تحقیق دانش آموزی (ساختار زمین – آتشفشان ها)
کافه محتوا؛ مجری تحقیق دانش آموزی – مشاوره طرح جابر در دوره ابتدایی
**درباره طرح جابر، بیشتر بدانیم……
ثبت سفارش مشاوره
ساختمان درونی زمین
انسان از زمانهای قدیم مشتاق شناسایی ساختمان داخلی کره زمین بوده است و از آنجا که دسترسی مستقیم به قسمت های درونی امکان پذیر نبوده و حتی با تکنولوژی عصر حاضر نیز این کار مقدور نیست، روش های غیر مستقیم،ف همواره الهام بخش آدمی در کسب اطلاعات از قسمت های داخلی زمین بوده است. از این میان می‌توان خروج مواد مذاب درونی توسط آتشفشانها، چشمه‌های آب گرم و پدیده‌های مشابه را نام برد.
عناوینی که در این تحقیق دانش آموزی به آنها می پردازیم شامل موارد زیر است:
- ضخامت پوسته
- ترکیب شیمیایی پوسته
- جرم مخصوص پوسته
- مواد تشکیل دهنده پوسته
- گوشته بالائی
- گوشته پائینی
- پدیده های آتشفشانی
مقدمه
انسان از زمان های قدیم مشتاق شناسایی ساختمان داخلی کره زمین بوده است و از آنجا که دسترسی مستقیم به قسمت های درونی امکان پذیر نبوده و حتی با تکنولوژی عصر حاضر نیز این کار مقدور نیست.
روش های غیر مستقیم، همواره الهام بخش آدمی در کسب اطلاعات از قسمت های داخلی زمین بوده است. از این میان می‌توان خروج مواد مذاب درونی توسط آتشفشانها، چشمه‌های آب گرم و پدیده‌های مشابه را نام برد.
البته در سال های اخیر توسعه علم ژئوفیزیک اطلاعات غیر مستقیم گران قیمتی از ترکیب و ساختمان درونی زمین در اختیار ما قرار داده است.
از میان، انواع مختلف روش های ژئوفیزیکی نحوه حرکت امواج لرزه‌ای (امواج زمین لرزه) بیشترین کمک را در مورد شناساندن ترکیب و ساختمان درون زمین به بشر نموده است.
هرگاه ساختمان زمین در عمق مورد مطالعه قرار گیرد، سه قسمت مشخص را در آن می‌توان تشخیص داد.
زمين از سه لايه متفاوت تشكيل شده است. بسياري از زمين شناسان معتقدند كه زمين در مركز خود از مواد سنگين تر و با چگالي بيشتر تشكيل شده است و مواد سبكتر به سمت بالا حركت مي كنند.
زيرا پوسته زمين غالباً از مواد سبكتر(سنگ هاي بازالت و گرانيت) ساخته شده در حاليكه هسته آن شامل فلزات سنگين (نيكل و آهن) است.
- پوسته، لايه اي است كه شما بر روي آن زندگي مي كنيد، اين لايه به خوبي مطالعه و درك شده است.
- گوشته بسيار گرمتر از پوسته است و توانايي جريان زيادي دارد.
- هسته هاي دروني و بيروني، همچنان گرمتر هستند و فشار وارده در مركز زمين به اندازه اي است كه شما مي توانيد به وسيله آن، يك توپ را به يك تكه سنگ مرمر تبديل كنيد.
لایه های زمین
ضخامت پوسته
ضخامت متوسط پوسته زمین 33 کیلومتر است، ولی این ضخامت در تمام نقاط یکنواخت نیست، بلکه طبق نظریه ایزوستازی، پوسته در زیر اقیانوس ها به مراتب نازکتر از قاره‌ها است.
ضخامت پوسته از حداقل 10 کیلومتر در زیر دریاها تا حداکثر 60 کیلومتر در زیر کوه ها تغییر می‌کند.
