آموزش علوم زمين براي مقاطع ابتدايي و راهنمايي و دبيرستان

[Borna66]

واژه Petrology به معنای سنگ شناسی در سال 1811 توسط پینکر تون ابداع و به کار برده شد. این نام از کلمات یونانی petra به معنی سنگ و logos به معنی بحث کردن مشتق گردیده است. سنگ عبارت از یک جسم طبیعی است که از یک کانی یا مجموعه ای از چند کانی تشکیل شده است و سنگ شناسی به معنای اعم قسمتی از علم زمین شناسی است که در آن راجع به طرز تشکیل ، منشا و همچنین توصیف و طبقه بندی و ترکیب سنگها صحبت می شود.

سنگ شناسی توصیفی قسمتی از سنگ شناسی است که در آن راجع به ترکیب ، مشخصات و طبقه بندی سنگها صحبت می شود. در سنگ شناسی توصیفی بسته به دقت مورد نظر از چشم غیر مسلح یا حداکثر با ذره بین دستی ، میکروسکوپ ، تجزیه شیمیایی ، دیفراکسیون اشعه ایکس و ... استفاده به عمل می‌آید.

[Borna66]

اطلاعات كلي درمورد زلزله‌ها

تصور كنيد كه بر روي يك نيمكت نشسته و به تلويزيون نگاه مي‌كنيد. ناگهان تلويزيون شروع به جلو و عقب رفتن مي‌كند. در ابتدا فكر مي‌كنيد كه بايد يك كاميون بزرگ يا پرواز نزديك به سطح زمين باشد. لرزش شديدتر مي‌شود. كتابها و عكسها شروع به افتادن از ديوار مي‌كنند و ممكن است به روي شما بيفتند. سعي مي‌كنيد كه بايستيد اما نمي‌توانيد تعادل خود را حفظ كنيد. در نهايت به روي زمين خوابيده و در زير يك ميز محكم پناه مي‌گيريد. يك صداي غرش به گوشتان مي‌رسد. تلويزيون به روي زمين مي‌افتد. صداي شكستن ظرفها را در آشپزخانه مي‌شنويد. اتاق فرو مي‌ريزد و توليد گرد و خاك مي‌كند. لرزش به تدريج كاهش مي‌يابد و در نهايت قطع مي‌شود و شما مي‌توانيد دوباره بايستيد. به بيرون مي رويد. درخت‌ها از جايشان كنده شده‌اند. خطوط انتقال نيرو در داخل خيابان پخش شده‌اند. يك ساختمان در نزديكي‌تان فرو ريخته است.

تجربه يك زلزله 7 ريشتري يكي از ترسناكترين تجربه طول عمر هر انساني است. اما زمين چگونه مي‌تواند اينقدر نابود كننده باشد.

زمين دقيقاً يك سنگ جامد نيست كه در حال چرخش به دور محورش باشد. زمين‌شناسان توانسته‌اند لايه‌هايي را در داخل زمين تعيين كنند كه عبارتند از هسته، گوشته و پوسته، اثر متقابل پوسته و گوشته باعث زمين‌لرزه‌هاي عميق مي‌شود. بخش بالايي گوشته از قسمتي بنام آستنوسفر كه به صورت بخش مذاب است، تشكيل شده است. ليتوسفر به صورت بلوك‌هايي بزرگ به روي آستنوسفر شناور است. اين بلوك همان صفحات هستند. صفحات در اثر چند عامل مثل: جريانهاي همرفت، جاذبه، چرخش زمين و ساير نيروها، به آرامي حركت مي‌كنند.

رنگهاي گرم شده اعماق زياد گرم شده و در اثر ازدياد حجم و كاهش چگالي به سمت بالا مي‌آيند در عوض مواد سرد و سنگين‌تر به سمت پايين مي‌روند كه باعث بوجود آمدن جريانهاي همرفت مي‌شوند. درواقع جريانهاي همرفت حركات چرخه‌اي سه بعدي هستند. اين چرخه به همين نحو مدام تكرار مي‌شود. اگر شما مقداري درمورد جريانهاي همرفت موجود در گوشته فكر كنيد پي مي‌بريد كه اين جريانها به روي پوسته تأثير مي‌گذارند. قاره‌ها از مواد سبكتري تشكيل شده‌اند و به نظر مي‌رسد كه هرگز در جريانهاي همرفت دخالت نكنند. درست مثل روغن است كه بر روي سطح آب شناور باشد و هميشه بر روي سطح باقي مي‌ماند.

