Palást

A föld belsejének héjszerkezete

Mélységjelzések

A földtest belső szerkezetének kémiai modelljében a középső héjat a föld köpenyének nevezik. A földkéreg és a földmag között fekszik , és átlagosan 2850 km vastagsággal (a köpeny-mag határának mélysége: 2898 km) ez a három burok közül a legterjedelmesebb és legnagyobb. Míg a kéreg nagyrészt viszonylag alumíniumban gazdag gránit (kontinentális felső kéreg) és bazaltos (óceáni kéreg és kontinentális alsó kéreg) kőzetekből áll , a föld köpenyének anyaga alacsony alumínium, és viszonylag gazdag vasban és magnéziumban . A Felsőköpeny megfelelő ultramafikus kőzetét peridotitnak nevezik . A mélyebb köpeny a peridotit nagynyomású egyenértékéből áll. A Föld köpenyének nagy része, a kisebb régióktól eltekintve, ahol részleges olvadások fordulnak elő, szilárd , de plasztikusan viselkedik a geológiai időszakokban .

Felmerülés

Egyfajta proto-föld köpeny valószínűleg már 4,45 milliárd évvel ezelőtt keletkezett, amikor a rendkívül illékony komponensek, mint a hidrogén , a szén ( szén-dioxid és metán formájában), a nitrogén (beleértve az ammóniát és a nitrogén-oxidokat ) és nemesgázok nagyrészt felszabadult az ős -A légkör gáztalanított és a sziderofil elemek nagyrészt a föld akkor még teljesen folyékony magjába süllyedtek .

Méretek és hőmérsékletek

A földköpeny tömege körülbelül 4,08 · 10 ²⁴  kg, és így a Föld teljes tömegének 68% -a. A hőmérséklet a burkolat felső határán legalább 100  ° C és a burkolat-mag határán 3500 ° C között van.

Bár ezek a hőmérsékletek jóval meghaladják a köpenyanyag olvadáspontját légköri körülmények között, különösen mélyebb területeken , a föld köpenye szinte kizárólag szilárd kőzetből áll. A föld köpenyében rejlő hatalmas litosztatikus nyomás megakadályozza az olvadékok képződését.

Kémiai összetétel

Összetétel

A felső köpeny kőzete főleg ultramafikus kőzetekből áll (elsősorban peridotitokból és piroxenitekből ). Ezek elsősorban ennek az ásványnak az olivin- vagy nagynyomású változatát, különböző piroxéneket és más mafikus ásványokat tartalmaznak . A 660 és körülbelül 800 km közötti mélységtartományban olyan hőmérséklet- és nyomásviszonyok érhetők el, amelyeknél ezek az ásványok már nem stabilak, és ezért fázisátalakításokkal más ásványokká alakulnak át (lásd a Köpeny szerkezete és fázisátmenetek ) című részt. A palástkő általában nagyobb arányban tartalmaz vasat és magnéziumot, valamint alacsonyabb szilíciumot és alumíniumot . A földkéreg és a földköpeny közötti különbség alapvetően ezen a különböző kémiai összetételen alapul. A mágneses folyamatok okozzák ezt a különbséget : a köpenykőzet részben megolvad , és a szilíciumban és alumíniumban gazdag kőzetkomponensek különösen cseppfolyósodnak alacsonyabb olvadáspontjuk miatt , magma formájában emelkednek és újra megszilárdulnak a felszínen vagy viszonylag közel ahhoz. Ily módon a mai kéreg és köpeny évmilliárdok alatt differenciálódott.

Mantle tározók

A földköpeny kémiai összetétele semmiképpen sem homogén. A heterogenitások valószínűleg a Föld köpenyének kialakulása során keletkeztek, így a geokémiai földköpeny -tárolókról beszélnek, és a különböző tározókat különböző lemezes tektonikai folyamatokon keresztül megcsapolják. E tározók meghatározása és értelmezése néha erősen vitatott:

