Innere Struktur der Erde

Die interne Struktur der Erde bezieht sich auf die Verteilung des Inneren der Erde in verschachtelte Umschläge: hauptsächlich die Erdkruste , Mantel und Kern , nach dem aktuellen geologischen Modells , die Versuche , ihre Eigenschaften und das Verhalten während der geologischen Zeiten zu beschreiben.

Diese Schichten werden durch Diskontinuitäten begrenzt , die mithilfe der Seismologie identifiziert werden können . Dies ermöglichte es, den Zustand der Materie in unzugänglichen Tiefen zu bestimmen.

Diese Konstitution kann verstanden werden, indem man zur Bildung der Erde durch Akkretion von Planetesimalen zurückkehrt , von denen die primitiven Meteoriten oder Chondriten die Erinnerung bilden. Die verschiedenen Schichten wurden dann mehr oder weniger allmählich unter dem Einfluss verschiedener physikalischer Parameter wie der Dichte und der Rheologie der verschiedenen Phasen, aus denen die Rohstoffe bestehen, sowie der chemischen Affinitäten der Elemente für die verschiedenen Mineralphasen angeordnet das heißt, chemische Differenzierung .

Das aktuelle Modell

Hauptstruktur

Erdkruste

Die Erdkruste macht ungefähr 1,5% des Volumens der festen Erde, 4,4 ‰ der Erdmasse und 6,5 ‰ der Erdsilikatmasse (Erde ohne Metallkern) aus.

Kontinentalkruste

Die kontinentale Kruste (1) ist fest, hauptsächlich aus Granit und stellenweise von Sedimentgesteinen bedeckt. Es ist dicker als die ozeanische Kruste (von 30 km bis 100 km unter den Gebirgszügen).

Ozeanische Kruste

Die ozeanische Kruste (2) ist fest und besteht hauptsächlich aus Basaltgesteinen . Relativ gut (ca. 5 km).

Mantel

Der gesamte Erdmantel macht 84% des Erdvolumens aus. Die mohorovicische Diskontinuität (14) markiert den Übergang zwischen Kruste und Mantel.

Der Erdmantel ist weniger "starr" als die anderen Schichten, ohne flüssig zu sein (wie Lavaströme vermuten lassen ). Um eine Vorstellung zu geben, ist die Mantelviskosität für das Gestein, aus dem es besteht, vergleichbar mit der Viskosität von Eis (wie es in Gletschern fließt) für Wasser.

Trotzdem bleibt das Fell stark. In der Tat ist bei hohen Manteltiefen der Druckeffekt (Aufrechterhaltung des festen Zustands) größer als der Temperatureffekt (der eine Verschmelzung verursacht).

Wenn andererseits die Effekte in die entgegengesetzte Richtung wirken, beispielsweise während eines ausreichend schnellen Anstiegs, steigen die Mantelmaterialien schneller an (und werden daher drucklos), als es der Wärmeausgleich durch Diffusion der transportierten Wärme zulässt : Dies wird als adiabatischer Anstieg bezeichnet . Somit kann das Material seinen anfänglichen Schmelzpunkt überschreiten und beginnen, ein primäres Magma zu erzeugen . Dies geschieht direkt über den Kämmen in einer Tiefe von etwa 100 km.

Oberlack

Der obere Mantel (4) ist weniger viskos und duktiler als der untere Mantel: Die dort herrschenden physikalischen Zwänge machen ihn teilweise plastisch . Es wird hauptsächlich aus Gesteinen wie Peridotit gebildet .

Unterer Mantel

Der untere Mantel (6) hat feste Eigenschaften in Zeiträumen von weniger als einem Jahr und Kunststoff in Zeiträumen von mehr als einem Jahrhundert.

Im unteren Mantel bewegen Mantelkonvektionszellen (10) langsam Materie. In der Tat ist die Schicht der Sitz der Konvektionsströme , die den größten Teil der Wärmeenergie des Erdkerns an die Oberfläche überträgt . Diese Ströme verursachen eine Kontinentalverschiebung , aber ihre genauen Eigenschaften (Geschwindigkeit, Amplitude, Ort) sind noch wenig bekannt.

Ader

Der Kern, der zwischen dem äußeren und dem inneren Kern unterschieden werden kann, macht 15% des Erdvolumens aus. Die Gutenberg-Diskontinuität (13) markiert den Übergang zwischen Mantel und Kern.

