כמו כל השאר כוכבי לכת יבשתיים , (מרקורי, נוגה ומאדים) כדור הארץ מורכב משכבות רבות. זוהי תוצאה של התמיינות פלנטרית, כאשר חומרים צפופים יותר שוקעים למרכז ויוצרים את הליבה בעוד חומרים קלים יותר נוצרים מסביב מבחוץ. בעוד שהליבה מורכבת בעיקר מברזל וניקל, השכבה העליונה של כדור הארץ מורכבת מסלע סיליקט ומינרלים.
אזור זה ידוע בשם המעטפת, ומהווה את הרוב המכריע של נפח כדור הארץ. תנועה, או הסעה, בשכבה זו אחראית גם לכל הפעילות הוולקנית והסיסמית של כדור הארץ. מידע על מבנה והרכב המעטפת הוא תוצאה של חקירה גיאופיזית או מניתוח ישיר של סלעים שמקורם במעטפת, או מעטפת חשופה על קרקעית האוקיינוס.
הַגדָרָה:
המעטפת מורכבת מחומר סלעי סיליקט בעובי ממוצע של 2,886 קילומטרים (1,793 מיל), המעטפת יושבת בין קרום כדור הארץ לליבה העליונה שלו. המעטפת מהווה 84% מכדור הארץ בנפח, לעומת 15% בליבה והשאר נתפס על ידי הקרום. למרות שהוא מוצק בעיקרו, הוא מתנהג כמו נוזל צמיג בשל העובדה שהטמפרטורות קרובות לנקודת ההיתוך בשכבה זו.
שכבות כדור הארץ, גוף פלנטרי מובחן. קרדיט: ויקיפדיה קומונס/Surachit
הידע שלנו על המעטפת העליונה, כולל הלוחות הטקטוניים, נגזר מניתוחים של גלי רעידת אדמה; מחקרים על זרימת חום, מגנטי וכוח משיכה; וניסויי מעבדה על סלעים ומינרלים. בין 100 ל-200 קילומטרים מתחת לפני כדור הארץ, הטמפרטורה של הסלע קרובה לנקודת ההיתוך; סלע מותך שהתפרץ על ידי כמה הרי געש מקורו באזור זה של המעטפת.
מבנה והרכב:
המעטפת מחולקת למקטעים המבוססים על תוצאות מסיסמולוגיה. אלה הם המעטפת העליונה, המשתרעת בין כ-7 ל-35 ק'מ (4.3 עד 21.7 מייל) מפני השטח עד לעומק של 410 ק'מ (250 מיילים); אזור המעבר, המשתרע מ-410 ל-660 ק'מ (250 - 410 מיילים); המעטפת התחתונה, שמגיעה מ-660 ק'מ לעומק של 2,891 ק'מ (410 - 1,796 מיילים); וגבול הליבה-מעטפת, בעל עובי משתנה (~200 ק'מ או 120 מייל בממוצע).
במעטפת העליונה מבחינים בשני אזורים עיקריים. הפנימית שבהן היא האסתנוספירה הפנימית, המורכבת מסלע זורם פלסטי בעובי ממוצע של כ-200 ק'מ (120 מייל). האזור החיצוני הוא החלק התחתון ביותר של הליתוספירה, המורכב מסלע קשיח ועוביו כ-50 עד 120 ק'מ (31 עד 75 מייל).
החלק העליון של הליתוספירה הוא קרום כדור הארץ, שכבה דקה שעוביה כ-5 עד 75 ק'מ (3.1 עד 46.6 מייל), המופרדת מהמעטפת על ידי חוסר המשכיות המוהורוביץ' (או 'מוהו', המוגדרת על ידי עלייה חדה כלפי מטה במהירות גלי רעידת אדמה).
המבנה הפנימי של כדור הארץ. קרדיט: ויקיפדיה קומונס/קלווינסונג
במקומות מסוימים מתחת לים, המעטפת למעשה חשופה. ישנם גם כמה מקומות ביבשה שבהם סלע המעטפת נדחק אל פני השטח על ידי פעילות טקטונית, בעיקר אזור הטבלנדס של הפארק הלאומי גרוס מורן בניופאונדלנד ולברדור, קנדה, האי סנט ג'ון, מצרים, או האי זבארגד. בים סוף.
מבחינת היסודות המרכיבים אותה, המעטפת מורכבת מ-44.8% חמצן, 21.5% סיליקון ו-22.8% מגנזיום. יש גם ברזל, אלומיניום, סידן, נתרן ואשלגן. יסודות אלה קשורים כולם יחד בצורה של סלעי סיליקט, כולם לובשים צורה של תחמוצות. הנפוץ ביותר הוא סיליקון דו חמצני (SiO2) ב-48%, ואחריו מגנזיום אוקסיד (MgO) ב-37.8%. דוגמאות לסלעים שאתה עשוי למצוא בתוך המעטפת כוללות: אוליבין, פירוקסנים, ספינל ונופך.
