snad s Výjimkou nějaké vzdálené ostrovní obyvatelé, většina lidí má přirozenou tendenci pohledu kontinentů jako zásadní, trvalé a dokonce i charakteristické rysy Země. Člověk snadno zapomene, že kontinentální platformy na světě představují pouze rozptýlené a izolované masy na planetě, která je do značné míry pokryta vodou. Při pohledu z vesmíru se však správný obraz země okamžitě vyjasní. Je to Modrá planeta., Z tohoto pohledu se zdá docela zvláštní, že během své dlouhé historie Země mohla udržet malý zlomek z jeho povrchu vždy nad mořem-což, mimo jiné, lidské evoluce pokračovat na suché zemi.

je vytrvalost vysoce postavených kontinentů jen náhodná? Jak vznikla komplikovaná kůra zemin? Bylo tam po celou dobu, jako nějaká pravěká třešnička na planetárním dortu, nebo se vyvinula v průběhu věků?, Takové otázky měl vyvolala debaty, které rozdělily vědci po mnoho desetiletí, ale fascinující příběh o tom, jak zemského povrchu přišli, aby si své současné podobě je v podstatě vyřešen. Toto porozumění ukazuje, pozoruhodně dost, že podmínky potřebné k vytvoření kontinentů Země mohou být ve zbytku sluneční soustavy bezkonkurenční.

země a Venuše, které jsou zhruba stejné velikosti a vzdálenosti od Slunce, jsou často považovány za dvojčata. Je tedy přirozené se divit, jak se kůra Venuše srovnává s kůrou našeho vlastního světa., I když staletí teleskopické pozorování ze Země mohl dát žádný vhled, začátek v roce 1990 Magellan kosmických sond obíhajících radar pronikl husté mraky, které zamořili Venuše a odhalil její povrch s ohromující jasností. Z podrobných obrazů reliéfů mohou planetární vědci překonat typ skály, která pokrývá Venuši.

Naše sesterská planeta se zdá být pokryto skále čedičové složení-stejně jako tmavé, jemnozrnné horniny, které lemují oceánských pánví na Zemi. Magellans mapování, nicméně, nepodařilo se najít rozsáhlé oblasti analogické zeminy kontinentální kůry., Vyvýšené oblasti pojmenované Afrodita Terra a Ishtar Terra se zdají být zbytky zmačkaných čedičových láv. Menší, ve tvaru kopule valy jsou nalezeny na Venuši, a tyto formy by mohlo naznačovat, že vulkanické horniny se složením žuly existují v některých místech, ale radarové odrazy ukazují, že tyto pancakelike funkce může být složena pouze z více čediče.,

Po analýze bohatství z radarových dat poskytnutých Magellan, vědci k závěru, že desková tektonika (to znamená, že neustálé tvoření, pohybu a zničení části povrchu planety), nezdá se, pracovat na Venuši. Nejsou tam žádné zjevné ekvivalenty k rozsáhlé střední-vyvýšeniny oceánu nebo na velké zákopové systémy Země. Je tedy nepravděpodobné, že by kůra Venuše pravidelně recyklovala zpět do pláště této planety., Ani by tam moc třeba, aby se prostor pro nové kůra: množství lávy v současné době erupce na Venuši je hrubě ekvivalentní k výstupu jednoho z Havajské sopky Kilauea-pouhé driblovat pro planetu jako celek. Tato zjištění z Venuše a podobné průzkumy dalších pevných těles ve sluneční soustavě ukazují, že planetární krusty lze pohodlně rozdělit do tří základních typů.

takzvané primární krusty se datují do počátků sluneční soustavy., Oni se vynořil po velké kusy prvotní materiál zřítila do rostoucí planety, uvolňuje dostatek energie, aby způsobit původních protoplanet tát. Jak se roztavená hornina začala ochlazovat, krystaly některých druhů minerálů ztuhly relativně brzy a mohly se oddělit od těla magmatu. Tento proces například pravděpodobně vytvořil bílou Vysočinu měsíce poté, co se zrna minerálního živce s nízkou hustotou vznášela na vrchol časného lunárního „oceánu“ roztaveného čediče., Krusty mnoha satelitů obřích vnějších planet, složené ze směsí horniny s vodou, metanem a amoniakem ices, mohou také vzniknout z katastrofického tání během počáteční akrece.