Äußerer Kern

Der äußere Kern (8) ist flüssig. Es besteht im wesentlichen aus 80-85% Eisen, etwa 10-12% eines leichten Elements, das noch nicht aus Schwefel, Sauerstoff, Silizium und Kohlenstoff (oder einer Mischung der vier) bestimmt ist, und schließlich in der Größenordnung von 5% Nickel. Seine Viskosität wird auf das 1- bis 100-fache der von Wasser geschätzt, seine Durchschnittstemperatur erreicht 4000 Grad Celsius und seine Dichte 10.

Diese große Menge geschmolzenen Metalls wird durch Konvektion gerührt. Diese Konvektion ist hauptsächlich thermisch (säkulare Abkühlung des Planeten) und zu einem kleineren Teil aufgrund der Zusammensetzung des Kerns (Trennung, Entmischung der Phasen ).

Die Bewegungen des äußeren Kerns interagieren mit den Bewegungen der Erde: hauptsächlich ihre tägliche Rotation , aber auch auf einer längeren Zeitskala ihre Präzession .

Die Leitfähigkeit von Eisen ermöglicht die Entwicklung variabler elektrischer Ströme, die Magnetfelder erzeugen , die diese Ströme verstärken und so einen Dynamoeffekt erzeugen , indem sie sich gegenseitig aufrechterhalten. Wir erklären also, dass der flüssige Kern der Ursprung des Erdmagnetfeldes ist . Die für die Aufrechterhaltung dieses Dynamos notwendige Energiequelle liegt höchstwahrscheinlich in der latenten Kristallisationswärme des Samens.

Innerer Kern

Der innere Kern (9), auch Samen genannt, ist eine feste Kugel. Es ist im wesentlichen metallisch (etwa 80% Eisenlegierungen und 20% Nickel) und wird durch allmähliche Kristallisation des äußeren Kerns gebildet. Der Druck von 3,5 Millionen bar (350 Gigapascal) hält ihn trotz einer Temperatur über 6000 ° C und einer Dichte von etwa 13 in einem festen Zustand. Die Lehmann-Diskontinuität markiert den Übergang zwischen dem äußeren Kern und dem inneren Kern.

Der innere Kern ist nach wie vor ein aktives Thema der geologischen Forschung. Verschiedene Beobachtungen legen nahe, dass der innere Kern in Bewegung ist. Ihre genaue Natur bleibt offen für Debatten.

Sekundärstrukturen

Lithosphäre

Die Lithosphäre (11) besteht aus der Kruste und einem Teil des oberen Mantels. Es ist in tektonische oder lithosphärische Platten unterteilt . Die Untergrenze der Lithosphäre liegt in einer Tiefe zwischen 100 und 200 Kilometern, an der Grenze, an der sich Peridotite ihrem Schmelzpunkt nähern. Es enthält die Mohorovic-Diskontinuität (14).

Asthenosphäre

Die Asthenosphäre (12) ist der Bereich unterhalb der Lithosphäre.

In der Asthenosphäre am Fuß der Lithosphäre befindet sich eine Zone namens LVZ ( Low Velocity Zone ), in der die Geschwindigkeit abnimmt und die seismischen P- und S-Wellen deutlich gedämpft werden . Dieses Phänomen ist auf die teilweise Fusion von Peridotiten zurückzuführen, die zu einer größeren Fließfähigkeit führt. LVZ ist in der Regel nicht unter den Wurzeln von Gebirgszügen in der Kontinentalkruste vorhanden. Einige Geologen schließen LVZ in die Lithosphäre ein.

Subduktionszone

Eine Subduktionszone (3) ist eine Platte, die manchmal bis zu mehreren hundert Kilometern in den Mantel einsinkt. Es ist der Ort der seismischen und vulkanischen Aktivität.

Hot Spots

Der sogenannte „Hot Spot“ -Vulkanismus (5) ist der tiefste aktive Vulkanismus . Dies sind Vulkane, deren Magma aus den Tiefen des Mantels nahe der Grenze zum flüssigen Kern stammt. Diese Vulkane wären daher nicht mit den tektonischen Platten verbunden und würden daher, ohne den Bewegungen der Erdkruste zu folgen, auf der Erdoberfläche fast unbeweglich sein und die Archipele von Inseln wie der von Tahiti bilden .

