前節では、初期の地球の物質は、鉄やニッケルなどの密度の高い物質が中心に沈み、表面近くに軽い物質(酸素、ケイ素、マグネシウム)が残っているという分化の過程を経て分類されていることを学んだ。 その結果、地球は異なる組成の層で構成され、表面から中心に移動するにつれて密度が増加します(図3.2.1)。
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化学組成に基づく伝統的なビューは、四つの異なる層を認識します:
内核は地球の中心にあり、約1200kmの厚さです。 それは酸素、硫黄または水素で構成されて約10%が鉄の合金そしてニッケルで主に、構成されます。 内核の温度は約6000℃(10,800℃)であり、これはおおよそ太陽の表面温度である(第3.1節ではこの激しい熱の原因について説明している)。, これらの金属を溶かす高温にもかかわらず、極端な圧力(文字通り世界の重さから)は内核を固相に保ちます。 固体金属はまた、地球の総質量の三分の一について内核を与え、約17g/cm3で、内核は非常に密にします。
外側のコアは、内側のコアの外側に位置しています。 それは内核と同じ組成を持っていますが、固体ではなく流体として存在します。 温度は4000-6000oCであり、圧力が内部コアほど大きくないため、金属は液体状態にとどまります。, 地球の磁場を作り出すのは、外核内の流体鉄の動きです(セクション4.2を参照)。 外側のコアの厚さは2300kmで、密度は12g/cm3です。
マントルは、地球の表面のすぐ下に外側のコアから延びています。 それは2900キロの厚さであり、地球の体積の約80%を含んでいます。 マントルは鉄とマグネシウムのケイ酸塩とマグネシウムの酸化物から成っているので、コアの材料よりも地球の表面の岩石に似ています。 マントルの密度は4.5g/cm3であり、温度は1000-1500℃の範囲である。, マントルの最上層はより硬く、より深い領域は流体であり、プレートテクトニクスの原因となるのはマントル内の流体材料の運動である(4.3節参照)。 火山を通して表面に上昇するマグマは、マントルに由来します。
最も外側の層は地殻であり、地球の固体で岩の多い表面を形成しています。 地殻の厚さは平均15-20kmですが、山の下などのいくつかの場所では、地殻は最大100kmの厚さに達することがあります。 大陸地殻と海洋地殻は、いくつかの点で異なります。, 大陸地殻は海洋地殻よりも厚く、平均して20-70kmの厚さであり、海洋地殻の場合は5-10kmに比べて厚い。 大陸地殻は海洋地殻(2.7g/cm3対3g/cm3)よりも密度が低く、はるかに古い。 大陸地殻の中で最も古い岩石は約44億年前であり、最も古い海洋地殻は約180万年しかさかのぼりません。 最後に、地殻の二つのタイプは、その組成が異なります。 大陸地殻は主に花崗岩で作られています。, これは、地下または表面のマグマがゆっくりと冷却することができ、岩石が凝固する前に結晶構造が形成され、花崗岩につながるためです。 海洋地殻は主に玄武岩で構成されています。 玄武岩も冷却マグマから形成されますが、水の存在下で冷却されるため、冷却がはるかに速くなり、結晶が形成される時間が許されません。
物理的特性に基づいて、地球の最も外側の層をリソスフェアとアセノスフェアに分割することもできます。 リソスフェアは、地殻とマントルの冷たくて硬い外側の80-100kmで構成されています。, 地殻と外側のマントルは単位として一緒に移動するので、それらは一緒に結合されてリソスフェアになります。 アステノスフェアはリソスフェアの下にあり、約100-200kmから約670kmの深さにある。 これには、流体の動きが起こり得るマントルのより”プラスチック”な柔らかい領域が含まれます。 したがって、固体リソスフェアは流体アステノスフェア上に浮遊している。
アイソスタシー
リソスフェアがアステノスフェア上にどのように浮かんでいるかを説明するために、アイソスタシーの概念を調べる必要があります。 Isostasyは固体が液体で浮かぶ方法を示します。, 地殻とマントルの関係は図3.2.2に示されています。 右は、いかだと固体コンクリートとの間の非静水性関係の例です。 多くの人でいかだを積み上げることは可能であり、それでもコンクリートに沈むことはありません。 左側の関係は、二つの異なるいかだとピーナッツバターでいっぱいのスイミングプールの間の静水圧のものです。 ボード上の一人だけで、いかだは、ピーナッツバターの高い浮かぶが、三人で、それは危険なほど低く沈みます。, ここでは水ではなくピーナッツバターを使用していますその粘度は地殻とマントルの関係をより密接に表しているからです それは水とほぼ同じ密度を持っていますが、ピーナッツバターははるかに粘性(硬い)ですので、三人のいかだはピーナッツバターに沈むでしょうが、それはかなりゆっくりと行います。
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地殻とマントルの関係は、いかだとピーナッツバターの関係に似ています。 その上に一人のいかだが快適に高く浮かんでいます。 その上に三人でもいかだはピーナッツバターよりも密度が低いので、浮くが、それはそれらの三人のために不快に低く浮かぶ。 地殻の平均密度は立方センチメートル当たり約2.6グラム(g/cm3)で、マントルよりも密度が低い(平均密度は約3である。,表面の近くに4グラム/cm3が、深さでそれよりも多くの)、そしてそれは”プラスチック”マントルに浮かんでいます。 造山運動のプロセスを通して、より多くの重量が地殻に加えられる時に、それはゆっくりとマントルの中に深く沈み、そこにあったマントル材料は脇に押し出されます(図3.2.3、左)。 その重さが数千万年にわたる浸食によって取り除かれると、地殻は跳ね返り、マントル岩は流れ戻ります(図3.2.3、右)。
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地殻とマントルは氷河と同様の方法で反応します。 氷河氷の厚い蓄積は、地殻に重みを加え、下方のマントルが側面に押し込まれるので、地殻はおさまります。 氷が最終的に溶けると、地殻とマントルはゆっくりとはね返りますが、完全なはね返りはおそらく10,000年以上かかります。, カナダの大部分は、過去12,000年間にわたる氷河氷の喪失の結果として依然として反発しており、図3.2.4に示すように、世界の他の地域も地殻均衡反 ハドソン湾の西にある広い地域では、ローレンタイド氷床が最も厚かった(3,000m以上)。 氷は最終的に約8,000年前にこの地域を去り、地殻は現在、ほぼ2cm/年の割合で跳ね返っています。
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大陸地殻は海洋地殻よりも厚いため、海洋地殻よりも高く浮遊し、マントルの奥深くまで広がります。 地殻は山があるところで最も厚いので、モホは海洋地殻の下よりも山の下で深くなります。 海洋地殻も大陸地殻よりも密度が高いため、マントルの下部に浮かんでいます。, 海洋地殻は大陸地殻よりも低く、水は下り坂を流れて最低点に達するので、これは水が海洋地殻の上に蓄積して海洋を形成する理由を説明します。
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*スティーブン-アールによる”物理地質学”は、CC-BY4.0国際ライセンスの下で使用されています。, この本を無料でダウンロードしてくださいhttp://open.bccampus.ca