محتوای آموزشی
پویایی زمین
خلاصه حدود ۶۰٪ و صفحهبهصفحه، با حفظ تعریفها، روابط علت و معلولی، نکات شکلها، محاسبات و الگوهای پرتکرار امتحان نهایی. مطالب توضیحی افزوده با کادر بنفش از متن اصلی قابل تشخیصاند.
پویایی زمین؛ سیارهای که دائماً تغییر میکند
آغاز فصل و ایده اصلی
زمین امروز حاصل فرایندهای طولانی و پیوسته است؛ اگر یک میلیارد سال به گذشته برگردیم، جای قارهها، دریاها و کوهها کاملاً متفاوت خواهد بود.
سنگکره یکپارچه نیست
سنگکره از قطعات جدا از هم به نام ورقه ساخته شده است.ورقهها ثابت نیستند
نسبت به هم حرکت میکنند، ولی سرعت آنها کم و معمولاً در حد چند سانتیمتر در سال است.نشانههای پویایی
زمینلرزه، آتشفشان، گسل و چینخوردگی از نتایج این حرکتاند.مرور زمینساخت ورقهای
مقایسه ورقه قارهای و اقیانوسی
نظریه زمینساخت ورقهای چارچوب اصلی برای تفسیر بیشتر فرایندهای درونی زمین است.
| ویژگی | سنگکره قارهای | سنگکره اقیانوسی |
|---|---|---|
| ضخامت | بیشتر | کمتر |
| چگالی | کمتر | بیشتر |
| سن شناختهشده | تا حدود ۳٫۸ میلیارد سال | حداکثر حدود ۲۰۰ میلیون سال |
| سرنوشت در برخورد | کمتر فرورانش میکند | به علت چگالی بیشتر معمولاً فرورانش میکند |
چرا سطح زمین بزرگتر نمیشود؟
پوسته اقیانوسی جدید در پشتههای میاناقیانوسی ساخته میشود، اما تقریباً به همان میزان در مناطق فرورانش وارد گوشته میشود.پیامد مرز ورقهها
گسترش بستر اقیانوس، فرورانش، کوهزایی، آتشفشان و زمینلرزه.چرخه ویلسون؛ تولد تا بستهشدن اقیانوس
شش مرحله بسیار مهم
چرخه ویلسون، تکامل یک اقیانوس را از شکافتن قاره تا برخورد دوباره قارهها و کوهزایی توضیح میدهد.
نمونه: شرق آفریقا
نمونه: دریای سرخ
نمونه: اطلس
نمونه: آرام؛ جزایر قوسی و کمان آتشفشانی
نمونه: مدیترانه
نمونه: هیمالیا و زاگرس
تنش و رفتار سنگ در برابر نیرو
کشسان، خمیرسان و شکننده
تنش، نیروی داخلی وارد بر واحد سطح سنگ یا خاک در پاسخ به نیروی خارجی است.
تنش کششی
تنش فشاری
تنش برشی
| رفتار | پس از رفع تنش | پیامد |
|---|---|---|
| کشسان یا الاستیک | به حالت اول برمیگردد | تغییر شکل برگشتپذیر |
| خمیرسان یا پلاستیک | کاملاً برنمیگردد | تغییر شکل دائمی و امکان چینخوردگی |
| شکننده | تنش ناگهانی از مقاومت بیشتر میشود | شکستگی |
ماشینحساب تنش
شروع موقعیت لایهها
امتداد محل برخورد سطح لایه با سطح افق و دارای جهت جغرافیایی است. شیب زاویه سطح لایه با افق است و از صفر درجه برای لایه افقی تا ۹۰ درجه برای لایه قائم تغییر میکند.
امتداد و شیب؛ درزه و گسل
خواندن علامتهای قراردادی
نوشتن امتداد
N30W یعنی از شمال، ۳۰ درجه به سوی غرب. قالب: شمال/جنوب + زاویه + شرق/غرب.نوشتن شیب
50SW یعنی زاویه شیب ۵۰ درجه به سمت جنوبغرب. قالب: زاویه + جهت شیب.درزه
شکستگی بدون جابهجایی دو طرف.گسل
شکستگی همراه با جابهجایی نسبی دو طرف.سطح گسل
سطحی که شکستگی و جابهجایی در امتداد آن رخ میدهد؛ میتواند قائم، مایل یا افقی باشد.فرادیواره و فرودیواره
در سطح گسل مایل: توده بالای سطح = فرادیواره؛ توده زیر سطح = فرودیواره.طبقهبندی گسلها و آغاز چینخوردگی
حرکت بلوکها را از تنش تشخیص بده
گسل عادی
تنش کششی؛ فرادیواره پایین میرود و معمولاً جوانتر از فرودیواره است.
