گوشته زیر پوسته قرار دارد حدود 1800 مایل عمیق (2890 کیلومتر) است.گوشته، 84 درصد کل حجم زمین را تشکیل می دهد.ضخیم ترین لایه زمین است زمین تنها سیاره منظومه شمسی با یک گوشته مداوم است. عطاردو مریخ ساختارهای داخلی و بی نظیری دارند. ونوس دارای گوشته فعال است.
هدایت الکتریکی
برخی از نقشه های گوشته، هدایت الکتریکی را نشان می دهند، نه امواج لرزه ای. با ترسیم اختلالات در الگوهای الکتریکی، دانشمندان به شناسایی مخازن آب در گوشته کمک کرده اند.
مشخصات گوشته
گوشته بزرگترین جامد داخلی زمین است. گوشته بین هسته متراکم، داغ و لایه بیرونی نازک زمین، پوسته قرار دارد. گوشته حدود 2800 کیلومتر (1802 مایل) عمق دارد و 84 درصد کل حجم زمین را تشکیل می دهد.
همانطور که زمین حدود 4.5 میلیارد سال پیش شکل گرفت، آهن و نیکل به سرعت از دیگر سنگها و مواد معدنی جدا شدند تا هسته سیاره جدید را تشکیل دهند. مواد مذاب که هسته را محاصره کردند، گوشته اولیه بود.
بیش از میلیون ها سال، گوشته سرد شده است. آب غوطه ور شده در داخل مواد معدنی گدازه، فرآیند نامیده می شود "بیرون زدگی".
سنگهایی که گوشته زمین را تشکیل می دهند اکثرا سیلیکات هستند - طیف گسترده ای از ترکیبات که ساختار سیلیکون و اکسیژن را به اشتراک می گذارند. سیلیکات های معمولی موجود در گوشته عبارتند از اولیوین، گارنت و پیروکسن. یکی دیگر از سنگ های عمده ای که در گوشته وجود دارد، اکسید منیزیم است. دیگر عناصر گوشته شامل آهن، آلومینیوم، کلسیم، سدیم و پتاسیم است.
دمای گوشته از 1000 درجه سلسیوس (1832 درجه فارنهایت) در نزدیکی مرز با پوسته تا 3700 درجه سانتیگراد (6692 درجه فارنهایت) در نزدیکی مرز با هسته متفاوت است. در گوشته، گرما و فشار عموما با عمق افزایش می یابد. گرادیان ژئوترمال یک اندازه گیری از این افزایش است. در اکثر نقاط، شیب زمین گرمایی حدود 25 درجه سانتیگراد در هر کیلومتر از عمق (1 درجه فارنهایت در هر 70 فوت عمق) است
ویسکوزیته گوشته
ویسکوزیته گوشته نیز بسیار متفاوت است. عمدتا سنگ جامد است، اما بیشتر در مرزهای تکتونیکی ورق و گوشته چسبناک است. سنگهای قالبی نرم هستند و قادر به حرکت پلاستیکی (در طول میلیونها سال) در عمق و فشار زیادی می باشند.
انتقال حرارت و مواد در گوشته کمک می کند تا چشم انداز زمین را تعیین کند. فعالیت در انحصار صفحات تکتونیک ، باعث کمک به آتشفشان، گسترش دریاچه ها، زلزله ها و تشکیل کوه می شود.
لایه های گوشته
گوشته به چند لایه تقسیم می شود:
گوشته فوقانی، گوشته تحتانی
گوشته فوقانی:
گوشته فوقانی از پوسته به عمق حدود 410 کیلومتر (255 مایل) گسترش می یابد. گوشته فوقانی عمدتا جامد است، اما مناطق قابل انعطاف آن به فعالیت تکتونیکی کمک می کند.دو قسمت از گوشته فوقانی اغلب به عنوان مناطق متمایز در داخل زمین شناخته می شود: لیتوسفر و آستنوسفر.
