عناصر القشرة الارضية

تتكون الأرض من أربع طبقات أساسية موجودة في هيكل كروي، وتتميز الطبقات الأربع بخصائص فيزيائية وكيميائية مميزة تتأثر بموضعها من سطح الأرض، وهذه الطبقات هي القشرة، الوشاح، النواة الداخلية، والنواة الخارجية، ولها هذه الطبقات تأثير مباشر وغير مباشر على سطح الأرض .

طبقات الأرض الأساسية

طبقة النواة الداخلية

النواة الداخلية هي الطبقة المركزية للأرض، وتتألف من مواد كثيفة تراكمت خلال تشكل الأرض. على عكس النواة الخارجية التي تكون سائلة، النواة الداخلية صلبة بسبب الضغط المتزايد الذي يصلب الحديد فيها. يبلغ نصف قطر النواة الداخلية 750 ميل، ودرجات الحرارة داخلها يمكن أن تصل إلى أكثر من 10000 درجة فهرنهايت. تحتوي الطبقة بشكل رئيسي على عناصر من الحديد والنيكل، بالإضافة إلى رواسب معدنية ثقيلة من الذهب والفضة والبلاتين والبلاديوم والتنجستن .

طبقة النواة الخارجية

النواة الخارجية هي طبقة سائلة تبلغ عرضها 1430 ميلا وعمقها 2100 ميلا، وتصل درجة حرارتها إلى 10،345 فهرنهايت، مما يجعلها ساخنة بما يكفي لإذابة الحديد الذي يتكون منها، وتتميز بسرعة دوران عالية جدا تتجاوز سرعة دوران الأرض العادية، مما يؤدي إلى تشكيل المجال المغناطيسي للأرض .

طبقة الوشاح السفلي

يتميز الوشاح السفلي بأنه أكبر حجمًا من الوشاح العلوي، ويصل عمقه إلى 1800 ميل، وبالمقارنة مع الوشاح العلوي، يكون الوشاح السفلي أقل كثافة وصلبًا بسبب ارتفاع درجة الحرارة والضغط .

طبقة الوشاح العلوي

الوشاح العلوي هو الطبقة الثانية تحت القشرة الأرضية وتتميز بوجود مواد شبه منصهرة إلى صلبة، كما تحتوي طبقة الوشاح العلوي على تيارات حرارية داخلية تساهم في الحركات التكتونية للقشرة الأرضية وتشكيل الجبال وانتشار قاع البحر وتنظيم درجة الحرارة. يعتقد العلماء أن هذه الحركات كانت مفيدة في تشكيل القشرة الأرضية حيث تزداد درجة الحرارة والضغط داخل الوشاح مع العمق. تتواجد معظم المواد في الوشاح العلوي بشكل شبه منصهر، وتنتقل هذه المواد إلى السطح عن طريق الحركات التكتونية مثل الحركات البركانية. كما يتحكم الضغط في الوشاح العلوي في الخصائص الكيميائية والفيزيائية المختلفة، وتحتوي الصخور في الوشاح العلوي على كمية أقل من السيليكون والحديد والمغنيسيوم بالمقارنة بتلك الموجودة في القشرة الأرضية .

طبقة القشرة الأرضية

القشرة الأرضية هي الطبقة العليا والأنحف من طبقات الأرض وتتكون أساسا من صخور سيالة مثل الألومنيوم والسليكا. تمتد القشرة إلى عمق يتجاوز 3.1 ميل وتصل إلى أقصى عمق يبلغ 43.5 ميل. تحتوي القشرة على نوعين مختلفين وهما القشرة القارية والقشرة المحيطية. تدعم القشرة القارية كتلة الأرض الصلبة التي نعيش عليها، وتكون أقل كثافة من القشرة المحيطية. وتتميز بمستوى أعلى من الارتفاع بسبب كثافتها المنخفضة وتأثيرها على الزلازل. أما القشرة المحيطية فتدعم المحيطات وتتكون من صخور كثيفة مثل المغنيسيوم والصخور النارية السليكاتية. وفي المناطق التي تتلاقى فيها القشرة القارية والقشرة المحيطية، تصبح الخصائص الفيزيائية والكيميائية متشابهة .

العناصر الأكثر وفرة في القشرة الأرضية

تعتبر الأكسجين والسيليكون والألمنيوم هي العناصر الثلاثة الأكثر شيوعًا في القشرة الأرضية ، وتسمى الطبقة العلوية الصلبة للأرض الغلاف الصخري وتتكون من قشرة الأرض والجزء العلوي من الوشاح ، وتحدث معظم الأنشطة الجيولوجية التي تؤثر على الأرض في الغلاف الصخري وهي أكثر طبقات الأرض صلابة .

يتكون الغلاف الصخري من قشرة المحيطات والقارات. تشكل قشرة المحيطات الأرضية أرضيات البحار والمحيطات، بينما تتكون قشرة اليابسة من الكتل القارية. تعتبر قشرة الأرض ذات أهمية كبيرة، حيث تدعم الحياة البشرية والنباتية، وتحتوي على عناصر مثل الألومنيوم التي تسهل التطور التكنولوجي. فيما يلي عناصر قشرة الأرض .

