פורטל:גאולוגיה/הרכב ותכונות/תכונות נבחרות
מבנה ותכונות נבחרים של פורטל גאולוגיה
לעריכת המבנה ותכונות הנבחרים לחצו על המספר בכותרת ואחר כך "עריכה".
1
כדור הארץ הוא כדור אליפטי פחוס קטבים (גאואיד), עם קוטר ממוצע של 12,742 ק"מ בקירוב. היקפו סביב קו המשווה הוא 40,075.016 ק"מ, ואילו סביב קוי האורך צפון-דרום הוא 40,007.86 ק"מ. 29.2% מפני כדור הארץ הם יבשה והשאר אוקיינוסים וימים.
הטמפרטורה המשוערת במרכז כדור הארץ היא יותר מ-6,000 מעלות צלזיוס, והיא נובעת מאנרגיה כבידתית ומדעיכה רדיואקטיבית.
צפיפותו של כדור הארץ שונה בחלקיו השונים, והיא נמדדת באמצעות גלים סייסמיים: ככל שהחומר מוצק יותר, כן גוברת מהירות הגלים.
2
כדור הארץ נוצר לפני יותר מ-4.5 מיליארדי שנים מהצטברות של גז ואבק שנותרו בערפילית לאחר היווצרות השמש. כ-20 מיליון שנה לאחר מכן התנגש בכדור הארץ תיאה – כוכב לכת בגודלו של מאדים. כתוצאה מהתנגשות זו נוצר הירח.
תחילה היה כדור הארץ מותך. השכבה החיצונית התקררה ונוצר קרום ראשוני. גזים שנפלטו באותה עת ופעילות געשית הביאו ליצירתה של אטמוספירה, ועם ירידת הטמפרטורה החלו מים וקיטור להתרכז וליצור אוקיינוסים.
במהלך הזמן הגאולוגי נוצרו יבשות, נפרדו והתאחדו מחדש ליצירת יבשות-על, האחרונה בהן – פנגיאה.
3
כדור הארץ מורכב מ-3 שכבות עיקריות:
- קרום – השכבה החיצונית המורכבת מסלעי משקע, סלעי יסוד וסלעים מותמרים
- מעטפת – שכבה סלעית פנימית בצמיגויות שונות שחומריה נפלטים מבעד לקרום בהתפרצויות געשיות
- גלעין – השכבה העמוקה ביותר, אזור צפוף המכיל יסודות מתכתיים
שכבות אלה נבדלות בהרכבן ובצפיפותן, וביניהן מצויים תחומי אי רציפות המוגדרים באמצעות הבדלים במהירותם של גלים סייסמיים העוברים בהן.
4
קרום כדור הארץ הוא השכבה הסלעית החיצונית של כדור הארץ. מתחת לשכבה זו נמצאים המעטפת והגלעין. הגבול התחתון של הקרום, המפריד בינו לבין המעטפת, הוא תחום אי הרציפות מוהו. הקרום – ביחד עם המעטפת העליונה – מרכיבים את הליתוספירה. על אף שהקרום – המשתרע על כל שטח הפנים של כדור הארץ – נפחו רק כ-1% מכלל נפח כדור הארץ, ומסתו היא רק כ-0.5% ממסת כדור הארץ.
הקרום נחלק לשני סוגים:
- קרום יבשתי המרכיב את היבשות – שעוביו בין 25 ל-70 קילומטרים
- קרום ימי הנמצא מתחת לאוקיינוסים – שעוביו בין 5-6 קילומטרים
עוביו של הקרום היבשתי מצביע על כך שהיבשה הנראית לעין אינה רק התנשאות חיצונית של מסה מעל המפלס הממוצע של פני שטח כדור הארץ, אלא יש לה שורשים עמוקים שנעוצים בתוך החומר המעטפתי.
הקרום נחלק לחבלים גאולוגיים – אזורים מרחביים בעלי מאפיינים גאולוגיים ייחודיים. חבל גאולוגי עשוי לכלול מאפיין מבני עיקרי – דוגמת אגן מבני, או פעילות מסוג מסוים – דוגמת חבל גאולוגי. חבלים סמוכים עשויים להיות דומים זה לזה במבנה אך שונים בהיסטוריה הגאולוגית שלהם.
השכבה החיצונית של הקרום היבשתי בנויה בעיקרה מסלעי משקע – המהווים כ-75% מפני השטח של היבשות, ורק בכ-25% מפני השטח נחשפים סלעי יסוד וסלעים מותמרים.
5
מעטפת כדור הארץ היא השכבה האמצעית המרכיבה את כדור הארץ. מעל למעטפת נמצא הקרום, וביניהם תחום אי הרציפות מוהו. מתחת להמעטפת נמצא הגלעין שבמרכז כדור הארץ, וביניהם מפריד תחום אי הרציפות וייכרט-גוטנברג.