گسل معکوس
تنش فشاری؛ فرادیواره بالا میرود و معمولاً قدیمیتر از فرودیواره است.
گسل امتدادلغز
تنش برشی؛ حرکت افقی در امتداد سطح گسل.
چینخوردگی
تنشهای فشاری باعث خمشدن تدریجی لایهها میشوند. چین در سنگهایی با رفتار خمیرسان تشکیل میشود و اندازه آن از چند سانتیمتر تا چند کیلومتر متغیر است. البرز و زاگرس نمونه کوههای چینخوردهاند.
اجزای چین، تاقدیس، ناودیس و تکشیب
سن لایهها مهمترین راه تشخیص
سطح محوری
سطح فرضی عبوری از همه لایههای چین که تا حد امکان چین را به دو بخش متقارن تقسیم میکند.پهلو یا یال
هر یک از دو بخش طرفین سطح محوری.محور چین
خط فصل مشترک سطح محوری با سطح یک لایه.تاقدیس
لایههای قدیمیتر در مرکز و لایههای جوانتر در حاشیهاند.ناودیس
لایههای جوانتر در مرکز و لایههای قدیمیتر در حاشیهاند.چین تکشیب: بخشی از لایههای رسوبی بر اثر فعالیت گسل عادی یا معکوس نسبت به سطح اصلی بالا یا پایین میرود و فقط یک خم عمده ایجاد میشود.
مواد خروجی آتشفشان و تفرا
جامد، مایع و گاز
مواد آتشفشانی به سه شکل اصلی خارج میشوند: جامد، مایع و گاز یا بخار.
جامد: تفرا
ذرات ریز و درشت پرتابشده بر اثر انفجار.مایع: گدازه یا لاوا
ماده مذابی که به سطح زمین رسیده است.گاز و بخار: فومرول
خروج گازها و بخار آب، گاهی سالها بعد از فوران.| اندازه ذرات | نام | شکل/ویژگی |
|---|---|---|
| کوچکتر از ۲ میلیمتر | خاکستر | ریزترین تفرا |
| ۲ تا ۳۲ میلیمتر | لاپیلی | ذرات متوسط |
| بزرگتر از ۳۲ میلیمتر | بلوک یا بمب | بلوک زاویهدار؛ بمب معمولاً دوکی و گردتر |
گدازه، گازها و فواید آتشفشان
رابطه سیلیس با شکل مخروط
گدازه کمسیلیس
روانتر، گرانروی کمتر، پخششدن بیشتر، مخروط کمشیب و کوتاهتر.گدازه پرسیلیس
گرانروتر، حرکت دشوارتر، حبس گاز بیشتر، مخروط پرشیبتر و فوران انفجاریتر.گازهای اصلی: بخار آب، کربندیاکسید، اکسیدهای گوگردی، ترکیبات نیتروژندار و کلردار و کربنمونوکسید. دماوند و تفتان در مرحله فومرولیاند.
مطالعه درون زمین
پنجرهای به پوسته و گوشته بالایی.تشکیل هواکره و آبکره
خروج گازها و بخارها در آغاز تاریخ زمین.خاک حاصلخیز
هوازدگی خاکستر و گدازه.پوسته اقیانوسی جدید
خروج بازالت در پشته میاناقیانوسی.رگههای معدنی
طلا، نقره، مس و مواد گرمابی.چشمه آبگرم
گرمشدن آب در شکستگیهای اطراف آتشفشان.انرژی زمینگرمایی
بهرهگیری از گرمای درون زمین؛ نمونه نیروگاه نزدیک سبلان.مصالح و گردشگری
سنگ ساختمانی و جاذبه طبیعی.زمینلرزه؛ آزادشدن ناگهانی انرژی
پراکندگی در حاشیه ورقهها
زمینلرزه زمانی رخ میدهد که انرژی ذخیرهشده در سنگها ناگهان آزاد و به صورت امواج لرزهای منتشر شود.
محل اصلی وقوع
بیشتر زمینلرزهها در حاشیه ورقههای سنگکره رخ میدهند.گروه لرزهها
پیشلرزه، لرزه اصلی و پسلرزه.مدت
از چند ثانیه تا حداکثر حدود دو دقیقه.کانون، مرکز سطحی و ویژگی موج
مبدأ زمینلرزه را دقیق بشناس
کانون زمینلرزه
محل درون زمین که انرژی از آن آزاد میشود. برای مطالعه، خاستگاه امواج را یک نقطه فرض میکنند.مرکز سطحی یا رومرکز
نقطه سطح زمین درست بالای کانون و دارای کمترین فاصله از آن.موج لرزهای، موج مکانیکی است و برای انتشار به ماده نیاز دارد. با افزایش چگالی و تراکم سنگ، سرعت موج بیشتر میشود؛ تغییر سرعت امواج برای شناخت درون زمین کاربرد دارد.
