I tidligere afsnit har vi lært, at materialer, der i begyndelsen Jorden, blev sorteret gennem den proces af differentiering, med tungere materialer som jern og nikkel synker til centrum, og lettere materialer (ilt, silicium, magnesium) resterende nær overfladen. Som et resultat er jorden sammensat af lag med forskellig sammensætning og stigende tæthed, når du bevæger dig fra overfladen til midten (figur 3.2.1).
Den traditionelle opfattelse, der er baseret på kemisk sammensætning genkender fire forskellige lag:
Den indre kerne ligger i centrum af Jorden, og ligger omkring 1200 km tyk. Den består primært af jernlegeringer og nikkel, med omkring 10% består af O .ygen, svovl eller hydrogen. Temperaturen i den indre kerne er omkring 6000 oC (10.800 af), hvilket er omtrent temperaturen på solens overflade (afsnit 3.1 forklarer kilderne til denne intense varme)., På trods af den høje temperatur, der skal smelte disse metaller, holder det ekstreme tryk (fra bogstaveligt talt verdens vægt) den indre kerne i den faste fase. De faste metaller gør også den indre kerne meget tæt på omkring 17 g/cm3, hvilket giver den indre kerne omkring en tredjedel af Jordens samlede masse.
den ydre kerne sidder uden for den indre kerne. Den har samme sammensætning som den indre kerne, men den eksisterer som en væske, snarere end et fast stof. Temperaturen er 4000-6000 oC, og metallerne forbliver i flydende tilstand, fordi trykket ikke er så stort som i den indre kerne., Det er bevægelsen af det flydende jern i den ydre kerne, der skaber Jordens magnetfelt (se afsnit 4.2). Den ydre kerne er 2300 km tyk og har en densitet på 12 g / cm3.
kappen strækker sig fra den ydre kerne til lige under jordens overflade. Den er 2900 km tyk og indeholder omkring 80% af Jordens volumen. Kappen består af jern-og magnesiumsilicater og magnesiumo .ider, så det ligner mere klipperne på jordens overflade end materialerne i kernen. Mantlen har en densitet på 4,5 g / cm3 og temperaturer i området 1000-1500 oC., Det øverste lag af kappen er mere stift, mens de dybere områder er flydende, og det er bevægelsen af flydende materialer i kappen, der er ansvarlig for pladetektonik (se Afsnit 4.3). Magma, der stiger til overfladen gennem vulkaner, stammer fra mantlen.
det yderste lag er skorpen, som danner jordens faste, stenede overflade. Skorpen er gennemsnitlig 15-20 km tyk, men nogle steder, såsom under bjerge, kan skorpen nå tykkelser på op til 100 km. Der er to hovedtyper af skorpe; kontinental skorpe og oceanisk skorpe, der adskiller sig på en række måder., Kontinental skorpe er tykkere end oceanisk skorpe, i gennemsnit 20-70 km tyk, sammenlignet med 5-10 km for oceanisk skorpe. Kontinental skorpe er mindre tæt end oceanisk skorpe (2,7 g/cm3 vs. 3 g/cm3), og den er meget ældre. De ældste klipper i continental crust er omkring 4, 4 milliarder år gamle, mens den ældste oceaniske skorpe kun går tilbage omkring 180 millioner år. Endelig er de to typer skorpe forskellige i deres sammensætning. Kontinental skorpe er lavet stort set af granit., Dette skyldes, at underjordiske eller overflademagmaer kan afkøle langsomt, hvilket giver tid til, at krystalstrukturer dannes, før klipperne størkner, hvilket fører til granit. Oceanisk skorpe består for det meste af basalter. Basalter dannes også fra afkølende magmas, men de afkøles i nærværelse af vand, hvilket gør dem kølige meget hurtigere og tillader ikke tid til krystaller at danne.
baseret på fysiske egenskaber kan vi også opdele de yderste lag af jorden i litosfæren og asthenosfæren. Litosfæren består af skorpen og den kølige, stive, ydre 80-100 km af kappen., Skorpen og ydre kappe bevæger sig sammen som en enhed, så de kombineres sammen i litosfæren. Asthenosfæren ligger under litosfæren, fra omkring 100-200 km til omkring 670 km dyb. Det inkluderer det mere” plastiske ” blødere område af mantlen, hvor væskebevægelser kan forekomme. Den faste litosfære flyder således på den flydende asthenosfære.
