Warum die Erdkruste so wichtig ist

Die Erdkruste ist eine extrem dünne Gesteinsschicht, die die äußerste feste Hülle unseres Planeten bildet. Relativ gesehen entspricht die Dicke der Haut eines Apfels. Es macht weniger als die Hälfte von 1 Prozent der Gesamtmasse des Planeten aus, spielt jedoch in den meisten natürlichen Kreisläufen der Erde eine entscheidende Rolle. 

Die Kruste kann an einigen Stellen dicker als 80 Kilometer und an anderen weniger als 1 Kilometer sein. Darunter liegt der Mantel, eine etwa 2700 Kilometer dicke Schicht aus Silikatgestein. Der Mantel macht den größten Teil der Erde aus.

Die Kruste besteht aus vielen verschiedenen Gesteinsarten, die in drei Hauptkategorien unterteilt sind: magmatisch, metamorph und sedimentär. Die meisten dieser Gesteine ​​stammten jedoch entweder aus Granit oder Basalt. Der Mantel darunter besteht aus Peridotit. Bridgmanit, das häufigste Mineral der Erde, befindet sich im tiefen Erdmantel. 

Woher wissen wir, dass die Erde eine Kruste hat?

Wir wussten nicht, dass die Erde bis in die frühen 1900er Jahre eine Kruste hatte. Bis dahin wussten wir nur, dass unser Planet im Verhältnis zum Himmel wackelt, als ob er einen großen, dichten Kern hätte - zumindest haben uns astronomische Beobachtungen dies mitgeteilt. Dann folgte die Seismologie, die uns eine neue Art von Beweisen von unten brachte: die seismische Geschwindigkeit.

Aufzeichnungen über seismische Wellen ermöglichen es Seismologen, die Größe solcher Ereignisse zu lokalisieren und zu messen und die innere Struktur der Erde abzubilden. jamesbenet / Getty Images 

Die Erdbebengeschwindigkeit misst die Geschwindigkeit, mit der sich Erdbebenwellen durch die verschiedenen Materialien (d. H. Gesteine) unter der Oberfläche ausbreiten. Mit einigen wichtigen Ausnahmen nimmt die seismische Geschwindigkeit innerhalb der Erde mit der Tiefe zu. 

1909 stellte eine Veröffentlichung des Seismologen Andrija Mohorovicic eine plötzliche Änderung der seismischen Geschwindigkeit fest - eine Art Diskontinuität -, die etwa 50 Kilometer tief in der Erde liegt. Seismische Wellen prallen davon ab (reflektieren) und biegen sich (brechen), während sie es passieren, genauso wie sich Licht an der Diskontinuität zwischen Wasser und Luft verhält. Diese Diskontinuität, die als mohorovicische Diskontinuität oder "Moho" bezeichnet wird, ist die akzeptierte Grenze zwischen Kruste und Mantel.

Krusten und Platten

Die Kruste und die tektonischen Platten sind nicht gleich. Die Platten sind dicker als die Kruste und bestehen aus der Kruste und dem flachen Mantel direkt darunter. Diese steife und spröde zweischichtige Kombination wird als Lithosphäre ("Steinschicht" im wissenschaftlichen Latein) bezeichnet. Die lithosphärischen Platten liegen auf einer Schicht aus weicherem, plastischerem Mantelgestein, der sogenannten Asthenosphäre ("schwache Schicht"). Die Asthenosphäre ermöglicht es den Platten, sich langsam wie ein Floß im dicken Schlamm darüber zu bewegen. 

Wir wissen, dass die äußere Schicht der Erde aus zwei großen Gesteinskategorien besteht: Basalt und Granit. Basaltfelsen unter dem Meeresboden und Granitfelsen bilden die Kontinente. Wir wissen, dass die im Labor gemessenen seismischen Geschwindigkeiten dieser Gesteinsarten denen in der Erdkruste bis zum Moho entsprechen. Daher sind wir zuversichtlich, dass der Moho eine echte Veränderung in der Gesteinschemie darstellt. Das Moho ist keine perfekte Grenze, da sich einige Krusten- und Mantelsteine ​​wie die anderen tarnen können. Glücklicherweise bedeutet jedoch jeder, der über die Kruste spricht, sei es in seismologischer oder petrologischer Hinsicht, dasselbe.

Im Allgemeinen gibt es also zwei Arten von Krusten: ozeanische Kruste (Basalt) und kontinentale Kruste (Granit)..

Ozeanische Kruste

Eine Abbildung der ozeanischen Kruste. Dorling Kindersley / Getty Images 

Die ozeanische Kruste bedeckt ungefähr 60 Prozent der Erdoberfläche. Die ozeanische Kruste ist dünn und jung - nicht mehr als etwa 20 km dick und nicht älter als etwa 180 Millionen Jahre. Alles Ältere wurde durch Subduktion unter die Kontinente gezogen. Die ozeanische Kruste entsteht auf den Kämmen des Mittelmeeres, wo die Platten auseinandergezogen werden. Dadurch wird der Druck auf den darunterliegenden Mantel abgebaut und der Peridotit beginnt zu schmelzen. Die Fraktion, die schmilzt, wird zu basaltischer Lava, die steigt und ausbricht, während der verbleibende Peridotit aufgebraucht wird.

