امواج لرزشی؛ معرف اعماق زمین

به گزارش خبرنگار ایمنا، زمین از لایه‌های مختلفی تشکیل شده که لایه بالایی آن، همان پوسته بوده و از سنگ‌ها و مواد جامد تشکیل شده است. زیر پوسته زمین، لایه گوشته قرار دارد که این قسمت نیز از مواد و سنگ‌های نیمه جامد تشکیل شده و عمق آن ۱۸۰۰ مایل است. پس از لایه گوشته، به داخلی‌ترین قسمت یعنی مرکز زمین می‌رسیم که شامل هسته بیرونی و درونی است. به دلیل اینکه زمین قطر بسیاری دارد و دانشمندان و تکنولوژی‌های موجود، نمی‌توانند به ژرفای زمین سفر کنند، مجبور به استفاده از روش‌های دیگری برای به‌دست‌آوردن و شناسایی لایه‌های زمین هستیم. در همین رابطه با «علی‌خان نصراصفهانی» دانشیار گروه زمین‌شناسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد اصفهان گفت‌وگویی انجام داده‌ایم که در ادامه می‌خوانید:

ساختار زمین چگونه است؟

کره زمین از سه قسمت اصلی سنگی تشکیل شده و هسته داخلی آن نیز دارای یک بخش بیرونی و داخلی است. ساختمان کلی زمین شامل پوسته، گوشته و هسته بوده که عملاً ساختار آن مشابه تخم‌مرغ است. قسمت عظیم لایه‌های زمین گوشته نام دارد که در معادل‌سازی مانند سفیده تخم‌مرغ است، قسمت بالایی آن نیز تحت عنوان پوسته شناخته می‌شود که اقیانوس‌ها و دیگر مناطق زمین روی آن قرار گرفته و روی گوشته حرکت می‌کند. قسمت دیگر زمین آب کره است که قسمت‌های آبی زمین را تشکیل می‌دهد و بخش دیگر هوا کره نام دارد.

شناسایی و تشخیص لایه‌های زمین چگونه انجام می‌شود؟

در شناسایی لایه‌های زمین اگر بخش داخلی زمین را در نظر بگیریم، روش‌هایی مختلفی وجود دارد که یکی از آن‌ها حفاری است. در این روش که با نام گمانه نیز شناخته می‌شود، ابتدا زمین حفاری می‌شود و با خارج کردن قطعات سنگی از درون آن، آن‌ها را مورد بررسی قرار می‌دهیم و از شرایط و ویژگی‌های لایه‌های مختلف زمین آگاهی پیدا می‌کنیم. البته این روش برای اعماق، زیاد کاربرد ندارد و تنها تا ۱۰ کیلومتر عمق را پوشش می‌دهد؛ در صورتی که پوسته زمین حدود ۲۰ کیلومتر ضخامت دارد.

برای شناسایی اعماق بیشتر از چه راهی استفاده می‌شود؟

برای شناسایی و بررسی اعماق بیشتر کره زمین باید از روش‌های غیرمستقیم استفاده کرد. درواقع هنگامی که می‌خواهیم عمقی کم را بررسی کنیم، می‌توان از روش گمانه استفاده کرد؛ اما هنگامی که باید عمق بیشتری را مورد بررسی قرار دهیم، باید از روش‌های دیگری استفاده کنیم. برای بررسی اعماق زمین روش‌هایی بر مبنای لرزه‌نگاری وجود دارد؛ طبق این روش‌ها هنگامی که زلزله یا انفجاری رخ می‌دهد، امواج لرزشی با طول، عرض و سرعت‌های مختلف درون زمین منتشر می‌شود که این امواج توسط ایستگاه‌های لرزه‌نگاری جمع‌آوری شده و بر اساس اینکه امواج مانند جریان نور در آب می‌تواند شکسته شود و رفتار و طول موج مختلفی دارد، شبیه‌سازی شده و قسمت‌های مختلف زمین طی این شبیه‌سازی شناسایی می‌شود.

آیا روش‌های دیگری برای شناسایی اعماق زمین وجود دارد؟

بله. روش‌های لرزه‌نگاری بهترین راه برای شناسایی اعماق زمین است؛ اما به غیر از آن، روش‌های مستقیمی نیز مانند مطالعه سنگ‌های آذرین که به دلایل مختلف روی سطح زمین آمده است، وجود دارد. در شمال نائین، سنگ‌هایی به نام افیولیت وجود دارد که با شناسایی آن‌ها می‌توان بخش‌هایی از گوشته که در عمق ۶۰ کیلومتری زمین قرار دارد را شناخت و ویژگی‌های آن را بررسی کرد.

پوسته زمین و ویژگی‌های آن چگونه بررسی می‌شود؟

اگر در شناسایی زمین بخواهیم پوسته و قسمت نازک آن را مورد بررسی قرار دهیم، ابتدا باید بدانیم که پوسته دارای دو بخش خاکی و سنگی است و بررسی آن به دو روش مستقیم و غیرمستقیم انجام می‌شود. روش مستقیم برای شناسایی پوسته زمین همان حفاری است که در ابتدا چاه‌های مختلفی با ضخامت بسیار کم در قسمت مورد نظر حفر شده و پس از آن قطعاتی که از زمین استخراج می‌شود، مورد بررسی قرار می‌گیرد؛ در این مرحله ممکن است قطعات زمین به صورت تکه‌ای کامل یا پودر شده از زمین خارج شود که مثال آن‌ها در حفاری‌های نفت و پاره‌های معدنی مشاهده می‌شود.

روش‌های غیر مستقیم، بیشتر بر مبنای فعالیت‌های ژئوفیزیک انجام می‌شود که مهم‌ترین آن‌ها در نقاط عمیق، لرزه‌نگاری و روش‌های دیگری است که بر اساس ژئوفیزیک ایستا و پویا انجام می‌شود. روش‌های ایستا در حقیقت بررسی سنگ‌ها و ویژگی‌های آن‌ها است؛ به طور مثال مکانی که دارای گنبد نمکی است، چگالی و ویژگی‌های مخصوص به خود را دارد که با بررسی آن‌ها می‌توان شرایط زمین آن منطقه را پیش‌بینی کرد.

ژئوفیزیک پویا چیست؟

در روش ژئوفیزیک پویا، انرژی‌های مختلفی به زمین انتقال داده می‌شود و زمین نیز به آن انرژی عکس‌العمل نشان می‌دهد که براساس آن، می‌توان ویژگی‌های نقطه مورد نظر را شناخت و شرایط اعماق زمین را مورد بررسی قرار داد. انرژی‌هایی که به زمین وارد می‌شود، می‌تواند لرزه، الکتریسیته یا میدان مغناطیسی باشد که با یک گیرنده و فرستنده ابتدا به زمین انتقال می‌یابد و سپس عکس‌العمل زمین مورد بررسی قرار می‌گیرد؛ به طور مثال در آب‌شناسی، برای شناسایی منابع آبی موجود در یک نقطه، از جریان‌های الکتریکی استفاده می‌شود؛ به صورتی که ابتدا این جریان داخل زمین انتقال می‌یابد و مقاومت زمین مورد ارزیابی قرار می‌گیرد و با توجه به اینکه نقاط دارای آب ویژگی‌های منحصر به فرد خود را دارد، منابع آبی که معمولاً زیر آبرفت قرار دارد، قابل شناسایی است.