در پوسته تنش‌هاي ديگري وجود دارند كه تفاوت زيادي با موارد ذكر شده قبلي دارند، و در اثر چرخش زمين به دور محور خود ايجاد مي‌شوند. استوا سريعتر از قطبين حركت مي‌كند.همانند حالتي كه يك بسكتباليست مي‌تواند يك توپ را با چرخاندن به روي نوك انگشتش متعادل نگهدار بازيكنان نقطه‌اي را كه نمي‌چرخد و در حال تعادل است پيدا مي‌كنند. درصورتي كه از محور چرخش زمين به دور خودش به سمت استوا حركت كنيد، سرعت حركت شما از صفر مايل در ساعت تا هزار مايل در ساعت تغيير مي‌كند را نمي‌توانيم در روي سطح زمين اين حركت را احساس كنيم ولي اگر از بيرون جو به زمين نگاه كنيم متوجه اين حركت خواهيم شد. خوب خرس‌هاي قطبي در قطب شمال و پنگوئن‌ها در قطب جنوب هيچ حركتي نمي‌كنند درصورتي كه مردم نيويورك با سرعت حدود 600 مايل در ساعت حركت مي‌كنند، حتي اگر در ترافيك گير كرده باشند. خوب در اين صورت اين نيرو چه نقشي مي‌تواند در ارتباط با زمين لرزه داشته باشد؟

اين دو تنش توليد شده توسط گردش زمين و جريانهاي همرفت نيروي زيادي به ليتوسفر وارد مي‌كنند. كه اين تنش‌ها را به صورت شكستگي‌ها يا به عبارت بهتر گسل‌ها آزاد مي‌كنند. به هرحال حركت در امتداد گسل‌ها موجب آزاد شدن نيروهايي مي‌شود كه به آنها امواج لرزه‌اي مي‌گوييم، وقتي كه اين امواج به سطح زمين مي‌رسند آن را لرزانده و باعث زمين لرزه مي‌شوند.

زلزله‌ها در اثر حركت ناگهاني و شكستن توده‌هاي سنگي در امتداد گسل‌هايي كه از قبل موجود بوده‌اند، ايجاد مي‌شوند. گسل عبارت از يك سطح شكسته شده در داخل پوسته زمين است. به نقطه‌اي از گسل كه جابجايي از آنجا شروع مي‌شود كانون زلزله گويند. و نقطه بالايي آن در سطح زمين كه مستقيماً در بالاي كانون قرار گرفته مركز سطحي گويند. گسل‌ها مي‌توانند در اثر كشش، فشارش، يا حركات لغزشي بوجود آيند.

امواج لرزه‌اي در سرتاسر زمين حركت مي‌كنند. آنها شامل انواع مختلفي از امواج مي‌شوند. دو نوع اصلي آن امواج p و s هستند.

نوع اول امواج pيا امواج اوليه ناميده مي‌شوند، چونكه آنها سريعترين امواج هستند و اولين امواجي هستند كه توسط لرزه نگار ثبت مي‌شوند. موج p را مي‌توانيم به عنوان يك موج فشاري – كششي توصيف كنيم، چونكه سنگهاي موجود در مسير حركتش را بوسيله انقباض و انبساط در امتداد افق حركت مي‌دهد. يك موج p به صورت يك نيروي ترافشارشي از داخل مواد عبور نمايد.

دومين نوع امواج لرزه‌اي اصلي اصلي موج s ناميده مي‌شود. امواج s امواجي برشي هستند. امواج s آهسته‌تر از نوع p حركت مي‌كنند. حركت يك ذره در موج برشي عمود بر جهت حركت خود موج است.

