Transcript מצגת- מבנה כדור הארץ

‫גיאולוגיה – ב‬
‫המבנה הפנימי של כדור הארץ‬
‫סדרת מצגות בנושא גיאולוגייה‬
‫ע"י‬
‫אריאל פרוינדליך‬
‫המבנה הפנימי של כדור הארץ‬
‫האיור מתוך‪ :‬פלכסר‪ ,‬ע‪.‬‬
‫ילין‪-‬דרור‪-‬ע‪:)1997( .‬‬
‫כדור הארץ‪ :‬חומרים‪,‬‬
‫מבנה‪ ,‬תהליכים‬
‫אריאל‬
‫פרוינדליך‬
‫האיור מתוך‪ :‬אידלמן‪ ,‬ע‪.‬‬
‫ואחרים (‪ :)1986‬נדידת‬
‫היבשות‬
‫אריאל‬
‫פרוינדליך‬
‫חלוקת השכבות עפ"י הרכבם הכימי‬
‫• הקרום – מורכב משכבה דקה יחסית של סלעי משקע‬
‫ומתחתם סלעי גרניט ‪ -‬ביבשות‪ ,‬וסלעי בזלת‬
‫בקרקעית הימים; הקרום עשיר ביסוד צורן ‪Si‬‬
‫• המעטפת – עניה בצורן אך עשירה ביסודות מתכתיים‬
‫כגון ברזל ומגנזיום – ולכן משקלה הסגולי גבוה יותר‬
‫משל הקרום‬
‫• הגלעין – עני ביותר בצורן אך עשיר מאוד ביסודות‬
‫מתכתיים כבדים כגון ברזל וניקל (לכן מכונה ‪,)NiFe‬‬
‫הגלעין הפנימי מוצק‪ ,‬הגלעין החיצוני בעל תכונות של‬
‫נוזל; שניהם בעלי משקל סגולי גבוה מאוד‬
‫אריאל‬
‫פרוינדליך‬
‫כיצד אנחנו יודעים אודות הרכבו הפנימי‬
‫של כדור הארץ‬
‫•‬
‫הרי געש (פולטים חומר חם ‪ 1200‬מעלות – לבה‪ ,‬ממנה ניתן ללמוד אודות סוג‬
‫החומר בעומק‪ ,‬מצב הצבירה‪ ,‬הטמפ')‬
‫•‬
‫רעידות אדמה (גורמות לזעזועים סייסמיים; מחקירת הגלים ניתן ללמוד על‬
‫ההרכב הפנימי‪ :‬צפיפות‪ ,‬האם מוצק‪ ,‬או נוזל וכו')‬
‫•‬
‫מטאוריטים (מורכבים מהחומר הבונה את מערכת השמש; ניתן להניח שהוא‬
‫דומה גם לחומר המרכיב את כדוה"א; היות ויש הרבה ברזל במטאוריטים – אך רק‬
‫מעט בקרום כדוה"א ניתן להניח שבעומק – בגלעין ‪ -‬יש הרבה ברזל)‬
‫• חישובי צפיפות ומאסה‬
‫(דורשים קיומו של חומר כבד מאוד במרכז‬
‫כדוה"א)‬
‫•‬
‫קיום שדה מגנטי לכדוה"א (מוביל להשערה שיש שם בגלעין הרבה‬
‫ברזל‪ ,‬ושהוא במצב צבירה נוזלי)‬
‫אריאל‬
‫פרוינדליך‬
‫רעידות האדמה – כיצד מאתרים את מוקד‬
‫הרעידה?‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫בד"כ רעידת אדמה היא תוצאה של זעזוע בעומק האדמה‬
‫ממקום הזעזוע מתפשטים גלי רעידה – לכל עבר‬
‫המקום בו החל הזעזוע – מכונה בשם "מוקד הרעידה"‬
‫המקום – על פני האדמה – הנמצא מעל מוקד הרעידה‪ ,‬מכונה "מוקד‬
‫על"‬
‫כאשר מתחוללת רעידת אדמה‪ ,‬הזעזועים יורגשו במקומות שונים –‬
‫בהפרשי זמן מסוימים‬
‫כל תחנה יכולה לחשב את המרחק ממוקד הרעידה‪ ,‬לפי הזמן שחלף‪,‬‬
