Dünyanın yapısı hakkındaki bilgilerimizin çoğu depremleri incelemekten gelir. Her deprem, göle düşen bir kayanın suyun içinden dalgalar göndermesi gibi her yöne dalgalar gönderir. Bu deprem dalgalarına sismik dalgalar denir. Bu sismik dalgaları yeryüzünde dolaşırken gözlemlemek, bilim insanlarına dalgaların içinden geçtiği farklı malzemeler hakkında bir fikir verir.
İki tür sismik dalga vardır: S dalgaları ve P dalgaları. Bu dalgalar, farklı malzeme türlerinden geçerken farklı davranırlar. Tıpkı bir ses dalgasının hava yerine sudan geçtiğinde farklı davranması gibi; Sismik dalgalar, maddenin farklı evrelerinden geçerken farklı davranırlar. Bilim adamları, P dalgalarının her tür materyalden geçeceğini, ancak S dalgalarının sıvıdan geçmeyeceğini biliyorlar.
Dünya birkaç katmandan oluşur. Her katmanın kendine has karakteristik özellikleri vardır. Bilim adamları, Dünya'nın katmanları hakkında iki şekilde düşünürler - kimyasal bileşim ve fiziksel özellikler açısından.
Kimyasal bileşime bağlı olarak, Dünya, Dünya'nın merkezinden dışarı doğru üç katmana ayrılabilir: çekirdek, manto ve kabuk.
Dünyanın en dış katı tabakasına kabuk denir. Mantonun üzerinde yer alır ve Dünya'nın sert dış kabuğudur. Kabuk, üzerinde yaşadığımız yüzeydir.
Kabuk 0-32 KM'dir (0-19.8 mil). Kabuk diğer katmanlara göre en ince ve yoğunluğu en az olan katmandır. Daha yumuşak, daha yoğun manto üzerinde yüzer. Kabuk katı kayadan oluşur ancak bu kayalar dünyanın her yerinde aynı değildir.
İki ana kabuk türü vardır:
Okyanus kabuğu , okyanusların altında bulunan ince bir tabakadır (yaklaşık 5 km). Nispeten ince olmasına rağmen en yoğun kabuk türüdür ve bazalt adı verilen metamorfik bir kayadan oluşur.
Kıta kabuğu kıtaları oluşturur ve okyanus kabuğunun üzerinde durur. Kıtasal kabuk, okyanus kabuğuna göre daha kalındır (30 km). Kıta kabuğu, granit gibi daha az yoğun kayalardan oluşur. Kıta kabuğu daha az yoğun olmasına rağmen, kıtaları oluşturan kayalardan oluştuğu için okyanus kabuğundan çok daha kalındır.
Dünyanın içi çok sıcak olduğu için, çekirdekten kabuğa doğru bir ısı akımı akar. Buna konveksiyon akımı denir. Bu akım yeryüzüne yaklaştıkça soğur. Kabuğun tabanı boyunca uzanan bu konveksiyon akımı, tektonik plakaların hareket etmesine neden olur. Levhaların sürekli hareketine levha tektoniği denir. Bu levhaların hareketi çok yavaştır ama bir araya geldiklerinde depreme neden olurlar. Mantodan gelen konveksiyon akımlarının ve atmosferin etkilerinin birleşimi, kabuğu yüzeyden tabanına kadar yaklaşık 0-1598 °F yapar. Kabuk ve atmosfer, dünyanın en soğuk katmanlarıdır.
Kabuk doğası gereği kırılgandır. Dünya hacminin yaklaşık %1'i ve dünya kütlesinin %0,5'i kabuktan yapılmıştır. Kabuğu oluşturan başlıca elementler Silika (Si) ve Alüminyumdur (Al) ve bu nedenle genellikle SIAL olarak adlandırılır.
Hidrosfer ve kabuk arasındaki süreksizlik, Conrad Süreksizliği olarak adlandırılır.
Kabuğun altındaki ve çekirdeğin üzerindeki tabaka mantodur. Yaklaşık 2900 km kalınlığındadır. Dünya hacminin yaklaşık %84'ü ve dünya kütlesinin %67'si manto tarafından işgal edilmiştir. Mantonun ortalama yoğunluğu 4.5g ∕ cm3'tür. Basınç arttığı için yoğunluk derinlikle artar.