מאחר שהמעטפת מצויה מעל שכבות עבות של סלעים, חקירה הישירה בעייתית. עם זאת, קיימות דרכים לעמוד על טיבה:
- קידוחים עמוקים מתוכננים
- הלבה הנפלטת מהרי געש שמקורה בדרך כלל בשכבות העליונות של המעטפת
- ניתוח גלים סייסמיים המשתחררים בעת רעידת אדמה
עובי המעטפת הוא כ- 2,900 ק"מ, והיא נחלקת ל-3 שכבות עיקריות:
- המעטפת העליונה – עומקה מ-30 ק"מ עד 400 ק"מ והיא מורכבת מסלעי פרידוטיט קלים יחסית
- אזור המעבר – מעומק של 400 ק"מ עד כ-650 ק"מ
- המעטפת התחתונה – מעומק של כ-650 ק"מ עד 2,900 ק"מ, שכבה המורכבת מסלעי קומטיט
הבדלים בצפיפות המעטפת יוצרים תנועה מחזורית של אנרגיה, המתבטאת בזרמי הערבול ובתימרות מעטפת.
6
גלעין כדור הארץ – הנקרא גם "ליבת כדור הארץ" – הוא החומר הנמצא במרכז כדור הארץ, 2,900 ק"מ מתחת לפני השטח. את הגלעין עוטפת מעטפת כדור הארץ וסביבה – הקרום.
קוטר הגלעין הוא כמחצית מקוטר כדור הארץ, ומסתו 32.4% ממסת כדור הארץ. חישוב הפרשים במהירות מעבר גלים סייסמיים מצביעה על צפיפות של 10-13 גרם לסמ"ק, המחייבת הימצאות יסודות מתכתיים כבדים בגלעין. יסודות אלה אחראים לקיום שדה מגנטי, הבונה את המגנטוספירה המגינה על כדור הארץ מפני רוח השמש ויוצרת את תופעת זוהר הקוטב.
מבדילים בין גלעין פנימי מוצק, לבין גלעין חיצוני נוזלי. מסת הגלעין הפנימי היא 1.7% ממסת כדור הארץ, לעומת מסת הגלעין החיצוני המהווה 30.7% מכלל מסת כדור הארץ. הגלעין הפנימי נשאר מוצק על אף הטמפרטורה הגבוהה השוררת בו – למעלה מ-6,000 מעלות צלזיוס – המתקיימת הודות ללחץ העצום המופעל עליו.
7
השדה המגנטי של כדור הארץ הוא אחת התכונות הפיזיקליות המאפיינות את כוכב הלכת ארץ. לשדה המגנטי יש השפעה על מגוון תופעות באטמוספירה ובחלל הקרוב אליה. על פי ההשערה המקובלת, השדה המגנטי נוצר בגלעין החיצוני של כדור הארץ, ורק חלק קטן ממנו נמדד על פני השטח או בחלל. השדה המגנטי של כדור הארץ דומה לשדה של מגנט דו-קוטבי, שקוטב אחד שלו (קוטב דרום בעידן הנוכחי) נמצא באוקיינוס הקרח הצפוני, והשני ליד אנטארקטיקה (קוטב צפון בעידן הנוכחי). קטבים אלו נעים ממקומם באופן רציף, וקיימות עדויות פלאומגנטיות להיפוכי כיוון כאלה בהיסטוריה הגאולוגית של כדור הארץ.
השפעת השדה המגנטי של כדור הארץ מורגשת עד למרחק גדול בחלל, והשפעתו על רוח השמש מגדירה אזור הקרוי מגנטוספירה. לרוח השמש יש גם השפעה קטנה על מיקום הקטבים המגנטיים של כדור הארץ. קיום המגנטוספירה מגן על כדור הארץ מפני רוח השמש ומאפשר את קיום החיים על כדור הארץ.
מעריכים שהשדה המגנטי מסייע לבעלי חיים מסוימים, כמו עופות נודדים, לנווט את דרכם בעת הנדידה השנתית, ואילו האדם משתמש בשדה המגנטי של כדור הארץ לצורך ניווט באמצעות מצפן.
8
תחום אי רציפות הוא מונח גאולוגי הבא לתאר גבול דמיוני בין שכבות כדור הארץ השונות: הגלעין, המעטפת והקרום, וחלקים שלהם. גבולות אלה מתאפיינים בשינוי מהירות, זווית או עוצמה של גלים סייסמיים העוברים בהם, ומצביעים על הבדלים במצב צבירה בצפיפות.
תחומי אי הרציפות העיקריים הם:
- תחום אי הרציפות מוהורוביצ'יץ' – עובר בין קרום כדור הארץ למעטפת ומסומן בתרשים באות A
- תחום אי הרציפות וייכרט-גוטנברג – עובר בין המעטפת לגלעין ומסומן בתרשים באות B
- תחום אי הרציפות ג'פריס – עובר בין הגלעין החיצוני הנוזלי לגלעין הפנימי והמוצק ומסומן בתרשים באות C
9
האסתנוספירה היא השכבה התחתונה של המעטפת העליונה בכדור הארץ, הנמצאת מתחת לליתוספירה. עומקה מתחת לפני השטח מ-100-200 קילומטר ובסיסה מגיע לעומק של 700 ק"מ. מתחת לליתוספירה אוקיינית עומקה קטן יותר. על חלקה העליון של האסתנוספירה "מחליקים" הלוחות הטקטוניים.