ليتوسفرLithosphere
ليتوسفر جامد، قسمت بيرونی زمين است که به عمق حدود 100 کيلومتر (62 مايل) رسيده است. ليتوسفر شامل پوسته و قسمت فوقاني شكم گوشته است. ليتوسفر و سخت تر از لایه های زمين است.بیشترین ویژگی شناخته شده مرتبط با لیتوسفر زمین، فعالیت تکتونیکی است. فعالیت تکتونیکی تعامل اسلبهای بزرگ لیتوفسفری به نام صفحات تکتونیکی را توصیف می کند. لیتوسفر به 15 صفحه اصلی تکتونیکی تقسیم شده است: آمریکای شمالی، کارائیب، آمریکای جنوبی، اسکاتیا، قطب جنوب، اوراسیا، عربستان، آفریقایی، هند، فیلیپین، استرالیا، اقیانوس آرام، خوان دی فوکا، کوکو و نازکا.
لیتوسفر بین پوسته و گوشته، ناپیوستگی موهوروویچ discontinuity Mohorovicic نامیده می شود . Isostasy تفاوت های فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی را توصیف می کند که اجازه می دهد پوسته شناور و قابل انعطاف بر روی گوشته باشد . موهو یا موهوروویچMoho در حدود 8 کیلومتر (5 مایل) در زیر اقیانوس و حدود 32 کیلومتر (20 مایل) زیر قاره ها یافت شده است.
استنوسفرAsthenosphere
آستنوفسفر، چگالی و ضخیم تر از لایه زیرین گوشته است. بین حدود 100 کیلومتر (62 مایل) و 410 کیلومتر (255 مایل) زیر سطح زمین قرار دارد. دمای و فشار آستنوسفر بسیار زیاد است که سنگ ها ی نرمی دارند و تا حدودی ذوب می شوند و تبدیل به نیمه ریخته می شوند.
آستنوفسفر بسیار بیشتر از لیتوسفر و یا گوشته پایین تر است. انعطاف پذیری توانایی مواد جامد برای تغییر شکل یا کشش در برابر استرس را اندازه گیری می کند. به طور کلی استنوسفر چسبناک تر از لیتوسفر است، لیتوسفر-استنوسفر مرز (LAB) نقطه ای که دانشمندان و زمین شناسان rheologists روانه شناسی می نامند که به مطالعه جریان ماده تفاوت شکل پذیری بین دو لایه از گوشته بالایی می پردازد
حرکت بسیار آهسته صفحات لیتوسفری "شناور" در استنوسفر علت تکتونیک صفحه ای، یک فرایند مرتبط با رانش قاره، زلزله، تشکیل کوه و آتشفشان است. در حقیقت، گدازه ای که از شکاف های آتشفشانی فوران می کند، در حقیقت خود آستنوفسفر است و ماگما می گویند
گونه های مختلف سنگ ها پوسته ی لیتوسفریک و گوشته را تشخیص می دهند. پوسته ليتوسفري توسط پوسته گنوس (پوسته قاره اي) و گابرو (پوسته اقیانوسی) مشخص می شود. در زیر موهو، گوشته توسط پریدوتیت مشخص می شود، سنگی که عمدتا از مواد معدنی اولیوین و پیروکسن تشکیل شده است.
البته، صفحات تکتونیکی واقعا شناور نیستند، زیرا آستنوسفر مایع نیست. صفحات تکتونیکی تنها در مرزهای خود و نقاط داغ ناپایدار هستند
منطقه انتقال
حدود 410 کیلومتر (255 مایل) تا 660 کیلومتر (410 مایل) زیر سطح زمین، سنگ ها دستخوش تحولات رادیکال می باشند. این منطقه انتقال گوشته زمین است.در ناحیه انتقال، سنگ ها ذوب نمی شوند و یا تجزیه نمی شوند. در عوض، ساختار بلوری آنها به روش هایی تغییر می کند. سنگها بسیار، بسیار متراکم تر می شوند.