Kabuk ve manto arasındaki süreksizliğe Mohorovich Süreksizliği veya Moho Süreksizliği denir.
Manto esas olarak silikon ve magnezyumdan yapılmış katı kayalardan oluşur ve bu nedenle SIMA olarak adlandırılır. Mantonun derinliklerinde, kayalar magnezyum ve demirden oluşur. Mantonun derinlikle birlikte yoğunlaşmasının bir başka nedeni de bu seviyedeki kayaçların demir içermesi ve demirin mantonun üst katmanlarındaki maddelerden daha yoğun olmasıdır.
Dünyanın mantosu farklı derinliklerde farklı sıcaklıklara sahiptir. Mantonun sıcaklığı derinlikle artar. 1598-3992°F arasında değişir. En yüksek sıcaklıklar, manto malzemesinin ısı üreten çekirdek ile temas halinde olduğu yerde meydana gelir. Manto, konvektif hücreler adı verilen boşluklarda manto boyunca dolaşan çok fazla ısı tutar. Isının hareketi, deniz tabanının ve kıtaların plakalarının kaymasına neden olabilir. Milyonlarca yıl boyunca, dünyanın plakaları oldukça fazla hareket edebilir. Bu değişimler hızlı bir şekilde gerçekleştiğinde, depremleri yaşarız.
Derinliğe bağlı olarak sıcaklığın bu sabit artışı jeotermal gradyan olarak bilinir. Jeotermal gradyan, farklı kaya davranışlarından sorumludur. Farklı kaya davranışları, mantoyu iki farklı bölgeye ayırmak için kullanılır. Üst mantodaki kayaçlar soğuk ve kırılganken, alt mantodaki kayalar sıcak ve yumuşaktır ancak erimezler. Üst mantodaki kayalar, baskı altında kırılacak ve deprem üretecek kadar kırılgandır. Ancak alt mantodaki kayalar yumuşaktır ve kuvvetlere maruz kaldıklarında kırılmak yerine akarlar.
Mantonun en üst katı kısmı ve kabuğun tamamı Litosferi oluşturur.
Astenosfer (80-200 km arası), litosferin hemen altında yer alan üst mantonun oldukça viskoz, mekanik olarak zayıf ve sünek, deforme olan bir bölgesidir. Astenosfer magmanın ana kaynağıdır ve üzerinde litosfer levhalarının/kıta levhalarının hareket ettiği tabakadır (levha tektoniği).
Üst manto ile alt manto arasındaki süreksizlik, Repetti Süreksizliği olarak bilinir.
Mantonun litosfer ve astenosferin hemen altında fakat çekirdeğin üzerinde kalan kısmına Mezosfer denir.
Dünyanın iç kısmı çekirdektir. Dünyanın bu kısmı, Dünya yüzeyinin yaklaşık 2900 km altındadır. Çekirdek, Guttenberg'in Süreksizliği ile mantodan ayrılır.
Çekirdek esas olarak demir (Fe) ve nikelden (Ni) oluşur ve bu nedenle NIFE olarak da adlandırılır. Çekirdek, Dünya hacminin yaklaşık %15'ini ve Dünya kütlesinin %32,5'ini oluşturur. 9.5 ile 14.5g∕ cm3 arasında değişen yoğunluğu ile Dünya'nın en yoğun katmanıdır.
Bilim adamları, P dalgalarının ve S dalgalarının hızlarını gözlemledikten sonra, dünyanın merkezinin dış çekirdek ve iç çekirdek olmak üzere iki katmana ayrıldığı sonucuna vardılar.
Dış çekirdek sıvıdır çünkü sıcaklık demir ve nikel metallerini eritecek kadar yüksektir. Dış çekirdek, yüzeyin yaklaşık 2900 km altında başlar ve yaklaşık 2300 km kalınlığındadır. Dünya döndüğü için, dış çekirdek iç çekirdeğin etrafında döner ve bu da Dünya'nın manyetizmasına neden olur. Manyetizma, denizciler tarafından binlerce ve binlerce yıldır Dünya'da yollarını bulmak için kullanılmıştır. Manyetizma ayrıca, Dünya atmosferi dışındaki parçacıkları uzaya 60.000 km'den fazla bir mesafeye kadar etkiler. Dış çekirdek yaklaşık 3992- 9032 °F'dir. Dış çekirdeğin yoğunluğu 10 g/cm3 ile 12.3 g∕ cm3 arasındadır.