انرژي آزاد شماره طي يك زمين لرزه باعث لرزش زمين مي‌شود. اگر شما به مركز سطحي زمين لرزه نزديك باشيد لرزش شديدتر از حالتي خواهد بود كه در فاصله دورتري نسبت به آن قرار گرفته باشيد. اين تغييرات به دلايل متعددي بستگي دارند. اين نكته مهم است كه انرژي لرزه‌اي هنگام حركت موج در سنگ‌ها. در آنها انتشار مي‌يابد كه به دليلل اصطكاك و ديگر عوامل است. به علاوه انواع مختلف امواج لرزه‌اي با سرعت‌هاي متفاوتي حركت مي‌كنند. يعني در فاصله نزديك مركز سطحي تمام امواج با هم و در يك زمان به نقطهه موردنظر مي‌رسند كه در اين حالت زمين خيلي شديدتر و در يك دوره زماني كوتاه خواهد لرزيد در فاصله‌هاي دورتر از مركز سطحي بين زمان رسيدن امواج مختلف به نقطه موردنظر فاصله ايجاد مي‌شود. كه اين پراكنده شدن انرژي باعث مي‌شود لرزش با شدت كمتري انجام شود.
امواج لرزه‌اي توليد شده توسط يك زمين لرزه مي‌توانند بوسيله يك لرزه‌نگار ثبت و اندازه‌گيري شوند. ركوردهاي ثبت شده بوسيله لرزه‌نگار، لرزه نگاشت ناميده مي‌شوند.

[Borna66]

تقسيم بندي محيطهاي دريايي از نظر شکل شناسي

فلات قاره : کرانه درياها معمولا از يک قسمت کم و بيش مسطح يا داراي شيب ملايم به طرف دريا تشکيل مي‌گردد که به آن فلات قاره مي‌گويند.

شيب قاره : دنباله فلات قاره که داراي شيب تند بوده و به اعماق دريا منتهي مي‌گردد اصطلاحا آن را شيب قاره مي‌گويند.

تقسيم بندي محيطهاي دريايي از نظر عمق

منطقه ساحلي بين جزر و مد (Intertidal) : در اين منطقه تغييرات سطح آب معمولا بين جزر و مد است.

منطقه کم عمق (Littoral Zone) : اين منطقه بين 200 تا 2000 متر و از نظر بعضي زمين شناسان تا 4000 متر عمق واقع بوده و شيب قاره را شامل مي‌گردد.

منطقه بسيار عميق (Abyssal Zone) : اين منطقه شامل قسمتي از درياست که عمق آن بيشتر از3000 متر تا 4000 متر ميباشد .

انواع رسوبات

گلهاي مرجاني : نتيجه تجمع قطعات اسکلتي مرجانهاي مخلوط با قطعات جلبکهاي آهکي هستند، همچنين خرده‌هاي صدف نرم تنان ، خارپوستان و روزنه داران در رسوبات اين محيط ديده مي‌شوند.

گلهاي آهکي : نوعي از رسوبات همي پلاژيک هستند که نسبت درصد کربنات کلسيم آنها زياد است.

گلهاي آتشفشاني : نتيجه آتشفشانهاي زيردريايي و از نوع خاکسترهاي آتشفشاني هستند.

لجنهاي آهکي (calcareos): اين لجنها اصولا از نوع رسوبات آلي بوده، يا اينکه صدف آهکي ارگانيسمهاي پلاژيک قسمت مهمي از اين رسوبات را تشکيل مي‌دهند.


لجنهاي سيليسي (Siliceous ooz) : شامل لجنهاي حاوي پوسته راديولاريا (Radiolaria) و لجنهاي دياتومه‌دار هستند. نسبت درصد هر يک از موجودات (راديولر يا دياتومه) در اين لجنها از 20% تا 70% تغيير مي‌کند.

[Borna66]