منطقه انتقال از تبادل بزرگ مواد بین گوشته بالا و پایین جلوگیری می کند. بعضی از زمین شناسان بر این باورند که تراکم بیشتر سنگها در ناحیه گذار جلوگیری از فرو رفتن اسلبهای فرعی از لیتوسفر به داخل گوشته است.
برخی از زمین شناسان و رئوولیست ها فکر می کنند که اسلب های فرابنفش می توانند تحت گذار منطقه به پایین گوشته حرکت کنند. شواهد دیگر نشان می دهد که لایه انتقال نفوذ پذیر است و گوشته بالا و پایین نیز مقدار کمی از مواد را به دست می دهند
آب
شايد مهمترين جنبه منطقه انتقالي گوشته آن فراواني آب است. کریستالهای موجود در منطقه انتقال، به اندازه آب در تمام اقیانوسها روی سطح زمین نگهداری میشوند.در منطقه انتقال آب "آنطور که ما تصور می کنیم نیست. این مایع، بخار، جامد یا حتی پلاسما نیست. در عوض، آب به عنوان هیدروکسید وجود دارد. هیدروکسید یک یون هیدروژن و اکسیژن با بار منفی است. در ناحیه انتقال، یون های هیدروکسید در ساختار بلوری سنگ ها مانند حلقه چوب و wadsleyite به دام افتاده اند. این مواد معدنی در دما و فشار بالا از الیوین تشکیل شده است.
در نزدیکی پایین منطقه انتقال، افزایش دما و فشار، تبدیل حلقه های چوبی و wadsleyite. ساختارهای بلوری آنها شکسته می شوند و هیدروکسید به عنوان "ذوب" نشت می کند. ذرات ذوب به سمت مواد معدنی که می توانند آب را نگهدارند جریان دارند.
زمین شناسان و رئولوژیست ها معتقدند که آب در طول فرایند فرو رفتن از سطح زمین وارد گوشته شده است. Subduction فرآیندی است که در آن به تکه های تکتونیکی متراکم می شود یا در زیر یک شناور ذوب می شود. اکثر فرآیندهای فرعی به عنوان یک صفحه اقیانوسی در زیر صفحات کمتر متراکم رخ می دهد. همراه با سنگ ها و مواد معدنی لیتوسفر، آب و کربن نیز به گوشته منتقل می شود. هیدروکسید و آب به قسمت بالای گوشته، پوسته و حتی اتمسفر از طریق فوران آتشفشانی و گسترش دریاچه بازمی گردد
گوشته تحتانی
گوشته تحتانی حدود 660 کیلومتر (410 مایل) تا حدود 2700 کیلومتر (1778 مایل) زیر سطح زمین گسترش می یابد. گوشته پایین تر گرم تر و متراکم تر از گوشته و منطقه انتقال است.
گوشته تحتانی تر نسبت به گوشته فوقانی و منطقه انتقال بسیار کمتر است. اگرچه گرما باعث نرمی سنگها می شود، فشار شدید گوشته پایین را حفظ می کند.
زمین شناسان در مورد ساختار گوشته پایین نظرات یکسان ندارند . بعضی از زمین شناسان بر این باورند که اسلب های زیرزمینی لیتوفسفردر آنجا مستقر شده اند. عده ای دیگر اززمین شناسان معتقدند که گوشته تحتانی کاملا بی حرکت است و حتی گرما را انتقال نمی دهد.
گوشته، حدودا 2900 کیلومتر (1802 مایل) در زیر سطح، مرز هسته و گوشته، و یا تابش زمینه کیهانی است. این نکته که ناگهان گوتنبرگ نامیده می شود، پایان غلاف و آغاز هسته بیرونی مایع زمین را نشان می دهد
انقباض گوشته
انقباض گوشته جنبش گوشته را توصیف می کند، زیرا گرما را از هسته سفید داغ به لیتوسفر شکننده منتقل می کند. گوشته در پایین گرم می شود، دربالاخنک می شود، و دمای کلی آن در طول دوره های طولانی کاهش می یابد. تمام این عناصر به انتقال گرمای گوشته کمک می کند.
