Platten in der Erdkruste

Die Erdkruste ist die dicke äußere Gesteinsschicht der Erde und macht weniger als ein Prozent ihres Radius und Volumens aus . Sie bildet die oberste Schicht der Lithosphäre , einer verfestigten Unterteilung der Erdschichten , zu der die Kruste und der obere Teil des Mantels gehören . [ 1 ] Die Lithosphäre ist in tektonische Platten unterteilt , deren Bewegung den Wärmeaustausch zwischen Erdinnerem und Weltraum ermöglicht.

Die Erdkruste liegt auf dem Erdmantel. Diese Konfiguration ist stabil, da der obere Mantel aus Peridotit besteht und daher deutlich dichter als die Erdkruste ist. Die Grenze zwischen Erdkruste und Erdmantel wird üblicherweise an der Mohorovičić-Diskontinuität festgelegt , einer Grenze, die durch einen Kontrast in der seismischen Geschwindigkeit definiert ist.

Geologische Provinzen der Welt ( USGS )

Die Temperatur der Erdkruste steigt mit zunehmender Tiefe [ 2 ] und erreicht an der Grenze zum darunterliegenden Mantel typischerweise Werte im Bereich von etwa 700 bis 1600 °C (1292 bis 2912 °F). Lokal steigt die Temperatur im oberen Teil der Kruste um bis zu 30 °C (54 °F) pro Kilometer . [ 3 ]

Zusammensetzung

Dicke der Erdkruste (km)
  • Häufigkeit (Atomanteil) der chemischen Elemente in der oberen kontinentalen Erdkruste in Abhängigkeit von der Ordnungszahl. Die seltensten Elemente in der Kruste (gelb dargestellt) sind nicht die schwersten, sondern die siderophilen (eisenliebenden) Elemente der Goldschmidt-Klassifikation. Diese wurden durch Verlagerung in tiefere Erdkerne verarmt. Ihre Häufigkeit in Meteoroiden ist höher. Zusätzlich wurden Tellur und Selen aufgrund der Bildung flüchtiger Hydride aus der Kruste entfernt.
    Häufigkeit (Atomanteil) der chemischen Elemente in der oberen kontinentalen Erdkruste in Abhängigkeit von der Ordnungszahl. Die seltensten Elemente in der Kruste ( gelb dargestellt ) sind nicht die schwersten, sondern die siderophilen (eisenliebenden) Elemente der Goldschmidt-Klassifikation . Diese wurden durch Verlagerung in tiefere Erdschichten verarmt. Ihre Häufigkeit in Meteoroiden ist höher. Zusätzlich wurden Tellur und Selen durch die Bildung flüchtiger Hydride aus der Kruste entfernt.

Die Erdkruste besteht aus zwei unterschiedlichen Typen:

  1. Kontinental : 25–70 km dick und größtenteils aus weniger dichten, felsischeren Gesteinen wie Granit bestehend . An einigen Stellen, wie dem Tibetischen Plateau , dem Altiplano und dem östlichen Baltischen Schild , ist die kontinentale Kruste dicker (50–80 km).
  2. Ozeanisch : 5–10 km (3,1–6,2 mi) dick [ 4 ] und hauptsächlich aus dichteren, mafischeren Gesteinen wie Basalt , Diabas und Gabbro bestehend .

Die durchschnittliche Dicke der Erdkruste beträgt etwa 15–20 km (9,3–12,4 Meilen). [ 5 ]

Da sowohl die kontinentale als auch die ozeanische Kruste eine geringere Dichte als der darunter liegende Mantel aufweisen, „schwimmen“ beide Krustentypen auf dem Mantel. Die Oberfläche der kontinentalen Kruste liegt aufgrund des größeren Auftriebs der dickeren, weniger dichten kontinentalen Kruste deutlich höher als die Oberfläche der ozeanischen Kruste (ein Beispiel für Isostasie ). Dadurch bilden die Kontinente Hochland, das von tiefen Ozeanbecken umgeben ist. [ 6 ]

Die kontinentale Kruste weist im Durchschnitt eine ähnliche Zusammensetzung wie Andesit auf [ 7 ] , allerdings ist die Zusammensetzung nicht einheitlich. Die obere Kruste besitzt im Durchschnitt eine eher felsische Zusammensetzung, ähnlich der von Dacit , während die untere Kruste im Durchschnitt eine eher mafische Zusammensetzung aufweist, die Basalt ähnelt [ 8 ] . Die häufigsten Minerale in der kontinentalen Erdkruste sind Feldspäte , die etwa 41 % der Kruste (nach Masse) ausmachen, gefolgt von Quarz mit 12 % und Pyroxenen mit 11 % [ 9 ] .

