Континентальная земная кора

Переход океанической и континентальной коры на пассивную континентальную окраину (представление сильно упрощено). Отметим, что и область с континентальной корой, и континентальный блок, и область с океанической корой принадлежат одной литосферной плите («континентальной плите»).

Континентальная кора , или континентальная кора для короткого замыкания , образует самый верхний слой породы в литосфере в структуре земли вместе с океанической корой . Он состоит из магматических пород со средним и высоким содержанием SiO 2 (в основном гранитоидов ), частично мощных отложений и образовавшихся метаморфических пород . Из-за высокой доли алюминия (Al) по сравнению с океанической корой и, как правило, высокой доли кремния (Si) , упрощенное сокращение Sial (также SiAl ) и название SiAl используются для обозначения континентальной коры (самого внешнего слоя земля) -Слой в употреблении.

Плотность континентальной коры примерно на 2,7 г / см 3 ниже, чем у океанической коры (около 3,0 г / см 3 ). Оба они подстилаются литосферной мантией , твердой частью верхней мантии . Кора и литосферная мантия изостатически «плавают» по астеносфере . Толщина континентальной коры составляет в среднем 35 км под равнинами и увеличивается в соответствии с изостатическим поведением под высокими горами до 80 км. Толщина океанической коры значительно меньше - 5–8 км.

Более крупные прилегающие области континентальной коры на поверхности земли называются континентальными блоками или континентальными льдинами, независимо от того, какой морской покров может существовать . С другой стороны, географический термин « континент » относится только к засушливым («континентальным») областям континентальных блоков. Участки континентального блока, покрытые морем, называются шельфами . Термин микроконтинент используется для обозначения более мелких «фрагментов» континентальной коры .

состав

Континентальная кора делится на верхнюю хрупкую область и нижележащую пластичную область. Граничная зона между областями называется разрывом Конрада .

На глубине около 10–20 км давление и температура настолько высоки, что основные минеральные компоненты земной коры, кварц и полевой шпат , больше не становятся хрупкими под воздействием тектонических напряжений, а, скорее, пластично реагируют на ползучесть на границах кристаллов или перекристаллизация . В пластичной области земная кора может деформироваться пластически , то есть плавно и постоянно . Положение переходной зоны зависит от теплового потока и флюида земной коры. В огненно-активных областях с повышенным тепловым потоком и более высокой концентрацией флюида пластичная область начинается на меньшей глубине, что облегчает деформацию земной коры.

Дно земной коры ограничено разрывом Мохоровичич ( Мохо ). Под ним находится литосферная мантия, которая тверда на глубине около 80–120 км и вместе с земной корой образует литосферные плиты. Низкая степень плавления вызывает пластическую реакцию нижней астеносферы ( земной мантии ) и, таким образом, позволяет литосферным плитам перемещаться, в результате чего нижняя литосфера, вероятно, также может иметь подвижность за пределами коры (из-за расслоения или смещения).

Химический состав

Частота химических элементов в континентальной коре (массовая доля)

Земная кора не является химически однородной и делится на верхнюю фельзитовую кору, которая имеет примерно гранитный состав, и нижнюю кору неизвестного состава. Существуют различные модели состава нижней коры, которые предполагают каменный, промежуточный или основной состав всей коры . Поскольку верхняя кора, как уже упоминалось, является кислой, эти модели требуют более мафической нижней коры, поэтому верхняя кора может быть только результатом посторогенного магматизма (см. Гранит S-типа ).

Максимальный возраст и происхождение

Первая континентальная кора сформировалась в Гадее . Самое старое сохранившееся минеральное вещество на земле некоторые крошечные зерна циркона с возрастом до 4,4 млрд лет ( Ga ). Это так называемые детритные цирконы , которые сегодня можно найти на холмах Джека в западной Австралии в метаморфических осадочных породах (метаосадках), но период их отложения оценивается примерно в 3 млрд лет (они больше не находятся в своей первоначальной среде). Приведены результаты исследований соотношения содержащихся в них стабильных изотопов ( δ 18 O , 176 Hf / 177 Hf) и микровключений посторонних минералов (включая калиевый полевой шпат , кварц и монацит ). частично были истолкованы как свидетельство существования уже сильно дифференцированной гранитной континентальной коры и химического выветривания под влиянием холодных поверхностных вод на ранней «первобытной земле». Однако эти интерпретации не бесспорны, и существует только общее согласие с тем, что цирконы когда-то не кристаллизовались в первичной, но, по крайней мере, умеренно дифференцированной коре или, по крайней мере, в промежуточных магматических породах . Основываясь на доказательствах наличия алмазных включений в детритных цирконах возрастом 4,25 млрд лет из метаосадков Джек-Хиллз, весьма вероятно, что в этот момент времени уже существовали по крайней мере два континентальных блока, которые столкнулись друг с другом.