Hot-Spot-Vulkanismus wird durch eine Wolke aus wärmerem Material (7) erzeugt, die ausgehend von der Grenze zum Kern teilweise schmilzt, wenn sie in der Nähe der Erdoberfläche ankommt.

Übersichtstabelle

Übersichtstabelle der inneren Erdhüllen und ihrer Hauptmerkmale

Briefumschlag	Tiefe km	Dichte g / cm 3	Dominante Petrographie	Chemische Elemente
Kontinentale ozeanische Kruste	0 - 35 0 - 10	2,7 - 3,0 2,9 - 3,2	Granit und Gneis Basalt, Gabbro und Peridotit	Si und Al Si, Al und Mg
Obere lithosphärische Mantel- und Asthenosphären- Übergangszone	35/10 - 670 35/10 - 400 400 - 670	3.4 - 4.4	Olivin , Pyroxen und Granat Wadsleyit → Ringwoodit und Granat	Si, Mg und Ca.
Unterer Mantel	670 - 2890	4.4 - 5.6	Perowskit und Ferroperiklas	Si, Mg, Fe und Ca.
Äußerer Kern	2890 - 5100	9.9 - 12.2	- -	Fe, Ni und S (flüssiger Zustand)
Innerer Kern	5100 - 6378	12.8 - 13.1	- -	Fe, Ni und S (Festkörper)

Merkmal: innere Wärme

Die innere Wärme der Erde wird durch die natürliche Radioaktivität von Gesteinen durch den Zerfall von Uran , Thorium und Kalium erzeugt . Studien schätzen, dass der Beitrag der Krusten- und Mantelradioaktivität ungefähr die Hälfte der insgesamt freigesetzten Energie ausmacht, wobei der Anteil der vom Erdkern zum Erdmantel übertragenen Urwärme auf 10 und bis zu 20% geschätzt wird.

Weltweit steigt die Temperatur mit der Nähe zum Erdmittelpunkt . Als Hinweis variiert sie zwischen 1100 ° C am Boden der Kontinentalkruste und wahrscheinlich 5100 ° C im Kern.

Die Temperaturen können nicht genau gemessen werden: Sie sind ungefähr und die Fehlerquote nimmt mit der Tiefe zu.

Ab einer Tiefe von 2.900 km, in der der Druck 1 Million Atmosphären oder 100 Gigapascal zu überschreiten beginnt, spielt die innere Wärme mindestens zwei Hauptrollen:

Durch Beibehalten oder Modifizieren der konvektiven Bewegungen des Mantels, was die Plattentektonik und die Kontinentalverschiebung erklärt.
Durch Aufrechterhaltung des Erdmagnetfeldes .

Die experimentellen Grundlagen des aktuellen Modells

Indirekte Untersuchungen (Geophysik)

Seismische Tomographie Experimentelles Prinzip

Anhand der Aufzeichnungen mehrerer Seismographen bestimmen wir nach einem Erdbeben experimentell die Position seines Epizentrums so genau wie möglich. Die Schwingungen, die sich dann über den gesamten Globus ausbreiten, werden auf ähnliche Weise aufgezeichnet.

Diese Wellenphänomene unterliegen physikalischen Gesetzen wie Reflexion oder Brechung . In Analogie dazu "verhalten" sich seismische Wellen wie Lichtstrahlen. Durch Anwendung der Snell-Descartes- Brechungsgesetze schließen wir, dass sich nicht alle mit der gleichen Geschwindigkeit bewegen, je nachdem, welches Medium sie durchlaufen.

Die sorgfältige Untersuchung der Zeitkurven anhand der von den Wellen zurückgelegten Entfernung ermöglicht es dann, den Inhalt der Erde zu bewerten: Eine Welle geht in einem weicheren Material ( geringere Dichte ) langsamer und in a schneller mehr Material. hart ( Dichte höher).

Arten von Wellen

Es ist zu beachten, dass die in der seismischen Tomographie untersuchten Wellen Hintergrundwellen sind, die die Erdkugel in alle Richtungen durchqueren. Oberflächenwellen, die menschliche Konstruktionen schädigen, breiten sich nur in der Kruste aus und geben keine Auskunft über die tiefen Schichten.

Es gibt zwei Arten von Wellen: P und S. Bestimmte Wellen kommen schnell an: Sie sind die P-Wellen (wie First); andere sind verzögert und werden später aufgezeichnet: Dies sind S-Wellen (wie Sekunden).

