Plasti Zemlje: skorja, plašč in jedro — sestava in meje
Raziskujte plasti Zemlje: skorja, plašč in jedro — sestava, meje in delovanje (Moho, litosfera, estenosfera, notranje/zunanje jedro) v jasnem, razumljivem pregledu.
Osnovna struktura
Struktura Zemlje je sestavljena iz več plasti, ki se med seboj razlikujejo po sestavi, fizikalnih lastnostih in gostoti. Zgornja trdna plast je skorja, pod njo je zelo viskozen plašč (plašč), globlje je tekoče zunanje jedro, v središču pa je trdno notranje jedro. Zemlja ima obliko oblatnega sferoida, zato je nekoliko sploščena na polih in izbočena na ekvatorju.
Kako vemo za plasti
Meje med plasti so znanstveniki odkrili z opazovanjem seizmičnih valov, ki jih sprožijo potresi. Seizmografi in analize potovanj P- in S-valov kažejo, kako se valovi odbijajo, lomijo ali izginejo na mejah med plastmi. Na primer S-valovi ne potujejo skozi tekočina, kar je eden od dokazov, da je zunanje jedro tekoče. Glavne mejne plasti so opredeljene kot prehodne nepravilnosti (discontinuities).
Skorja
- Najbolj zunanja trdna plast Zemlje, sestavljena iz različnih vrst kamnin.
- Običajno jo delimo na kontinentalno in oceansko skorjo:
- Kontinentalna skorja je debelejša (približno 30–70 km, v goratih predelih tudi več) in sestavljena iz lahkih silikatnih kamnin (bogata s Si in Al). Zaradi tega se v geologiji uporablja izraz sial ali sialna (silicij = Si; aluminij = Al).
- Oceanska skorja je tanjša (povprečno 5–10 km), gostejša in sestavljena iz maficnih kamnin (bogatih s Si in Mg), kar se imenuje sima (Si + Mg) ali mafična sestava.
- Skorja in neposredna trdna plast plašča skupaj tvorita litosfero, ki je razbita na tektonske plošče.
Plašč
Plašč leži pod skorjo in sega do globin približno 2.900 km. Sestava je bogata s kisikom, silicijem in predvsem magnezijem (magnezij), glavna kamnina je peridotit (peridotita).
Plašč lahko ločimo na več plasti po fizikalnih lastnostih:
- Zgornji plašč in litosfera: Zgornji del plašča je trden in skupaj s skorjo tvori litosfero. Debelina litosfere je spremenljiva (približno 50–200 km), odvisna od starosti in lokacije plošče.
- Estenosfera: Pod litosfero se nahaja delno taljena, viskozna območja imenovano estenosfera (astenosfera), v katerem lahko obstaja delna talina (magma). Estenosfera je bolj plastična in omogoča gibanje litosferskih plošč; tipične globine so od približno 100 km do nekaj sto kilometrov.
- Prehodne cone in spodnji plašč: Med približno 410 km in 660 km se pojavljata prehodni coni (zaradi sprememb v kristalni strukturi mineralov), nižje pa je spodnji plašč, ki je gostejši in bolj trden do globine približno 2.900 km.
V plašču potekajo konvekcijski tokovi, ki prenašajo toploto navzgor in so poglavitni pogon tektonike plošč ter vulkanske aktivnosti.
Jedro
Zemljino jedro je sestavljeno pretežno iz železa (železa) in niklja (niklja) ter nekaterih lahkih elementov. Temperatura v jedru je zelo visoka (približno 4.000–6.000 °C), pri središču pa so pritiski do nekaj sto gigapaskalov (GPa).
- Zunanje jedro: Tekoča plast železa in niklja od globin približno 2.900 km do približno 5.150 km. Njegova tekočnost je ključna za nastanek zemeljskega magnetnega polja, saj gibanje prevodnih tekočin ustvarja dinamo učinek.
- Notranje jedro: Od približno 5.150 km do središča Zemlje (radij ~1.220 km) se nahaja trdno notranje jedro, kjer je železo v trdnem stanju zaradi izjemnega tlaka kljub zelo visokim temperaturam.
Meje med plasti (pomembne nepravilnosti)
- Moho (Mohorovičićeva diskontinuiteta) – meja med skorjo in plaščem; globina je spremenljiva: nekaj kilometrov pod oceansko skorjo in do 50–70 km pod kontinenti. Prvi večji odkriti prehod v notranjo zgradbo Zemlje.
- Gutenbergova diskontinuiteta – meja med spodnjim plaščem in tekočim zunanjim jedrom (približno 2.900 km), kjer se spreminjajo hitrosti seizmičnih valov in se pojavi izginjanje S-valov.
- Lehmannova diskontinuiteta – prehod med tekočim zunanjim jedrom in trdnim notranjim jedrom (približno 5.150 km).
Seizmični dokazi in fizikalne spremembe
Seizmografi beležijo obrati, odbitja in lomljenje valov, kar omogoča določanje globin in lastnosti posameznih plasti. Spremembe hitrosti valov so pogosto posledica sprememb gostote, mineralne kristalizacije ali izmenjave med tekočim in trdnim stanjem. V nekaterih območjih plašča je mogoče prisotnost delne taline — mešanice tekočine in kristalov — kar vpliva na seizmične lastnosti in topnost materialov.