Предполагается, что в результате столкновений океанических плит образовались островные дуги, которые из-за вулканизма островных дуг, взаимного надвигания островных дуг и подрезания океанической коры происходили в утолщении земной коры, и эти островные дуги постепенно становились все более и более континентальными за счет дальнейших « орогенов ». Самые старые из известных земных горных пород на земле в зеленокаменном поясе Нуввуагиттук (спорная датировка: 4,03 млрд лет) указывают на то, что первая континентальная кора была сформирована путем плавления подводной океанической коры. Из-за более высокой температуры мантии, предполагаемой для периода от 4,5 до 3,0 млрд лет, около двух третей современной земной коры, вероятно, сформировалось в этот период. После этого температура земной мантии упала, так что таяние субдуцированной океанической коры могло происходить в зонах субдукции (см. Также комплекс TTG или Адакит ). В соответствии с этой теорией эклогиты появляются как нерасплавленные породы в океанической коре только примерно с 3 млрд лет назад.

Сегодняшняя нехватка крупных частей земной коры, которая была сформирована в то время, объясняется тем фактом, что большая часть сегодняшней земной коры была снова «переработана» в контексте горных образований или в ходе горного цикла и фактически восходит к значительно более старым корочка. Например, в большинстве комплексов фундамента Земли в породах можно найти гораздо более старые цирконы, что позволяет предположить, что исходный материал ( протолит ) намного старше (см. Также немецкий фундамент ). Следовательно, континентальная кора в том виде, в котором она обычно существует сегодня, должна быть сформирована и наложена на нее целым рядом различных геологических процессов. Островные дуги и / или океанические плато могут стоять в начальной точке развития земной коры , которая из-за своей относительно низкой плотности не субдуцируется в ходе движений плит, а срастается друг с другом или с существующими континентальными ядрами на поверхности. Земля. Во время соответствующего горообразования, среди прочего, в нижней коре развиваются преимущественно гранитоидные частичные расплавы. Связанное с этим истощение SiO 2 на нижних уровнях земной коры и оседание гранитоидных плутонов на более высоких уровнях земной коры приводит к вертикальной дифференциации с образованием более каменистой (кислой) верхней коры и более мафической (основной) нижней коры. Если плотность нижней коры еще больше увеличится за счет эклогитизации , она может оторваться и погрузиться в мантию Земли (расслоение).

Считается, что большая часть земной коры была поднята из океана всего 2,5 миллиарда лет назад.

температура

Естественная средняя плотность теплового потока у поверхности Земли составляет 0,065 Вт / м². Это соответствует среднему геотермическому градиенту , то есть среднему увеличению температуры с глубиной на 3 К на 100 м. Однако в зависимости от региональной геологической ситуации (преобладающий тип породы, толщина корки) эти значения могут быть значительно превышены или подрезать.

литература

  • Кент С. Конди: Происхождение земной коры . Палеогеография, палеоклиматология, палеоэкология. Том 75, № 1-2 (специальный выпуск «Долгосрочная стабильность земной системы» ), 1989, стр. 57-81, DOI : 10.1016 / 0031-0182 (89) 90184-3 .
  • Питер Гиз (ред.): Океаны и континенты. Их происхождение, их история и структура . Spectrum of Science Verlag, Гейдельберг 1987, ISBN 3-922508-24-3 , стр. 1-248 .
  • Ф. Пресс , Р. Сивер : Понимание Земли . WH Freeman, Нью-Йорк, 2000.