• DM vagy DMM (Elfogyott köpeny - túlnyomórészt az óceán közepén fekvő gerincbázisok forrásai (MORB)) - egy köpeny, amelyben nincsenek összeegyeztethető elemek
• EM1 (1 -es dúsított köpeny) - valószínűleg újrafeldolgozott a lecsökkent óceáni kéreggel és a nyílt tengeri üledékekkel
• EM2 (Enriched Mantle 2) - valószínűleg újra gazdagodik a felső kontinentális kéreg alávetésével
• HIMU (magas µ, ami magas ²³⁸ U / ²⁰⁴ Pb arányt jelent) - feltehetően egy köpeny, amelyet a szubdukált óceáni kéreg és a metasomatikus folyamatok változtattak meg ; A lebukott kéreg kora szintén szerepet játszhat (különböző definíciók állnak rendelkezésre)
• FOZO (fókuszzóna) - különböző definíciók állnak rendelkezésre
• PREMA (elterjedt köpenytartály) - az uralkodó köpenytartó

Olivin spinell kristályosodási hőmérséklete 1600 ° C, ami meghatároztuk minták kréta bazalt a Galápagos hotspot amelyek most összenőtt , hogy a csendes-óceáni kontinentális perem Közép-Amerika , arra utalnak, hogy egyes nagyon forró archaikus köpeny tározók túlélte legalább a késő Mezozoikum és tollak kerültek a felső köpenybe.

A köpeny szerkezete és fázisátmenetek a palástkőzetben

A föld köpenyét több rétegre osztják, amelyek kémiai összetételükben kevésbé különböznek, mint mechanikai tulajdonságaikban, valamint a köpenykőzet ásványainak kristályszerkezetében és sűrűségében. Durva különbséget tesznek a felső és az alsó köpeny között.

A felső köpeny legmagasabb rétege a litoszférikus köpeny . A földkéreggel együtt alkotja a litoszférát , amelyet mechanikusan leválasztanak a köpeny többi részéről. A litoszférikus köpeny reológiai viselkedése merevnek mondható a köpeny többi részéhez képest. A plasztikus deformáció azonban megtörténik, azonban a kabát többi részével ellentétben, amely egészében folyik, csak diszkrét területekre ( nyírási zónák ) korlátozódik. A Föld alsó kérge és a litoszférikus köpeny közötti határfelület Mohorovičić -diszkontinuitás néven ismert . Maga a litoszféra köpeny kevesebb, mint 100 -tól több mint 300 km mélységig terjed. A lap felső 100 km a köpeny, hogy a még mindig az litoszféra, talált eredményeként növekvő litosztatikus nyomás fázisátalakulások alumínium-tartalmú ásványok által tartott különösen, hogy csak 1 GPa stabilan alacsony nyomáson plagioklász hogy spinell a 2.5 3-ig GPa válik gránát . Ez a palástkőzet ásványi arányainak kisebb változásával jár együtt (lásd a peridotitról szóló cikk táblázatát ). A litoszféra köpeny kőzeteinek átlagos sűrűsége 3,3 g / cm³.

A litoszférikus köpeny alján található a viszonylag alacsony viszkozitású, kis részekben pedig részben megolvadt, kb. 100-200 km vastag asztenoszféra . Mivel a szeizmikus hullámok észrevehetően alacsony sebessége jellemzi, alacsony sebességű zónának (LVZ) is nevezik . Az aszthenoszférikus kőzet átlagos sűrűsége 3,3 g / cm³.

A felső köpeny legalsó rétege az úgynevezett köpenyátmeneti zóna . Az aszthenoszféra felé mutató szeizmikus profilokban az úgynevezett 410 km-es megszakítás korlátozza , ami az olivin fázisátalakulását jelöli az α-fázisból a sűrűbb β-fázisba ( wadsleyite ). Körülbelül 520 km mélységben a wadsleyit az olivin ( ringwoodit ) ismét sűrűbb γ -fázisává változik ( 520 km -es megszakítás ). Körülbelül ebben a mélységtartományban Ca perovskit is képződik a többi kalciumtartalmú ásványból , amely néhány térfogatszázalékot tesz ki, és külön fázisként is létezik az alsó köpenyben. Körülbelül 300 km mélységből a piroxén és a gránát fokozatosan alacsony alumíniumtartalmú kevert kristályt képez gránátszerkezettel ( majorit ), amely stabil a 410 és 660 km közötti átmeneti zóna nagyobb részében és az alsó rész felső részében. palást. Az átmeneti zóna palástkőzetének átlagos sűrűsége 4,2 g / cm³.

