i föregående avsnitt lärde vi oss att material i den tidiga jorden sorterades genom differentieringsprocessen, med tätare material som järn och nickel sjunker till mitten och lättare material (syre, kisel, magnesium) kvar nära ytan. Som ett resultat består jorden av lager av olika sammansättning och ökande densitet när du flyttar från ytan till mitten (figur 3.2.1).
den traditionella vyn baserad på kemisk sammansättning erkänner fyra olika lager:
den inre kärnan ligger i mitten av jorden och är ca 1200 km tjock. Den består främst av järnlegeringar och nickel, med ca 10% består av syre, svavel eller väte. Temperaturen i den inre kärnan är ca 6000 oC (10.800 av), vilket är ungefär temperaturen på solens yta (avsnitt 3.1 förklarar källorna till denna intensiva värme)., Trots den höga temperaturen som ska smälta dessa metaller, håller det extrema trycket (från bokstavligen världens vikt) den inre kärnan i den fasta fasen. De fasta metallerna gör också den inre kärnan mycket tät, vid ca 17 g / cm3, vilket ger den inre kärnan ungefär en tredjedel av jordens totala massa.
den yttre kärnan sitter utanför den inre kärnan. Den har samma sammansättning som den inre kärnan, men den finns som en vätska, snarare än en fast. Temperaturen är 4000-6000 oC, och metallerna förblir i flytande tillstånd eftersom trycket inte är lika stort som i den inre kärnan., Det är fluidjärnets rörelse i den yttre kärnan som skapar jordens magnetfält (se avsnitt 4.2). Den yttre kärnan är 2300 km tjock och har en densitet av 12 g/cm3.
manteln sträcker sig från den yttre kärnan till strax under jordens yta. Den är 2900 km tjock och innehåller ca 80% av jordens volym. Manteln består av järn-och magnesiumsilikater och magnesiumoxider, så det liknar jordens yta mer än materialen i kärnan. Manteln har en densitet på 4,5 g / cm3 och temperaturer i intervallet 1000-1500 oC., Det översta lagret av manteln är styvare, medan de djupare regionerna är flytande, och det är rörelsen av flytande material i manteln som är ansvarig för platttektonik (se avsnitt 4.3). Magma som stiger till ytan genom vulkaner härstammar i manteln.
det yttersta skiktet är skorpan, som bildar jordens fasta, steniga yta. Skorpan är i genomsnitt 15-20 km tjock, men på vissa ställen, till exempel under berg, kan skorpan nå tjocklekar upp till 100 km. Det finns två huvudtyper av skorpa; kontinental skorpa och oceanisk skorpa som skiljer sig åt på ett antal sätt., Continental crust är tjockare än oceanic crust, i genomsnitt 20-70 km tjock, jämfört med 5-10 km för oceanic crust. Continental crust är mindre tät än oceanic crust (2,7 g/cm3 vs. 3 g/cm3), och det är mycket äldre. De äldsta stenarna i kontinentalskorpan är cirka 4,4 miljarder år gamla, medan den äldsta oceaniska skorpan bara går tillbaka om 180 miljoner år. Slutligen skiljer sig de två typerna av skorpa i deras sammansättning. Kontinental skorpa är gjord i stor utsträckning av granit., Detta beror på att underjordiska eller yta magmas kan svalna långsamt, vilket gör det möjligt för kristallstrukturer att bilda innan klipporna stelnar, vilket leder till granit. Oceanic crust består mestadels av basalter. Basalter bildas också från kylning av magma, men de kyler i närvaro av vatten, vilket gör dem svala mycket snabbare och tillåter inte tid för kristaller att bildas.
baserat på fysiska egenskaper kan vi också dela de yttersta lagren av jorden i litosfären och asthenosfären. Litosfären består av skorpan och den svala, styva, yttre 80-100 km av manteln., Skorpan och yttre manteln rör sig ihop som en enhet, så de kombineras ihop i litosfären. Asthenosfären ligger under litosfären, från ca 100-200 km till ca 670 km djup. Den innehåller den mer” plast ” mjukare regionen av manteln, där vätskerörelser kan uppstå. Den fasta litosfären flyter sålunda på vätskan astenosfären.
