Zemská kůra: Vše, co potřebujete vědět

Zemská kůra je extrémně tenká vrstva skály, která tvoří nejvzdálenější pevnou vrstvu naší planety. V relativním vyjádření je jeho tloušťka podobná tloušťce kůže jablek. Představuje méně než polovinu 1 procenta celkové hmotnosti planety, ale hraje zásadní roli ve většině přírodních cyklů Země.

Na některých místech může být kůra tlustší než 80 kilometrů a v jiných méně než jeden kilometr. Pod ním leží plášť, vrstva silikátové horniny o tloušťce přibližně 2700 kilometrů. Plášť představuje většinu Země.

Kůra se skládá z mnoha různých typů hornin, které spadají do tří hlavních kategorií: ohnivý, metamorfický a sedimentární. Většina z těchto hornin však vznikla buď jako žula, nebo čedič. Plášť pod je vyroben z peridotitu. Bridgmanite, nejběžnější minerál na Zemi, se nachází v hlubokém plášti.

Nevěděli jsme, že Země má kůru až na počátku 20. století. Až do té doby jsme věděli jen to, že naše planeta kolísá ve vztahu k obloze, jako by měla velké, husté jádro - alespoň nám to řekla astronomická pozorování. Pak přišla seismologie, která nám přinesla nový typ důkazů zdola:

Seismická rychlost měří rychlost, při které se vlny zemětřesení šíří různými materiály (tj. Horninami) pod povrchem. Se několika důležitými výjimkami má seismická rychlost uvnitř Země tendenci se zvyšovat s hloubkou.

V roce 1909, papír seismolog Andrija Mohorovicic ukázal náhlou změnu seismické rychlosti - nějaká diskontinuita - asi 50 kilometrů hluboko na Zemi. Seismické vlny se odrazí od něj (odrážejí se) a ohýbají se (lomem), když jím procházejí, stejným způsobem, jakým se světlo chová při nespojitosti mezi vodou a vzduchem. Tato nespojitost pojmenovaná Mohorovicova diskontinuita neboli „Moho“ je akceptovanou hranicí mezi kůrou a pláštěm.

Kůra a tektonické desky nejsou stejné. Desky jsou tlustší než kůra a skládají se z kůry plus mělkého pláště těsně pod ní. Tato tuhá a křehká dvouvrstvá kombinace se nazýválitosféra ("kamenitá vrstva" ve vědecké latině). Litosférické desky leží na vrstvě měkčí, plastickější skály pláště zvané astenosféra („slabá vrstva“). Astenosféra umožňuje, aby se talíře pohybovaly pomalu nad ním jako vor v hustém bahně.

Víme, že vnější vrstva Země je vytvořena ze dvou velkých kategorií hornin: čedičové a granitické. Čedičové skály jsou základem mořského dna a granitické skály tvoří kontinenty. Víme, že seismické rychlosti těchto horninových typů, měřené v laboratoři, se shodují s těmi, které jsou vidět v kůře až po Moho. Jsme proto přesvědčeni, že Moho znamená skutečnou změnu v chemii hornin. Moho není dokonalá hranice, protože některé krustální skály a pláště skály se mohou maskovat jako ostatní. Každý, kdo mluví o kůře, ať už seismologicky nebo petrologicky, však naštěstí znamená totéž.

Obecně tedy existují dva druhy kůry: oceánská kůra (čedičová) a kontinentální kůra (žula).

Oceánská kůra pokrývá asi 60 procent zemského povrchu. Oceánská kůra je tenká a mladá - ne více než asi 20 km a tlustá ne starší než asi 180 milionů let. Všechno starší bylo staženo pod kontinenty subduction. Oceánská kůra se rodí na středních oceánských hřebenech, kde se talíře odtrhávají. Když se to stane, tlak na spodní plášť se uvolní a peridotit tam reaguje tím, že začne tát. Frakce, která taje, se stává čedičovou lávou, která stoupá a vybuchuje, zatímco zbývající peridotit se vyčerpává.