Die Mittelmeerkämme wandern wie Roombas über die Erde und extrahieren diese basaltische Komponente auf ihrem Weg aus dem Peridotit des Mantels. Dies funktioniert wie ein chemischer Raffinationsprozess. Basaltgesteine ​​enthalten mehr Silizium und Aluminium als der zurückbleibende Peridotit, der mehr Eisen und Magnesium enthält. Basaltgesteine ​​sind auch weniger dicht. In Bezug auf Mineralien hat Basalt mehr Feldspat und Amphibol, weniger Olivin und Pyroxen als Peridotit. In der Kurzform des Geologen ist die ozeanische Kruste mafisch, während der ozeanische Mantel ultramafisch ist.

Die ozeanische Kruste ist so dünn, dass sie nur einen sehr kleinen Teil der Erde ausmacht - etwa 0,1 Prozent -, aber ihr Lebenszyklus dient dazu, den Inhalt des oberen Mantels in schwere Rückstände und leichtere Basaltgesteine ​​aufzuteilen. Es extrahiert auch die sogenannten inkompatiblen Elemente, die nicht in Mantelmineralien passen und in die flüssige Schmelze gelangen. Diese wiederum wandern mit fortschreitender Plattentektonik in die kontinentale Kruste. In der Zwischenzeit reagiert die ozeanische Kruste mit Meerwasser und befördert einen Teil davon in den Erdmantel.

Kontinentale Kruste

Die kontinentale Kruste ist dick und alt - im Durchschnitt ungefähr 50 km dick und ungefähr 2 Milliarden Jahre alt - und bedeckt ungefähr 40 Prozent des Planeten. Während sich fast die gesamte ozeanische Kruste unter Wasser befindet, ist der größte Teil der kontinentalen Kruste der Luft ausgesetzt.

Die Kontinente wachsen im Laufe der geologischen Zeit langsam, da ozeanische Krusten- und Meeresbodensedimente durch Subduktion unter sie gezogen werden. Aus den absteigenden Basalten werden das Wasser und inkompatible Elemente herausgedrückt, und dieses Material steigt auf, um in der sogenannten Subduktionsfabrik mehr Schmelze auszulösen.

Die kontinentale Kruste besteht aus Granitgesteinen, die noch mehr Silizium und Aluminium enthalten als die basaltische Ozeankruste. Sie haben auch mehr Sauerstoff dank der Atmosphäre. Granitfelsen sind noch weniger dicht als Basalt. In Bezug auf Mineralien hat Granit noch mehr Feldspat und weniger Amphibol als Basalt und fast kein Pyroxen oder Olivin. Es hat auch reichlich Quarz. In der Kurzform des Geologen ist die kontinentale Kruste felsisch.

Die kontinentale Kruste macht weniger als 0,4 Prozent der Erde aus, ist jedoch das Produkt eines doppelten Raffinierungsprozesses, erstens auf Höhenrücken im mittleren Ozean und zweitens in Subduktionszonen. Die Gesamtmenge der kontinentalen Kruste wächst langsam.

Die inkompatiblen Elemente, die auf den Kontinenten landen, sind wichtig, da sie die wichtigsten radioaktiven Elemente Uran, Thorium und Kalium enthalten. Diese erzeugen Wärme, wodurch die kontinentale Kruste wie eine Heizdecke auf dem Mantel wirkt. Die Hitze mildert auch dicke Stellen in der Kruste, wie das tibetische Plateau, und lässt sie seitlich ausbreiten.

Die Kontinentalkruste ist zu schwimmfähig, um zum Mantel zurückzukehren. Deshalb ist es im Durchschnitt so alt. Wenn Kontinente kollidieren, kann sich die Kruste auf fast 100 km verdichten, aber das ist nur vorübergehend, da sie sich bald wieder ausbreitet. Die relativ dünne Haut von Kalksteinen und anderen Sedimentgesteinen verbleibt eher auf den Kontinenten oder im Ozean, als dass sie zum Erdmantel zurückkehrt. Sogar der Sand und der Lehm, die ins Meer gespült werden, kehren auf dem Förderband der ozeanischen Kruste zu den Kontinenten zurück. Kontinente sind wirklich dauerhafte, sich selbst erhaltende Merkmale der Erdoberfläche.

Was die Kruste bedeutet

Die Kruste ist eine dünne, aber wichtige Zone, in der trockenes, heißes Gestein aus der Tiefe der Erde mit dem Wasser und Sauerstoff der Oberfläche reagiert und neue Arten von Mineralien und Gesteinen bildet. Es ist auch der Ort, an dem plattentektonische Aktivitäten diese neuen Gesteine ​​mischen und verrühren und ihnen chemisch aktive Flüssigkeiten injizieren. Schließlich ist die Kruste die Heimat des Lebens, das einen starken Einfluss auf die Gesteinschemie ausübt und über ein eigenes Mineralrecyclingsystem verfügt. Die ganze interessante und wertvolle Vielfalt der Geologie, von Metallerzen bis zu dicken Lehm- und Steinbetten, findet ihre Heimat in der Kruste und nirgendwo anders.

Es sollte beachtet werden, dass die Erde nicht der einzige Planetenkörper mit einer Kruste ist. Venus, Merkur, Mars und der Erdmond haben auch einen. 

Hrsg. Von Brooks Mitchell