A 660 km diszkontinuitás , olivin vagy ringwoodite végül lebontja a perovszkit és ferropericlase / magnesiowustite - ez kiemelkedő szeizmikus diszkontinuitás védjegyek közötti határ a felső és alsó köpeny. Az alsó köpeny nagy részét mezoszférának is nevezik (nem tévesztendő össze a Föld légkörének azonos nevű rétegével ). Ott a köpenykőzet ásványi anyagainak átlagos sűrűsége 5,0 g / cm³ már nem tűnik olyan fázisátalakulásoknak, amelyek globális megszakításokat eredményeznek.

Egy lehetséges kivétel a perovskitből poszt-perovszkitté való átalakulás, amely 120 GPa feletti nyomáson megy végbe, és valószínűleg ez az oka az úgynevezett D ″ rétegnek a föld köpenye és a föld külső magja közötti határon.

Kabát konvekció

A földkéreg és a föld külső magja közötti sűrűségkülönbség miatt (amely feltehetően hőmérsékletkülönbségből adódik) konvekciós anyagkeringés zajlik a föld köpenyében , amelyet nem utolsósorban a szilárd anyag folyékonysága tesz lehetővé , képlékeny köpenyanyag több millió év alatt. A mag-köpeny határának környékéről származó forró anyag diapírként emelkedik a földköpeny magasabb területeire, míg a hűvösebb (és sűrűbb) anyag az aljára süllyed. Emelés közben a kabát anyaga adiabatikusan lehűl . A litoszféra közelében a nyomáscsökkentés miatt a köpeny diapir anyaga részben megolvadhat ( vulkanizmust és plutonizmust okozva ).

A köpenykonvekció kaotikus folyamat a folyadékmechanika szempontjából és a lemeztektonika hajtóereje , amely során mind a hosszú távú, mind az instabil konvekciós modelleket tárgyaljuk. A régi, hideg és nehéz óceáni kéreg elsüllyedése a szubdukciós zónáknál is jelentős ehhez. A földköpeny litoszférikus lemezeinek mozgása részben le van választva, mert a litoszféra merevsége miatt egy ilyen lemez (amelynek nagy része kontinentális és óceáni kéreget is tartalmaz) csak egészében mozoghat. A kontinensek helyzetváltozásai ezért csak homályos képet nyújtanak a földköpeny felső határán végbemenő mozgásokról. A földköpeny konvekcióját még nem tisztázták részletesen. Számos elmélet létezik, amelyek szerint a föld köpenyét külön konvekciós szintre osztják.

web Linkek

Wikiszótár: Föld köpenye  - jelentésmagyarázatok, szó eredet, szinonimák, fordítások

Egyéni bizonyíték

1. ^ Claude Allègre, Gérard Manhès, Christa Göpel. A föld kora. Geochimica és Cosmochimica Acta. 59. kötet, 8. szám, 1995, 1445-1456, doi: 10.1016 / 0016-7037 (95) 00054-4 (alternatív teljes szövegű hozzáférés : CiteSeer ^X ), 1454. o.
2. ↑ https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1029/2003GC000597
3. ^ Gregor Markl: Ásványok és kőzetek. Ásványtan - Kőzettan - Geokémia. 2. kiadás. Spektrum Akademischer Verlag, 2008, 573. o.
4. ^ Stuart Ross Taylor, Scott M. McLennan: Planetary Crusts. Összetételük, eredetük és fejlődésük. Cambridge University Press, 2010, 216. o.
5. ^ Andreas Stracke, Albrecht W. Hofmann, Stan R. Hart: FOZO, HIMU és a palástos állatkert többi része . In: Geokémia, Geofizika, Geosystems . szalag 6 , nem. 5 , 2005, doi : 10.1029 / 2004GC000824 . 
6. ↑ Jarek Trela, Esteban Gazel, Alexander V. Sobolev, Lowell Moore, Michael Bizimis: A fanerozoikum legmelegebb lávái és a mély archeai tározók túlélése . In: Nature Geoscience . Előzetes online kiadvány, 2017. május 22., doi : 10.1038 / ngeo2954 .