ترکیب شیمیایی پوسته
از نظر ترکیب شیمیایی می‌توان پوسته زمین را به دو قسمت بالایی و پائینی تقسیم کرد.
- قشر بالایی پوسته از سنگ های گرانیت و گرانودیوریت تشکیل شده است که به علت دارا بودن مقدار زیادی سیلیسیم و آلومینیوم به نام سیال (Si , Al) نیز خوانده می‌شود.
- قشر زیرین پوسته بیشتر از سنگهایی با ترکیب بازالت تشکیل شده و به علت دارا بودن مقدار زیادی سیلیسیم و منیزیم به نام سیما (Si , Mg) معروف است. ضخامت قشر گرانیتی در نقاط مختلف زمین 10 تا 24 کیلومتر محاسبه شده است.
بیش از 99 درصد جرم پوسته زمین را 10 عنصر و فقط در حدود 0،65 درصد بقیه آن را سایر عناصر تشکیل میدهند.
بایستی توجه داشت که توزیع ترکیبات شیمیایی در تمام قسمتهای پوسته یکنواخت نیست و جنس مواد تشکیل دهنده پوسته در زیر اقیانوس ها و قاره ها متفاوت است.
جرم مخصوص پوسته
جرم مخصوص پوسته زمین در قسمت های مختلف یکسان نیست و امروزه فرض بر این است که جرم مخصوص پوسته در زیر اقیانوس ها کمی بیش از جرم مخصوص آن در زیر قاره هاست (نظریه ایزوستازی)، ولی می‌توان مقدار متوسط آن را 2،7 تا 2،8 گرم بر سانتیمتر مکعب در نظر گرفت.
**طرح جابر کلاس ششم را از اینجا مطالعه کنید…..
مواد تشکیل دهنده پوسته
به طور کلی می‌توان گفت که پوسته زمین از سنگ ها و سنگ ها از کانی‌ها تشکیل شده‌اند.
قسمتی از زمین را که بین دو انفصال موهورویچ و گوتنبرگ قرار دارد، گوشته می‌خوانند و بدین ترتیب این قسمت از زمین از عمق متوسط 33 تا 2900 کیلومتر گسترش دارد.
هرچند منحنی تغییرات سرعت در زیر پوسته، انفصال کاملاً مشخصی را نشان می‌دهد، ولی علت این انفصال هنوز به درستی روشن نیست.
عده‌ای این انفصال را به علت وجود اختلاف اساسی در ترکیب شیمیایی بین این دو قسمت می‌دانند، ولی به نظر عده‌ای دیگر ، این انفصال به علت تغییر خواص فیزیکی مواد موجود در این ناحیه است.
به عبارت دیگر، به نظر دانشمندان در دسته دوم، مواد تشکیل دهنده گوشته نیز نظیر پوسته زمین است، ولی به علت فشار و درجه حرارت زیاد ، شبکه اتمی مواد موجود در این قسمت ، متراکم شده و در نتیجه جرم مخصوص آن افزایش یافته و عامل اخیر باعث افزایش سرعت سیر امواج در این قسمت شده است.
بر اساس مطالعات ژئوفیزیکی دو انفصال در خواص گوشته زمین در اعماق 413 و 984 کیلومتری وجود دارد که آن را به گوشته بالائ ، ناحیه عبور و گوشته پائینی تقسیم می‌کند.
لایه های زمین
گوشته بالائی
منشأ بسیاری از پدیده‌های زمین شناسی مثل فعالیت های ماگمایی، زلزله‌های عمیق و تغییر مکان قاره‌ها ، در گوشته بالائی و ناحیه عبور است.جرم مخصوص این قسمت از گوشته در حدود 3،9 گرم بر سانتیمتر مکعب است.
گوشته پائینی
این قسمت از گوشته که بین اعماق 984 تا 2900 کیلومتری قرار دارد، هم جنس به نظر می‌رسد و از سیلیکات های منیزیم و آهن و اکسیدهایی مثل کرنزون، روتایل و اسپینل تشکیل شده است.
