Interiorul Pământului și tectonica plăcilor

Interiorul Pământului & Tectonica plăcilor Copyright © 1995-2009 de Rosanna L. Hamilton.Toate drepturile rezervate. O teorie este un instrument – nu un crez. -J. J. Thomson

Interiorul Pământului

La fel cum un copil poate scutura un cadou nedeschis în încercarea de a descoperi conținutul unui cadou, tot așa omul trebuie să asculte sunetul și vibrația Pământului nostru în încercarea de a-i descoperi conținutul. Acest lucru se realizează prin seismologie, care a devenit principala metodă folosită în studierea interiorului Pământului.Seismos este un cuvânt grecesc care înseamnă șoc; seamănă cu cutremur, zguduială sau mișcare violentă. Seismologia pe Pământ se ocupă cu studiul vibrațiilor produse de cutremure, de impactul cu meteoriți sau de mijloace artificiale, cum ar fi o explozie. În aceste ocazii, se folosește un seismograf pentru a măsura și înregistra mișcările și vibrațiile reale în interiorul Pământului și ale solului.

Științii clasifică mișcările seismice în patru tipuri de undediagnostice care se deplasează cu viteze cuprinse între 3 și 15 kilometri (1,9 și 9,4 mile) pe secundă. Două dintre valuri se deplasează în jurul suprafețeiPământului în valuri ondulatorii. Celelalte două, undele primare (P) sau de compresie și undele secundare (S) sau de forfecare, pătrund în interiorul Pământului. Undele primare comprimă și dilată materia pe care o traversează (fie rocă, fie lichid), similar cu undele sonore.De asemenea, ele au capacitatea de a se deplasa de două ori mai repede decât undele S. Undele secundare se propagă prin rocă, dar nu pot traversa lichide. Atât undele P, cât și undele S se refractă sau se reflectă în punctele în care se întâlnesc straturi cu proprietăți fizice diferite. De asemenea, ele își reduc viteza atunci când se deplasează prin materiale mai fierbinți. Aceste modificări ale direcției și vitezei sunt mijloacele de localizare a discontinuităților.

Diviziuni în interiorul Pământului
(Adaptat din, Beatty, 1990.)

Discontinuitățile seismice ajută la distingerea diviziunilor Pământului în nucleu intern, nucleu extern, D”, mantaua inferioară, regiunea de tranziție,mantaua superioară și crusta (oceanică și continentală). Discontinuitățile ulterioare au fost, de asemenea, distinse și cartografiate prin tomografie seismică, dar nu vor fi discutate aici.

• Nucleul interior: 1,7% din masa Pământului; adâncimea de 5.150-6.370 kilometri (3.219-3.981 mile)
  Nucleul interior este solid și neatașat de mantaua, suspendat în nucleul exterior topit. Se crede că s-a solidificat ca urmare a înghețării prin presiune, care apare la majoritatea lichidelor atunci când temperatura scade sau presiunea crește.
• Nucleul exterior: 30,8% din masa Pământului; adâncime de 2.890-5.150 kilometri (1.806-3.219 mile)
  Nucleul exterior este un lichid fierbinte, conducător de electricitate, în interiorul căruia are loc o mișcare convectivă. Acest stratconductor se combină cu rotația Pământului pentru a crea un efect dinamic care menține un sistem de curenți electrici cunoscut sub numele de câmpul magnetic al Pământului. Acesta este, de asemenea, responsabil pentru mișcarea subtilă a rotației Pământului. Acest strat nu este la fel de dens ca fierul pur topit, ceea ce indică prezența unor elemente mai ușoare. Oamenii de știință suspectează că aproximativ 10% din strat este compus din sulf și/sau oxigen, deoarece aceste elemente sunt abundente în cosmos și se dizolvă ușor în fierul topit.
• D”: 3% din masa Pământului; adâncime de 2.700-2.890 kilometri (1.688-1.806 mile)
  Acest strat are o grosime de 200 până la 300 kilometri (125 până la 188 mile) și reprezintă aproximativ 4% din masa mantalei-crustă. Deși este adesea identificat ca făcând parte din mantaua inferioară, discontinuitățile seismice sugerează că stratul D” ar putea fi diferit din punct de vedere chimic de mantaua inferioară aflată deasupra sa. Oamenii de știință presupun că materialul fie s-a dizolvat în nucleu, fie a putut să se scufunde în manta, dar nu și în nucleu din cauza densității sale.
• Mantaua inferioară: 49,2% din masa Pământului; adâncime de 650-2.890 kilometri (406 -1.806 mile)
  Mantaua inferioară conține 72,9% din masa mantalei-crustă și este probabil compusă în principal din siliciu, magneziu și oxigen. Probabil că mai conține și ceva fier, calciu și aluminiu. Oamenii de știință fac aceste deducții presupunând că Pământul are o abundență și o proporție de elemente cosmice asemănătoare cu cele găsite în Soare și în meteoriții primitivi.
• Regiunea de tranziție: 7,5% din masa Pământului; adâncime de 400-650 kilometri (250-406 mile)
  Regiunea de tranziție sau mezosfera (pentru mantaua mijlocie), numită uneori stratul fertil,conține 11,1% din masa crustei mantalei și este sursa demagazelor bazaltice. Conține, de asemenea, calciu,aluminiu și granat, care este un mineral silicat complex purtător de aluminiu. Acest strat este dens la rece din cauza granatului. Este plutitor când este cald, deoarece aceste minerale se topesc ușor pentru a forma bazalt care poate apoi să urce prin straturile superioare ca magmă.
• Mantaua superioară: 10,3% din masa Pământului; adâncime de 10-400 kilometri (6 – 250 mile)
  Mantaua superioară conține 15,3% din masa mantalei-crustă. Fragmente au fost excavate pentru ourobservare prin centuri muntoase erodate și erupții vulcanice. Olivina (Mg,Fe)2SiO4 și piroxenul (Mg,Fe)SiO3 au fost mineralele primare găsiteîn acest mod. Aceste și alte minerale sunt refractare și cristaline la temperaturi ridicate; prin urmare, cele mai multe dintre ele se elimină din magma ascendentă, formând noi materiale cristaline sau nu părăsesc niciodată mantaua. O parte a mantalei superioare, numită astenosferă, poate fi parțial topită.
• Crusta oceanică: 0,099% din masa Pământului; adâncime de 0-10 kilometri (0 – 6 mile)
  Crista oceanică conține 0,147% din masa mantalei-crustă. Cea mai mare parte a crustei terestre a fost formată prin activitate vulcanică. Sistemul de dorsale oceanice, o rețea de vulcani de 40.000 de kilometri (25.000 de mile),generează crustă oceanică nouă cu o rată de 17 km3 pe an, acoperind fundul oceanului cu bazalt.Hawaii și Islanda sunt două exemple de acumulare de grămezi de bazalt.
• Scoarța continentală: 0,374% din masa Pământului; adâncime de 0-50 kilometri (0 – 31 mile).
  Coroasa continentală conține 0,554% din masa crustei continentale. Aceasta este partea exterioară a Pământuluicompusă în principal din roci cristaline. Acestea sunt minerale plutitoare cu densitate scăzută, dominate în principal de cuarț (SiO2) și feldspați (silicați săraci în metale).Crusta (atât oceanică, cât și continentală) este suprafața Pământului; ca atare, este cea mai rece parte a planetei noastre. Deoarece rocile reci se deformează lent, se vorbește despre acest înveliș exterior rigid ca despre litosferă (stratul dur sau puternic).