تا سال 1980ميلادى از سوراخى لايه ازن خبرى نبود ؛ اما در سال 1985م ، دانشمندان از نازك شدن لايه ازن در قطب جنوب خبر دادند. در آن زمان با تحقيقات انجام شده علت نابودى مولكول هاى اوزون را ،گاز هاى cfc (كلر و فلوئور و كربن) مى دانستند. گاز هاى cfc بعنوان گاز هاى خنك كننده در يخچال ها ،كولرها و همچنين در مواد پلاستيكى مورد استفاده قرار مى گيرند . در cfc ها اتم هاى كلر ناپايدار و واكنش پذير مى باشند و هنگامى كه گاز هاى cfc به لايه هاى بالا مى روند ، در لايه هاى بالا بر اثر برخورد با نور خورشيد ،گاز هاى كلر آزاد مى شوند. اتم هاى كلر در لايه استراتوسفر با مولكول هاى اوزون واكنش مى دهند. هر اتم كلر به تنهايى مى تواند 100.000 مولكول اوزون را از بين ببرد . به همين دليل در گستره جهانى ،در سازمان ملل متحد ،در معاهده اى بنام معاهده مونترال كشورها متعهد شدند كه از توليد و فروش گاز هاى cfc خوددارى كنند ،و همچنين به كشور هاى فقير اين امكان را بدهند كه بجاى استفاده از گاز هاى cfc ، از گاز هاى خنك كننده ديگرى استفاده كنند. ما مى دانيم كه بيشترين كشور هاى صنعتى در نيم كره شمالى قرار دارند ، پس چرا در قطب جنوب لايه اوزون سوراخ شده است ؟! براي پاسخ به اين سوال ، پژوهش هاي زيادي انجام شده است كه بعضي از اين پژوهش ها تاكنون در دست تحقيق است . اخيراً دانشمندان علت ايجاد حفره در لايه اوزون را گرداب هاي سنگين ، كه در قطب جنوب جريان دارند ، مي دانند در زمستان در طول شبهاي قطبي، نور خورشيد درتمام سطح قطب جنوب در دسترس نيست ، به همين دليل در اين قطب در لايه استراتوسفر طوفان هاى سنگيني گسترش مى يابند كه به آن ها "گرداب قطبي"(polar vortex) مى گويند . گرداب قطبي مي تواند ذرات سازنده هوا را تجزيه كند .اين گرداب ها باعث ايجاد ابرهاى سردي مي شوند كه بر فراز قطب جنوب جريان مي يابند. كه به اين ابرها "ابر استراتوسفر قطبي" (polar stratosphere cloud) مي گويند.اختصار آن psc است. Pscها بسيار سرد هستند و دماي آن ها حدود 80- سيلسيوس است.* Psc از نيتريك اسيد تري هيدرات (nitric acid trihydrate) تشكيل شده است و با ابرهايي كه ما آن ها را در آسمان مي بينيم كاملاً متفاوتند. پس اين ابرهاي اسيدي مي توانند لايه اوزون را تخريب كنند. "بنايراين با استناد به تحقيقات انجام يافته ،موارد زير را مي توان از عوامل موثر در تخريب لايه اوزون دانست:

1)محور زمين به گونه اى مى باشد كه نور خورشيد به قطب شمال بيشتر از قطب جنوب مى تابد به همين دليل ضخامت لايه اوزون در قطب شمال بيشتراز ضخامت آن در قطب جنوب مى باشد (زيرا ما گفتيم كه پيوند ميان مولكول اكسيژن و اتم اكسيژن در مولكول اوزون بسيار ضعيف مى باشد و ممكن است با كوچكترين برخورد از هم جدا ويا با دريافت كوچكترين انرژى(مانند انرژى تابشى خورشيد ) به حالت اوليه خود برگردند)

2)از مورد دوم نتيجه مى گيريم كه هواى قطب جنوب سردتر از هواى قطب شمال مى باشد ، بنابراين هواى گرم هنگامى كه بر اثر جريان هايى به قطب جنوب مى روند ، چون سبك مى باشند ،به سمت بالا مى روند و موجب نابودى لايه هاى اوزون برفراز قطب جنوب مىشوند.

3)در زمستان نور خورشيد كاملاً در تمام سطح قطب جنوب در دسترس نمي باشد، واين امر باعث كاهش دما و تشكيل ابرهاي psc مي شود

4) ابرهاي psc اسيدي هستند و به همين دليل آن ها به لايه اوزون آسيب مي رسانند.

[Borna66]

دید کلی
از دیر باز گوهرهای متنوعی در جهان طبیعت وجود داشته که در مسیر تاریخ مورد توجه قرار گرفته است. تمدنهای مختلف بر حسب نوع فرهنگی که دارند از آنها استفاده می‌کردند. از گوهر‌های مختلف در کارهای تزئینی ، علمی ، صنعتی و ... بهره برداری می‌شود. برخی از گوهرهای معروف را در اینجا می‌آوریم.