هسته زمین از عمق 290 کیلومتری تا مرکز زمین گسترش دارد و ضخامت کلی آن 3471 کیلومتر است.
مطالعات نشان داده است که در عمق تقریبی 5120 کیلومتری ، یک انفصال در خواص الاستیک هسته وجود دارد که بر مبنای آن می‌توان هسته را به دو قسمت خارجی و داخلی تقسیم کرد.
هسته خارجی از نظر خواص الاستیک، حالت مایع و هسته داخلی ، حالت جامد دارد. این تقسیم‌بندی از آنجا ناشی شده است که امواج عرضی از هسته خارجی عبور نمی‌کنند.
بنابراین ، این قسمت بایستی مایع باشد، ولی دلایل دیگری وجود دارد که نشان می‌دهد هسته داخلی خواص جامدات را داراست (مثلا سرعت سیر موج در هسته داخلی به طور ناگهانی افزایش می‌یابد.
قدیمی‌ترین نظریه‌ای که راجع به ترکیب شیمیایی هسته زمین بیان شده آن را از جنس آهن و نیکل می‌داند و اکنون عقیده همگانی بر این است که ترکیب هسته خارجی و داخلی زمین هر دو از آهن و نیکل است و این دو فقط از نظر خواص فیزیکی متفاوت‌اند.
**راهنمای جامع برای اجرای پروژه طرح جابربن حیان در دوره ابتدایی – خرید بسته
پدیده های آتشفشان
آتشفشان یک پدیده زمین شناسی است که به وسیله آن مواد آتشفشانی (به صورت مذاب ، گاز ، قطعات جامد یا هر سه دسته) از درون زمین به سطح آن راه می یابند. انباشتگی این مواد در محل خروج، برجستگی هایی به نام کوه آتشفشان ایجاد می نماید.
آتشفشان یکی از پدیده های طبیعی و دائمی زمین شناسی است که در طول تاریخ زمین شناسی نسبتاً بدون تغییر باقی مانده و در ایجاد، تحول و تکامل پوسته و گوشته زمین نقش اساسی داشته و دارد.
تولید مواد آتش فشانی و پدیده های مؤثر در ایجاد آتشفشان از دوره پرکامبرین تا عهد حاضر تغییر چندانی نداشته است؛ آنچه در این راستا تغییر کرده است، نوع دانسته ها، چگونگی اندیشیدن و نحوه بهره گیری از آنهاست.
آتشفشان ها پدیده های جهانی هستند و در سایر کرات منظومه شمسی به ویژه سیارات مشابه زمین یک پدیده عادی محسوب می شود و آتشفشان بی شک در کیهان نیز رخ می دهد.
همچنین پوشش سطحی ماه اغلب با سنگ های آتشفشانی پوشیده شده است و بارزترین ارتفاعات مریخ توسط آتش فشانها ساخته شده است.
ساختار آتشفشان
**انتخاب موضوع تحقیق دانش آموزی برای طرح جابر کلاس پنجم…
علم آتشفشان شناسی به مباحث نحوه تشکیل و تحول ماگما، چگونگی جابجایی و حرکت انواع مواد، گدازه ها و ماگماها و نیز تحولات آنها در اتاقک های ماگمایی، چگونگی فعالیت آتش فشان ها و گسترش مواد آتشفشانی در سطح زمین، چگونگی تحول مواد آتشفشانی و … اشاره می کند.
علم آتشفشان شناسی از برخی علوم زمین چون پترولوژی، تکتونیک جهانی، ژئوشیمی، چینه شناسی، رسوب شناسی، ژئوفیزیک، کیهان شناسی و برخی دیگر از علوم تجربی مانند شیمی، فیزیک، آمار و ریاضی کمک می گیرند.
كوه هاي آتشفشاني با كوه هاي معمولي بسيار متفاوت مي‌باشند، زيرا اين كوه ها توسط فرايندهايي نظير چين‌خوردگي يا بالاآمدگي يا فرسايش ايجاد نشده‌اند بلكه در اثر تجمع مواد فوراني نظير لاوا،بمب‌هاي آتشفشاني و يا خاكسترهاي آتشفشاني ايجاد شده است.
