الغلاف الصخري

الغلاف الصخري (من الكلمة اليونانية القديمة λίθος ( líthos )  "صخري" و σφαίρα ( sphaíra )  "كرة") هو الغلاف الصخري الخارجي الصلب ^[1] لكوكب أرضي أو قمر طبيعي . على الأرض ، يتكون من القشرة والوشاح الصخري ، الجزء العلوي من الوشاح العلوي الذي يتصرف بشكل مرن على مقاييس زمنية تصل إلى آلاف السنين أو أكثر. يتم تمييز القشرة والوشاح العلوي على أساس الكيمياء وعلم المعادن .

الغلاف الصخري للأرض، والذي يشكل الطبقة الرأسية الخارجية الصلبة والصلبة للأرض، يشمل القشرة والوشاح الصخري (أو الغلاف الصخري للوشاح)، وهو الجزء العلوي من الوشاح الذي لا يخضع للحمل الحراري. يقع الغلاف الصخري تحت الغلاف الموري وهو الجزء الأضعف والأكثر سخونة والأعمق من الوشاح العلوي والذي يمكنه الحمل الحراري. يتم تحديد حدود الغلاف الصخري والغلاف الموري من خلال الاختلاف في الاستجابة للإجهاد. يظل الغلاف الصخري صلبًا لفترات طويلة جدًا من الزمن الجيولوجي حيث يتشوه بشكل مرن ومن خلال الفشل الهش، بينما يتشوه الغلاف الموري بشكل لزج ويستوعب الإجهاد من خلال التشوه البلاستيكي . ^{[ بحاجة لمصدر ]}

وبالتالي، يُعتبر سمك الغلاف الصخري بمثابة عمق خط التساوي درجة الحرارة المرتبط بالانتقال بين السلوك الهش واللزج. ^[2] غالبًا ما تُستخدم درجة الحرارة التي يصبح عندها الزبرجد مطيلًا (~1000 درجة مئوية أو 1830 درجة فهرنهايت) لضبط هذا الخط التساوي درجة الحرارة لأن الزبرجد هو عمومًا أضعف معدن في الوشاح العلوي. ^[3]

ينقسم الغلاف الصخري أفقيًا إلى صفائح تكتونية ، والتي غالبًا ما تشمل التضاريس المتراكمة من صفائح أخرى. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

وصف عالم الرياضيات الإنجليزي إيه إي إتش لوف مفهوم الغلاف الصخري باعتباره الطبقة الخارجية القوية للأرض في دراسته التي صدرت عام 1911 بعنوان "بعض مشاكل الجيوديناميكا"، وطوره الجيولوجي الأمريكي جوزيف باريل ، الذي كتب سلسلة من الأوراق حول هذا المفهوم وقدم مصطلح "الغلاف الصخري". ^{[4] [5] [6] [7]} استند المفهوم إلى وجود شذوذ كبير في الجاذبية فوق القشرة القارية، واستنتج من ذلك أنه يجب أن توجد طبقة عليا قوية وصلبة (أطلق عليها الغلاف الصخري) فوق طبقة أضعف يمكن أن تتدفق (أطلق عليها الغلاف الموري ). تم توسيع هذه الأفكار من قبل الجيولوجي الكندي ريجينالد ألدورث دالي في عام 1940 من خلال عمله الرائد "قوة وبنية الأرض". ^[8] وقد تم قبولها على نطاق واسع من قبل الجيولوجيين والجيوفيزيائيين. هذه المفاهيم للغلاف الصخري القوي المستند على الغلاف الموري الضعيف ضرورية لنظرية الصفائح التكتونية . ^{[ بحاجة لمصدر ]}