Středo oceánské hřebeny migrují po Zemi jako Roombas a vytahují tuto čedičovou složku z peridotitu pláště. Funguje to jako proces chemické rafinace. Čedičové horniny obsahují více křemíku a hliníku než zbývající peridotit, který obsahuje více železa a hořčíku. Čedičové horniny jsou také méně husté. Co se týče minerálů, má čedič více živce a amfibolu, méně olivinu a pyroxenu než peridotit. V geologově zkratce je oceánská kůra mafická, zatímco oceánský plášť je ultramafický.

Oceánská kůra, která je tak tenká, je velmi malý zlomek Země - asi 0,1 procenta - ale její život cyklus slouží k oddělení obsahu horního pláště na těžký zbytek a lehčí sadu čedičů skály. Extrahuje také tzv. Nekompatibilní prvky, které se nevejdou do plášťových minerálů a nepřesunují se do tekuté taveniny. Tyto se zase pohybují do kontinentální kůry, jak postupuje tektonika desek. Mezitím oceánská kůra reaguje s mořskou vodou a část nese dolů do pláště.

Kontinentální kůra je hustá a stará - v průměru asi 50 km silná a asi 2 miliardy let stará - a pokrývá asi 40 procent planety. Zatímco téměř veškerá oceánská kůra je pod vodou, většina kontinentální kůry je vystavena vzduchu.

Kontinenty pomalu rostou v průběhu geologického času, protože oceánská kůra a sedimenty mořského dna jsou pod nimi přitahovány subdukcí. V sestupném bazaltu se z nich vytlačují voda a nekompatibilní prvky a tento materiál stoupá, aby v tzv. Subdukční továrně spustil další roztavení.

Kontinentální kůra je vyrobena z granitických hornin, které mají ještě více křemíku a hliníku než čedičová oceánská kůra. Díky atmosféře mají také více kyslíku. Granitické horniny jsou ještě méně husté než čedič. Pokud jde o minerály, žula má ještě více živce a méně amfibolu než čedič a téměř žádný pyroxen nebo olivin. Má také hojnost křemen. V geologově zkratce je kontinentální kůra felsická.

Kontinentální kůra tvoří méně než 0,4 procenta Země, ale představuje produkt procesu dvojitého rafinace, nejprve na středních oceánských hřebenech a druhý na subdukčních zónách. Celkové množství kontinentální kůry pomalu roste.

Neslučitelné prvky, které končí na kontinentech, jsou důležité, protože obsahují hlavní radioaktivní prvky uran, thoria a draslíku. Vytvářejí teplo, díky kterému se kontinentální kůra chová jako elektrická přikrývka na vrchu pláště. Teplo také změkčuje tlustá místa v kůře Tibetská plošinaa způsobí, že se šíří do strany.

Kontinentální kůra je příliš vzpřímená na to, aby se vrátila do pláště. Proto je v průměru tak starý. Když se kontinenty srazí, může kůra zhoustnout na téměř 100 km, ale to je dočasné, protože se brzy opět rozšíří. Relativně tenká kůže vápenců a dalších sedimentárních hornin má sklon zůstat na kontinentech nebo v oceánu, spíše než se vracet do pláště. Dokonce i písek a hlína, které jsou odplaveny do moře, se vracejí na kontinenty na dopravním pásu oceánské kůry. Kontinenty jsou skutečně trvalé, soběstačné rysy zemského povrchu.

Kůra je tenká, ale důležitá zóna, kde suchá, horká hornina z hluboké Země reaguje s vodou a kyslíkem na povrchu a vytváří nové druhy minerálů a hornin. Je to také místo, kde desková tektonická aktivita mísí a míchá tyto nové horniny a vstřikuje je chemicky aktivními tekutinami. Konečně, kůra je domovem života, který má silný vliv na chemii hornin a má své vlastní systémy recyklace minerálů. Všechny zajímavé a cenné odrůdy v geologii, od kovových rud po husté vrstvy hlíny a kamene, nacházejí svůj domov v krustě a nikde jinde.

Je třeba poznamenat, že Země není jediným planetárním tělem s krustou. Venuše, Merkur, Mars a Měsíc Země mají také jeden.

Editoval Brooks Mitchell