Transcript Σύσταση του φλοιού

ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΓΗΣ
• Η Γη αποτελείται από
επάλληλα σφαιρικά
στρώματα.
• υποθέσεις στηριζόμενες σε
γεωφυσικές παρατηρήσεις
και δεδομένα
• μελέτη των μετεωριτών.
Μέση πυκνότητα ~ 5,5
μέση πυκνότητα υλικών της
επιφάνειας ~ 2,7)
στα βαθύτερα σημεία
υπάρχουν υλικά
μεγαλύτερης πυκνότητας.
Λιθόσφαιρα
~80
Ασθενόσφαιρα
Φλοιός 0-6 ή 35
Κατ. Μανδύας 670-2891
Εξωτ. Πυρήνας 2891-5150
Εσωτ. Πυρήνας 5150-6370
Φλοιός
0 – 40 χλμ.
Ανώτερος Μανδύας
40 – 400 χλμ.
Μεταβατική ζώνη
400 – 650 χλμ.
Κατώτερος Μανδύας
650 – 2700 χλμ.
Στρώμα “D”
2700 – 2890 χλμ.
Εξωτερικός Πυρήνας
2890 – 5150 χλμ.
Εσωτερικός Πυρήνας
5150 – 6378 χλμ.
ΣΥΣΤΑΣΗ ΠΥΡΗΝΑ
• Συμπεράσματα από γεωφυσικά δεδομένα και
γεωχημικούς συλλογισμούς
• Όχι ελαφρά μέταλλα ή οξείδια
μετεωρίτες
ΣΥΣΤΑΣΗ ΠΥΡΗΝΑ
Το πιθανότερο μέταλλο Fe
μέσος AA πυρήνα ~ 22
AA Fe=26 άρα και στοιχεία χαμηλότερου ΑΑ.
C, S, Si
Fe βασικό στοιχείο
(το μαγνητικό πεδίο της Γης σχετίζεται με μια υγρή
φάση Fe, συνδυασμένη με ύπαρξη Ni)
ΣΥΣΤΑΣΗ ΜΑΝΔΥΑ
• ανώτερο τμήμα αποτελείται από Al-Si και Sι-Mg
• αντιστοιχεί σε εκλογίτη (υπερβασική σύσταση)
• κατώτερο τμήμα αποτελείται από θειούχες ενώσεις.
ΣΥΣΤΑΣΗ ΑΝΩ ΜΑΝΔΥΑ
γεωχημικές, γεωφυσικές και πετρολογικές ιδιότητες
άνω μανδύα
Πυρολίτης (πυροξενικό-ολιβινικό πέτρωμα)
υπερβασική σύσταση (SiO2<45%)
μέση σύσταση που αντιστοιχεί σε μίγμα
βασάλτη:δουνίτη = 1:3
ΑΝΩ ΜΑΝΔΥΑΣ - ΠΥΡΟΛΙΤΗΣ
πυρολίτης
μερική τήξη
1 Βασάλτης
3 δουνίτης
Αμφολίτης
ολιβίνης και αμφίβολος
Πλαγιοκλαστικός πυρολίτης
ολιβίνης + φτωχός σε Al πυρόξενος + πλαγιόκλαστο
Πυροξενικός (σπινελιούχος) πυρολίτης
ολιβίνης + πλούσιος σε Al πυρόξενος + σπινέλλιος
Γρανατούχος πυρολίτης
ολιβίνης + φτωχός σε Al πυρόξενος + γρανάτης
ΑΝΩ ΜΑΝΔΥΑΣ - ΠΥΡΟΛΙΤΗΣ
Αμφολίτης
Πλαγιοκλαστικός
Πυροξενικός
(σπινελιούχος)
Γρανατούχος
Moho
ΑΝΩ ΜΑΝΔΥΑΣ - ΠΥΡΟΛΙΤΗΣ
 πετρολογική σημασία του γρανατούχου και
πυροξενικού (σπινελιούχου) περιδοτίτη 
Mg2SiO4 + Mg3Al2Si3O12  4MgSiO3 + MgAl2O4
Ολιβίνης+πυρωπό
ενστατίτη+σπινέλιο
Υψηλές πιέσεις
Χαμηλές πιέσεις
(βάθος>60 χλμ.)
(βάθος<60 χλμ.)
ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΗ ΖΩΝΗ
Δύο δευτερεύουσες
ασυνέχειες (400 & 1000 km
ή 300 και 900 km)
Κατώτερη πηγή μαγμάτων
MgO και SiO2, με τη μορφή
ολιβίνη Mg2SiO4 και
πυροξένου Mg2SiO3 (μέχρι
βάθους 400 χιλιομέτρων)
ΜΕΤΑΒΑΤΙΚΗ ΖΩΝΗ
• Μεταβολή ολιβίνη σε
πολύμορφο υψηλότερης
πυκνότητας
• βαθμιαία μεταβολή μέσα
στη ζώνη
• Ρ, Τ, Mg/Fe
• μεταβολή MgSiO3 από
δομή πυρόξενου σε δομή
με κορουνδίου Al2O3
• Τα πυριτικά γίνονται
ασταθή σε υψηλές πιέσεις
(μανδυακές)
• διασπώνται σε απλά
οξείδια.
ΚΑΤΩ ΜΑΝΔΥΑΣ
• ομοιογενής
• μίγμα (Mg, Fe)SiO3
ιλμενιτικής δομής και
(Mg, Fe)O (περίκλαστο).
ΦΛΟΙΟΣ
• ιζηματογενή πετρώματα
• στρώμα γρανιτοειδούς σύστασης (απουσιάζει στα
βαθύτερα σημεία ωκεανών)
• Al-Si ενώσεις>90%
• ανώτερο τμήμα (SIAL) όξινα Al-Si ορυκτά (K-f, Pl An0-50,
Qz)
• κατώτερο τμήμα (SIMA) Si-ενώσεις Mg Fe (Ηb,Px, Ol) Pl
An50-100
ΑΣΥΝΕΧΕΙΑ MOHO
• φυσική ασυνέχεια, αλλαγή από τα κατώτερα πετρώματα
του φλοιού, (γαββρικής σύστασης), στα εκλογιτικά του
μανδύα, που είναι παρόμοιας σύστασης αλλά έχουν
υψηλότερη πυκνότητα.
• χημική ασυνέχεια από τον φλοιό στο ανώτερο μανδύα
(υπερβασική σύσταση, δουνίτης - περιδοτίτης).
ΣΥΝΟΨΗ
•Fe πυρήνας
•ομοιογενής Si μανδύας
•ετερογενής πυριτικός φλοιός
•Μείωση πυριτικού υλικού (βαθμιαία) από φλοιό προς
μανδύα
•Προέλευση του φλοιού από το μανδύα με συνεχείς
κλασματικές τήξεις και κρυσταλλώσεις
•Ατμόσφαιρα
•Υδρόσφαιρα
•Βιόσφαιρα
ΣΥΝΟΨΗ
ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΟΥ ΦΛΟΙΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ
• πυριγενή πετρώματα, ιζήματα και μεταμορφωμένα
• Ηπειρωτικός και ωκεάνιος
• κατώτερος ηπειρωτικός φλοιός 2Χ1019 τόνοι = γρανουλίτες,
αμφιβολίτες και εκλογίτες
• ωκεάνιος (λεπτότερος) 5Χ1018 τόνοι = βασαλτική σύσταση
• Ηπειρωτικός και ωκεάνιος<0,5% της ολικής μάζας της Γης
ΑΝΩΤΕΡΟΣ ΗΠΕΙΡΩΤΙΚΟΣ ΦΛΟΙΟΣ
• Γεωλογικά ενεργός φλοιός 15 πρώτα χιλιόμετρα
• Τα γρανιτικά και γρανοδιοριτικά τμήματα συνιστούν περίπου 10
χλμ. πάχος. Περίπου γρανοδιοριτική σύσταση.
Μέση σύσταση του ανώτερου ηπειρωτικού
φλοιού
• ωκεανοί = ¾ της επιφάνειας της γης
• το μεγαλύτερο μέρος των ιζημάτων δεν
συγκεντρώνεται
στους
πυθμένες
των
ωκεανών αλλά σε γεωσύγκλινα ηπειρωτικών
κρασπέδων καθώς και κατά τα τελευταία
στάδια της πτυχώσεως των οροσειρών
ΑΝΩΤΕΡΟΣ ΗΠΕΙΡΩΤΙΚΟΣ ΦΛΟΙΟΣ
Η μέση σύσταση των πυριγενών
πετρωμάτων θεωρείται αντιπροσωπευτική της
σύστασης του ανώτερου φλοιού
ΗΠΕΙΡΩΤΙΚΟΣ ΦΛΟΙΟΣ
ΦΛΟΙΟΣ
ΦΛΟΙΟΣ
Τα 8 συχνότερα χημικά στοιχεία στο γήινο φλοιό
ΦΛΟΙΟΣ
•8 στοιχεία είναι τα βασικά
•O, Si, Al, Fe, Ca, Na, K,
Mg
•αποτελούν το 99% του
συνόλου
ΦΛΟΙΟΣ
• Το Ο είναι το επικρατέστερο
• αποτελείται από ενώσεις Ο-Si με Al, Ca, Mg,
Na, K, Fe
• O>45% wt%
• O>60% σε αριθμό ατόμων
• O>92% του συνολικού όγκου των στοιχείων
σύνολο ανιόντων οξυγόνου που
δεσμεύτηκαν από ιόντα Si και ακόμη 6
μετάλλων
λιθόσφαιρα οξύσφαιρα (Goldschmidt)
Cu=45 Zr=160
Pb=Ga=15
Ni<Rb
ποσότητα στοιχείου
≠ συχνότητα
εμφάνισης
Διασκορπισμένα
στοιχεία
ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΣΥΣΤΑΣΗΣ
ΤΟΥ ΣΥΝΟΛΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ
Η σύσταση ολόκληρης της μάζας της Γης
καθορίζεται κυρίως από τη σύσταση του
μανδύα και του πυρήνα, αφού αυτά τα δύο
συνιστούν το 99% της μάζας της.
ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΣΥΣΤΑΣΗΣ
ΤΟΥ ΣΥΝΟΛΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ
1. Πυρήνας: κράμα Fe-Ni του έχει τη μέση
σύσταση του μετεωριτικού κράματος Fe-Ni
2. Μανδύας: To πυριτικό υλικό του είναι
περιδοτιτικής σύστασης
3. Η Γη περιέχει 8% θειούχο υλικό, του οποίου η
σύσταση είναι παρόμοια με αυτήν του
μετεωριτικού τροϊλίτη.
ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΣΥΣΤΑΣΗΣ
ΤΟΥ ΣΥΝΟΛΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ
Η Γη αποτελείται σχεδόν στο σύνολό της από 15
στοιχεία (τα υπόλοιπα < 0.1%)
Το 90% Fe, O, Si και Mg
Συγκέντρωση > 1% Ni, Ca, Al και S
1% > Συγκέντρωση > 0,01% Na, K, Cr, Co, P, Mn
και Ti
ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΣΥΣΤΑΣΗΣ
ΤΟΥ ΣΥΝΟΛΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ
Πίνακας 13. Σχετικές συχνότητες των στοιχείων.
Φλοιός Σύνολο Μετεωρίτες ΄Ηλιος
Ο
Fe
Ο
Η
Si
O
Fe
He
Ίδια στοιχεία
Al
Mg
Si
O
εμφανίζονται σε
Fe
Si
Mg
Fe
όλες τις στήλες
Ca
Ni
S
Mg
Na
S
Ni
N
K
Ca
Al
Si
Σπανιότητα Η και
Mg
Al
Ca
S
He στη Γη και τους
Ti
Co
Ma
C
μετεωρίτες
H
Na
Cr
Ca
P
Mn
Mn
Al
Mn
K
K
Ni
S
Ti
Ti
Na
C
P
Co
Cr
ΣΥΝΟΠΤΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ ΤΗΣ ΣΥΣΤΑΣΗΣ
ΤΟΥ ΣΥΝΟΛΟΥ ΤΗΣ ΓΗΣ
Σχετικές συχνότητες στοιχείων
Φλοιός Σύνολο Μετεωρίτες ΄Ηλιος
Ο
Fe
Ο
Η
Si
O
Fe
He
Al
Mg
Si
O
Fe
Si
Mg
Fe
Ca
Ni
S
Mg
Na
S
Ni
N
K
Ca
Al
Si
Mg
Al
Ca
S
Ti
Co
Νa
C
H
Na
Cr
Ca
P
Mn
Mn
Al
Mn
K
K
Ni
S
Ti
Ti
Na
C
P
Co
Cr
Για τα μη
πτητικά…
ΜΕΣΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΓΗΣ
Διαφορές φλοιού και συνόλου Γης
Σχετικές συχνότητες στοιχείων
Φλοιός Σύνολο
Ο
Fe
Si
O
Al
Mg
Fe
Si
Ca
Ni
Na
S
K
Ca
Mg
Al
Ti
Co
H
Na
P
Mn
Mn
K
S
Ti
C
P
1. μικρότερη
περιεκτικότητα του
φλοιού σε Fe και Mg
2. μη εμφάνιση στο φλοιό
Ni και S
3. ύπαρξη στο φλοιό Al, K
και Na σαν κύριων
συστατικών
ΜΕΣΗ ΣΥΣΤΑΣΗ ΤΗΣ ΓΗΣ
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ
Η αρχική διαφοροποίηση της Γης
• συγκέντρωση στο φλοιό των
ελαφρών και εύτηκτων Si-Al-K-Na
ορυκτών
• συγχρόνως τα βαριά και μη
εύτηκτα Fe-Mg-Si βυθίστηκαν και
συγκεντρώθηκαν στο μανδύα