Isostasy
for at hjælpe med at forklare, hvordan litosfæren flyder på asthenosfæren, skal vi undersøge begrebet isostasy. Isostasy henviser til den måde, et fast stof vil flyde på en væske., Forholdet mellem skorpe og kappe er illustreret i figur 3.2.2. Til højre er et eksempel på et ikke-isostatisk forhold mellem en flåde og fast beton. Det er muligt at læsse tømmerflåden op med masser af mennesker, og det vil stadig ikke synke ned i betonen. Til venstre er forholdet en isostatisk mellem to forskellige flåder og en s .immingpool fuld af jordnøddesmør. Med kun en person om bord flyder flåden højt i jordnøddesmørret, men med tre personer synker det farligt lavt., Vi bruger jordnøddesmør her, snarere end vand, fordi dens viskositet nærmere repræsenterer forholdet mellem skorpen og kappen. Selvom det har omtrent samme tæthed som vand, er jordnøddesmør meget mere tyktflydende (stift), og selvom den tre-personers flåde vil synke ned i jordnøddesmør, vil den gøre det ganske langsomt.
forholdet mellem Jordens skorpe kappe, svarer til forholdet mellem flåder til peanut butter. Flåden med en person på den flyder komfortabelt højt. Selv med tre personer på den er flåden mindre tæt end jordnøddesmørret, så det flyder, men det flyder ubehageligt lavt for de tre personer. Skorpen, med en gennemsnitlig densitet på omkring 2, 6 gram pr.kubikcentimeter (g/cm3), er mindre tæt end mantlen (gennemsnitlig densitet på cirka 3.,4 g / cm3 nær overfladen, men mere end det i dybden), og så flyder det på “plastik” mantlen. Når der tilføjes mere vægt til skorpen gennem processen med bjergbygning, synker den langsomt dybere ned i mantelen, og mantelmaterialet, der var der, skubbes til side (figur 3.2.3, venstre). Når denne vægt fjernes ved erosion over titusinder af millioner år, springer skorpen tilbage, og mantelstenen strømmer tilbage (Figur 3.2.3, højre).
skorpen og kappen reagerer på samme måde som glaciation. Tykke ophobninger af is lægger vægt på skorpen, og når kappen nedenunder presses til siderne, falder skorpen. Når isen til sidst smelter, vil skorpen og mantlen langsomt rebound, men fuld rebound vil sandsynligvis tage mere end 10.000 år., Store dele af Canada er stadig rebounding som følge af tabet af is i de sidste 12.000 år, og som vist i figur 3.2.4 oplever andre dele af verden også isostatisk rebound. Den højeste løftehastighed er inden for et stort område vest for Hudson Bay, hvor Laurentide indlandsisen var den tykkeste (over 3.000 m). Is forlod endelig denne region for omkring 8.000 år siden, og skorpen er i øjeblikket rebounding med en hastighed på næsten 2 cm/år.
da kontinental skorpe er tykkere end oceanisk skorpe, vil den flyde højere og strække sig dybere ind i mantlen end oceanisk skorpe. Skorpe er tykkeste, hvor der er bjerge, så Moho vil være dybere under bjerge end under havskorpen. Da oceanisk skorpe også er tættere end kontinental skorpe, flyder den lavere på kappen., Da havskorpen ligger lavere end den kontinentale skorpe, og da vand strømmer ned ad bakke for at nå det laveste punkt, forklarer dette, hvorfor vand har samlet sig over havskorpen for at danne verdenshavene.
*”Fysisk Geologi” af Steven Earle, der anvendes under en CC-BY 4.0 international licens., Download bogen gratis på http://open.bccampus.ca