يك آتشفشان معمولاً يك تپه مخروطي شكل و يا يك كوه مي‌باشد كه در اثر تجمع مواد مذاب اطراف دودكش كه به مخزن مواد در زير زمين وصل است ايجاد شده است.
حركت مواد مذاب توسط نيروي ارشميدس و يا فشار گازها و به دليل سبك تر بودن ماگما از سنگ هاي اطراف خود به بالا رانده مي‌شود و در نهايت در نواحي از پوسته كه ضعيف مي‌باشد پوسته را شكسته و ماده مذاب به سطح زمين مي‌رسد.
بدين ترتيب، فوران آغاز مي‌شود و در صورتي كه آتشفشان انفجاري باشد به صورت قطعات لاوا و سنگ هاي ديگر به هوا پرتاب مي شوند.
دراين صورت قطعات درشت بلوك ها در اطراف آتشفشان انباشته مي‌شوند و همچنين ممكن است ذرات ريز خاكستر توسط جريان‌هاي بادهاي استراتوسفري پيرامون كره زمين حركت كرده و در نهايت رسوب كنند.
مواد مذابي كه در زيرزمين قرار دارند و از طريق دودكش يا لوله آتشفشاني به طرف بالا حركت مي‌نمايند كه اصطلاحاً ماگما ناميده مي‌شوند. اما بعد از اينكه اين ماگما از آتشفشان فوران نموده با آن لاوا (گدازه) گفته مي‌شود.
گدازه هنگامي كه از دودكش به خارج حركت مي‌نمايد، ماده گداخته سرخ و متخلخلي مي‌باشد اما در اثر سرد و اكسيد شدن به رنگ قرمز تيره، خاكستري و يا رنگ هاي ديگر تغيير مي‌نمايد.
گدازه‌هاي خيلي داغ، داراي گاز فراوان همچنين حاوي آهن و منيزيم به صورت سيال بوده و جرياني نظير قير داغ دارند.
در صورتيكه گدازه‌هاي سردتر، با گاز كم و درصد بالاي سيليس و سديم و پتاسيم جريان آرامي نظير حركت عسل غليظ بر روي شيب دارند.
فوران مواد مذاب از آتشفشان
**آموزگاران بخوانند؛ موضوع تحقیق دانش آموزی کلاس چهارم تا ششم دبستان
ماده مذاب موجود در زيرزمين كه در حال صعود به طرف قسمت هاي بالاي پوسته زمين مي‌باشد حاوي بلورها، قطعات سنگهاي دربرگيرنده گازهاي محلول مي‌باشد.
اين ماده مذاب عمدتاً حاوي اكسيژن، سيليس، آلومينيوم، آهن، منيزيم، كلسيم، سديم، پتاسيم، تيتانيم و منگنز مي‌باشد. البته ماگماها ممكن است داراي عناصر ديگر به صورت جزئي باشند.
در حين سرد شدن ماگما در داخل زمين كه معمولاً به آرامي صورت مي‌گيرد. بلورهاي كاني هاي مختلف تشكيل شده و در نهايت كل ماگما به صورت جامد در آمده و سنگ هاي آذرين دروني و يا سنگهاي ماگما‌تيك را ايجاد مي‌نمايد.
اين مواد مذاب از طريق شكستگي ها به طرف بالا حركت مي‌نمايد. در برخي از مواقع مواد مذاب در داخل زمين تجمع حاصل كرده و اشكالي نظير باتوليت، دايك و … را مي‌سازند.
در پوسته قاره‌اي، ماگما در اعماق مختلف گوشته بالايي ايجاد مي‌شود. انواع مختلف مواد مذاب در پوسته ممكن است با يكديگر نزديك شده و ماگماهايي با تركيب شيميايي بسيار گسترده‌‌اي را ايجاد نمايند.