جریان های کنونی ماگما گرم و شناور را به لیتوسفر در مرزهای صفحات و نقاط داغ منتقل می کند. جریان های هم انباشت نیز از طریق فرایند فرونشستن تراکم، مواد خنک تر از پوسته به داخل زمین انتقال می دهند.
بودجه گرمایی زمین
بودجه گرمایی زمین، که جریان انرژی حرارتی را از هسته به اتمسفر اندازه گیری می کند، تحت تأثیر گوشته است بودجه حرارتی زمین، بیشترین فرآیندهای زمین شناختی را بر روی زمین می گذارد، هرچند که میزان تولید انرژی آن از طریق تابش خورشید در سطح خورشید است.
کاوش گوشته
گوشته هرگز به طور مستقیم بررسی نشده است. حتی تجهیزات پیشرفته تر حفاری از پوسته خارج نشده است.
حفاری راه را به موهو (تقسیم بین پوسته و گوشته زمین) که یک نقطه عطف مهم علمی است،باز نموده اما با وجود تلاش دهه ها، هیچ کس هنوز موفق نشده است. در سال 2005، دانشمندان با پروژه اقیانوس حفاری مجتمع حفر 1416 متر (4644 فوت) زیر بستر دریا اقیانوس اطلس شمالی و ادعا کرد که تنها 305 متر (1000 فوت) از موهو پایینتر رفت
Xenoliths
بسیاری از زمین شناسان با تحلیل زینولیت ها، گوشته را مطالعه می کنند. Xenoliths نوعی نفوذ است - سنگی که در داخل سنگ دیگر قرار دارد.
Xenoliths که بیشترین اطلاعات را در مورد گوشته ارائه می دهند، الماس هستند. الماس ها تحت شرایط بسیار منحصر به فرد: در گوشته فوقانی، حداقل 150 کیلومتر (93 مایل) زیر سطح. در بالای عمق و فشار، کربن به عنوان گرافیت، نه الماس، است. الماس به سطح در فوران های آتشفشانی انفجاری به ارمغان آورده است
امواج لرزه ای
بیشتر مطالعات گوشته توسط اندازه گیری گسترش امواج شوک از زمین لرزه ها، به نام امواج لرزه ای انجام می شود. امواج لرزه ای که در مطالعات گوشته اندازه گیری می شوند موج های بدنه نامیده می شوند، زیرا این امواج از طریق بدنه زمین حرکت می کنند. سرعت امواج بدنه با تراکم، درجه حرارت و نوع سنگ متفاوت است.
دو نوع امواج بدنه وجود دارد: امواج اولیه، امواج P طولی و امواج ثانویه یا امواج S. امواج P، همچنین امواج فشار نامیده می شوند، بوسیله فشرده سازی شکل می گیرند. امواج صوتی موج P-امواج لرزه ای P فقط فرکانس بسیار کم برای شنیدن ما است. امواج S که امواج برشی عرضی نیز نامیده می شوند، اندازه گیری حرکت عمود بر انتقال انرژی می باشد. امواج S قادر به انتقال مایعات یا گاز نیستند.
ابزارهایی که در سرتاسر جهان قرار گرفته اند، این امواج را اندازه گیری می کنند، زیرا بعد از یک زلزله در نقاط مختلف سطح زمین می رسند. امواج P (امواج اولیه) معمولا برای اولین بار وارد می شوند، در حالی که امواج Sبعدا وارد می شوند.
تغییرات ناگهانی و قابل پیش بینی در سرعت های امواج بدنه "اختلالات لرزه ای" نامیده می شود.
بیشتر بخوانید :
علم زمین
سنگ چیست؟
سنگهای اذرین
چگونه سنگهای آذرین را تشخیص دهیم؟
کاربرد سنگهای آذرین در زندگی روزمره
خاک چیست؟
پومیک چیست؟
سنگ گابرو
سنگها و مواد معدنی