‫ולפי מהירות הגלים הממוצעת‬
‫אם יש לנו שלוש תחנות מדידה לפחות‪ ,‬אשר מודדות את אותה רעידת‬
‫האדמה – ניתן לחשב בדיוק את מוקד העל של רעידת האדמה‬
‫אריאל‬
‫פרוינדליך‬
‫התפשטות של גלי רעידת האדמה‬
‫האיור מתוך‪ :‬פלכסר‪ ,‬ע‪ .‬ילין‪-‬דרור‪-‬ע (‪ :)1997‬כדור‬
‫הארץ‪ :‬חומרים‪ ,‬מבנה‪ ,‬תהליכים‬
‫אריאל‬
‫פרוינדליך‬
‫כיצד קובעים את המוקד של רעידת האדמה‬
‫האיור מתוך‪:‬‬
‫פלכסר‪ ,‬ע‪ .‬ילין‪-‬‬
‫דרור‪-‬ע (‪:)1997‬‬
‫כדור הארץ‪:‬‬
‫חומרים‪ ,‬מבנה‪,‬‬
‫תהליכים‬
‫אריאל‬
‫פרוינדליך‬
‫כיצד מודדים את גלי רעידות האדמה ‪ -‬סייסמוגרף‬
‫האיור מתוך‪ :‬פלכסר‪ ,‬ע‪.‬‬
‫ילין‪-‬דרור‪-‬ע (‪:)1997‬‬
‫כדור הארץ‪ :‬חומרים‪,‬‬
‫מבנה‪ ,‬תהליכים‬
‫אריאל‬
‫פרוינדליך‬
‫תוצאות ניתוחי גלי רעידות אדמה‬
‫• גלי ‪( P‬גלים ראשוניים ‪ – )Primary‬גלים מהירים (‪ 6-9‬ק"מ‬
‫לשניה)‪ ,‬נקלטים ראשונים בסייסמוגרף; גלי לחיצה ‪ -‬לאורך‬
‫(כתנודת קפיץ)‪ .‬עוברים במוצק‪ ,‬נוזל‪ ,‬וגז‪ .‬נקלטים בתחום קשת בת‬
‫‪ 103‬מעלות ממוקד הרעש‪ ,‬אולם חוזרים ומופיעים גם מעברו השני‬
‫של כדור הארץ ב‪ 142-‬מעלות ואילך‬
‫• גלי ‪( S‬גלים שניוניים ‪ – )Secondary‬איטיים יותר (‪ 3-4‬ק"מ‬
‫לשניה)‪ ,‬גלי גזירה – לרוחב (כתנודת חבל)‪ .‬לא עוברים בנוזל‪.‬‬
‫נקלטים רק בתחומה של קשת בת ‪ 103‬מעלות ממוקד הרעש‬
‫• גלי ‪( R‬גלי שטח) – הכי איטיים‪ ,‬מגיעים אחרונים‪ .‬נעים רק בקרום‬
‫כדור הארץ ולא חודרים לעומק‪ .‬נקלטים בכל מקום על פני כדוה"א‬
‫– בקרום‪ .‬מעלים ומורידים את פני האדמה‪ :‬גורמים לנזקים הקשים‬
‫ביותר לאדם‬
‫הערה‪ :‬בד"כ ככל שצפיפות החומר עולה – עולה גם מהירות התפשטות‬
‫הגלים‬
‫אריאל‬
‫פרוינדליך‬
‫תנועת גלי ‪( P‬הגלים הראשוניים) ‪ -‬בעומק‬
‫האיור מתוך‪ :‬שובאל‪ ,‬ש‪.‬‬
‫(‪ :)2006‬צפונות כדור הארץ‬
‫אריאל‬
‫פרוינדליך‬
‫תנועת גלי ‪( S‬הגלים השניוניים) ‪ -‬בעומק‬
‫האיור מתוך‪ :‬שובאל‪ ,‬ש‪.‬‬
‫(‪ :)2006‬צפונות כדור הארץ‬
‫אריאל‬
‫פרוינדליך‬
‫מסקנות מניתוחי גלי רעידות האדמה‪ ,‬חישובי צפיפות‬
‫ומאסה‪ ,‬וניתוח הרכבם של המטאוריטים‬
‫•‬
‫קיים גלעין מרכזי בכדור הארץ המתנהג כנוזל (שהרי גלי ‪ S‬אינם‬
‫עוברים במרכז כדוה"א אלא רק בתחום קשת בת ‪ 103‬מעלות; מכאן גם ניתן לחשב את קוטר‬
‫הגלעין = קצת יותר ממחצית קוטר כדוה"א)‬
