Nella sezione precedente abbiamo visto che il materiale nei primi Terra sono stati ordinati attraverso il processo di differenziazione, con materiali più densi, come il ferro e il nichel naufragio al centro, e i materiali più leggeri (ossigeno, silicio, magnesio) rimanendo vicino alla superficie. Di conseguenza, la Terra è composta da strati di diversa composizione e densità crescente mentre ci si sposta dalla superficie al centro (Figura 3.2.1).
La visione tradizionale basata sulla composizione chimica riconosce quattro strati distinti:
Il nucleo interno si trova al centro della Terra ed è spesso circa 1200 km. È composto principalmente da leghe di ferro e nichel, con circa il 10% composto da ossigeno, zolfo o idrogeno. La temperatura nel nucleo interno è di circa 6000 oC (10.800 dI), che è approssimativamente la temperatura della superficie del sole (sezione 3.1 spiega le fonti di questo calore intenso)., Nonostante l’alta temperatura che dovrebbe fondere questi metalli, l’estrema pressione (letteralmente dal peso del mondo) mantiene il nucleo interno nella fase solida. I metalli solidi rendono anche il nucleo interno molto denso, a circa 17 g / cm3, dando al nucleo interno circa un terzo della massa totale della Terra.
Il nucleo esterno si trova al di fuori del nucleo interno. Ha la stessa composizione del nucleo interno, ma esiste come fluido, piuttosto che solido. La temperatura è 4000-6000 oC e i metalli rimangono allo stato liquido perché la pressione non è grande come nel nucleo interno., È il movimento del ferro fluido nel nucleo esterno che crea il campo magnetico terrestre (vedere sezione 4.2). Il nucleo esterno ha uno spessore di 2300 km e una densità di 12 g/cm3.
Il mantello si estende dal nucleo esterno appena sotto la superficie terrestre. Ha uno spessore di 2900 km e contiene circa l ‘ 80% del volume della Terra. Il mantello è costituito da silicati di ferro e magnesio e ossidi di magnesio, quindi è più simile alle rocce della superficie terrestre che ai materiali nel nucleo. Il mantello ha una densità di 4,5 g / cm3 e temperature nell’intervallo 1000-1500 oC., Lo strato superiore del mantello è più rigido, mentre le regioni più profonde sono fluide, ed è il movimento dei materiali fluidi nel mantello che è responsabile della tettonica a placche (vedere sezione 4.3). Il magma che sale in superficie attraverso i vulcani ha origine nel mantello.
Lo strato più esterno è la crosta, che forma la superficie solida e rocciosa della Terra. La crosta ha uno spessore medio di 15-20 km, ma in alcuni punti, come sotto le montagne, la crosta può raggiungere spessori fino a 100 km. Ci sono due tipi principali di crosta; crosta continentale e crosta oceanica che differiscono in un certo numero di modi., La crosta continentale è più spessa della crosta oceanica, con una media di 20-70 km di spessore, rispetto a 5-10 km per la crosta oceanica. La crosta continentale è meno densa della crosta oceanica (2,7 g/cm3 contro 3 g/cm3) ed è molto più antica. Le rocce più antiche della crosta continentale hanno circa 4,4 miliardi di anni, mentre la più antica crosta oceanica risale solo a circa 180 milioni di anni. Infine, i due tipi di crosta differiscono nella loro composizione. La crosta continentale è fatta in gran parte di granito., Questo perché i magmi sotterranei o superficiali possono raffreddarsi lentamente, il che consente alle strutture cristalline di formarsi prima che le rocce si solidifichino, il che porta al granito. La crosta oceanica è composta principalmente da basalti. I basalti si formano anche dai magmi di raffreddamento, ma si raffreddano in presenza di acqua, il che li fa raffreddare molto più velocemente e non consente il tempo per la formazione dei cristalli.
In base alle caratteristiche fisiche, possiamo anche dividere gli strati più esterni della Terra nella litosfera e nell’astenosfera. La litosfera è costituita dalla crosta e dal fresco, rigido, esterno 80-100 km del mantello., La crosta e il mantello esterno si muovono insieme come unità, quindi sono combinati insieme nella litosfera. L’astenosfera si trova sotto la litosfera, da circa 100-200 km a circa 670 km di profondità. Include la regione più” plastica ” più morbida del mantello, dove possono verificarsi movimenti fluidi. La litosfera solida galleggia quindi sull’astenosfera fluida.