Die häufigsten Elemente der Erdkruste Ungefährer Massenanteil [ 10 ]Oxid Ungefährer Massenprozentanteil des Oxids
O46.1
Si28.2SiO 260,6
Al8.23Al₂O₃​​​15.9
Fe5,63Fe als FeO6.7
Ca4.15CaO6.4
N / A2,36Na₂O​​3.1
Mg2,33MgO1.8
K2.09K₂O​​4.7
Ti0,565TiO 20,7
H0,14
P0,105P 2 O 50,1

Alle anderen Bestandteile außer Wasser kommen nur in sehr geringen Mengen vor und machen insgesamt weniger als 1 % aus. [ 11 ]

Die kontinentale Kruste ist im Vergleich zur basaltischen ozeanischen Kruste mit inkompatiblen Elementen angereichert und im Vergleich zum darunter liegenden Mantel noch viel stärker. Die meisten inkompatiblen Elemente sind in der kontinentalen Kruste im Vergleich zu primitivem Mantelgestein um den Faktor 50 bis 100 angereichert, während die ozeanische Kruste um etwa den Faktor 10 mit inkompatiblen Elementen angereichert ist. [ 12 ]

Die geschätzte durchschnittliche Dichte der kontinentalen Kruste beträgt 2,835 g/cm³ , wobei die Dichte mit zunehmender Tiefe von durchschnittlich 2,66 g/cm³ in der obersten Kruste auf 3,1 g/cm³ an der Basis der Kruste ansteigt. [ 13 ]

Im Gegensatz zur kontinentalen Kruste besteht die ozeanische Kruste überwiegend aus Kissenlava und Gangschwärmen mit der Zusammensetzung von mittelozeanischem Rückenbasalt , mit einer dünnen oberen Sedimentschicht und einer unteren Gabbroschicht . [ 14 ]

Entstehung und Entwicklung

Die Erde entstand vor etwa 4,6 Milliarden Jahren aus einer Scheibe aus Staub und Gas, die die junge Sonne umkreiste. Ihre Entstehung erfolgte durch Akkretion, bei der Planetesimale und andere kleinere Gesteinskörper kollidierten und sich aneinanderlagerten, wodurch allmählich ein Planet entstand. Dieser Prozess erzeugte enorme Hitze, die die frühe Erde vollständig zum Schmelzen brachte. Als die planetare Akkretion nachließ, kühlte die Erde ab und bildete ihre erste Kruste, die sogenannte Primärkruste. [ 15 ] Diese Kruste wurde wahrscheinlich wiederholt durch große Einschläge zerstört und anschließend aus dem durch den Einschlag entstandenen Magmaozean neu gebildet . Nichts von der Primärkruste der Erde hat bis heute überlebt; sie wurde in den letzten Milliarden Jahren vollständig durch Erosion , Einschläge und Plattentektonik zerstört . [ 16 ]

Seitdem bildet die Erde sekundäre und tertiäre Kruste, die der ozeanischen bzw. kontinentalen Kruste entsprechen. Sekundäre Kruste entsteht an mittelozeanischen Spreizungszentren , wo das partielle Aufschmelzen des darunterliegenden Mantels basaltische Magmen erzeugt und neue ozeanische Kruste bildet. Dieser „Rückenschub“ ist eine der treibenden Kräfte der Plattentektonik und führt zur ständigen Bildung neuer ozeanischer Kruste. Folglich muss alte Kruste abgetragen werden, sodass sich gegenüber einem Spreizungszentrum üblicherweise eine Subduktionszone befindet: ein Tiefseegraben, in dem eine ozeanische Platte in den Mantel abtaucht. Dieser ständige Prozess der Bildung neuer und der Zerstörung alter ozeanischer Kruste bedeutet, dass die älteste ozeanische Kruste der Erde heute nur etwa 200 Millionen Jahre alt ist. [ 17 ]

Im Gegensatz dazu ist der Großteil der kontinentalen Kruste wesentlich älter. Die ältesten kontinentalen Krustengesteine ​​der Erde weisen ein Alter zwischen etwa 3,7 und 4,28 Milliarden Jahren auf [ 18 ] [ 19 ] und wurden im Narryer-Gneis-Terran in Westaustralien , im Acasta-Gneis in den Nordwest-Territorien des Kanadischen Schildes sowie in anderen Kratonregionen wie dem Fennoskandischen Schild gefunden . Im Narryer-Gneis-Terran wurden sogar Zirkone mit einem Alter von bis zu 4,3 Milliarden Jahren entdeckt . Die kontinentale Kruste ist eine tertiäre Kruste, die in Subduktionszonen durch das Recycling subduzierter sekundärer (ozeanischer) Kruste entstanden ist. [ 17 ]

Das Durchschnittsalter der heutigen kontinentalen Erdkruste wird auf etwa 2,0 Milliarden Jahre geschätzt. [ 20 ] Die meisten Krustengesteine, die vor 2,5 Milliarden Jahren entstanden sind, befinden sich in Kratonen . Eine so alte kontinentale Kruste und die darunter liegende Mantel -Asthenosphäre sind weniger dicht als anderswo auf der Erde und werden daher nicht so leicht durch Subduktion zerstört. Die Bildung neuer kontinentaler Kruste ist mit Phasen intensiver Gebirgsbildung verbunden , die mit der Entstehung von Superkontinenten wie Rodinia , Pangaea und Gondwana zusammenfallen . Die Kruste entsteht zum Teil durch die Ansammlung von Inselbögen, die Granit und metamorphe Faltengürtel enthalten, und wird zum Teil durch die Verarmung des darunter liegenden Mantels erhalten, wodurch der aufsteigende lithosphärische Mantel entsteht. Krustenbewegungen auf Kontinenten können Erdbeben auslösen, während Bewegungen unter dem Meeresboden zu Gezeitenwellen führen können.