ماگما داراي گازهاي حل شده مي‌باشد و با بالا آمدن ماگما به سطح زمين چون فشار طبقات بالايي كاهش مي‌يابد اين گاز آزاد شده و در نهايت اگر فشار گاز كافي باشد به آتشفشان حالت انفجاري مي‌دهد.
هرگاه گدازه به صورت سيال باشد و داراي گرانروي پايين باشد، گازهاي موجود در‌آن به راحتي آزاد مي‌شوند شده و آتشفشان به صورت آرام با خروج گدازه سيال به فعاليت خود ادامه دهد.
ولي در صورتيكه گدازه ضخيم بوده و داراي گرانروي بالا باشد خروج گاز از ماگما به سختي انجام مي‌شود و تراكم گاز در گدازه منجر به انفجار شده و آتشفشان‌هاي انفجاري را ايجاد مي‌نمايد.
**مشابه سازی: این آزمایش را انجام داده اید:
گازهاي موجود در گدازه را مي‌توان با گاز موجود در يك شيشه نوشابه مقايسه نمود. هنگامي كه انگشتمان را بر روي درب شيشه گذاشته و آن را به شدت تكان مي دهيم گاز جدا شده از نوشابه به صورت حباب هايي ايجاد مي‌شود و هر گاه انگشتمان را به صورت ناگهاني برداريم محتويات داخل نوشابه به بيرون فوران خواهد نمود. گازهاي داخل ماگما نيز چنين رفتاري را از خود نشان مي‌دهند.
مواد مذاب آتشفشان
آزمایش های علمی در کلاس ششم را از این لینک مطالعه کنید…..
جدايش شديد گازها از گدازه ممكن است توليد سنگي بنام پوميس را نمايد. اين سنگ به علت وجود حباب هاي گاز در آن بسيار سبك بوده و بر روي آب شناور مي‌باشد.
در بسياري از آتشفشان هاي انفجاري، شدت انفجار آنقدر زياد بوده كه مقداري از مواد تشكيل دهنده آتشفشان به هوا پرتاب شده و خاكسترهاي آتشفشاني و گردوغبار آتشفشان ها را تشكيل دهند.
اگر ماگما نزديك به سطح زمين سرد شود سنگهاي آذرين ريزبلور و يا شيشه‌اي را بوجود مي‌آورد.
در صورتي كه دما در سطح زمين به سرعت كاهش يابد سنگهاي آتشفشانی را بوجود مي‌آورد. كه از مشخصه آنها مي‌توان قرار گرفتن بلورها در زمينه‌‌اي شيشه و يا مواد كريستالي دانه‌ريزتر را نام برد.
هر گاه ماگما در اعماق زمين قرار داشته باشد و هرگز به سطح زمين نرسد به آرامي سرد شده و بنابراين در نهايت سنگهاي آذرين با بلورهاي درشت را ايجاد مي‌نمايد.
پس از بلوري شدن نهايي و سنگي شدن ممكن است اين توده‌ها تحت تأثير عواملي نظير فرسايش پس از هزاران و ميليون‌ها سال در سطح زمين نمايان شود و بدين‌ترتيب توده‌هاي بزرگ از سنگ هاي آذرين دروني ظاهر مي‌شوند. مثلاً گرانيت الوند همدان و يا گرانيت علم‌كوه از مثالهاي بارز در اين رابطه مي‌باشد.
بسته راهنمای طرح جابر
با تهیه بسته آموزشی طرح جابربن حیان برای دانش آموزان دوره دبستان، از تمام جزئیات تحقیق کلاس ششم در این پروژه اطلاع یابید .
شاید به این مطالعه نیز علاقه مند باشید:
ثبت سفارش مشاوره
خدمات کافه محتوا برای مشاوره و تحقیق دانش آموزی در خدمت شما عزیزان خواهد بود. درخواست خود را از طریق فرم ثبت سفارش برای ما ارسال کنید. یا با شماره های مربوطه تماس حاصل نمایید.
