in het vorige hoofdstuk leerden we dat materialen in het begin van de aarde werden gesorteerd door het proces van differentiatie, waarbij dichtere materialen zoals ijzer en nikkel naar het centrum zinkden en lichtere materialen (zuurstof, silicium, magnesium) dicht bij het oppervlak bleven. Als gevolg hiervan bestaat de aarde uit lagen van verschillende samenstelling en toenemende dichtheid als je van het oppervlak naar het centrum beweegt (figuur 3.2.1).
de traditionele weergave op basis van chemische samenstelling herkent vier verschillende lagen:
de binnenste kern ligt in het centrum van de aarde en is ongeveer 1200 km dik. Het bestaat voornamelijk uit ijzerlegeringen en nikkel, met ongeveer 10% bestaat uit zuurstof, zwavel of waterstof. De temperatuur in de binnenste kern is ongeveer 6000 oC (10.800 of), dat is ongeveer de temperatuur van het oppervlak van de zon (paragraaf 3.1 verklaart de bronnen van deze intense hitte)., Ondanks de hoge temperatuur die deze metalen zou moeten smelten, houdt de extreme druk (van letterlijk het gewicht van de wereld) de binnenste kern in de vaste fase. De vaste metalen maken ook de binnenste kern zeer dicht, met ongeveer 17 g / cm3, waardoor de binnenste kern ongeveer een derde van de totale massa van de aarde.
de buitenkern bevindt zich buiten de binnenkern. Het heeft dezelfde samenstelling als de binnenste kern, maar het bestaat als een vloeistof, in plaats van een vaste stof. De temperatuur is 4000-6000 oC, en de metalen blijven in de vloeibare toestand omdat de druk niet zo groot is als in de binnenste kern., Het is de beweging van het vloeibare ijzer in de buitenste kern die het magnetische veld van de aarde creëert (zie paragraaf 4.2). De buitenste kern is 2300 km dik en heeft een dichtheid van 12 g/cm3.
De Mantel strekt zich uit van de buitenste kern tot net onder het aardoppervlak. Het is 2900 km dik en bevat ongeveer 80% van het volume van de aarde. De mantel bestaat uit ijzer en magnesium silicaten en magnesiumoxiden, dus het lijkt meer op de rotsen van het aardoppervlak dan op de materialen in de kern. De mantel heeft een dichtheid van 4,5 g / cm3, en temperaturen in het bereik van 1000-1500 oC., De bovenste laag van de mantel is stijver, terwijl de diepere gebieden vloeibaar zijn, en het is de beweging van vloeibare materialen in de mantel die verantwoordelijk is voor platentektoniek (zie Paragraaf 4.3). Magma dat door vulkanen aan de oppervlakte komt, komt uit de mantel.
de buitenste laag is de korst, die het vaste, rotsachtige oppervlak van de aarde vormt. De korst is gemiddeld 15-20 km dik, maar op sommige plaatsen, zoals onder de bergen, kan de korst diktes bereiken tot 100 km. Er zijn twee hoofdtypen korst: continentale korst en oceanische korst die op verschillende manieren van elkaar verschillen., De continentale korst is dikker dan de oceanische korst en is gemiddeld 20-70 km dik, vergeleken met 5-10 km voor de oceanische korst. Continentale korst is minder dicht dan oceanische korst (2,7 g/cm3 vs.3 g/cm3), en het is veel ouder. De oudste rotsen in de continentale korst zijn ongeveer 4,4 miljard jaar oud, terwijl de oudste oceanische korst slechts ongeveer 180 miljoen jaar oud is. Ten slotte verschillen de twee soorten korst in hun samenstelling. Continentale korst bestaat grotendeels uit graniet., Dit komt omdat ondergrondse of oppervlaktemagma ‘ s langzaam kunnen afkoelen, waardoor er tijd is voor kristalstructuren om zich te vormen voordat de rotsen stollen, wat leidt tot graniet. De oceanische korst bestaat voornamelijk uit basalten. Basalten vormen zich ook uit het koelen van magma ‘ s, maar ze koelen af in de aanwezigheid van water, waardoor ze veel sneller afkoelen en er geen tijd is voor het vormen van kristallen.op basis van fysische kenmerken kunnen we de buitenste lagen van de aarde ook verdelen in de lithosfeer en de asthenosfeer. De lithosfeer bestaat uit de korst en de koele, stijve, buitenste 80-100 km van de mantel., De korst en de buitenste mantel bewegen samen als een eenheid, zodat ze samen in de lithosfeer worden gecombineerd. De asthenosfeer ligt onder de lithosfeer, van ongeveer 100-200 km tot ongeveer 670 km diep. Het omvat de meer” plastic ” zachtere regio van de mantel, waar vloeibare bewegingen kunnen optreden. De vaste lithosfeer drijft dus op de vloeibare asthenosfeer.