قله و قعر
قله برآمدگی و قعر فرورفتگی موج است.دامنه A
نصف فاصله قائم قله تا قعر؛ با بزرگی زمینلرزه ارتباط مستقیم دارد.امواج P، S و L
ترتیب ثبت و محیط عبور
امواج لرزهای از نظر مسیر انتشار به امواج درونی و سطحی تقسیم میشوند.
اولیه
ثانویه
لاو
موج R و مقیاس شدت و بزرگی
مرکالی در برابر ریشتر
موج ریلی R
ذرات را در مدار دایرهای حرکت میدهد؛ جهت حرکت دایرهای آن مخالف جهت حرکت ذرات در امواج دریاست. اثر آن با عمق کاهش مییابد.امواج سطحی
L و R در نزدیکی سطح حرکت میکنند و معمولاً مخربترین امواجاند.شدت زمینلرزه
- میزان خرابی و اثر مشاهدهشده
- توصیفی و بدون دستگاه
- مقیاس مرکالی ۱ تا ۱۲
- با فاصله از مرکز سطحی کاهش مییابد
بزرگی زمینلرزه
- مقدار انرژی آزادشده
- با داده لرزهنگار
- واحد مشهور: ریشتر
- برای یک زمینلرزه در همه نقاط یکسان است
مقایسه دو بزرگی
مقیاسهای بزرگا و پیشبینی زمینلرزه
بخش بیشتر بدانید و واقعیت علمی
| مقیاس | کاربرد اصلی |
|---|---|
| ML؛ بزرگای محلی یا ریشتر قدیمی | بر پایه دامنه ثبتشده؛ برای فاصلههای حداکثر حدود ۶۰۰ کیلومتر |
| Mb؛ امواج درونی | بر پایه موج P؛ مناسب زمینلرزههای عمیق و متداول در گزارش بسیاری از زلزلههای ایران |
| Ms؛ امواج سطحی | بر پایه دامنه امواج سطحی؛ مناسب فاصلههای دور |
| Mw؛ بزرگای گشتاوری | مناسب اغلب زمینلرزهها، بهویژه رویدادهای بسیار شدید |
آیا زمان دقیق زمینلرزه قابل پیشبینی است؟
با وجود پیشرفت لرزهشناسی، روش علمی کاملاً قابل اعتماد برای تعیین زمان دقیق وقوع زمینلرزه وجود ندارد. زمینشناسان میتوانند مناطق لرزهخیز و احتمال خطر را شناسایی کنند، نه اینکه روز و ساعت دقیق را با اطمینان اعلام کنند.
پیشنشانگرها و ایمنی قبل، حین و بعد
دانستن برای نجات جان
نشانههایی که احتمال وقوع زمینلرزه را مطرح میکنند «پیشنشانگر» نام دارند، اما هیچکدام به تنهایی پیشبینی قطعی و دقیق نمیدهند.
قبل از زمینلرزه
- سیم برق و نشتی گاز را بررسی کن.
- محل فیوز و شیرهای اصلی را بدان.
- قفسه و لوستر را محکم کن.
- اشیای سنگین را پایین بگذار.
- مکان امن و کیف امداد آماده کن.
هنگام زمینلرزه
- بیجهت حرکت نکن؛ همانجا پناه بگیر.
- زیر میز محکم یا کنار دیوار داخلی.
- از پنجره و شعله دور شو.
- بیرون: از دیوار، پل و سیم برق فاصله بگیر.
- خودرو: دور از پل و ساختمان توقف کن.
بعد از زمینلرزه
- مراقب پسلرزه باش و پیامهای رسمی را دنبال کن.
- به کودکان و افراد ناتوان کمک کن.
- در صورت بوی گاز، شیر را ببند و پنجره را باز کن.
- برق یا آب آسیبدیده را از منبع قطع کن.
- مواد شیمیایی پخششده را ایمن جمع کن.
علتهای آسیب و اصول ساختمان مقاوم
کاهش خسارت با طراحی درست
علتهای اصلی آسیب
- فروریختن ساختمان و افتادن شیشه و اثاثیه.
- آتشسوزی ناشی از شکست لوله گاز یا اتصال سیم برق.
- پسلرزه و فروریختن بخشهای نیمهتخریبشده.