	Die P-Wellen sind Schwingungen, die unter Druck wirken: Die Teilchen bewegen sich in Richtung der Wellenausbreitung, ein bisschen wie eine Feder. Diese Kompressionswellen breiten sich durch Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase aus.
	Die S-Wellen sind Scherwellen: Die Partikel bewegen sich senkrecht zur Richtung der Wellenausbreitung, ein bisschen wie eine Schaukel an einem Seil. Diese Scherwellen breiten sich in Festkörpern aus, jedoch nicht in flüssigen oder gasförmigen Medien.

Diagramme interpretieren

Wenn eine P-Welle nicht senkrecht auf einer Übergangszone ankommt (z. B. Mantel-Kern-Grenzfläche), wird ein kleiner Teil ihrer Energie in eine andere Wellenform umgewandelt (ein Bruchteil von P wird dann zu S). Die Interpretation seismografischer Messwerte ist daher schwierig, da sich die Diagramme vieler Arten von Wellen überlappen und die entwirrt werden müssen und deren Ursprung erklärt werden muss.

Alle diese Wellen sind mit unterschiedlichen Buchstaben gekennzeichnet, die dann kombiniert werden können, wenn sie sich entwickeln (siehe Tabelle unten).

Nomenklatur der Volumenwellen

	p Welle	S Welle
Mantel	P.	S.
äußerer Kern	K.	- -
innerer Kern	ich	J.

Somit ist eine PP-Welle eine P-Welle, die nach einer Reflexion auf der Oberfläche der Erdkugel im Mantel verblieb, bevor sie auf der Oberfläche wieder auftauchte, auf der sie erfasst wurde. Eine PKP-Welle ist eine P-Welle, die nach dem Überqueren des flüssigen Außenkerns auf der Oberfläche austritt (Pfad = Mantel / Außenkern / Mantel).

Der Name kann beliebig verlängert werden. Zum Beispiel wird eine fast vertikale Welle, die die Erdkugel durchquert, nachdem sie an der Oberfläche zurückprallt und zweimal (um zu gehen und zurückzukehren) durch den Kern und den Samen gegangen ist und schließlich wieder an der Oberfläche erscheint, PKIKPPKIKP genannt.

Diskontinuitäten

Wenn man dem Prinzip folgt, dass sobald sich die Geschwindigkeit einer seismischen Welle plötzlich und signifikant ändert, dies bedeutet, dass sich das Medium ändert, können die verschiedenen Schichten, die durch Diskontinuitäten getrennt sind , hergestellt werden.

Das Studium des Magnetismus

Unter dem Einfluss ihrer Rotation und der inneren Bewegungen der geschmolzenen Metalle seines Kerns verhält sich die Erde wie eine Art Dynamo , aus dem ein Magnetfeld resultiert . Dies ist im Vergleich zu Industriemagneten nicht sehr wichtig , reicht jedoch aus, um die Nadel eines Kompasses abzulenken und die Erdoberfläche teilweise vor kosmischen Strahlen wie Sonnenwinden zu schützen , die ansonsten elektronische Geräte stören würden.

Dieses Feld variiert im Laufe der Zeit. Im Leben der Erde ist es aus noch unbekannten Gründen, die aber eine aktive Forschung beschäftigen , sogar hunderte Male umgekehrt . Dies hat es noch nicht ermöglicht, einen Dynamoeffekt in einer langsam rotierenden Kugel zu zeigen, hat jedoch die Bildung von Konvektionssäulen bei bestimmten Temperaturen in Abhängigkeit von der Viskosität der Flüssigkeiten und der Rotationsgeschwindigkeit gezeigt. Diese Bewegungen sind anscheinend kompatibel mit dem, was wir über das elektromagnetische Feld der Erde wissen.

Das Studium der Meteoriten

Um zu verstehen, wie sich die aufeinanderfolgenden Schichten der Erde allmählich differenzierten, ist es nützlich, die genaue Zusammensetzung des primitiven Materials zu kennen, das es hervorgebracht hat.

Seine wesentlichen Elemente sind Eisen , Nickel und Silikate . Diese Elemente (und mehrere andere) kommen in einer Art Meteorit vor, die Chondriten genannt wird . Sie enthalten kleine kugelförmige Zonen von Silikaten, die nach der Fusion erstarrt sind, die Chondren, deren Name den Ursprung des Namens dieser Meteoriten hat.

