اقرأ في هذا المقال
ما هي الطبقات الأرضية ذات السرعات الضعيفة؟
تبعاً للمعطيات الحديثة عن بنية وتركيب القشرة الأرضية والمعطف العلوي، فقد أصبح ثابتاً أن المعطف العلوي يمتد من انقطاع موهو (10 كيلو متر من العمق تحت المحيط و30 كيلو متر تحت القارات) حتى المنطقة الانتقالية (بحدود 30 كيلو متر، حيث يتوافق مع انتقال معدن الأوليفين إلى السطح).
كما يتضع مجموع القشرة والمعطف العلوي في الليثوسفير وقمة الأستينوسفير، وهما يتميزان باختلاف في الصفات الريولوجية (لدونة، كثافة، مرونة بالإضافة إلى سرعة اختراق الموجات الاهتازية للزلازل)، كما يشمل الليتوسفير على القشرة بكاملها وسقف المعطف العلوي، وتحت هذا السقف في قمة الأستينوسفير، بحيث تتوضع الطبقة ذات السرعة الضعيفة على عمق 100 إلى 200 كيلو متر.
وهو يختلف تبعاً لنوع القشرة الأرضية التي تتميز بانخفاض نسبي في سرعة الموجات الزلزالية من 3 إلى 6%، كما أن شدتها تقل من 1 إلى 10%، وهكذا يجب أن نتكلم عن طبقة ذات سرعة ضعيفة وشدة خفيفة، ولقد أطلق البعض على هذه الطبقة لفظة ممر فاقترح جوتنبرغ وجود هذا الممر ليشرح منطقة الظلال الموجودة بعمق 100 إلى 1000 كيلو متر من مصدر معين (هزة أرضية) كقاعدة عامة، وقد تم إثبات بعض التحاليل التالية:
- سمحت دراسة تشتت الاهتزازات السطحية بوجود هذه الطبقة ذات السرعات الضعيفة على مستوى الكرة الأرضية (تايكوشي).
- بينت دراسة التموجات الخاصة بالأرض التي لوحظت للمرة الأولى بعد الهزة الأرضية في الشيلي عام 1960 احتمال وجود طبقة ذات كثافة ضعيفة تحت الليتوسفير، وذلك كما أكدت معطيات الاهتزازات السطحية السابقة.
- سمحت دراسة عامل النوعية لمرونة الأرض بدلالة العمق وجود طبقة ذات شدة خفيفة، ومن الصعب إعطاء فكرة دقيقة عن تركيب الطبقة ذات السرعات الضعيفة، ولكن يمكن بتقريب أولي اعتبارها مماثلة لتركيب المعطف العلوي مع زيادة بنسبة السوائل أو بنسبة المواد الموجودة في حالة سائلة.
آلية تشكيل الطبقة الأرضية ذات السرعات الضعيفة:
حاولت فرضيات عديدة (فرضيات تم طرحها من قبل عدد من العلماء الجيولوجيين) تفسير تشكل الطبقة الأرضية ذات السرعات الضعيفة، ومن أهم هذه الفرضيات فيما يلي توضيحها:
- الطبقة الأرضية ذات السرعات الضعيفة ناتجة عن أثر حراري، حيث تشير تغيرات سرعات الموجات الاهتزازية مع الضغط والحرارة إلى أن هذين العاملين (أي الضغط والحرارة) يؤثران بشكل عكسي، إذ قد يلغي أحدهما الآخر، ففي معدن الأوليفين يوجد دليل على هذا الافتراض.
وبهذا استطاع الجيولوجيين بتأكيد أهمية الدور الحراري، وبخاصة أن الطبقة ذات السرعات الضعيفة تتميز بالموجات العرضية أكثر من الموجات الطولية، كما أن هذه الفرضية كانت موضع نقاش وجدال وقام العلماء الجيولوجيين بتوضيح عدم صحة ما سبق لمجموعة أسباب ومنها: (عدم امكانية تفسير سبب تخفيف شدة الموجات، عدم امكانية تفسير الانقطاع المفاجئ في السرعة). - تشكل الطبقة ذات السرعات الضعيفة بعملية ارتخاء، قام بعض الجيولوجيين بتفسير تشكل طبقة أرضية ذات سرعات ضعيفة بعملية الارتخاء تدوم وقتاً اعتماداً على المعادن والخلائط، فعلى سبيل المثال معدن الأوليفين، يوجد العديد من الأماكن البينية الممكنة التي يمكن أن تشغل من قبل الشوائب.
وبسبب عدم تجانس هذه الأماكن فإن جهداً غير متجانس يعمل على شغل قسم بشكل أفضل من الآخر وهذا يولد تشوهات غير لدنة كما في حالة المعادن، ويحدث ما يشبه الانقطاع حيث تكون فيه سرعة الموجات ضعيفة وتخف شدتها. - تشكل الطبقة ذات السرعات الضعيفة بخسارة حرارية ومرونية، أي عندما تخترق موجه عدداً من البلورات ذات المقاييس المتوسطة، فإذا كان طول الموجة أكبر بكثير (وهذا هو الحال في المعطف العلوي)، فإنه يحصل امتصاص للصوت وتبادل حراري ما بين داخل البلورة وأطرافها؛ وذلك لأن الجهد ليس واحداً داخل كل بلورة.
- تتأثر الطبقة ذات السرعات الضعيفة تأثيراً سائلي، فقد تم ملاحظة المحتبسات السائلة ضمن معدن الأوليفين والبايروكسين في المعطف العلوي على أنها تحتوي على غاز الكربون، وأن هذا السائل الكربوني يوجد في مجال الطبقة ذات السرعات الضعيفة، مما سمح بتفسير خواصها البلاستيكية.
- الطبقة ذات السرعات الضعيفة تتوافق مع وجود نطاق غير منتظم، إن وجود حركات غير منتظمة في الأستينوسفير مما يقود بواسطة عملية تسخين لزج إلى نوع من الانصهار، حيث يسمح بتفسير الصفات الخاصة للطبقة ذات السرعات الضعيفة.
- تتشكل الطبقة ذات السرعات الضعيفة بواسطة انصهار جزئي للمعطف العلوي، حيث فسر البعض تشكل الطبقة ذات السرعات الضعيفة بعملية انصهار جزئي للمعطف العلوي مؤدياً إلى تشكيل بيروديتيت (مركب من عدة عناصر مثل البازلت الذي ينصهر بواسطة انصهار جزئي بواسطة اندفاعات عميقة).