האסתנוספירה מורכבת מסלעי פרידוטיט, ומהירותם של גלים סייסמיים העוברים דרכה מצביעים על צפיפות נמוכה.
10
הליתוספירה היא המעטה הסלעי הנוקשה של כדור הארץ, והיא מורכבת מחלקה העליון של המעטפת העליונה ומן הקרום. בין שני חלקיה עובר תחום אי הרציפות מוהו – המצביע על הבדלי הצפיפות ביניהם, המתבטאים בהבדלים במהירותם של גלים סייסמיים העוברים דרכם. בתחתית הליתוספירה נמצאת האסתנוספירה.
הליתוספירה מתחלקת לגושי מסלע הנקראים לוחות טקטוניים, המקיימים תנועה מתמשכת – זה לקראת זה או זה הרחק מזה – כתוצאה מזרמי הערבול. גושי מסלע אלה הם ליתוספירה אוקיינית – שחלקה העליון הוא קרום אוקייני, וליתוספירה יבשתית – שחלקה העליון הוא קרום יבשתי. הליתוספירה האוקיינית מגיעה לעובי של 100-50 ק"מ – וברכסים המרכז אוקיאניים עוביה כעובי הקרום, בעוד שעובי הליתוספירה היבשתית 40-200 ק"מ.
האמצעי העיקרי לחקירת הרכבה של הליתוספירה הוא קסנוליתים – שברי סלעים הנישאים מעומקה באמצעות מאגמה ונפלטים כלבה מהרי געש, או באמצעות מחדרים פלוטוניים – הנחשפים על פני השטח באמצעות בליה.
11
לוחות טקטוניים הם מקטעי ליתוספירה עצומים בגודלם, המרכיבים את פני השטח החיצוניים של כדור הארץ. לוחות אלה הם יבשתיים – המרכיבים את היבשות, או אוקייניים – הבונים את קרקעית האוקיינוסים.
הלוחות הטקטוניים נעים בתנועה איטית – מחצי ס"מ ועד 8 ס"מ בשנה, תנועה המצטברת במשך אלפי ומיליוני שנים וגורמת לנדידת היבשות. לעיתים הם נעים זה הרחק מזה ובגבול הפתיחה ביניהם יוצרים אוקיינוס, ולעיתים הם נעים זה כלפי זה ובגבולות הסגירה יוצרים הרי געש, קשתות איים, קשתות געשיות ורכסי הרים. בהיסטוריה הגאולוגית של כדור הארץ ידועים כמה מקרים של התקבצות לוחות טקטוניים והיווצרות יבשות-על, שלאחר מכן התפרקו והמשיכו בתנועתם עד ליצירת יבשת-על חדשה. כאשר תנועת הלוחות היא אופקית – החלקה זה לצד זה – נוצר העתק.
חיכוכם של הלוחות זה בזה בעת תנועתם יוצר מתח, וכאשר זה משתחרר – מתרחשת רעידת אדמה. למעשה, טקטוניקה ותנועת הלוחות היא דרכו של כדור הארץ לפלוט חום בדרך של התפרצויות געשיות ופליטת לבה.
12
גאוספירה היא אחת ממערכות כדור הארץ, המורכבת מכלל החומר הסלעי הבונה אותו על צורותיו השונות: מינרלים, סלעים, קרקעות, משקעים וסלע מותך. הגאוספירה היא מערכת דינמית סגורה, בתוכה מתקיים מחזור הסלעים המורכב מתהליכים שונים המפרקים את הסלעים ויוצרים אותם מחדש. עם זאת, מערכת זו אינה סגורה במונחים של אנרגיה, מאחר שזו מגיעה בהתמדה מקרינת השמש.
הגאוספירה מורכבת משלושה חלקים עיקריים:
- גלעין כדור הארץ המורכב מגלעין פנימי ומגלעין חיצוני
- מעטפת כדור הארץ המורכבת ממעטפת עליונה ומעטפת תחתונה, וביניהן אזור מעבר
- קרום כדור הארץ הנחלק לקרום יבשתי וקרום אוקייני
הקרום וחלקה העליון של המעטפת העליונה מרכיבים את הליתוספירה, ושאר המעטפת העליונה מרכיבה את האסתנוספירה.
המעבר בין שכבה לשכבה מוגדר כתחום אי רציפות – גבול המתאפיין בשינוי מהירותם, זוויתם או עוצמתם של גלים סייסמיים.
13
פורטל:גאולוגיה/מבנה ותכונות/13
14
פורטל:גאולוגיה/מבנה ותכונות/14