الأكسجين

الأكسجين هو العنصر الأكثر وفرة في القشرة الأرضية ، ويشكل الأكسجين 46.6٪ من القشرة الأرضية ، وهو يوجد كمركب رئيسي لمعادن السيليكات حيث يتحد مع عناصر أخرى ، كما أنه موجود كمركب في الكربونات والفوسفات ، وللأكسجين أغراض صناعية وطبية وتجارية حيث يتم استخدامه مع الأسيتيلين لقطع ولحام المعادن ، كما يتم استخدامه في المستشفيات لتخفيف أمراض الجهاز التنفسي ويمكن استخدامه أيضًا لتصنيع المتفجرات من بين الاستخدامات العديدة الأخرى .

السليكون

السليكون هو العنصر الثاني الأكثر انتشارا في القشرة الأرضية بنسبة 27.7٪، حيث يتواجد مع الأكسجين لتشكيل معادن السيليكات في الوشاح والقشرة. ويتواجد السليكون في الرمل على نطاق واسع ويمكن الوصول إليه بسهولة على الأرض، كما يمكن استخراج السيليكون من الكوارتز والميكا والتلك. ويتم استخدام السيليكون لإنتاج السيليكونز المستخدمة في السوائل الهيدروليكية والعوازل الكهربائية ومواد التشحيم وغيرها .

يتم استخدام السيليكون الصلب بشكل رئيسي كموصل شبه موصل، وخاصة في أجهزة الكمبيوتر، ويتم استخدامه لصناعة الترانزيستورات في الصناعة الإلكترونية، ويستخدم السيليكون في صناعة الألمنيوم وصناعة سبائك الألومنيوم، ويتم استخدامه أيضا في إنتاج السيراميك والزجاج ومستحضرات التجميل والمبيدات الحشرية وبعض أنواع الصلب والمنتجات الصيدلانية .

الألمنيوم

الألمنيوم هو ثالث أكثر العناصر وجودا في قشرة الأرض بنسبة 8.1٪، ولا يوجد الألمنيوم على شكل عنصر وحيد بل كمركب، وتشمل المركبات الوفيرة للألمنيوم أكسيد الألومنيوم وهيدروكسيد الألومنيوم وكبريتات الألومنيوم البوتاسيوم، ويتم استخراج الألمنيوم من مركباته، وتستخدم سبائك الألومنيوم على نطاق واسع في صناعة أواني الطهي ومواد التغليف والتعبئة، وتستخدم في تصنيع أجزاء السيارات والصواريخ والآلات .

الحديد

يوجد حديد في قشرة الأرض بنسبة ٥٪، وتستخدم أفران الانفجار لاستخراج الحديد من خاماته. يتمتع الحديد بالعديد من التطبيقات الشائعة مثل صناعة الفولاذ، ويستخدم أيضا في صنع الأواني وأدوات المطبخ. كما يستخدم في صناعة الحديد الزهر والحديد المطاوع الذي يستخدم على نطاق واسع في العديد من الصناعات .

يتفاعل عنصر الحديد دائمًا مع الماء والأكسجين ويكون سطح الحديد عادة لامعًا ورماديًا فضيًا ، ولكن لديه ميل للأكسدة في الهواء الطلق لإنتاج أكسيد الحديد المائي المعروف باسم الصدأ ، ويكون الحديد في أنقى أشكاله ناعمًا نسبيًا ويتم تقويته وتقويته في عملية الصهر بإضافة نسبة صغيرة من الكربون .

تأثير التعدين على عناصر القشرة الأرضية

المعادن هي المواد التي تتكون بشكل طبيعي في الأرض، ولديها تكوين وهيكل كيميائي محدد، وهناك أكثر من 3000 نوع من المعادن المعروفة بعضها نادر وثمين مثل الذهب والماس، وبعضها الآخر أكثر شيوعا مثل الكوارتز، وهناك فقط حوالي مائة عنصر وهي البنية الأساسية لكل ما حولنا، ويمكن العثور عليها إما في شكلها النقي أو مجتمعة كيميائيا مع عناصر أخرى لتكوين مركبات، وهي عبارة عن عنصرين أو أكثر متصلين كيميائيا معا .

وتشمل العناصر الأخرى الغنية في قشرة الأرض الكالسيوم والصوديوم والبوتاسيوم والمغنيسيوم والتيتانيوم والهيدروجين، ويتضمن التعدين استخدام آلات ضخمة على سطح الأرض، وهذه الآلات تترك حفرة مفتوحة على الأرض وتؤثر سلبا على النظام البيئي الهش، وتسبب العمليات المستخدمة في التعدين إصدار منتجات ثانوية ضارة مثل المعادن الثقيلة والسامة التي تؤثر على الحياة البحرية والبرية، وبالتالي يؤدي التعدين المفرط إلى تدهور البيئة .