Budowa wnętrza Ziemi jest sferyczna, co wydedukował geolog z Austrii Suess ponad sto lat temu. Jednak dopiero nowoczesne metody pomiarów np. fal sejsmicznych, mogły jego przypuszczenia potwierdzić.
Budowa wnętrza Ziemi — kryterium petrylogiczne
Najprostszy podział wnętrza Ziemi to według kryterium petrylogicznego (uwzględnia skład chemiczny skał):
- skorupa
- płaszcz
- jądro
Skorupa ziemska i oceaniczna
Skorupa ziemska zajmuje 1,4% objętości globu i 0,3% jego masy. Sięga od 5 do 80 km wgłąb planety.
Według starego podziału jego zewnętrzna część to granitowy sial (Si – krzem, Al – siarczan glinu), a wewnętrzna to bazaltowo-garbowa sima (Si – krzem, Mg – magnez). Pomiędzy nimi znajduje się powierzchnia nieciągłości Conrada.
Nowy podział mówi o skorupie kontynentalnej (35-80 km głębokości), oceanicznej (5-8 km licząc od dna) oraz przejściowej pomiędzy nimi. Z powodu dużej zmienności grubości elementów skorupy oraz wielu czynników geologicznych nie uwzględnia się powierzchni nieciągłości, bo nie zawsze występuje albo znajduje się na różnych głębokościach.
Skorupa oceaniczna składa się głównie z bazaltów oraz w zależności od ukształtowania dna z różnej grubości osadów. Trochę bardziej skomplikowana jest skorupa kontynentalna. Na powierzchni składa się z granitów i gnejsów (dawny sial), poniżej z diorytów kwarcowych i enderbitów, a na samym dole z gabr, diorytów i amfibolitów (dawna sima). Miejscami występują również osady.
Należy także wyróżnić podział na tarcze, platformy, tworzące kratony oraz orogeny.
Kratony to sztywna część skorupy, która nie poddaje się odkształceniom. Jeśli na jego części zalegają osady, wtedy jest to platforma, jeśli osadów brak lub ich warstwa jest minimalna, nazywamy ją tarczą. Orogeny to fragmenty skorupy, które wyrosły w orogenezie.
Pomiędzy skorupą a płaszczem rozciąga się powierzchnia nieciągłości Moho (Mohorovicicia), średnio na głębokości 33 km. W tym miejscu fale sejsmiczne skokowo zwiększają prędkość.
Płaszcz i jądro
Płaszcz to 82,6% objętości i 68,3% masy naszej planety. Znajduje się średnio na głębokości od 33 do 2700 km. Zbudowany jest głównie z perydotytu i im niżej ma większe domieszki metali ciężkich.
Dzieli się na płaszcz górny (crofesima – Cr – chrom, Fe – żelazo, Si – krzem, Mg – magnez) i dolny (nifesima – Ni – nikiel, Fe – żelazo, Si – krzem, Mg – magnez). Pomiędzy nimi rozciąga się powierzchnia nieciągłości Repettiego, grubości nawet 600 km.
Jądro i płaszcz rozdzielone są powierzchnią nieciągłości Wiecherta-Gutenberga. W tej sferze następuje gwałtowny skok gęstości skał.Jądro zawiera 16% objętości i 31,4% masy Ziemi. Rozpoczyna się na głębokości około 2900 km. Inną jego nazwą jest nife (Ni – nikiel, Fe – żelazo), nadane przez Suessa. Skały mają postać płynną lub półpłynną.
Jądro zewnętrzne ma miąższość ok. 2000 km, potem występuje powierzchnia nieciągłości Lehmana oraz jądro wewnętrzne.
Budowa wnętrza Ziemi – kryterium reologiczne
Innym kryterium podziału jest reologiczne, czyli takie, które uwzględnia właściwości fizyczne skał. I tak po kolei wyróżniamy:
- litosferę
- astenosferę
- mezosferę
- jądro zewnętrzne
- jądro wewnętrzne
Jak widać, różnica występuje w dwóch wierzchnich warstwach — skorupie i płaszczu.
Litosfera rozciąga się na całą skorupę i fragment płaszcza zwany warstwą perytotydową. Pod oceanami sięga 80-100 km w głąb Ziemi, pod kontynentami na 200-250 km.
Kolejną warstwą jest półplastyczna astenosfera. Ciągnie się aż do powierzchni nieciągłości Golicyna występującej na głębokości 350-400 km.
Poniżej jest mezosfera kończąca się powierzchnią nieciągłości Wiecherta-Gutenberga.
| kryterium petrologicze | kryterium reologiczne | ||
|---|---|---|---|
|
skorupa
|
sial
|
skorupa oceaniczna
skorupa przejściowa
skorupa kontynentalna
|
litosfera
|
|
powierzchnia nieciągłości
Conrada |
|||
|
sima
|
|||
|
powierzchnia nieciągłości Moho
|
|||
|
płaszcz
|
płaszcz górny (crofesima)
|
warstwa perydotytowa
|
|
|
astenosfera
|
|||
|
powierzchnia nieciągłości
Golicyna |
|||
|
mezosfera
|
|||
|
powierzchnia nieciągłości Repettiego
|
|||
|
płaszcz dolny (nifesima)
|
|||
|
powierzchnia nieciągłości Wiecherta-Gutenberga
|
|||
|
jądro (nife)
|
jądro zewnętrzne
|
||
|
powierzchnia nieciągłości Lehmana
|
|||
|
jądro wewnętrzne
|
|||
Ciśnienie wewnątrz Ziemi rośnie miarowo — bliżej powierzchni wolniej, od nieciągłości Golicyna szybciej. W skorupie osiąga wartości 0,9-1,4 GPa, w płaszczu 1,4-40 GPa, w powierzchni nieciągłości Wiecherta-Gutenberga 120-150 GPa, w jądrze zewnętrznym 150-320 GPa i wewnętrznym do 400 GPa.
Temperatura również rośnie miarowo — najszybciej w litosferze i astenosferze, najwolniej w jądrze.
W litosferze jest do 1000 stopni Celcjusza, w astenosferze do 1600 stopni, w sferze przejściowej Wiecherta-Gutenberga do 4500 stopni, Lehmana do 6000 stopni, a w jądrze wewnętrznym ponad 6000 stopni.