Siehe auch

Referenzen

  1. ^ Robinson, Eugene C. (14. Januar 2011). „Das Innere der Erde“ . US Geological Survey . Abgerufen am 30. August 2013 .
  2. ^ Peele, Robert (1911). „Boring“  . In: Chisholm, Hugh (Hrsg.). Encyclopædia Britannica . Bd. 4 (11. Aufl.). Cambridge University Press. S. 251.
  3. ^ Philpotts, Anthony R.; Ague, Jay J. (2009). Principles of igneous and metamorphic petrology (2. Aufl.). Cambridge, UK: Cambridge University Press. S. 14. ISBN 978-0-521-88006-0Die
  4. ^ Aufbau der Erde . Die Enzyklopädie der Erde. 3. März 2010
  5. ^ US Geological Survey (5. Mai 1999) Erdkruste
  6. ^ Levin, Harold L. (2010). Die Erde im Wandel der Zeit (9. Aufl.). Hoboken, NJ: J. Wiley. S.  173–174 . ISBN 978-0-470-38774-0Die
  7. ^ RL Rudnick und S. Gao, 2003, Zusammensetzung der kontinentalen Kruste. In: Die Kruste (Hrsg. RL Rudnick), Band 3, S. 1–64 der Reihe Treatise on Geochemistry (Hrsg. HD Holland und KK Turekian), Elsevier-Pergamon, Oxford, ISBN 0-08-043751-6
  8. ^ Philpotts & Ague 2009 , S. 2.
  9. ^ Anderson, Robert S.; Anderson, Suzanne P. (2010). Geomorphologie: Die Mechanik und Chemie von Landschaften . Cambridge University Press . S. 187. ISBN 978-1-139-78870-0Die
  10. ^ Häufigkeit der Elemente in der Erdkruste und im Meer, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 97. Auflage (2016–2017), S. 14–17
  11. ^ Klein, Cornelis; Hurlbut, Cornelius S. Jr. (1993). Handbuch der Mineralogie: (nach James D. Dana) (21. Aufl.). New York: Wiley. S.  221–224 . ISBN 0-471-57452-XDie
  12. ^ Hofmann, Albrecht W. (November 1988). „Chemische Differenzierung der Erde: Die Beziehung zwischen Mantel, kontinentaler Kruste und ozeanischer Kruste“. Earth and Planetary Science Letters . 90 (3): 297–314 . Bibcode : 1988E&PSL..90..297H . CiteSeerX 10.1.1.464.5698 . doi : 10.1016/0012-821X(88)90132-X . S2CID 3211879 .  
  13. Christensen , Nikolas I.; Mooney, Walter D. (10. Juni 1995). „Seismische Geschwindigkeitsstruktur und Zusammensetzung der kontinentalen Kruste: Eine globale Betrachtung“. Journal of Geophysical Research: Solid Earth . 100 (B6): 9761–9788 . Bibcode : 1995JGR...100.9761C . doi : 10.1029/95JB00259 .
  14. ^ Philpotts & Ague 2009 , S. 370–371.
  15. ^ Erickson, Jon (2014). Historische Geologie: Die Vergangenheit unseres Planeten verstehen . Infobase Publishing . S. 8. ISBN 978-1-4381-0964-0Abgerufen am 28. September 2017 .
  16. ^ Taylor, S. Ross; McLennan, Scott M. (1996). „Die Evolution der kontinentalen Kruste“. Scientific American . 274 (1): 76–81 . Bibcode : 1996SciAm.274a..76T . doi : 10.1038/scientificamerican0196-76 . JSTOR 24989358 . 
  17. ^ a b Taylor & McLennan 1996 .
  18. ^ „Team entdeckt die ältesten Gesteine ​​der Erde“" . BBC News . 26. September 2008 . Abgerufen am 27. März 2010 .
  19. ^ PJ Patchett und SD Samson, 2003, Alter und Wachstum der kontinentalen Kruste anhand radiogener Isotope. In: Die Kruste (Hrsg. RL Rudnick), Band 3, S. 321–348 der Reihe Treatise on Geochemistry (Hrsg. HD Holland und KK Turekian), Elsevier-Pergamon, Oxford, ISBN 0-08-043751-6
  20. ^ AIS Kemp und CJ Hawkesworth, 2003, Granitische Perspektiven auf die Entstehung und säkulare Entwicklung der kontinentalen Kruste. In: Die Kruste (Hrsg. RL Rudnick), Band 3, S. 349–410 der Reihe Treatise on Geochemistry (Hrsg. HD Holland und KK Turekian), Elsevier-Pergamon, Oxford ISBN 0-08-043751-6