Physical Geology, First University of Saskatchewan Edition

Jorden består av tre huvudskikt: skorpan, manteln och kärnan (figur 3.4). Kärnan utgör nästan hälften av jordens radie, men den utgör endast 16,1 % av jordens volym. Större delen av jordens volym (82,5 %) utgörs av manteln och endast en liten del (1,4 %) av jordskorpan.

Figur 3.4 Jordens inre. Höger- skorpa, mantel samt yttre och inre kärna i skala. Vänster- Genomskärning som visar kontinentalskorpan, oceanskorpan och de övre mantellagren. Litiosfären är skorpan plus det översta lagret av manteln. Källa: Karla Panchuk (2018) CC BY 4.0. Earth photo by NASA (n.d.) Public Domain view source

Det yttersta lagret på jorden, jordskorpan, är stenigt och stelt. Det finns två typer av skorpa: kontinentalskorpan och oceanskorpan. Kontinentalskorpan är tjockare och har en övervägande felsisk sammansättning, vilket innebär att den innehåller mineraler som är rikare på kiseldioxid. Sammansättningen är viktig eftersom den gör kontinentalskorpan mindre tät än oceanskorpan.

Oceanskorpan är tunnare och har en övervägande mafisk sammansättning. Mafiska bergarter innehåller mineraler med mindre kiseldioxid, men mer järn och magnesium. Mafiska bergarter (och därmed havsskorpan) är tätare än de felsiska bergarterna i kontinentalskorpan.

Skorpan flyter på manteln. Kontinentalskorpan flyter högre i manteln än oceanskorpan på grund av den kontinentala skorpans lägre densitet. En viktig konsekvens av skillnaden i densitet är att om tektoniska plattor råkar få oceanskorpan och kontinentalskorpan att kollidera kommer plattan med oceanskorpan att tvingas ner i manteln under plattan med kontinentalskorpan.

Manteln

Manteln är nästan helt och hållet fast bergart, men den är i ständig rörelse och flyter mycket långsamt. Den är ultramafisk i sin sammansättning, vilket innebär att den innehåller ännu mer järn och magnesium än mafiska bergarter och ännu mindre kiseldioxid. Även om manteln har en liknande kemisk sammansättning i hela manteln har den lager med olika mineralsammansättningar och olika fysiska egenskaper. Den kan ha olika mineralsammansättningar och ändå ha samma kemiska sammansättning eftersom det ökande trycket djupare ner i manteln gör att mineralstrukturerna omkonfigureras.

Rockar högre upp i manteln består vanligtvis av peridotit, en sten som domineras av mineralerna olivin och pyroxen. Tablelandsberget i figur 3.2 är en typ av peridotit. Längre ner i manteln omvandlar extrema tryck mineraler och skapar bergarter som eklogit (figur 3.5), som innehåller granater.

Figur 3.5 Eklogit från de schweizisk-italienska Alperna. Rödbruna fläckar är granater. Källa: James St. John (2014) CC BY 2.0 view source

Litosfär

Litosfären kan inte klassificeras snyggt som antingen skorpa eller mantel eftersom den består av båda. Den bildas av jordskorpan samt det översta lagret av manteln som sitter fast på undersidan av jordskorpan. Tektoniska plattor är fragment av litosfären.

Asthenosfären

Under litosfären finns asthenosfären.Små mängder smält berg som är utspridda i den i övrigt fasta asthenosfären gör att asthenosfären är svag jämfört med litosfären. Asthenosfärens svaghet är viktig för plattektoniken eftersom den deformeras när litosfärfragment rör sig runt på och genom den. Utan en svag asthenosfär skulle plattorna vara låsta på plats och inte kunna röra sig som de gör nu.

D”

D ”D”-skiktet (dee double prime) är ett mystiskt skikt som börjar ungefär 200 km ovanför gränsen mellan kärnan och manteln. (Denna gräns kallas för kärna-mantelgränsen.) Vi vet att det finns eftersom seismiska vågor ändrar hastighet när de rör sig genom det, men det är oklart varför det skiljer sig från resten av manteln. En idé är att det är mineraler som genomgår en annan övergång i detta område på grund av tryck- och temperaturförhållandena, i likhet med övergången mellan övre och nedre manteln. Andra idéer är att det finns små pooler av smälta, eller att skillnaderna i seismiska egenskaper beror på subducerade plattor av litosfär som vilar på gränsen mellan kärna och mantel.

Kärna

Kärnan består huvudsakligen av järn, med mindre mängder nickel. Lättare grundämnen som svavel, syre eller kisel kan också förekomma. Kärnan är extremt het (~3500° till mer än 6000°C). Men trots att gränsen mellan den inre och yttre kärnan är ungefär lika varm som solens yta är endast den yttre kärnan flytande. Den inre kärnan är fast eftersom trycket på det djupet är så högt att det hindrar kärnan från att smälta.