הולכת חום:
בגלל הפרש הטמפרטורות בין פני כדור הארץ לליבה החיצונית, יש זרימת חומר הסעה במעטפת. זה מורכב מהתנועה האיטית והזוחלת של מעטפת הסיליקט של כדור הארץ על פני השטח, המובילה חום מפנים כדור הארץ אל פני השטח. בעוד שחומר חם עולה על פני השטח, חומר קריר וכבד יותר שוקע מתחת.
טבעת האש הפסיפית, רצף של אזורים געשיים המשתרעים מדרום האוקיינוס השקט ועד דרום אמריקה. קרדיט: תחום ציבורי
הליתוספירה מחולקת למספר לוחות שנוצרים ונצרכים ברציפות בגבולות הלוחות ההפוכים שלהם. תנועה כלפי מטה של חומר מתרחשת באזורי הפחתה, מיקומים בגבולות לוחות מתכנסים שבהם שכבת מעטפת אחת נעה מתחת לאחרת. הצטברות מתרחשת כאשר חומר מתווסף לקצוות הגדלים של צלחת, הקשורים להתפשטות קרקעית הים.
מאמינים כי תהליך כאוטי זה הוא חלק בלתי נפרד מתנועת הלוחות, אשר בתורו מולידה סחיפה יבשתית. קרום אוקיינוס מופחת הוא גם מה שמוביל לוולקניות, כפי שהוכח על ידי טבעת האש של האוקיינוס השקט .
חֲקִירָה:
חקירות מדעיות וחקר המעטפת נערכים בדרך כלל על קרקעית הים בשל העובי היחסי של הקרום האוקיינוס בהשוואה לקרום היבשתי. הניסיון הראשון לחקר המעטפת (המכונה Project Mohole) השיג את החדירה העמוקה ביותר של כ-180 מטר (590 רגל). הוא ננטש ב-1966 לאחר כישלונות חוזרים ונשנים וחריגות עלויות.
בשנת 2005, כלי הקידוח באוקיינוסרזולוציית JOIDESהשיג קידוח בעומק של 1,416 מטר (4,646 רגל) מתחת לקרקעית הים. בשנת 2007, צוות מדענים על סיפון ספינת המחקר הבריטית RRSג'יימס קוקערכו מחקר על קטע חשוף של מעטפת הממוקם בין איי כף ורד לים הקריבי.
ספינת הקידוח המדעית JOIDES Resolution, בתמונה בים בשנת 2009. קרדיט: ויליאם קרופורד/IODP/TAMU
בשנים האחרונות הוצעה שיטה לחקר שכבות כדור הארץ באמצעות בדיקה קטנה, צפופה ומייצר חום. זה ימיס את דרכו דרך הקרום והמעטפת ויתקשר באמצעות אותות אקוסטיים שנוצרו על ידי חדירתו לסלעים. הגשושית תהיה מורכבת ממעטפת חיצונית של טונגסטן עם ליבה של קובלט-60, הפועלת כמקור חום רדיואקטיבי.
זה היה מחושב שגשושית כזו תגיע למוהו האוקיאני תוך פחות מ-6 חודשים ותגיע לעומקים מינימליים של הרבה יותר מ-100 ק'מ (62 מיל) תוך כמה עשורים מתחת לליתוספירה האוקיאנית והיבשתית כאחד. בשנת 2009, יישום מחשב-על יצר סימולציה שסיפקה תובנה חדשה לגבי התפלגות מרבצי המינרלים מאז התפתחה המעטפת לפני 4.5 מיליארד שנים.
בעוד שמעטפת כדור הארץ עדיין לא נחקרה בעומק משמעותי כלשהו, הרבה נלמד ממחקרים עקיפים במהלך המאות האחרונות. ככל שהחקירה האנושית של מערכת השמש נמשכת, אנו בטוחים ללמוד עוד על כוכבי לכת יבשתיים, התנהגותם הגיאולוגית והיווצרותם.
כתבנו מאמרים רבים על פנים כדור הארץ כאן ביקום היום. הנה אחד על מעטפת כדור הארץ , גילוי הליבה הפנימית, הפנימית של כדור הארץ , מה ההבדל בין מאגמה ללבה , ומאמר על איך ה ליבת כדור הארץ מסתובבת מהר יותר מהקרום שלו .
למידע נוסף, בדוק את המכון הגיאולוגי של ארצות הברית (USGS) .
לקאסט אסטרונומיה יש גם פרקים בנושא. תקשיבי לזה כאן, פרק 51: כדור הארץ .