Einige von ihnen, wie Allende- Chondrit , enthalten eine Mischung aus metallischem Eisen und Eisenoxid sowie eine große Menge Kohlenstoff. Andere, wie Indarchs Chondritis , metallisches Eisen und Enstatit , ein Magnesiumsilikat (MgSiO 3 ), das im Erdmantel sehr häufig vorkommt. Die primitiveren kohlenstoffhaltigen Meteoriten CI zeigen vollständig oxidiertes Eisen. Sie sind in ihrer Zusammensetzung dem Gasnebel sehr ähnlich, der vor etwa 4,57 Milliarden Jahren das Sonnensystem und vor 4,45 Milliarden Jahren die Erde hervorgebracht hat.

Von all diesen Chondriten haben nur diejenigen, die 45% Enstatit enthalten, eine chemische und isotopische Zusammensetzung, die der Stromdichte und der Natur der Erde entspricht (mehrere Schichten leichter Silikate und ein Kern, in den die schwereren Metalle gewandert sind). Diese Meteoriten sind viel zu klein, um unterschieden zu werden: Ihre Elemente sind relativ homogen verteilt geblieben.

Direkte Untersuchungen

Menschliche Erforschung

Die menschliche Erforschung des Herzens der Erde unterliegt vielen Träumen und Fantasien, wie der Roman Reise zum Erdmittelpunkt von Jules Verne zeigt .

Tatsächlich wurde 1956 in Gouffre Berger im Vercors-Massiv ( Isère ) erstmals die symbolische Tiefe von –1.000 Metern erreicht. Im Jahr 2005 wurde die spektakuläre Tiefe von –2000 Metern von Höhlenforschern in Krubera-Voronja (ehemals Voronja-Abgrund) im Westkaukasus (Abchasien) überschritten .

Darüber hinaus ist die Vielfalt des in Minen erkundeten Landes viel größer als die von Höhlenforschern durchquerten Sedimentgesteinsflächen, und das abgebaute Land ist viel älter. Minor reiben Schultern der Temperaturanstieg Phänomen aus dem jeden Tag XVIII - ten Jahrhundert Einfluss die Annahmen eines Globus im Herzen schmelzen. Doch selbst die tiefsten Minen der Welt (ca. 3 500 m für die Tau Tona von Südafrika im Jahr 2002) nur der Erdkruste kratzen.

Die bloße Erforschung des Menschen reicht nicht aus, um den tiefen Inhalt des Globus zu verstehen. Über zwei Kilometer hinaus ist eine indirekte Exploration erforderlich.

Tiefbohren

Das Ziel von Tiefbohrungen ist es, die Lithosphäre besser zu verstehen und die Übergangszone zwischen ihr und dem oberen Mantel zu erreichen: den Moho .

Zwei Beispiele: das KTB- Programm ( Kontinental Tiefbohrprogramm der Bundesrepublik ), das 9.800 Meter unter Deutschland erreichte , und das 12.600 Meter lange sg3-Bohrloch auf der Kola-Halbinsel (Russland), das von 1970 bis 1989 dauerte. Zu dieser Zeit. Tiefe die beobachtete Temperatur betrug 180 ° C, während wir eher eine Temperatur in der Größenordnung von 200 ° C erwarteten. Der geothermische Gradient von 1 ° C / 60 m (die Temperatur steigt mit der durchschnittlichen Tiefe von 1 ° C alle 60 m) ist zweimal niedriger als der von den meisten Bohrlöchern gemessene.

Während diese Löcher die Struktur und Zusammensetzung der Kruste bestätigt oder regionale seismische Profile gezeichnet haben, erstrecken sie sich nicht über die Erdkruste hinaus , die nicht einmal die Haut einer orangefarbenen Schuppe des Planeten darstellt.

Da die ozeanische Kruste dünner als die Kontinentalplatten ist, sind mehrere ozeanische Bohrprojekte entstanden, MOHOLE, dann DSP (1968-1983) in den Vereinigten Staaten, dann internationale Programme wie ODP (1985-2003) und IODP (2003-2013). Bisher ist es keinem Schiff gelungen, bis zur Mohorovičić-Diskontinuität zu bohren .