يمكن تقسيم الغلاف الصخري إلى غلاف صخري محيطي وغلاف صخري قاري. يرتبط الغلاف الصخري المحيطي بالقشرة المحيطية (بمتوسط ​​كثافة يبلغ حوالي 2.9 جرام لكل سنتيمتر مكعب أو 0.10 رطل لكل بوصة مكعبة) ويوجد في أحواض المحيطات . يرتبط الغلاف الصخري القاري بالقشرة القارية (بمتوسط ​​كثافة يبلغ حوالي 2.7 جرام لكل سنتيمتر مكعب أو 0.098 رطل لكل بوصة مكعبة) ويقع تحت القارات والجرف القاري. ^[9]

تتكون القشرة الصخرية المحيطية بشكل أساسي من القشرة المافية والوشاح فوق المافي ( البريدوتيت ) وهي أكثر كثافة من القشرة القارية. لا تكون القشرة الصخرية المحيطية الشابة، الموجودة عند حواف منتصف المحيط ، أكثر سمكًا من القشرة، لكن القشرة الصخرية المحيطية تزداد سمكًا مع تقدمها في العمر وابتعادها عن حافة منتصف المحيط. يبلغ سمك أقدم غلاف صخري محيطي عادةً حوالي 140 كيلومترًا (87 ميلًا). ^[3] يحدث هذا السماكة عن طريق التبريد التوصيلي، الذي يحول الغلاف المرن الساخن إلى وشاح ليثوسفيري ويتسبب في أن تصبح القشرة الصخرية المحيطية سميكة وكثيفة بشكل متزايد مع تقدم العمر. في الواقع، تُعتبر القشرة الصخرية المحيطية طبقة حدودية حرارية للحمل الحراري [ ^10] في الوشاح. يمكن تقريب سمك جزء الوشاح من القشرة الصخرية المحيطية كطبقة حدودية حرارية تزداد سمكًا مع الجذر التربيعي للزمن. ^{[ بحاجة لمصدر ]} $${\displaystyle h\,\sim \,2\,{\sqrt {\kappa t}}}$$

هنا، هو سمك الغلاف الصخري للوشاح المحيطي، هو الانتشار الحراري (حوالي 1.0 × 10 ⁻⁶  م ² / ثانية أو 6.5 × 10 ⁻⁴  قدم مربع / دقيقة) للصخور السيليكاتية، و هو عمر الجزء المحدد من الغلاف الصخري. غالبًا ما يكون العمر مساويًا لـ L / V، حيث L هي المسافة من مركز انتشار سلسلة منتصف المحيط ، و V هي سرعة صفيحة الغلاف الصخري. ^[11]${\displaystyle h}$${\displaystyle \kappa }$${\displaystyle t}$

الغلاف الصخري المحيطي أقل كثافة من الغلاف المرن لبضع عشرات الملايين من السنين ولكن بعد ذلك يصبح أكثر كثافة من الغلاف المرن. في حين أن القشرة المحيطية المتمايزة كيميائيًا أخف من الغلاف المرن، فإن الانكماش الحراري للغلاف الصخري للوشاح يجعلها أكثر كثافة من الغلاف المرن. عدم الاستقرار الجاذبي للغلاف الصخري المحيطي الناضج له تأثير أنه في مناطق الاندساس ، يغرق الغلاف الصخري المحيطي دائمًا تحت الغلاف الصخري العلوي، والذي يمكن أن يكون محيطيًا أو قاريًا. يتم إنتاج غلاف صخري محيطي جديد باستمرار عند التلال في منتصف المحيط ويتم إعادة تدويره مرة أخرى إلى الوشاح في مناطق الاندساس. نتيجة لذلك، يكون الغلاف الصخري المحيطي أصغر سنًا بكثير من الغلاف الصخري القاري: يبلغ عمر أقدم غلاف صخري محيطي حوالي 170 مليون عام، في حين يبلغ عمر أجزاء من الغلاف الصخري القاري مليارات السنين. ^{[12] [13]}

