Physical Geology, First University of Saskatchewan Edition

Jorden består af tre hovedlag: Skorpen, kappen og kernen (figur 3.4). Kernen udgør næsten halvdelen af Jordens radius, men den udgør kun 16,1 % af Jordens volumen. Det meste af Jordens volumen (82,5 %) er dens kappe, og kun en lille del (1,4 %) er dens skorpe.

Figur 3.4 Jordens indre. Til højre- skorpe, kappe og ydre og indre kerne i skala. Til venstre- udsnit, der viser kontinental- og havskorpe og de øverste kappelag. Litosfæren er skorpen plus det øverste lag af kappen. Kilde: Kilde: Karla Panchuk (2018) CC BY 4.0. Earth photo by NASA (n.d.) Public Domain view source

Jorden yderste lag, dens skorpe, er klippefyldt og stiv. Der findes to slags skorpe: kontinentalskorpen og havskorpen. Kontinentalskorpen er tykkere og overvejende felsisk sammensat, hvilket betyder, at den indeholder mineraler, der er rigere på siliciumdioxid. Sammensætningen er vigtig, fordi den gør den kontinentale skorpe mindre tæt end havskorpen.

Oceanisk skorpe er tyndere og overvejende mafisk i sin sammensætning. Mafiske bjergarter indeholder mineraler med mindre silica, men mere jern og magnesium. Mafiske bjergarter (og dermed havskorpen) er tættere end de felsiske bjergarter i kontinentalskorpen.

Korpen flyder på kappen. Kontinentalkorpen flyder højere i kappen end havskorpen på grund af den kontinentale skorpes lavere densitet. En vigtig konsekvens af forskellen i densitet er, at hvis tektoniske plader tilfældigvis bringer havskorpe og kontinentalskorpe i kollision, vil pladen med havskorpe blive presset ned i kappen under pladen med kontinentalskorpe.

Mantlen

Mantlen er næsten udelukkende fast bjergart, men den er i konstant bevægelse, idet den flyder meget langsomt. Den er ultramafisk i sin sammensætning, hvilket betyder, at den indeholder endnu mere jern og magnesium end mafiske bjergarter og endnu mindre siliciumdioxid. Selv om kappen har en lignende kemisk sammensætning overalt, har den lag med forskellige mineralsammensætninger og forskellige fysiske egenskaber. Den kan have forskellige mineralsammensætninger og alligevel være ens i kemisk sammensætning, fordi det stigende tryk dybere i kappen får mineralstrukturerne til at blive omkonfigureret.

Bjerge højere oppe i kappen består typisk af peridotit, en bjergart, der domineres af mineralerne olivin og pyroxen. Tablelandsbjergarten i figur 3.2 er en type peridotit. Længere nede i kappen omdanner ekstreme tryk mineralerne og skaber bjergarter som eklogit (figur 3.5), der indeholder granater.

Figur 3.5 Eklogit fra de schweizisk-italienske alper. Rødbrune pletter er granater. Kilde: James St. John (2014) CC BY 2.0 view source

Lithosfære

Lithosfæren kan ikke klassificeres pænt som enten skorpe eller kappe, fordi den består af begge dele. Den er dannet af jordskorpen samt det øverste lag af kappen, som sidder fast på undersiden af jordskorpen. Tektoniske plader er fragmenter af litosfære.

Asthenosfære

Under litosfæren findes asthenosfæren.Små mængder smeltet sten spredt gennem den ellers faste asthenosfære gør asthenosfæren svag i forhold til litosfæren. Asthenosfærens svaghed er vigtig for pladetektonikken, fordi den deformeres, når litosfærefragmenter bevæger sig rundt på og gennem den. Uden en svag asthenosfære ville pladerne være låst fast og ude af stand til at bevæge sig, som de gør nu.

D”

D “D”-laget (dee double prime) er et mystisk lag, der begynder ca. 200 km over grænsen mellem kernen og kappen. (Denne grænse kaldes kerne-mantel-grænsen.) Vi ved, at det eksisterer, fordi seismiske bølger ændrer hastighed, når de bevæger sig igennem det, men det er ikke klart, hvorfor det er anderledes end resten af kappen. En idé er, at det er mineraler, der gennemgår en anden overgang i dette område på grund af tryk- og temperaturforholdene, svarende til overgangen mellem den øvre og nedre kappe. Andre ideer er, at der er små smeltebassiner til stede, eller at forskellene i de seismiske egenskaber skyldes subducerede plader af lithosfære, der hviler på grænsen mellem kerne og kappe.

Kerne

Kernen består primært af jern med mindre mængder nikkel. Lettere grundstoffer som svovl, ilt eller silicium kan også være til stede. Kernen er ekstremt varm (~3500° til mere end 6000°C). Men på trods af at grænsen mellem den indre og ydre kerne er omtrent lige så varm som solens overflade, er det kun den ydre kerne, der er flydende. Den indre kerne er fast, fordi trykket i den dybde er så højt, at det forhindrer kernen i at smelte.