Zakaj je to pomembno
Razumevanje sestave in prehoda med plasti je ključno za razlago geoloških procesov: tektonike plošč, nastajanje gora, potresi, vulkani in zemeljsko magnetno polje. Seizmične raziskave, laboratorijske meritve lastnosti mineralov pri visokih tlakih in računalniški modeli skupaj pomagajo sestaviti vedno natančnejšo sliko notranje zgradbe Zemlje.
Diagram izreza Zemlje. Razmerja niso natančna
Moho
Moho, ki se pravilno imenuje Mohorovičićeva diskontinuiteta, je meja med Zemljino skorjo in plaščem. Odkril jo je hrvaški seizmolog Andrija Mohorovičić leta 1909. Odkril je, da se na seizmogramih potresov pojavljata dve vrsti seizmičnih valov. Najprej se pojavi plitvo počasnejše valovanje, nato pa globoko hitrejše valovanje. Utemeljil je, da se hitrost globinskega vala spremeni, ko se znajde tik pod plaščem. Hitrejši je bil zato, ker je bila snov v plašču drugačna od snovi v skorji.
Prekinitev leži 30-40 km pod površjem celin in manj globoko pod dnom oceanov.
Vrtanje lukenj
Geologi si že leta prizadevajo priti do Moho. V poznih petdesetih in zgodnjih šestdesetih letih prejšnjega stoletja projekt Moho ni dobil zadostne podpore, zato ga je kongres Združenih držav Amerike leta 1967 preklical. Prizadevala si je tudi Sovjetska zveza. V 15 letih so dosegli globino 12 260 metrov (40 220 čevljev), kar je bila najgloblja luknja na svetu, preden so leta 1989 poskus opustili.
Doseganje diskontinuitete je še vedno pomemben znanstveni cilj. Novejši predlog predvideva samoposegajočo volframovo kapsulo. Kapsula naj bi bila napolnjena z radioaktivnim materialom. Ta bi oddajal dovolj toplote, da bi se okoliške kamnine stopile, kapsulo pa bi potegnila navzdol gravitacija.
Japonski projekt Chikyū Hakken ("Odkritje Zemlje") načrtuje uporabo vrtalnega stroja za vrtanje skozi tanjšo oceansko skorjo. Znanstvena globokomorska vrtalna ladja Chikyu je 6. septembra 2012 postavila nov svetovni rekord z vrtanjem in pridobivanjem vzorcev kamnin iz globine več kot 2 111 metrov pod morskim dnom pri japonskem polotoku Šimokita v severozahodnem Tihem oceanu.
Otok Macquarie
Otok Macquarie pri Tasmaniji leži na stičišču dveh velikih oceanskih plošč: pacifiške in indoavstralske. Otok je zgrajen iz materiala, ki se je dvignil iz globin zemeljskega plašča. Domneva se, da je zelena ophiolitna kamnina nastala v moho in jo je prinesel srednjeoceanski greben. Sedaj prihaja na površje, ker se plošči stikata. To je edini kraj na Zemlji, kjer se to trenutno dogaja. Obstajajo še drugi kraji, kjer najdemo ofiolit, vendar so bili ti dvignjeni pred mnogimi milijoni let. Ophiolite najdemo v vseh večjih gorskih pasovih na svetu.
Vprašanja in odgovori
V: Katere so plasti Zemlje?
O: Struktura Zemlje je razdeljena na štiri plasti. Te vključujejo zunanjo trdno plast, imenovano skorja, zelo viskozno plast, imenovano plašč, tekočo plast, ki je zunanji del jedra, imenovano zunanje jedro, in trdno središče, imenovano notranje jedro.
V: Kako je opisana oblika Zemlje?
O: Oblika Zemlje je opisana kot ploščat sferoid, kar pomeni, da je na polih rahlo sploščena, na ekvatorju pa izbočena.
V: Kaj so odkrili med Zemljino skorjo in plaščem?
O: Med Zemljino skorjo in plaščem je bila odkrita meja, imenovana Moho. To odkritje je pokazalo velike spremembe v strukturi, ko gremo globlje.
V: Kateri elementi sestavljajo večino Zemljine skorje?
O: Večino Zemljine skorje sestavljajo predvsem lažji elementi, kot so silicij, kisik in aluminij. Zaradi tega jo imenujemo sial (silicij = Si; aluminij = Al) ali flišna.
V: Kaj sestavlja večino Zemljinega plašča?
O: Večino Zemljinega plašča sestavljajo predvsem kisik, silicij in težji element magnezij, zaradi česar je znan kot sima (Si za silicij + ma za magnezij) ali mafični.
V:Katera vrsta kamnin tvori zgornji del plašča?
O:Najvišji del plašča je osnova za skorjo in je sestavljen iz težke kamnine peridotita. Skupaj s celinskimi in oceanskimi ploščami tvori litosfero.
V:Kakšne so značilnosti in sestava zemeljskega jedra? O:Zemljino jedro sestavljata predvsem železo in nikelj, njegova temperatura je približno 5000-6000 °C, podobno kot fotosfera na soncu. Njegova sestava se lahko zaradi visokega tlaka in temperature spreminja v tekočino in kristale.
Iskati