تشير الدراسات الجيوفيزيائية في أوائل القرن الحادي والعشرين إلى أن قطعًا كبيرة من الغلاف الصخري قد اندست في الوشاح على عمق يصل إلى 2900 كيلومتر (1800 ميل) بالقرب من حدود اللب والوشاح، ^[14] بينما "تطفو" قطع أخرى في الوشاح العلوي. ^{[15] [16]} ومع ذلك، فإن قطعًا أخرى تلتصق بالوشاح حتى مسافة 400 كيلومتر (250 ميلًا) ولكنها تظل "ملتصقة" بالصفيحة القارية أعلاه، ^[13] على غرار مدى مفهوم "الغلاف الصخري" القديم الذي أعاد جوردان النظر فيه في عام 1988. ^[17] يظل الغلاف الصخري المندس صلبًا (كما يتضح من الزلازل العميقة على طول منطقة واداتي-بينيوف ) إلى عمق حوالي 600 كيلومتر (370 ميلًا). ^[18]

يتراوح سمك الغلاف الصخري القاري من حوالي 40 كيلومترًا (25 ميلًا) إلى 280 كيلومترًا (170 ميلًا) ربما؛ ^[3] والجزء العلوي الذي يبلغ طوله حوالي 30 إلى 50 كيلومترًا (19 إلى 31 ميلًا) من الغلاف الصخري القاري النموذجي هو القشرة. وتتميز القشرة عن الوشاح العلوي بالتغير في التركيب الكيميائي الذي يحدث عند انقطاع موهو . وتقع أقدم أجزاء الغلاف الصخري القاري تحت كراتونات ، ويكون الغلاف الصخري للوشاح هناك أكثر سمكًا وأقل كثافة من المعتاد؛ وتساعد الكثافة المنخفضة نسبيًا لمثل هذه "جذور الكراتونات" في الوشاح على استقرار هذه المناطق. ^{[12] [13]}

بسبب كثافتها المنخفضة نسبيًا، لا يمكن للغلاف الصخري القاري الذي يصل إلى منطقة الاندساس أن يندس إلى مسافة أبعد من حوالي 100 كيلومتر (62 ميلًا) قبل أن يعاود الظهور. ونتيجة لذلك، لا يتم إعادة تدوير الغلاف الصخري القاري في مناطق الاندساس بالطريقة التي يتم بها إعادة تدوير الغلاف الصخري المحيطي. بدلاً من ذلك، يعد الغلاف الصخري القاري سمة دائمة تقريبًا للأرض. ^{[19] [20]}

يستطيع علماء الجيولوجيا دراسة طبيعة الوشاح شبه القاري بشكل مباشر من خلال فحص زينوليث الوشاح ^[21] الذي تم تربيته في الكمبرليت واللامبرويت وأنابيب بركانية أخرى . وقد تم التحقيق في تاريخ هذه زينوليثات من خلال العديد من الطرق ، بما في ذلك تحليل وفرة نظائر الأوزميوم والرينيوم . وقد أكدت مثل هذه الدراسات أن الغلاف الصخري للوشاح أسفل بعض الكراتونات استمر لفترات تزيد عن 3 مليارات سنة، على الرغم من تدفق الوشاح المصاحب لتكتونيات الصفائح. ^[22 ]

الجزء العلوي من الغلاف الصخري هو موطن كبير للكائنات الحية الدقيقة ، حيث يوجد بعضها على عمق أكثر من 4.8 كيلومتر (3 ميل) تحت سطح الأرض. ^[23]

• دورة الكربونات والسيليكات
• نظام المناخ
• الغلاف الجليدي
• الغلاف الأرضي
• بئر كولا العميق
• انقطاع موهوروفيتشيك
• المجال الأرضي
• الارض الصلبة
• الإزاحة الرأسية

• تشيرنيكوف، ستانلي؛ ويتني، دونا (1990). الجيولوجيا. مقدمة في الجيولوجيا الفيزيائية (الطبعة الرابعة). بيرسون . رقم ISBN 978-0-13-175124-8.

• قشرة الأرض والغلاف الصخري والغلاف المرن
• القشرة والغلاف الصخري