دو اصل کلی
جرم کمتر نیروی لرزهای را کم میکند و تقارن پیچش و تمرکز تنش را کاهش میدهد.
| اصل ساختمانسازی | توضیح |
|---|---|
| سبکسازی، بهویژه سقف | جرم کمتر، نیروی اینرسی کمتر |
| پرهیز از زمین شیبدار | خطر ناپایداری دامنه و حرکت زمین |
| تقارن پلان | مکعب و مکعبمستطیل مقاومتر از شکلهای نامنظم |
| توزیع مناسب بازشوها | در و پنجره زیاد یا تجمع در یک سمت، دیوار را ضعیف میکند |
| اتصال سقف و دیوار | اجزای ساختمان باید یکپارچه عمل کنند |
| مهاربند ضربدری | در قاب فلزی، تیرآهنهای ضربدری پایداری جانبی را زیاد میکنند |
ژئوفیزیک و زمینساخت
پیوند علم با زندگی و کارآفرینی
ژئوفیزیک
دانش میانرشتهای فیزیک و زمینشناسی برای مطالعه ویژگیهای فیزیکی زمین. ابزارها: امواج لرزهای، مقاومت الکتریکی، مغناطیس و گرانش. کاربرد: شناخت درون زمین و اکتشاف معدن، نفت و آب زیرزمینی.زمینساخت یا تکتونیک
بررسی ساختارهای پوسته و نیروهای سازنده آنها؛ چگونگی تشکیل کوهها و اقیانوسها، زمینلرزه و حرکت ورقهها.گسلها، درزهها و چینها هم در تجمع منابع زیرزمینی و هم در طراحی پروژههای عمرانی اهمیت دارند. متخصصان در سازمانهای زمینشناسی، مؤسسات ژئوفیزیک و لرزهشناسی، مدیریت بحران و شهرداریها فعالیت میکنند.
پایان فصل چهارم
صفحه سفید و گذار به فصل زمینشناسی و سلامت
در نسخه کتاب، این صفحه عملاً سفید و پایان فصل چهارم است و مطلب آموزشی تازهای ندارد.
اولویتبندی فصل چهارم برای امتحان نهایی
بر پایه متن کتاب و الگوی نمونهسؤالهای بارگذاریشده.
اولویت خیلی بالا
- شش مرحله چرخه ویلسون و مثال هر مرحله
- تنش، مقاومت و رفتار سنگ
- امتداد و شیب و خواندن N30W / 50SW
- تفاوت درزه و گسل؛ عادی، معکوس و امتدادلغز
- تاقدیس، ناودیس و سن لایه مرکز
- تفرا و اندازه خاکستر، لاپیلی، بلوک و بمب
- امواج P، S، L و R
- تفاوت شدت و بزرگی؛ نسبت دامنه و انرژی
اولویت متوسط
- هورست و گرابن
- فواید آتشفشان
- کانون و مرکز سطحی
- پیشنشانگرها
- ایمنی قبل، حین و بعد
- اصول ساختمان مقاوم
اولویت پایینتر
- جزئیات تاریخی ویلسون و ریشتر
- اعداد کاربرد ML، Mb و Ms
- نام جزیره جاوه و جزئیات ایسلند
- فهرست کامل مراکز اشتغال صفحه ۷۵
- صفحه سفید ۷۶
آزمون خودسنجی فصل چهارم
گزینه مناسب را انتخاب کنید و سپس آزمون را تصحیح کنید.
۱) دریای سرخ مربوط به کدام مرحله چرخه ویلسون است؟
۲) کدام مرحله با برخورد قارهها و تشکیل زاگرس و هیمالیا همراه است؟
۳) فرادیواره در گسل عادی چگونه حرکت میکند؟
۴) تنش ایجادکننده گسل معکوس چیست؟
۵) در کدام چین، لایههای جدیدتر در مرکز قرار دارند؟
۶) ذرات جامد آتشفشانی کوچکتر از ۲ میلیمتر چه نام دارند؟
۷) اگر گدازه سیلیس کمتری داشته باشد، چه ویژگی دارد؟
۸) کدام موج فقط از جامد عبور میکند؟
۹) نخستین موج ثبتشده در لرزهنگار کدام است؟
۱۰) حرکت دایرهای ذرات، مخالف جهت امواج دریا، مربوط به کدام موج است؟
۱۱) با افزایش یک واحد بزرگی ریشتر، انرژی تقریباً چند برابر میشود؟
۱۲) کدام ویژگی برای یک زمینلرزه در همه نقاط یکسان است؟
۱۳) نقطه سطح زمین درست بالای کانون چیست؟
۱۴) کدام عبارت درباره پیشبینی زمینلرزه درست است؟
۱۵) هنگام زمینلرزه در ساختمان بهترین اقدام چیست؟
۱۶) بررسی ساختارهای پوسته، چینها و گسلها مربوط به کدام شاخه است؟
فلشکارت مرور پنجدقیقهای
روی کارت بزنید تا پاسخ نشان داده شود.