Varför jordskorpan är så viktig

Jordskorpan är ett extremt tunt bergskikt som utgör det yttersta fasta skalet på vår planet. I relativa termer är tjockleken som huden på ett äpple. Det uppgår till mindre än hälften av 1 procent av planetens totala massa men spelar en viktig roll i de flesta av jordens naturliga cykler. 

Skorpan kan vara tjockare än 80 kilometer på vissa ställen och mindre än en kilometer tjock på andra. Under den ligger manteln, ett lager av silikatrock som är ungefär 2700 kilometer tjock. Manteln står för huvuddelen av jorden.

Skorpan består av många olika typer av bergarter som ingår i tre huvudkategorier: stollande, metamorf och sedimentär. Men de flesta av dessa bergarter har sitt ursprung i antingen granit eller basalt. Manteln under är gjord av peridotit. Bridgmanite, det vanligaste mineralet på jorden, finns i den djupa manteln. 

Hur vi vet att jorden har en skorpa

Vi visste inte att jorden hade en skorpa förrän i början av 1900-talet. Fram till dess var allt vi visste att vår planet vinglar i förhållande till himlen som om den hade en stor, tät kärna - åtminstone astronomiska observationer berättade det för oss. Sedan kom seismologi, som förde oss en ny typ av bevis underifrån: seismisk hastighet.

Registrering av seismiska vågor gör att seismologer kan lokalisera och mäta storleken på händelser som dessa och kartlägga jordens inre struktur. jamesbenet / Getty Images 

Seismisk hastighet mäter hastigheten med vilken jordbävningsvågor sprider sig genom de olika materialen (dvs stenar) under ytan. Med några viktiga undantag tenderar seismisk hastighet inom jorden att öka med djupet. 

År 1909 fastställde ett papper från seismologen Andrija Mohorovicic en plötslig förändring i seismisk hastighet - en diskontinuitet av något slag - cirka 50 kilometer djup i jorden. Seismiska vågor studsar av det (reflekterar) och böjs (bryter) när de går igenom det, på samma sätt som ljus uppträder vid diskontinuiteten mellan vatten och luft. Den diskontinuiteten som heter Mohorovicic diskontinuitet eller "Moho" är den accepterade gränsen mellan skorpan och manteln.

Skorpor och tallrikar

Skorpan och tektoniska plattorna är inte desamma. Plattorna är tjockare än jordskorpan och består av jordskorpan plus den grunda manteln precis under den. Denna styva och spröda tvåskiktskombination kallas litosfären ("stenigt lager" på vetenskapligt latin). De litosfäriska plattorna ligger på ett skikt av mjukare, mera plastmantelstenar som kallas asthenosfären ("svagt skikt"). Asthenosfären låter plattorna röra sig långsamt över den som en flott i tjock lera. 

Vi vet att jordens yttre lager är gjord av två stora kategorier av bergarter: basaltiska och granitiska. Basaltiska stenar ligger under havsbotten och granitiska stenar utgör kontinenterna. Vi vet att de seismiska hastigheterna för dessa bergarter, mätt i labbet, matchar de som ses i jordskorpan ner till Moho. Därför är vi övertygade om att Moho markerar en verklig förändring i bergkemi. Moho är inte en perfekt gräns eftersom vissa jordskorpor och mantel stenar kan maskeras som den andra. Men alla som pratar om jordskorpan, vare sig seismologiska eller petrologiska termer, lyckligtvis betyder samma sak.

I allmänhet finns det då två slags skorpor: havskorpa (basaltisk) och kontinental skorpa (granit).

Oceanic Crust

En illustration av oceanisk skorpa. Dorling Kindersley / Getty Images 

Oceanisk skorpa täcker cirka 60 procent av jordens yta. Oceanisk skorpa är tunn och ung - inte mer än cirka 20 km tjock och inte äldre än cirka 180 miljoner år. Allt äldre har dragits under kontinenterna genom subduktion. Oceanisk skorpa föds vid mitten av havsryggarna, där plattorna dras isär. När det händer frigörs trycket på den underliggande manteln och peridotiten där reagerar genom att börja smälta. Fraktionen som smälter blir basaltisk lava, som stiger och bryter ut medan återstående peridotit tappas.