Isostasy
för att förklara hur litosfären flyter på asthenosfären måste vi undersöka begreppet isostasy. Isostasy hänvisar till hur ett fast ämne kommer att flyta på en vätska., Förhållandet mellan skorpan och manteln illustreras i Figur 3.2.2. Till höger är ett exempel på ett icke-isostatiskt förhållande mellan en flotte och solid betong. Det är möjligt att ladda flotten med massor av människor, och det kommer fortfarande inte att sjunka in i betongen. Till vänster är förhållandet en isostatisk en mellan två olika flottar och en pool full av jordnötssmör. Med bara en person ombord flyter flotten högt i jordnötssmöret, men med tre personer sjunker det farligt lågt., Vi använder jordnötssmör här, snarare än vatten, eftersom dess viskositet närmare representerar förhållandet mellan skorpan och manteln. Även om det har ungefär samma densitet som vatten, är jordnötssmör mycket mer viskös (styv), och så även om tre personer flotten kommer att sjunka in i jordnötssmör, kommer det att göra det ganska långsamt.
förhållandet mellan jordskorpan och manteln liknar förhållandet mellan flottarna och jordnötssmöret. Flotten med en person på den flyter bekvämt högt. Även med tre personer på den är flotten mindre tät än jordnötssmöret, så det flyter, men det flyter obehagligt lågt för de tre människorna. Skorpan, med en genomsnittlig densitet på cirka 2,6 gram per kubikcentimeter (g/cm3), är mindre tät än manteln (genomsnittlig densitet på cirka 3.,4 g/cm3 nära ytan, men mer än det på djupet), och så är det flytande på ”plast” mantel. När mer vikt läggs till skorpan, sjunker den långsamt djupare in i manteln genom bergsbyggnadsprocessen och mantelmaterialet som var där skjuts åt sidan (figur 3.2.3, vänster). När denna vikt avlägsnas genom erosion över tiotals miljoner år, rebounds skorpan och mantelstenen strömmar tillbaka (figur 3.2.3, höger).
skorpan och manteln svarar på ett liknande sätt som glaciation. Tjocka ackumuleringar av glacialisen lägger vikt på skorpan, och som manteln under pressas till sidorna, sänker skorpan. När isen så småningom smälter, kommer skorpan och manteln långsamt att återhämta sig, men full återhämtning kommer sannolikt att ta mer än 10 000 år., Stora delar av Kanada återhämtar sig fortfarande till följd av förlusten av is under de senaste 12 000 åren, och som framgår av figur 3.2.4 upplever andra delar av världen också isostatisk återhämtning. Den högsta höjningsgraden ligger inom ett stort område väster om Hudson Bay, vilket är där Laurentide Ice Sheet var den tjockaste (över 3000 m). Ice lämnade slutligen denna region för omkring 8 000 år sedan, och skorpan återhämtar sig för närvarande med en hastighet av nästan 2 cm/år.
eftersom continental crust är tjockare än oceanic crust, kommer den att flyta högre och sträcka sig djupare in i manteln än oceanic crust. Skorpan är tjockast där det finns berg, så Moho kommer att vara djupare under bergen än under havskorpan. Eftersom havskorpan också är tätare än kontinentalskorpan, flyter den lägre på manteln., Eftersom havskorpan ligger lägre än kontinentalskorpan, och eftersom vatten strömmar nedför för att nå den lägsta punkten, förklarar detta varför vatten har ackumulerats över havskorpan för att bilda oceanerna.
*”Fysisk Geologi” av Steven Earle används under en CC-BY 4.0 internationell licens., Ladda ner den här boken gratis på http://open.bccampus.ca