Introducere în Oceanografie

În secțiunea anterioară am învățat că materialele de la începutul Pământului, au fost sortate prin procesul de diferențiere, cu materiale mai dense, cum ar fi fier și nichel se scufunda la centru, și materiale mai ușoare (oxigen, siliciu, magneziu) rămase la suprafață. Drept urmare, Pământul este compus din straturi de compoziție diferită și densitate crescândă pe măsură ce vă deplasați de la suprafață la centru (figura 3.2.1).

viziunea tradițională bazată pe compoziția chimică recunoaște patru straturi distincte:

miezul interior se află în centrul Pământului, și este de aproximativ 1200 m grosime. Acesta este compus în principal din aliaje de fier și nichel, cu aproximativ 10% compus din oxigen, sulf sau hidrogen. Temperatura din miezul interior este de aproximativ 6000 oC (10,800 de), care este aproximativ temperatura suprafeței Soarelui (secțiunea 3.1 explică sursele acestei călduri intense)., În ciuda temperaturii ridicate care ar trebui să topească aceste metale, presiunea extremă (de la literalmente greutatea lumii) menține miezul interior în faza solidă. Metalele solide fac, de asemenea, miezul interior foarte dens, la aproximativ 17 g/cm3, oferind miezului interior aproximativ o treime din masa totală a Pământului.

miezul exterior se află în afara miezului interior. Are aceeași compoziție ca și miezul interior, dar există ca un fluid, mai degrabă decât un solid. Temperatura este de 4000-6000 oC, iar metalele rămân în stare lichidă, deoarece presiunea nu este la fel de mare ca în miezul interior., Mișcarea fierului fluid în miezul exterior este cea care creează câmpul magnetic al Pământului (vezi secțiunea 4.2). Miezul exterior are o grosime de 2300 km și are o densitate de 12 g/cm3.mantaua se extinde de la miezul exterior la doar sub suprafața Pământului. Are o grosime de 2900 km și conține aproximativ 80% din volumul Pământului. Mantaua este formată din silicați de fier și magneziu și oxizi de magneziu, deci este mai asemănătoare cu rocile de pe suprafața Pământului decât cu materialele din miez. Mantaua are o densitate de 4,5 g/cm3, iar temperaturile în intervalul 1000-1500 oC., Stratul superior al mantalei este mai rigid, în timp ce regiunile mai adânci sunt fluide, iar mișcarea materialelor fluide din manta este responsabilă de tectonica plăcilor (vezi secțiunea 4.3). Magma care se ridică la suprafață prin vulcani provine din manta.stratul exterior este crusta, care formează suprafața solidă, stâncoasă a Pământului. Crusta are o grosime medie de 15-20 km, dar în unele locuri, cum ar fi sub munți, crusta poate atinge grosimi de până la 100 km. Există două tipuri principale de crustă; crusta continentală și crusta oceanică care diferă în mai multe moduri., Crusta continentală este mai groasă decât crusta oceanică, cu o grosime medie de 20-70 km, comparativ cu 5-10 km pentru crusta oceanică. Crusta continentală este mai puțin densă decât crusta oceanică (2,7 g/cm3 față de 3 g/cm3) și este mult mai veche. Cele mai vechi roci din crusta continentală au aproximativ 4, 4 miliarde de ani, în timp ce cea mai veche crustă oceanică se întoarce doar cu aproximativ 180 de milioane de ani. În cele din urmă, cele două tipuri de crustă diferă în compoziția lor. Crusta continentală este făcută în mare parte din granit., Acest lucru se datorează faptului că magmele subterane sau de suprafață se pot răci încet, ceea ce permite timp pentru formarea structurilor cristaline înainte ca rocile să se solidifice, ceea ce duce la granit. Crusta oceanică este compusă în cea mai mare parte din bazalturi. Bazaltele se formează și din magmele de răcire, dar se răcesc în prezența apei, ceea ce le face să se răcească mult mai repede și nu permite timp pentru formarea cristalelor.pe baza caracteristicilor fizice, putem împărți și straturile exterioare ale Pământului în litosferă și astenosferă. Litosfera constă din crusta și rece, rigid, exterior 80-100 km de manta., Crusta și mantaua exterioară se mișcă împreună ca unitate, astfel încât acestea sunt combinate împreună în litosferă. Astenosfera se află sub litosferă, de la aproximativ 100-200 km până la aproximativ 670 km adâncime. Acesta include regiunea mai moale” plastică ” a mantalei, unde pot apărea mișcări fluide. Litosfera solidă plutește astfel pe astenosfera fluidă.pentru a explica modul în care litosfera plutește pe astenosferă, trebuie să examinăm conceptul de izostazie. Isostazia se referă la modul în care un solid va pluti pe un fluid., Relația dintre crustă și manta este ilustrată în figura 3.2.2. În dreapta este un exemplu de relație non-izostatică între o plută și beton solid. Este posibil să încărcați pluta cu o mulțime de oameni și tot nu se va scufunda în beton. În stânga, relația este una izostatică între două Plute diferite și o piscină plină de unt de arahide. Cu o singură persoană la bord, pluta plutește sus în untul de arahide, dar cu trei persoane, se scufundă periculos de jos., Folosim unt de arahide aici, mai degrabă decât apă, deoarece vâscozitatea sa reprezintă mai îndeaproape relația dintre crustă și manta. Deși are aproximativ aceeași densitate ca și apa, untul de arahide este mult mai vâscos (rigid) și, deși pluta de trei persoane se va scufunda în untul de arahide, va face acest lucru destul de încet.

relația dintre scoarța Pământului a mantalei este similară cu relația dintre plute de la untul de arahide. Pluta cu o singură persoană pe ea plutește confortabil. Chiar și cu trei oameni pe el pluta este mai puțin densă decât untul de arahide, așa că plutește, dar plutește inconfortabil de scăzut pentru acei trei oameni. Crusta, cu o densitate medie de aproximativ 2, 6 grame pe centimetru cub (g/cm3), este mai puțin densă decât mantaua (densitate medie de aproximativ 3.,4 g/cm3 aproape de suprafață, dar mai mult decât la adâncime), și astfel plutește pe mantaua „plastic”. Când se adaugă mai multă greutate crustei, prin procesul de construire a muntelui, aceasta se scufundă încet mai adânc în manta și materialul mantalei care a fost acolo este împins deoparte (figura 3.2.3, stânga). Când această greutate este îndepărtată prin eroziune de-a lungul a zeci de milioane de ani, crusta se recuperează și roca mantalei se revarsă (figura 3.2.3, dreapta).

scoarța și mantaua răspunde într-un mod similar de a glaciațiunii. Acumulările groase de gheață glaciară adaugă greutate crustei și, pe măsură ce mantaua de dedesubt este strânsă în lateral, crusta dispare. Când gheața se topește în cele din urmă, crusta și mantaua vor reveni încet, dar revenirea completă va dura probabil mai mult de 10.000 de ani., O mare parte din Canada se recuperează încă ca urmare a pierderii gheții glaciare în ultimii 12.000 de ani și, după cum se arată în figura 3.2.4, alte părți ale lumii se confruntă, de asemenea, cu o revenire izostatică. Cea mai mare rată de ridicare se află într-o zonă mare la vest de Golful Hudson, unde stratul de gheață Laurentide a fost cel mai gros (peste 3.000 m). Gheața a părăsit în cele din urmă această regiune în urmă cu aproximativ 8.000 de ani, iar crusta revine în prezent la o rată de aproape 2 cm/an.