Das Studium der Neutrinos

Geoneutrinos

Die Untersuchung von Geoneutrinos, die aus radioaktiven Zerfällen von Uran 238 , Uran 235 , Thorium 232 und Kalium 40 resultieren , liefert Informationen über die im Inneren der Erde erzeugte Wärme: etwa 40 TW . Dieser Wert stimmt mit denen überein, die mit anderen Methoden erhalten wurden.

Atmosphärische Neutrinos

Die Untersuchung atmosphärischer Neutrinos, die die Erde durchqueren, ermöglicht es, ihre inneren Schichten zu untersuchen und so die Dichte und Masse der verschiedenen Schichten abzuleiten.

Die Geschichte der Modelle: Fortschritte beim Verständnis der Struktur der Erde

Seit der Antike haben viele versucht, die innere Konstitution unseres Globus zu erklären: Mathematiker, Philosophen, Theologen und spätere Naturforscher, Physiker und Geologen. Einige dieser Intellektuellen versuchten, sich an die Vision des Geländes zu halten (Relief, Vulkane, Erdbeben), andere wollten auch eine Erklärung der biblischen Texte (die Flut) in ihr Modell aufnehmen; Die Vollständigkeit dieser Volkszählung ist schwer zu erreichen.

Von der Antike bis zum XVIII - ten Erklärungen inspiriert Jahrhundert

Aristoteles ( IV th Jahrhundert vor Christus. ) Legt eine frühe Definition der Erdformation. Für ihn besteht die Erde aus Erde und Fels, umgeben von Wasser und dann Luft. Dann kommt eine Feuerschicht und die Sterne. Bis Kopernikus wird sich diese Vision kaum ändern.

Aber in der Mitte des XVII E Jahrhundert eine Fülle neuer Ideen erscheint. In 1644 , René Descartes in den Prinzipien der Philosophie stellt die Erde als eine alte Sonne , die einen sonnenähnlichen Kern gehalten hat, aber deren äußere Schichten entwickelt haben. Von der Mitte aus folgen mehrere Schichten: Gestein, Wasser, Luft und schließlich eine äußere Kruste im Gleichgewicht dieser Luft. Diese gebrochene Kruste bildete die Landformen und ließ Wasser aus den Tiefen fließen, die die Meere und Ozeane bildeten. Gleichzeitig postuliert Athanasius Kircher auch, dass die Erdkugel ein gekühlter Stern ist, aber unter der Kruste ein geschmolzenes Material enthält, das manchmal durch Vulkane aus dem Zentrum entweicht.

Am Ende des XVII - ten und während der XVIII - ten Jahrhundert , sind viele Annahmen gemacht. William Whiston schlägt eine Erde von einem alten Kometen vor. John Woodward und Thomas Burnet schlagen eine Erde vor, die aus einem flüssigen Gemisch besteht, das sich im Laufe der Zeit durch die Schwerkraft ablagert. Edmund Halley entwirft eine hohle Erde mit mehreren konzentrischen Schalen und einem Magnetkern, die durch ein Vakuum getrennt sind. Henri Gautier denkt an eine völlig hohle Erde, bei der sich die dünne äußere Kruste im Gleichgewicht zwischen Schwerkraft und Zentrifugalkraft befindet.

Im 19. Jahrhundert : die Anfänge eines geologischen Ansatzes

Mit dem Aufstieg der Geologie müssen Theorien mit Beobachtungen und geophysikalischen Messungen übereinstimmen.

Der geringe Einfluss bergiger Massen auf die lokale Schwerkraft beweist tendenziell, dass die Erde nicht hohl ist, was frühere Hypothesen ungültig macht. Ab dem 18. Jahrhundert veranlasste die leichte Abflachung des Globus an den Polen und die magmatische Natur bestimmter Gesteine Georges de Buffon zu der Annahme, dass die Erde an ihrem Ursprung in Fusion war.

Im 19. Jahrhundert veranlasste die Messung des regelmäßigen Temperaturanstiegs mit der Tiefe in den Minen (1 ° C für 25 Meter) Joseph Fourier und Louis Cordier zu extrapolieren und daraus zu schließen, dass das Zentrum unseres Planeten bei einer Temperatur von mehreren tausend geschmolzen ist Grad. Der Ursprung dieser Temperatur ist noch ungewiss: Wir wissen nicht, ob es sich um einen Rest der ursprünglichen Wärme handelt, die während des Abkühlens in einer Erdkugel gespeichert wird, oder ob es zu einem Temperaturanstieg gekommen ist chemische Phänomene. Außerdem könnte diese Wärme so stark sein, dass alle inneren Stoffe ab einer bestimmten Tiefe gasförmig sind.

