I forrige avsnitt har vi lært at materialet i de tidlige Jorden ble sortert gjennom prosessen av differensiering, med tettere materialer som jern og nikkel synker til sentrum, og lettere materialer (oksygen, silisium, magnesium) gjenværende nær overflaten. Som et resultat, Jorden består av lag av forskjellig sammensetning og økende tetthet som du flytter fra overflaten til sentrum (Figur 3.2.1).
Den tradisjonelle oppfatningen basert på kjemisk sammensetning gjenkjenner fire forskjellige lag:
Det indre kjerne ligger i sentrum av Jorden, og er om lag 1200 km tykk. Det er hovedsakelig består av jern og nikkel legeringer, med ca 10% består av oksygen, svovel eller hydrogen. Temperaturen i den indre kjernen er ca 6000 oC (10,800 av), som er omtrent temperaturen på overflaten av solen (avsnitt 3.1 forklarer kilder av denne intense varmen)., Til tross for den høye temperaturen som skal smelte disse metaller, den ekstreme trykk (bokstavelig talt fra vekten av verden) holder du den indre kjerne i den faste fasen. Solid metaller også gjøre den indre kjerne svært tett, på ca 17 g/cm3, som gir den indre kjernen om lag en tredjedel av Jordens totale masse.
Den ytre kjernen sitter utenfor den indre kjerne. Det har samme sammensetning som den indre kjerne, men den eksisterer som en væske, snarere enn et solid. Temperaturen er 4000-6000 oC, og metaller forbli i flytende tilstand fordi presset er ikke så stor som i den indre kjernen., Det er bevegelse av flytende jern i ytre kjerne som skaper Jordens magnetfelt (se avsnitt 4.2). Den ytre kjernen er 2300 km tykk, og har en tetthet på 12 g/cm3.
mantelen strekker seg fra den ytre kjernen til like under Jordens overflate. Det er 2900 km tykk, og inneholder ca 80% av Jordens volum. Mantelen består av jern og magnesium silikater og magnesium oksider, så det er mer lik den bergarter på Jordens overflate enn å materialet i kjernen. Mantelen har en tetthet på 4,5 g/cm3, og temperaturer i området 1000-1500 oC., Det øverste laget av mantelen er mer stiv, mens de dypere regioner er flytende, og det er bevegelse av flytende materiale i mantelen som er ansvarlig for platetektonikk (se kapittel 4.3). Magma som stiger til overflaten gjennom vulkaner kommer i mantelen.
Det ytterste laget er jordskorpen, og som danner solid, steinete overflaten av Jorden. Jordskorpen er i gjennomsnitt 15-20 km tykk, men noen steder, for eksempel i fjellet, skorpen kan nå en tykkelse på opp til 100 km. Det er to hovedtyper av jordskorpen; kontinental skorpe og oceanic crust som er forskjellige på en rekke måter., Kontinental skorpe er tykkere enn oceanic crust, gjennomsnittlig 20-70 km tykk, sammenlignet med 5-10 km for oceanic crust. Kontinental skorpe er mindre tett enn oceanic crust (2.7 g/cm3 v 3 g/cm3), og det er mye eldre. De eldste bergartene i kontinental skorpe er i ferd med 4.4 milliarder år gamle, mens de eldste oceanic crust bare går tilbake om 180 millioner år. Til slutt, de to typer av jordskorpen forskjellige i sin sammensetning. Kontinental skorpe er laget hovedsakelig av granitt., Dette er fordi t-banen eller overflate magmas kan kjøle seg sakte, noe som gir tid for krystallstrukturer å danne før steinene stivne, noe som fører til granitt. Oceanic crust er for det meste består av basalts. Basalts også form fra kjøling magmas, men de kule i nærvær av vann, noe som gjør dem kjølig mye raskere og ikke at det blir tid for å danne krystaller.