Isostasia
Per aiutare a spiegare come la litosfera galleggia sull’astenosfera, dobbiamo esaminare il concetto di isostasia. Isostasia si riferisce al modo in cui un solido galleggerà su un fluido., La relazione tra la crosta e il mantello è illustrata nella Figura 3.2.2. Sulla destra è un esempio di una relazione non isostatica tra una zattera e calcestruzzo solido. È possibile caricare la zattera con un sacco di persone, e ancora non affonderà nel cemento. A sinistra, la relazione è isostatica tra due diverse zattere e una piscina piena di burro di arachidi. Con una sola persona a bordo, la zattera galleggia in alto nel burro di arachidi, ma con tre persone, affonda pericolosamente basso., Stiamo usando il burro di arachidi qui, piuttosto che l’acqua, perché la sua viscosità rappresenta più da vicino la relazione tra la crosta e il mantello. Sebbene abbia circa la stessa densità dell’acqua, il burro di arachidi è molto più viscoso (rigido), e quindi anche se la zattera di tre persone affonderà nel burro di arachidi, lo farà abbastanza lentamente.
La relazione tra la crosta terrestre e il mantello è simile alla relazione delle zattere con il burro di arachidi. La zattera con una persona su di esso galleggia comodamente in alto. Anche con tre persone su di esso la zattera è meno densa del burro di arachidi, quindi galleggia, ma galleggia a disagio per quelle tre persone. La crosta, con una densità media di circa 2,6 grammi per centimetro cubo (g/cm3), è meno densa del mantello (densità media di circa 3.,4 g / cm3 vicino alla superficie, ma più di quello in profondità), e quindi galleggia sul mantello” di plastica”. Quando più peso viene aggiunto alla crosta, attraverso il processo di costruzione della montagna, affonda lentamente più in profondità nel mantello e il materiale del mantello che era lì viene messo da parte (Figura 3.2.3, a sinistra). Quando quel peso viene rimosso dall’erosione per decine di milioni di anni, la crosta rimbalza e la roccia del mantello scorre indietro (Figura 3.2.3, a destra).
La crosta e il mantello rispondono in modo simile alla glaciazione. Spessi accumuli di ghiaccio glaciale aggiungono peso alla crosta, e mentre il mantello sottostante viene schiacciato ai lati, la crosta si attenua. Quando il ghiaccio alla fine si scioglie, la crosta e il mantello rimbalzeranno lentamente, ma il rimbalzo completo richiederà probabilmente più di 10.000 anni., Gran parte del Canada sta ancora rimbalzando a causa della perdita di ghiaccio glaciale negli ultimi 12.000 anni e, come mostrato nella Figura 3.2.4, anche altre parti del mondo stanno vivendo un rimbalzo isostatico. Il più alto tasso di sollevamento è all’interno di una vasta area ad ovest della baia di Hudson, che è dove la calotta di ghiaccio Laurentide era la più spessa (oltre 3.000 m). Il ghiaccio ha finalmente lasciato questa regione circa 8.000 anni fa, e la crosta sta attualmente rimbalzando ad una velocità di quasi 2 cm/anno.
Poiché la crosta continentale è più spessa della crosta oceanica, galleggerà più in alto e si estenderà più in profondità nel mantello rispetto alla crosta oceanica. La crosta è più spessa dove ci sono montagne, quindi il Moho sarà più profondo sotto le montagne che sotto la crosta oceanica. Poiché la crosta oceanica è anche più densa della crosta continentale, galleggia più in basso sul mantello., Poiché la crosta oceanica si trova più in basso della crosta continentale, e poiché l’acqua scorre in discesa per raggiungere il punto più basso, questo spiega perché l’acqua si è accumulata sulla crosta oceanica per formare gli oceani.
*”Physical Geology” di Steven Earle usato sotto una licenza internazionale CC-BY 4.0., Scarica questo libro gratuitamente su http://open.bccampus.ca