Isostasy
om te helpen verklaren hoe de lithosfeer op de asthenosfeer drijft, moeten we het concept van isostasy onderzoeken. Isostasy verwijst naar de manier waarop een vaste stof zal drijven op een vloeistof., De relatie tussen de korst en de mantel wordt geïllustreerd in Figuur 3.2.2. Rechts is een voorbeeld van een niet-isostatisch verband tussen een vlot en massief beton. Het is mogelijk om het vlot op te laden met veel mensen, en het zinkt nog steeds niet in het beton. Aan de linkerkant is de relatie isostatisch tussen twee verschillende vlotten en een zwembad vol pindakaas. Met slechts één persoon aan boord drijft het vlot hoog in de pindakaas, maar met drie personen zinkt het gevaarlijk laag., We gebruiken hier pindakaas, in plaats van water, omdat de viscositeit de relatie tussen de korst en de mantel beter weergeeft. Hoewel het ongeveer dezelfde dichtheid heeft als water, is pindakaas veel kleveriger( stijf), en dus hoewel het driepersoons vlot in de pindakaas zal zinken, zal het dit vrij langzaam doen.
de relatie tussen de aardkorst en de mantel is vergelijkbaar met de relatie tussen de vlotten en de pindakaas. Het vlot met één persoon erop drijft comfortabel hoog. Zelfs met drie mensen op het vlot is minder dicht dan de pindakaas, dus het drijft, maar het drijft ongemakkelijk laag voor die drie mensen. De korst, met een gemiddelde dichtheid van ongeveer 2,6 gram per kubieke centimeter (g/cm3), is minder dicht dan de mantel (gemiddelde dichtheid van ongeveer 3.,4 g / cm3 in de buurt van het oppervlak, maar meer dan dat op de diepte), en dus drijft het op de “plastic” mantel. Wanneer meer gewicht aan de korst wordt toegevoegd, door het proces van bergopbouw, zakt deze langzaam dieper in de mantel en wordt het mantelmateriaal dat er was opzij geschoven (figuur 3.2.3, links). Wanneer dat gewicht wordt verwijderd door erosie over tientallen miljoenen jaren, komt de korst terug en stroomt het mantelgesteente terug (figuur 3.2.3, rechts).
de korst en de mantel reageren op een soortgelijke manier als glaciatie. Dikke ophopingen van ijs voegen gewicht toe aan de korst, en als de mantel eronder aan de zijkanten wordt geperst, zakt de korst. Wanneer het ijs uiteindelijk smelt, zullen de korst en mantel langzaam terugslaan, maar volledige terugslag zal waarschijnlijk meer dan 10.000 jaar duren., Grote delen van Canada zijn nog steeds aan het herstellen als gevolg van het verlies van gletsjerijs in de afgelopen 12.000 jaar, en zoals blijkt uit figuur 3.2.4, ervaren andere delen van de wereld ook isostatisch herstel. Het hoogste stijgingspercentage ligt in een groot gebied ten westen van Hudson Bay, waar de Laurentide ijskap de dikste was (meer dan 3.000 m). Ijs verliet dit gebied uiteindelijk ongeveer 8.000 jaar geleden, en de korst is momenteel aan het herstellen met een snelheid van bijna 2 cm/jaar.
aangezien de continentale aardkorst dikker is dan de oceanische aardkorst, zal de aardkorst hoger drijven en dieper in de mantel doordringen dan de oceanische aardkorst. De korst is dikker waar bergen zijn, dus de Moho zal dieper onder bergen zijn dan onder de oceanische korst. Omdat de oceanische korst ook dichter is dan de continentale korst, drijft hij lager op de mantel., Omdat de oceanische korst lager ligt dan de continentale korst, en omdat water bergafwaarts stroomt om het laagste punt te bereiken, verklaart dit waarom water zich boven de oceanische korst heeft opgehoopt om de oceanen te vormen.
*” Physical Geology ” by Steven Earle used under a CC-BY 4.0 international license., Download dit boek gratis op http://open.bccampus.ca