Basert på fysiske egenskaper, kan vi også dele de ytterste lagene av Jorden i lithosphere og asthenosphere. Den lithosphere består av jordskorpen og den kjølige, stiv, ytre 80-100 km av mantelen., Jordskorpen og ytre kappe beveger seg sammen som en enhet, slik at de er satt sammen i lithosphere. Den asthenosphere ligger under lithosphere, fra ca 100-200 km til ca 670 km dybde. Det inkluderer mer «plast» mykere delen av mantelen, hvor flytende bevegelser kan oppstå. Solid lithosphere er dermed flyter på væske asthenosphere.
Isostasy
for Å bidra til å forklare hvordan lithosphere er flytende på asthenosphere, trenger vi å undersøke begrepet isostasy. Isostasy refererer til måten en solid flyter på en væske., Forholdet mellom jordskorpen og mantelen er illustrert i Figur 3.2.2. På høyre side er et eksempel på en ikke-isostatic forholdet mellom en flåte og solid betong. Det er mulig å laste flåten opp med masse folk, og er det fortsatt ikke vil synke ned i betong. På venstre, forholdet er en isostatic en mellom to forskjellige flåter og et basseng som er full av peanut smør. Med bare én person om bord, redningsflåte flyter høyt i peanøttsmør, men med tre personer, det synker faretruende lav., Vi bruker peanøttsmør her, snarere enn vann, fordi viskositeten nærmere representerer forholdet mellom jordskorpen og mantelen. Selv om det har omtrent samme tetthet som vann, peanut smør er mye mer viskøs (stiv), og slik at selv om de tre-manns redningsflåte vil synke ned i peanøttsmør, så vil det ganske sakte.
forholdet av jordskorpen til mantelen er lik forholdet mellom flåter til peanut smør. Flåten med en person på den flyter komfortabelt høy. Selv med tre personer på den flåten er mindre tett enn peanut smør, så det flyter, men det flyter ubehagelig lave for de tre personer. Skorpen, med en gjennomsnittlig tetthet på om lag 2,6 gram per kubikk centimeter (g/cm3), er mindre tett enn mantelen (gjennomsnittlig tetthet på ca 3.,4 g/cm3 nær overflaten, men mer enn det på dybde), og så er det flytende på «plast» kappe. Når mer vekt er lagt til skorpen, gjennom prosessen med fjell bygning, det sakte synker dypere og dypere ned i mantelen og mantelen materiale som var der er skjøvet til side (Figur 3.2.3, venstre). Når det vekt er fjernet ved erosjon over flere titalls millioner år, skorpen returer og mantelen rock strømmer tilbake (Figur 3.2.3, høyre).
jordskorpen og mantelen svare på en lignende måte til istid. Tykke avleiringer av breis legge vekt på jordskorpen, og som mantelen under er presset ut til sidene, skorpen avtar. Når isen til slutt smelter, jordskorpen og mantelen vil sakte rebound, men full rebound vil trolig ta mer enn 10 000 år., Store deler av Canada er fortsatt kastes tilbake som en følge av tap av bre-is i løpet av de siste 12 000 år, og som vist i Figur 3.2.4, andre deler av verden opplever også isostatic rebound. Den høyeste frekvensen av friinntekt er i innenfor et stort område vest for Hudson Bay, som er der Laurentide-Isen Ark var den tykkeste (over 3000 m). Isen endelig forlot denne regionen rundt 8000 år siden, og jordskorpen er i dag kastes tilbake med en pris på nesten 2 cm/år.
Siden kontinental skorpe er tykkere enn oceanic crust, vil det flyte høyere og utvide dypere inn i mantelen enn oceanic crust. Skorpen er tykkeste der det er fjell, så den Moho vil bli dypere under fjellet enn under oceanic crust. Siden oceanic crust er også tettere enn kontinental skorpe, det flyter lavere på mantelen., Siden oceanic crust ligger lavere enn kontinental skorpe, og siden vannet renner nedover for å nå det laveste punktet, dette forklarer hvorfor har samlet seg vann over oceanic crust å danne hav.
*»Fysisk Geologi» av Steven Earle brukes under en CC-BY 4.0 internasjonal lisens., Last ned boken gratis på http://open.bccampus.ca