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ Примечание: в геологической терминологии термин «континент» часто используется как синоним терминов «континентальный блок» или «континентальный глыба», используемые здесь.
  2. ↑ http://www.mantleplumes.org/MidLithosphericDiscontinuity.html
  3. ^ Р. Тейлор, С. МакЛеннан: Планетарные коры. Их состав, происхождение и эволюция. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания, 2009. ISBN 978-0-521-84186-3
  4. ↑ Саймон А. Уайлд, Джон В. Вэлли, Уильям Х. Пек, Колин М. Грэм: Обломочные цирконы, свидетельствующие о существовании континентальной коры и океанов на Земле 4,4 млрд лет назад. Природа. Vol. 409, 2001, pp. 175-178, DOI: 10.1038 / 35051550 , альтернативный доступ к полному тексту: ResearchGate
  5. ↑ Т. М. Харрисон, Дж. Блихерт-Тофт, В. Мюллер, Ф. Альбареде, П. Холден, С. Дж. Мойзсис: Гетерогенный гадейский гафний: свидетельства существования континентальной коры в период от 4,4 до 4,5 млрд лет. Наука. Том 310 (№ 5756), 2005, стр. 1947-1950, DOI: 10.1126 / science.1117926 ; см. также цитируемую там литературу
  6. ^ Джон В. Вэлли, Аарон Дж. Кавози, Бин Фу, Уильям Х. Пек, Саймон А. Уайлд: Комментарий к «Гетерогенному гадейскому гафнию: свидетельства континентальной коры на 4,4–4,5 млрд. Лет». Наука. Том 312 (№ 5777), 2006 г., стр. 1139, DOI: 10.1126 / science.1125301
  7. ↑ Мартина Меннекен, Александр А. Немчин, Торстен Гейслер, Роберт Т. Пиджон, Саймон А. Уайлд: Хадейские алмазы в цирконе из Джек-Хиллз, Западная Австралия. Природа. Том 448 (№ 7156), 2007 г., стр. 917-920, DOI : 10.1038 / nature06083
  8. ↑ Син-Тай А. Ли, Питер Луффи и Эмили Дж. Чин: Создание и разрушение континентальной мантии. Ежегодный обзор наук о Земле и планетах, 2011 г. 39: 1, 59-90
  9. ^ Мартин Ван Кранендонк, Викки К. Беннетт, Дж. Элис Хоффманн: самые старые породы Земли . Второе изд. Амстердам 2019, ISBN 978-0-444-63902-8 .
  10. ↑ MG Bjørnerud, H. Austrheim: Замедленное образование эклогита: ключ к быстрому росту прочной и плавучей архейской континентальной коры. Геология. Vol. 32, No. 9, 2004, pp. 765–768, doi: 10.1130 / G20590.1 , альтернативный доступ к полному тексту: веб-сайт Калифорнийского университета в Санта-Круз
  11. ↑ Торстен Дж. Нагель, Дж. Элис Хоффманн, Карстен Мюнкер: Генерация эоархейской серии тоналит-трондьемит-гранодиорит из утолщенной коры основной дуги. Геология. Том 40, № 4, 2012 г., стр. 375-378, DOI: 10.1130 / G32729.1 . См. Также статью Первобытная кора океана «вытеснила» древнейшие континенты на scinexx.de
  12. ↑ С. Лабросс, К. ДЖАУПАРТ: тепловая эволюция Земли: вековые изменения и колебания характеристик плит . Письма о Земле и планетах. Том 260, 2007 г., стр. 465-481, DOI : 10.1016 / j.epsl.2007.05.046
  13. ↑ Бруно Дуайм, Крис Дж. Хоксворт, Питер А. Кавуд, Крейг Д. Стори: Изменение геодинамики континентального роста 3 миллиарда лет назад. Наука. Том 335 (№ 6074), 2012 г., стр. 1334-1336 doi: 10.1126 / science.1216066
  14. ↑ Стивен Б. Шири, Стивен Х. Ричардсон: Начало цикла Вильсона в 3 млрд. Лет, показанное алмазами из субконтинентальной мантии. Наука. Том 333 (№ 6041), 2011 г., стр. 434-436 DOI : 10.1126 / science.1206275
  15. ↑ Крис Хоксворт, Питер Кавуд, Тони Кемп, Крейг Стори, Бруно Дуайм: вопрос сохранения. Наука. Том 323 (№ 5910), 2009 г., стр. 49-50 doi: 10.1126 / science.1168549
  16. ^ Эстебан Газель, Джорден Л. Хейс, Кадж Хернле, Питер Келемен, Эрик Эверсон: Континентальная кора, образованная в океанических дугах . В кн . : Науки о Земле . Лента 8 , вып. 4 , апрель 2015, с. 321-327 , DOI : 10.1038 / ngeo2392 .
  17. ↑ как это з. Б. постулируется для арабо-нубийского щита , см. Мордехай Штейн, Стивен Л. Гольдштейн: От головы плюма до континентальной литосферы в Аравийско-Нубийском щите. Природа. Vol. 382, ​​1996 773-778, doi: 10.1038 / 382773a0 , альтернативный доступ к полному тексту: ResearchGate
  18. ↑ И. Н. Биндеман, Д. О. Захаров, Дж. Паландри, Н. Д. Гребер, Н. Дауфас: Быстрое появление субаэральных массивов суши и начало современного гидрологического цикла 2,5 миллиарда лет назад . В кн . : Природа . Лента 557 , нет. 7706 , май 2018 г., стр. 545-548 , DOI : 10.1038 / s41586-018-0131-1 .
  19. ↑ Происхождение геотермальной энергии. В: Веб-сайт Федеральной геотермальной ассоциации. Проверено 6 февраля 2018 года .