الماس
طی دوره تاریخی ، الماس در بیشتر زمانها ، برجسته‌ترین مقام را به عنوان پرطرفدارترین گوهرداشت. اما در میان پیشینیان ، گوهر کمیابی بوده است. پلینی در سال 100 پس از میلاد اظهار می‌دارد که الماس با ارزش‌ترین گوهر سنگها است، اما فقط پادشاهان آن را می‌شناسند. ارزش بالای الماس حاصل سختی بالا ، جلای درخشان و پراکنش بالای آن ( که در آن برق رنگهای طیفی ایجاد می‌کند ) است. افزون بر این ، در اسیدها با قلیاها کاملا انحلال ناپذیر است. به دلیل همین مقاومت است که به آن adamas) از واژه‌ای یونانی به معنای شکست‌ناپذیر ) گفته می‌شد که بعدها واژه Diamond به معنی الماس از آن گرفته شد.


معروفترین الماسهای قدیمی ، الماس کوه نور بوده که پس از تراش مجدد ، وزن آن به 108.83 قیراط رسید و اکنون جزو گوهرهای تاج پادشاهی بریتانیاست. الماس مغول کبیر به وزن 180 قیراط که به تفصیل توسط تاورنیه تاجر معروف فرانسوی در اواسط سده هفدهم توصیف شده پس از تاراج دهلی در سال 1739 ناپدید شد. الماس آبی امید ( به وزن 45.52 قیراط ) که تاریخی طولانی از تراژدی و مصیبت به همراه داشته ، اکنون جایی را در وسط مجموعه گوهرهای موسسه اسمیتسونین واشنگتن دی‌.سی اشغال می‌کند. بزرگترین الماس گوهری دنیا به نام کولینان به وزن 3106 قیراط در سال 1905 در آفریقای جنوبی کشف شد.
بریل
کانی بریل به عنوان یک گوهر به صورت بلورهای شفاف به رنگهای گوناگون یافت شده و به هر کدام از آنها نامی داده می‌شود. گوشنیت نوع بی‌رنگ ، مورگانیت نوع صورتی ، آکوامارین نوع سبز آبی فام و بریل طلایی نوع زرد آن است. این بریلها ، گوهرهای زیبایی هستند و فقط گونه سبز پر رنگ آن یعنی زمرد ، به عنوان یک سنگ قیمتی رده بندی می‌شود. از روزگار باستان ، ارزش زیادی برای زمرد قائل بودند و امروزه نیز ارزش آن می‌تواند مساوی یا حتی بالاتر از الماس یا یاقوت باشد.




یاقوت سرخ و یاقوت کبود
این گوهرها که گونه‌هایی از کرندم هستند، از روزگار باستان ارزش بسیار زیادی داشته و هرماه با الماس و زمرد به عنوان با ارزشترین گوهرها در نظر گرفته می‌شدند. نام ruby ) یاقوت سرخ ) از واژه لاتین Rubber به معنی سرخ گرفته شده است و Sapphir )یاقوت کبود ) نیز از واژه لاتین Sapphires به معنی آبی گرفته شده و در آغاز به همه گوهر سنگهای آبی اطلاق می‌شد. امروزه تمامی کرندومهای گوهری به استثنای رنگ سرخ آن را سافیر می‌نامند. اما رنگ آن نیز بیان می‌شود برای مثال : سافیر زرد ، سافیر ارغوانی و غیره. در هر حال ، در تجارت گوهر ، سافیر به گونه آبی آن گفته می‌شود. یاقوتهای سرخ ، سایه‌های مختلفی از سرخ دارند، اما یاقوتهای سرخ سیر ( که به خون کبوتری معروف است ) بیشترین ارزش را دارد. گوهر سنگهای بی‌عیب با این رنگ به ندرت وزنی بیش از سه قیراط دارند و سنگهای با وزن بیش از 10 قیراط بی‌نهایت کمیاب است.
__________________
و او كسي است كه براي شما گوش و چشم و قلب و عقل آفريد :اما كمتر شكر او را به جا مي آوريد.