Mellanhavsryggarna vandrar över jorden som Roombas och drar ut denna basaltkomponent från mantelns peridotit när de går. Detta fungerar som en kemisk raffineringsprocess. Basaltiska bergarter innehåller mer kisel och aluminium än peridotiten som finns kvar, som har mer järn och magnesium. Basaltiska stenar är också mindre täta. När det gäller mineraler har basalt mer fältspat och amfibol, mindre olivin och pyroxen än peridotit. I geologens korthet är havskorpan mafisk medan oceanmanteln är ultramafisk.

Oceanisk skorpa, som är så tunn, är en mycket liten andel av jorden - cirka 0,1 procent - men dess livscykel tjänar till att separera innehållet i den övre manteln i en tung rest och en lättare uppsättning basaltiska stenar. Det extraherar också de så kallade inkompatibla elementen, som inte passar in i mantelmineraler och flyttar in i vätskesmältan. Dessa flyttar i sin tur in i den kontinentala skorpan när plattaktonik fortsätter. Samtidigt reagerar havskorpan med havsvatten och bär en del av den ner i manteln.

Kontinental skorpa

Kontinentalskorpan är tjock och gammal - i genomsnitt cirka 50 km tjock och cirka 2 miljarder år gammal - och den täcker cirka 40 procent av planeten. Medan nästan hela havskorpan är under vattnet, utsätts de flesta av den kontinentala skorpan för luften.

Kontinenterna växer långsamt under geologisk tid när oceanisk skorpa och bottenvåningssediment dras under dem genom subduktion. De fallande basalterna har vattnet och oförenliga element pressade ut ur dem, och detta material reser sig för att utlösa mer smältning i den så kallade subduktionsfabriken.

Den kontinentala skorpan är gjord av granitiska stenar, som har ännu mer kisel och aluminium än den basaltiska havskorpan. De har också mer syre tack vare atmosfären. Granitiska stenar är ännu mindre täta än basalt. När det gäller mineraler har granit ännu mer fältspat och mindre amfibol än basalt och nästan inget pyroxen eller olivin. Den har också rikligt med kvarts. I geologens korthet är kontinental skorpa felsisk.

Kontinental skorpa utgör mindre än 0,4 procent av jorden, men den representerar produkten av en dubbel raffineringsprocess, först vid mitten av havsryggarna och därefter vid subduktionszoner. Den totala mängden kontinental skorpa växer långsamt.

De inkompatibla elementen som hamnar på kontinenterna är viktiga eftersom de inkluderar de viktigaste radioaktiva elementen uran, thorium och kalium. Dessa skapar värme, vilket gör att den kontinentala skorpan fungerar som en elektrisk filt ovanpå manteln. Värmen mjuker också ut tjocka platser i jordskorpan, liksom den tibetanska platån, och får dem att sprida sig åt sidan.

Kontinentalskorpan är för livlig för att återgå till manteln. Det är därför den i genomsnitt är så gammal. När kontinenter kolliderar kan jordskorpan tjockna till nästan 100 km, men det är tillfälligt eftersom det snart sprider sig igen. Den relativt tunna huden på kalkstenar och andra sedimentära stenar tenderar att stanna på kontinenterna eller i havet, snarare än att återvända till manteln. Till och med sanden och leran som tvättas bort i havet återvänder till kontinenterna på transportbandet i havskorpan. Kontinenter är verkligen permanenta, självhållande funktioner på jordens yta.

Vad skorpan betyder

Skorpan är en tunn men viktig zon där torr, varm sten från den djupa jorden reagerar med ytan och syrgas i ytan och skapar nya mineraler och bergarter. Det är också där platt-tektonisk aktivitet blandar och förvränger dessa nya stenar och injicerar dem med kemiskt aktiva vätskor. Slutligen är jordskorpan livets hem, som har starka effekter på bergkemi och har sina egna system för mineralåtervinning. All den intressanta och värdefulla sorten inom geologi, från metallmalm till tjocka bäddar av lera och sten, hittar sitt hem i jordskorpan och ingen annanstans.

Det bör noteras att jorden inte är den enda planetkroppen med en skorpa. Venus, Mercury, Mars och Earth's Moon har en också. 

Redigerad av Brooks Mitchell