات آلومینیوم و
آهن تشکیل شده و رنگ آن خیلی روشن است. و نمونه دیگر تیره رنگ است و ترکیب اصلی آن از
کانی‌های سیلیکات آهن و
منیزیم می‌باشد.
شهاب سنگها
شواهد طیف نگاری چیزی درباره ترکیب درونی
سیالات بیان نمی‌کند. بنابر این به ناچار باید به مقایسه ترکیب زمین با شواهد گرد آمده از شهاب سنگها بپردازیم. شهاب سنگها یا
شخانه‌ها بخشی از
منظومه شمسی می‌باشند. گاهی قطعاتی از فضای خارجی زمین ، وارد
میدان جاذبه زمین می‌شوند و به صورت شهاب سنگها یافت می‌شوند. بیشتر این شهاب سنگها به علت اصطکاک حاصل از عبور از
اتمسفر زمین می‌سوزند. قطعات باقیمانده به علت درشتی قطعات به سطح زمین سقوط می‌کنند. تخمین زده شده که نرخ فرو ریزش شخانه‌ای سالانه بین 30000 تا 150000 تن می‌باشد.
در حال حاضر عموما معتقدند که شهاب سنگها از تلاشی سیاره‌ای فرضی که احتمالا بین سیاره‌های
مریخ و
مشتری جای داشته حاصل شده‌اند، که این منطقه اکنون توسط کمربند آستروئیدی اشغال شده است. شهاب سنگها شبیه ماده‌ای هستند که داخل زمین را ساخته و از شهاب سنگهای فلزی که معمولا از
آلیاژهای مختلف آهن و
نیکل تشکیل شده‌اند، مجزا می‌شوند و چگالی آنها از انواع سنگی مشابه زیادتر است. اگر داخل زمین از آهن و نیکل تشکیل شده باشد، این دو ماده به علت سنگینی باید بطرف مرکز زمین کشیده شوند. بنابراین فرض می‌کنیم که زمین دارای هسته‌ای از آلیاژ آهن و نیکل می‌باشد که بوسیله
گوشته‌ای متشکل از
سنگ پریدوتیت با چگالی کم پوشانده می‌شود. ساختمان مذکور برای زمین در حین سادگی با
محاسبات جرم کل زمین مطابقت دارد.
امواج لرزه‌ای
زمین لرزه
زمین لرزه‌ها وقتی که دو قسمت از لایه سطحی زمین یا پوسته در کنار هم می‌لغزند حاصل می‌شود. هر زمین لرزه انواع مختلفی از
امواج را تولید می‌کند که از این میان دو نوع که از درون پیکر زمین عبور می‌کند برای منظور فعلی ما دارای بیشترین اهمیت است. تاثیر این امواج ممکن است از حداقل لرزش تا بروز یک فاجعه تغییر کند که به شدت حرکت و همچنین بزرگی زمین لرزه بستگی دارد. اگر یک
زلزله با شدت محسوس رخ دهد، امواج حاصله بصورت شعاعی به طرف خارج از مرکز انتشار می‌یابند، که می‌توانند به درون انتقال یابند. این امواج در حین عبور ، رفتاری شبیه به امواج آب در
استخر از خود نشان می‌دهند. این امواج همانطوری که بطرف داخل لایه‌های درونی زمین حرکت می‌کنند، قادرهستند انعکاس یابند یا دچار شکست شوند.
انواع امواج لرزه‌ای
- موج P :
این موج ، موج اولیه نامیده می‌شود و اولین موجی است که بوسیله لرزه نگار ثبت می‌شود و مانند امواج صوتی بوجود می‌آید. این امواج می‌تواند هم از میان جامدات و هم از میان مایعات عبور کند. همچنین سرعت موج p در قسمتی که مواد چگالتر است زیادتر می‌شود، و با سرعت نسبتا زیادتری از میان جامدات عبور می‌کنند. محاسبه سرعت امواج p ، می‌تواند اطلاعاتی درباره چگالی و حالت موادی که امواج از آن عبور می‌کند، بدست می‌دهد.
- موج s :
این امواج که امواج ثانویه نامیده می‌شوند، فقط از جامدات عبور می‌کنند و باعث ارتعاشات عمودی ذرات می‌گردند.
امواج لرزه‌ای و برخورد آنها با لایه‌های زمین
از آنجاییکه امواج s فقط از میان جامدات عبور می‌کنند، هنگام عبور از داخل زمین و برخورد با لایه‌ای مایع ، بلافاصله متوقف می‌شوند. دانشمندان ژئوفیک از روی
سرعت عبور امواج بوجود و
ناپیوستگی اصلی (ناپیوستگی حاصل از بین رفتن امواج در لایه‌هایی از زمین) رده اول در لایه‌های زمین پی برده‌اند.
از بین رفتن امواج s در قاعده
جبه نشان می‌دهد که مواد سازنده
هسته زمین فاقد صلبیت بوده و رفتاری مانند مایع دارند. ناپیوستگی‌های رده دومی (که بوسیله تغییر ناگهانی در نرخ افزایش یا کاهش سرعت امواج مشخص می‌شوند) نیز در
پوسته ، جبه و هسته تشخیص داده شده است.
مباحث مرتبط با عنوان