Für William Hopkins kippt die Variation des Schmelzpunkts von Gesteinen als Funktion des Drucks die Schuppen erneut zugunsten eines festen Kerns.

Laut Lord Kelvin spricht das sehr geringe Niveau der Gezeitenbodenbewegungen (bewertet durch Vergleich mit der genauen Messung der Gezeiten des Ozeans) für einen Globus mit den Eigenschaften eines elastischen Feststoffs und nicht einer Flüssigkeit. Sein Modell benötigt einen starren Mittelteil, um die Verformung aufgrund der Gezeiten zu erklären (Zeitraum 14 Tage).

Im 20. Jahrhundert : Experimentelle Daten führen zu einer Lawine von Entdeckungen

Während des XX - ten Jahrhunderts, seismische Tomographie , Präzisions - Gewinner, ermöglicht mehrere wichtige Entdeckungen zu machen.

In 1909 , Andrija Mohorovičić markierte die Schnittstelle zwischen der Kruste und Mantel. Diese Diskontinuität trägt seinen Namen, meistens abgekürzt als „ Moho “.
In 1912 , Beno Gutenberg legte die Mantel / Kern - Schnittstelle in einer Tiefe von 2900 km durch das Studium der P - Wellen, seinen Namen auf die Angabe zwischen dem unteren Mantel und dem äußeren Kern Diskontinuität .
Im Jahr 1926 stellte Harold Jeffreys die Fließfähigkeit des Metallkerns fest.
In 1936 , Inge Lehmann entdeckte den Samen (oder inneren Kern). Es ist ein metallischer Teil innerhalb des Kerns "bei einer Tiefe von 5.150 km und einem Druck von 3,3 Millionen Atmosphären" . Die Temperatur entspricht wahrscheinlich derjenigen, die für die Fusion von Eisen bei 330 GPa erforderlich ist . Aber seine Solidität wird später festgestellt.

Zur gleichen Zeit arbeiteten von 1923 bis 1952 andere Geophysiker ( Adams , Williamson , Bullen , Birch …) an Gleichungen, die es ermöglichten, die Variation der Dichte mit der Tiefe und dem Druck zu bestimmen, den sie erzeugt.

Darüber hinaus beeinflussen die Analyse der Zusammensetzung von terrestrischen und meteoritischen Gesteinen sowie die Messung der durchschnittlichen Dichte des Globus (5.5) mehrere Modelle, bei denen eine feine leichte Kruste aus Silikaten einen voluminösen, dichteren Metallkern bedeckt.

Im 21. Jahrhundert : die Grenze der "sehr tiefen"

Aktuelle Forschung interessiert sich für eine bessere Kenntnis der "sehr tiefen". Insbesondere die Art und die genauen Eigenschaften des Erdsamens . Zum Beispiel seine Temperatur. Konvergierende Ergebnisse erklären 2013 die bisherigen Unterschiede, nach denen sich die Temperatur des Kerns je nach Tiefe von 3800 ° C auf 5500 ° C entwickeln würde .

Anmerkungen und Referenzen

Dieser Artikel stammt teilweise oder vollständig aus dem Artikel „ Geologie “ (siehe Autorenliste ) .

Anmerkungen

Sauerstoff ist auch in allen Umschlägen vorhanden, was ihn zum zweithäufigsten Element auf der Erde macht (Rangfolge der Häufigkeit bestimmt durch den Bruchteil der Masse).
Wert der Tiefe einer stabilen Kontinentalkruste ( Kraton ); Dies kann in den Risszonen auf wenige km reduziert werden oder unter den orogenen Krustenwurzeln mehr als 70 km betragen.
Durchschnittswert der ozeanischen Kruste; Dies kann bei LOT-Krusten (Lherzolite Ophiolite Type) auf ca. 7 km oder bei sehr alten Krusten auf bis zu 15 km reduziert werden .
Mit zunehmendem Druck ändert sich die Kristallstruktur von Olivin in Mineralphasen gleicher chemischer Zusammensetzung, aber unterschiedlicher Struktur (Polymorphe).

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Anhänge

Filmographie

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