Litosfera & Tectonica plăcilor

Litosfera oceanică

Stratul rigid, cel mai exterior al Pământului care cuprinde crusta și mantaua superioară se numește litosferă. Noua litosferă oceanică se formează prin vulcanism sub formă de fisuri la nivelul punților de la mijlocul oceanelor, care sunt fisuri ce înconjoară globul. Căldura scapă din interior pe măsură ce această nouă litosferă iese dedesubt. Aceasta se răcește treptat, se contractă și se îndepărtează de creastă, călătorind pe fundul mării spre zonele de subducție într-un proces numit răspândire a fundului mării. În timp, litosfera mai veche se va îngroșa și, în cele din urmă, va deveni mai densă decât mantaua de dedesubt, determinând-o să coboare (subducție) înapoi în Pământ la un unghi abrupt, răcind interiorul. Subducția este principala metodă de răcire a mantalei sub 100 de kilometri (62,5 mile). Dacă litosfera este tânără și, prin urmare, mai caldă într-o zonă de subducție, va fi forțată să se întoarcă în interior la un unghi mai mic.

Litosfera continentală

Litosfera continentală are o grosime de aproximativ 150 de kilometri, cu o crustă de densitate scăzută și o mantă superioară care sunt în permanență plutitoare.Continentele se deplasează lateral de-a lungul sistemului de convecție al mantalei, îndepărtându-se de zonele calde ale mantalei și apropiindu-se de cele mai reci, un proces cunoscut sub numele de derivă continentală. Majoritatea continentelor se află acum pe sau se deplasează spre zonele mai reci ale mantalei, cu excepția Africii. Africa a fost cândva nucleul Pangeea, un supercontinent care, în cele din urmă, s-a divizat în continentele de astăzi.Cu câteva sute de milioane de ani înainte de formarea Pangeea, continentele sudice – Africa, America de Sud, Australia, Antarctica și India – au fost reunite în ceea ce se numește Gondwana.

Tectonica plăcilor

Limitele plăcilor cristaline
(Courtesy NGDC)

Tectonica plăcilor implică formarea, mișcarea laterală,interacțiunea și distrugerea plăcilor litosferice. O mare parte din căldura internă a Pământului este eliberată prin acest proces și multe dintre caracteristicile structurale și topografice mari ale Pământului sunt formate în consecință. Văile rifturilor continentale și vastele platouri de bazalt sunt create la ruperea plăcilor atunci când magma urcă din mantaua oceanică pe fundul oceanului, formând o nouă crustă și separând crestele midoceanice.Plăcile se ciocnesc și sunt distruse în timp ce coboară în zonele de subducție pentru a produce șanțuri oceanice adânci, șiruri de vulcani, falii transformante extinse, ridicări liniare largi și centuri muntoase pliate. În prezent, litosfera Pământului este împărțită în opt plăci mari și aproximativ două duzini de plăci mai mici, care se deplasează deasupra lor cu o viteză de 5 până la 10 centimetri pe an. Cele opt plăci mari sunt plăcile africană, antarctică, eurasiatică, indiano-australiană, Nazca, nord-americană, pacifică și sud-americană. Câteva dintre plăcile mai mici sunt plăcile anatoliană, arabă, caraibiană, Cocos, filipineză și somaleză.

Beatty, J. K. și A. Chaikin, eds. The New Solar System.Massachusetts: Sky Publishing, ediția a 3-a, 1990.

Press, Frank și Raymond Siever. Pământul. New York: W. H. Freemanand Company, 1986.

Seeds, Michael A. Horizons. Belmont, California: Wadsworth, 1995.

.