Na rozdíl od produktu takových náhlých, rozsáhlých epizod tavení se po zahřátí z rozpadu radioaktivních prvků postupně hromadí v planetárním těle sekundární krusty. Takové pomalé zahřívání způsobuje, že se malý zlomek planet skalnatý plášť roztaví a obvykle vede k erupci čedičových láv., Povrchy Marsu a Venuše a zemských oceánských podlah jsou pokryty sekundárními krustami vytvořenými tímto způsobem. Lunární maria („moře“ starověkých astronomů) se také tvořila z čedičových láv, které vznikly hluboko v interiéru měsíců. Teplo z radioaktivity-nebo možná od protahuje vyvolané slapovými silami-na některé ledové měsíce ve vnější sluneční soustavy může moc, vytvořili sekundární krusty.

Na rozdíl od těchto poměrně běžných typů se může vytvořit takzvaná terciární kůra, pokud se povrchové vrstvy vrátí zpět do pláště geologicky aktivní planety., Jako forma kontinuální destilace, vulkanismus pak mohou vést k produkci vysoce diferencované magma složení, které je odlišné od čedič-blíž k světlým vyvřelé horniny žuly. Protože recyklace nezbytná k vytvoření granitických magmat může nastat pouze na planetě, kde funguje desková tektonika, je takové složení ve sluneční soustavě vzácné. Tvorba kontinentální kůry na Zemi může být jediným místem.,

i Přes malý počet příkladů v rámci každé kategorie, jednu zobecnění o vzniku planetárních povrchů se zdá snadné, aby se: tam jsou jasné rozdíly v rychlosti, s jakou primární, sekundární a terciární krusty formě. Například měsíc vytvořil svou bílou primární kůru bohatou na živce-asi 9 procent měsíčního objemu-za pouhých několik milionů let. Sekundární krusty se vyvíjejí mnohem pomaleji., Měsíce čedičové (sekundární kůra) jsou jen několik set metrů silné a tvoří pouhou desetinu 1 procenta objemu měsíců, a přesto tato takzvaná moře vyžadovala více než miliardu let. Dalším příkladem sekundární kůra, čedičové oceánské umyvadla z naší planety (která tvoří asi jednu desetinu z 1 procent Zemské hmoty), se tvořil po dobu asi 200 milionů let. Pomalu, jak jsou tyto sazby, tvorba terciární kůry je ještě méně efektivní. Země trvalo několik miliard let, než vytvořila svou terciární kůru-kontinenty., Tyto vlastnosti činí jen asi polovinu 1 procenta hmotnosti planety.

plovoucí kontinenty
mnoho prvků, které se jinak na zemi vyskytují jen zřídka, je obohaceno o granitické horniny a tento jev dává kontinentální kůře význam z poměru k její malé hmotnosti. Geologové však nebyli schopni odhadnout celkové složení kůry-nezbytného výchozího bodu pro jakékoli zkoumání jejího původu a vývoje-přímým pozorováním. Jednou myslitelnou metodou může být sestavení existujících popisů hornin, které vystupují na povrchu., I toto velké množství informací se může ukázat jako nedostatečné. Rozsáhlý průzkum program, který by mohl dosáhnout dostatečně hluboko do kůry pro smysluplný vzorek by stiskněte limity moderní vrtné technologie a by v žádném případě být příliš drahé.

naštěstí je po ruce jednodušší řešení. Příroda již provedla rozsáhlý odběr vzorků erozí a ukládáním sedimentů. Pokorný kaly, nyní proměnil v solidní sedimentární horniny, dát překvapivě dobré průměrné složení pro exponované kontinentální kůry., Tyto vzorky však chybí ty prvky, které jsou rozpustné ve vodě, jako je sodík a vápník. Mezi nerozpustné materiály, které jsou přenášeny z kůry do sedimentů bez zkreslení jejich relativního množství, patří 14 prvků vzácných zemin, známých geochemikům jako REEs. Tyto elementární značky jsou jedinečně užitečné při dešifrování krustální kompozice, protože jejich atomy nezapadají úhledně do krystalové struktury nejběžnějších minerálů. Místo toho mají tendenci být soustředěny v pozdně tvořících granitických produktech chladicího magmatu, které tvoří většinu kontinentální kůry.,

Protože REE vzory nalezené v různých sedimentech, jsou tak podobné, geochemists domnívat, že zvětrávání, eroze a sedimentace, musí kombinovat různé vyvřelý zdroj kameny dostatečně efektivně vytvořit celkový vzorek kontinentální kůry. Všichni členové skupiny REE vytvořit podpis horní kůry složení a zachovat, ve tvarech elementární množství vzorů, záznam z magmatických událostí, které mohou mít vliv na make-up kůry.,

