Physical Geology, First University of Saskatchewan Edition

Maa koostuu kolmesta pääkerroksesta: kuoresta, vaipasta ja ytimestä (kuva 3.4). Ydin muodostaa lähes puolet maapallon säteestä, mutta sen osuus maapallon tilavuudesta on vain 16,1 %. Suurin osa Maan tilavuudesta (82,5 %) on maan vaippaa, ja vain pieni osa (1,4 %) on maankuorta.

Kuva 3.4 Maan sisusta. Oikealla- kuori, vaippa sekä ulko- ja sisäydin mittakaavassa. Vasemmalla- leikkaus, jossa näkyy manner- ja valtamerenkuori sekä ylemmät vaippakerrokset. Litosfääri koostuu kuoresta ja vaipan ylimmästä kerroksesta. Lähde: Karla Panchuk (2018) CC BY 4.0. Earth photo by NASA (n.d.) Public Domain view source

Maan uloin kerros, maankuori, on kivinen ja jäykkä. Kuorta on kahdenlaista: mannermaista kuorta ja valtamerten kuorta. Mannermainen kuori on paksumpi ja koostumukseltaan pääasiassa felsinen eli se sisältää runsaasti piidioksidia sisältäviä mineraaleja. Koostumus on tärkeä, koska se tekee mannermaan kuoresta vähemmän tiiviin kuin valtameren kuori.

Valtameren kuori on ohuempi ja koostumukseltaan pääasiassa mafinen. Mafiset kivet sisältävät mineraaleja, joissa on vähemmän piidioksidia, mutta enemmän rautaa ja magnesiumia. Mafiset kivet (ja siten valtameren kuori) ovat tiheämpiä kuin mannermaisen kuoren felsiset kivet.

Kuori kelluu vaipan päällä. Mannermainen kuori kelluu vaipassa korkeammalla kuin valtameren kuori, koska mannermaisen kuoren tiheys on pienempi. Tiheyseron tärkeä seuraus on se, että jos tektoniset laatat sattuvat saattamaan valtamerenkuoren ja mannermaisen kuoren törmäykseen, valtamerenkuorta sisältävä laatta painuu vaippaan mannermaista kuorta sisältävän laatan alle.

Vaippa

Vaippa on lähes kokonaan kiinteää kiveä, mutta se on jatkuvassa liikkeessä, se virtaa hyvin hitaasti. Se on koostumukseltaan ultramafista, eli siinä on vielä enemmän rautaa ja magnesiumia kuin mafisissa kivissä ja vielä vähemmän piidioksidia. Vaikka vaipan kemiallinen koostumus on kauttaaltaan samanlainen, siinä on kerroksia, joilla on erilainen mineraalikoostumus ja erilaiset fysikaaliset ominaisuudet. Se voi olla mineraalikoostumukseltaan erilainen ja silti kemialliselta koostumukseltaan samanlainen, koska syvemmällä vaipassa kasvava paine saa mineraalirakenteet muuttumaan.

Ylempänä vaipassa olevat kivet koostuvat tyypillisesti peridotiitista, kivestä, jota hallitsevat mineraalit oliviini ja pyrokseeni. Kuvassa 3.2 esitetty Tablelands-kivi on eräs peridotiittityyppi. Alempana vaipassa äärimmäiset paineet muuttavat mineraaleja ja synnyttävät granaatteja sisältävän eklogiitin (kuva 3.5) kaltaisia kivilajeja.

Kuva 3.5 Eklogiitti Sveitsin-Italian Alpeilta. Punaruskeat täplät ovat granaatteja. Lähde: James St. John (2014) CC BY 2.0 Näytä lähde

Litosfääri

Litosfääriä ei voi luokitella siististi kuoreen tai vaippaan, koska se koostuu molemmista. Se muodostuu kuoresta sekä kuoren alapuolelle kiinnittyneestä vaipan ylimmästä kerroksesta. Tektoniset laatat ovat litosfäärin palasia.

Astenosfääri

Litosfäärin alla on astenosfääri.Muuten kiinteässä astenosfäärissä hajallaan olevat pienet määrät sulaneita kiviaineksia tekevät astenosfääristä heikon litosfääriin verrattuna. Astenosfäärin heikkous on tärkeää laattatektoniikan kannalta, koska se deformoituu, kun litosfäärin palaset liikkuvat sen päällä ja sen läpi. Ilman heikkoa astenosfääriä laatat olisivat lukkiutuneet paikoilleen, eivätkä ne voisi liikkua kuten nyt.

D”

D”-kerros (dee double prime) on salaperäinen kerros, joka alkaa noin 200 kilometriä ytimen ja vaipan välisen rajan yläpuolelta. (Tätä rajaa kutsutaan ytimen ja vaipan rajaksi.) Tiedämme, että se on olemassa, koska seismiset aallot muuttavat nopeuttaan kulkiessaan sen läpi, mutta ei ole selvää, miksi se eroaa muusta vaipasta. Yksi ajatus on, että mineraalit käyvät tällä alueella läpi toisenlaisen siirtymän paine- ja lämpötilaolosuhteiden vuoksi, joka on samanlainen kuin ylemmän ja alemman vaipan välinen siirtymä. Toiset ajatukset ovat, että siellä on pieniä sula-altaita, tai että erot seismisissä ominaisuuksissa johtuvat siitä, että ytimen ja manttelin rajalla lepäävät subduktoituneet litosfäärilaatat.

Ydin

Sydän koostuu pääasiassa raudasta, jossa on vähäisempiä määriä nikkeliä. Myös kevyempiä alkuaineita, kuten rikkiä, happea tai piitä, voi esiintyä. Ydin on erittäin kuuma (~3500° – yli 6000°C). Mutta huolimatta siitä, että sisä- ja ulkoytimen välinen raja on suunnilleen yhtä kuuma kuin auringon pinta, vain ulkoydin on nestemäinen. Sisempi ydin on kiinteä, koska paine siinä syvyydessä on niin korkea, että se estää ydintä sulamasta.