‫• הגלעין מורכב בעיקר מברזל וניקל‬
‫(מכונה ‪ = NiFe‬ברזל וניקל‪ ,‬יסודות‬
‫כבדים מאוד)‬
‫• ישנם אזורי אי רציפות בעומקים שונים‬
‫(שמהם ניתן ללמוד על שינוי‬
‫במצב הצבירה של אזורים שונים בכדוה"א)‬
‫•‬
‫הצפיפות של כדוה"א גדלה כלפי פנים (המשקל הסגולי של‬
‫הקרום=‪ 2.7‬גר'‪/‬סמ"ק בממוצע‪ ,‬של המעטפה=‪ 3.5-4.7‬גר'‪/‬סמ"ק‪ ,‬של הגלעין=‪10-13‬‬
‫גר'‪/‬סמ"ק)‬
‫•‬
‫הקרום מורכב משני טיפוסים (הקרום שמתחת ליבשות‪ ,‬קל יותר ועבה יותר‬
‫– עד ‪ 70‬ק"מ‪ ,‬עשוי בעיקר מסלעי גרניט‪ ,‬מכונה ‪ = SiAl‬צורן ואלומינים; הקרום שמתחת‬
‫לימים‪ ,‬כבד יותר אך דק יותר‪ 5-15 -‬ק"מ‪ ,‬בנוי מסלעי בזלת‪ ,‬מכונה ‪ = SiMa‬צורן ומגנזיום)‬
‫אריאל‬
‫פרוינדליך‬
‫האיור מתוך‪ :‬שגב‪ ,‬מ‪ ,.‬סביר‪ ,‬ב‪.‬‬
‫(‪ :)2004‬מסע במרחבי כדור‬
‫הארץ (הוצאת מט"ח)‬
‫אריאל‬
‫פרוינדליך‬
‫חלוקה של המעטפת העליונה – בהתאם לתכונות‬
‫המכניות (ליתוספירה ואסתנוספירה; ליתוס=אבן‪ ,‬ספירה=כדור; אסתנו=חלש‪ ,‬רפה)‬
‫האיור מתוך‪ :‬שגב‪ ,‬מ‪ ,.‬סביר‪ ,‬ב‪.‬‬
‫(‪ :)2004‬מסע במרחבי כדור‬
‫הארץ (הוצאת מט"ח)‬
‫אריאל‬
‫פרוינדליך‬
‫שאלות לחזרה והבנה‬
‫• הסבירו את הרמזים שהובילו מדענים להשערה כי חלקו‬
‫הפנימי של כדור הארץ (הגלעין) מורכב בעיקר מברזל (רשמו‬
‫לפחות ‪ 2‬רמזים)‬
‫• הגלעין מצוי בעומק של כ‪ 2900-‬ק"מ‪ ,‬ודומה בגודלו לכוכב‬
‫הלכת מאדים (כמחצית מקוטרו של כדור הארץ)‪ .‬כיצד‬
‫המדענים יודעים כל זאת למרות שאין שום דרך להגיע‬
‫לעומקים כאלה?‬
‫• האיורים בשקופיות ‪ ,3‬ו‪ ,14-‬מראים לנו כי היבשות‪ ,‬לא זו‬
‫בלבד שהן מתנשאות לגובה‪ ,‬אלא גם הבסיס שלהן – שקוע‬
‫עמוק יותר במעטפת (למעשה‪ ,‬ככל שהר גבוה יותר – כך צפוי שבסיסו יהיה שקוע יותר‬
‫לעומק)‪ .‬הסבירו מדוע!‬
‫אריאל‬
‫פרוינדליך‬
‫ביבליוגרפיה‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫אידלמן‪ ,‬ע‪ ,.‬אלנבלום‪ ,‬ר‪ ,.‬שפרן‪ ,‬נ‪ :)1986( .‬נדידת היבשות‪.‬‬
‫החברה להגנת הטבע‬
‫פלכסר‪ ,‬ע‪ ,.‬ילין‪-‬דרור‪ ,‬ע‪ :)1997( .‬כדור הארץ‪ :‬חומרים‪,‬‬
‫מבנה ותהליכים‪ .‬כתר‪ ,‬ירושלים‪.‬‬
‫שגב‪ ,‬מ‪ ,.‬סביר‪ ,‬ב‪ :)2004( .‬מסע במרחבי כדור בארץ‪:‬‬
‫פרקים נבחרים בגיאוגרפיה פיזית‪ .‬מט"ח‪ ,‬תל אביב‬
‫שובאל‪ ,‬ש‪ :)2006( .‬צפונות כדור הארץ‪ .‬האוניברסיטה‬
‫הפתוחה‪ ,‬רעננה‪.‬‬