İç çekirdek, dünya yüzeyinin 5150 kilometre (3200 mil) altındadır. Merkeze ulaşmak için hala yaklaşık 1300 kilometre (808 mil) daha seyahat etmek gerekecek. İç çekirdekteki sıcaklık yaklaşık 5000 – 6000 °C'dir (9032 – 10832 °F). Dış çekirdekle aynı malzemelerden yapılmıştır ancak yüksek basınç nedeniyle iç çekirdek katıdır. Burada, üstteki kayaların ağırlığının ürettiği muazzam basınç, atomları sıkıca bir araya getirecek kadar güçlüdür ve sıvı halini engeller. Bu yüksek basınç ve çekirdekteki yoğun metaller yoğunluğunu 13g∕ cm3 yapar.
Üst çekirdek ile alt çekirdek arasındaki süreksizliğe Lehmann Süreksizliği denir.
Dünya ayrıca, katmanın katı veya sıvı olması gibi fiziksel özelliklere göre katmanlara ayrılır.
Beş fiziksel katman, litosfer, astenosfer, mezosfer, dış çekirdek ve iç çekirdektir.
1. Litosfer - Dünya yüzeyinde bulunan en dış katı kaya tabakası litosferdir. Mantonun en üst kısmı olan hem kabuğu hem de katıyı içerir. Dünyanın diğer fiziksel katmanlarından nispeten daha az yoğundur. Litosfer, tektonik plakalar adı verilen parçalara bölünmüştür.
2. Astenosfer – Astenosfer, litosferin altında bulunur ve çok yavaş hareket eden katı kayadan yapılmış zayıf veya yumuşak bir örtü tabakasıdır. Litosferin altında bulunur. Tektonik plakalar astenosferin üzerinde hareket eder.
3. Mezosfer - Mantonun güçlü, alt kısmına mezosfer denir. Mezosferdeki kaya, astenosferdeki kayadan daha yavaş akar. Mezosfer, astenosferden çok daha yoğundur.
4. Dış çekirdek - Dış çekirdek, Dünya'nın çekirdeğinin sıvı tabakasıdır. Dış çekirdek, mantonun altında yer alır ve iç çekirdeği çevreler.
5. İç çekirdek - İç çekirdek, gezegenimizin katı, yoğun merkezidir. İç çekirdek, dış çekirdeğin altından Dünya'nın merkezine kadar uzanır.
Litosfer ve astenosfer, kabuk ve manto ile aynı değildir. Kabuk ve manto, Dünya'nın bileşimsel katmanlarıdır. Litosfer ve astenosfer fiziksel katmanlardır. Litosfer kabuğu ve mantonun katı, en dış kısmını içerir. Kabuk, litosferden daha incedir ve silika açısından zengin ve Dünya'nın diğer katmanlarındaki kaya malzemesinden çok daha az yoğun olan kaya malzemesi içerir. Astenosfer, katı litosfer ile mezosfer arasında yarı katı bir katmandır.
Astenosfer bir sıvı değildir. Astenosferi oluşturan kaya malzemesi sünektir, yani yavaşça gerilebilir. Astenosfer, Dünya'nın iç kısmının yoğun ısısı nedeniyle esnektir. Astenosferin alt kısmındaki kaya malzemesi ısındıkça yavaşça yükselir. Yükseldikçe soğumaya ve tekrar batmaya başlar. Böylece, astenosferdeki kaya malzemesi muazzam konveksiyon hücrelerinde dolaşır. Bu konveksiyon hücreleri tektonik plaka hareketine neden olur. Astenosfer üzerinde duran litosfer plakaları, astenosfer yavaşça akarken birlikte taşınır. Litosfer plakalarının hareketi depremlere ve volkanlara neden olur.