Pomocí těchto geochemické stopovací látky, geologové například zjistili, že složení horní část kontinentální kůry se blíží, že z granodiorit, obyčejný magmatická hornina, která se skládá převážně ze světlého křemene a živce, spolu s zasypával různých tmavé minerály. Hluboko v kontinentální kůře, pod asi 10 až 15 kilometrů, je pravděpodobně běžná hornina čedičovějšího složení., Přesná povaha tohoto materiálu zůstává kontroverzní, a geologové jsou v současné době testuje své nápady pomocí měření tepla vyrobeného v rámci kůry, které důležité radioaktivní prvky uran, thorium a 40K, radioaktivní izotop draslíku. Ale to se zdá rozumné, že alespoň části nepřístupný a tajemný region se může skládat z čediče pasti a underplated pod nižší hustotou kontinentech.

právě tato fyzikální vlastnost granitické horniny-nízká hustota-vysvětluje, proč většina kontinentů není ponořena., Kontinentální kůra stoupá v průměru 125 metrů nad mořem a asi 15 procent kontinentální oblasti se rozkládá přes dva kilometry ve výšce. Tyto velké výšky výrazně kontrastuje s hlubin oceánu podlahy, které v průměru asi čtyři kilometry pod hladinou moře-přímým důsledkem jejich lemovaly husté oceánské kůry, složené převážně z čediče a tenké dýhy sedimentu.

na základně kůry leží tzv. Mohorovická diskontinuita (jazyk-kroucení název geologové vždy zkrátit na „Moho“)., Tento hluboký povrch představuje radikální změnu složení na extrémně hustou horninu bohatou na minerální olivín, který všude je základem oceánů i kontinentů. Geofyzikální studie využívající seismické vlny vysledovaly Moho po celém světě. Takový výzkum také ukázal, že plášť pod kontinenty může být trvale připevněn nahoře. Tyto relativně chladné subkrustální „kýly“ mohou mít tloušťku až 400 kilometrů a zdá se, že jezdí s kontinenty během jejich tektonických putování., Podpora tohoto pojmu pochází z analýzy drobných minerálních inkluzí nalezených v diamantech, o nichž se předpokládá, že pocházejí hluboko v této subkrustální oblasti. Měření ukazují, že diamanty mohou být až tři miliardy let staré, a tak demonstrují starověku hlubokých kontinentálních kořenů.

je zvědavé odrážet, že před méně než 50 lety neexistovaly žádné důkazy o tom, že skály lemující oceánské pánve se jakýmkoli zásadním způsobem lišily od těch, které se nacházejí na zemi. Oceány byly jednoduše považovány za zaplavené fontánami nebo potopenými kontinenty., Toto vnímání rostlo přirozeně natolik z konceptu, že kontinentální kůra byla světově obklopujícím rysem, který vznikl jako druh spodiny na původně roztavené planetě. Přestože se nyní zdá jisté, že Země se ve skutečnosti taveniny velmi brzy, zdá se, že primární žulových krustou, typ předpokládá, že před desítkami let, vlastně nikdy neexistoval.

vývoj Geodiverzity
Jak se na zemi podařilo objevit dva takové odlišné druhy kůry, kontinentální a oceánské? Chcete-li odpovědět na tuto otázku, je třeba zvážit nejstarší historii sluneční soustavy., V oblasti primární sluneční mlhoviny, obsazené Země na oběžné dráze, plyn byl většinou smetla, a jen skalní trosky dostatečně velké, aby přežít intenzivní rané sluneční činnosti nashromáždil. Tyto objekty samy o sobě musely růst narůstáním, než se konečně spojily, aby vytvořily naši planetu, proces, který vyžadoval asi 50 milionů až 100 milionů let.

na konci této fáze formace se do téměř plně utvořené země zřítila masivní planeta, možná ta o velikosti Marsu., Skalní plášť nárazového tělesa byl vysunut na oběžnou dráhu a stal se měsícem, zatímco kovové jádro těla spadlo na Zemi. Jak se dalo očekávat, tato událost se ukázala katastrofální: zcela roztavila nově vytvořenou planetu. Jak se země později ochladila a ztuhla, pravděpodobně se vytvořila časná čedičová kůra.

je pravděpodobné, že v této fázi se povrch Země podobal současnému vzhledu Venuše; žádná z této primární kůry však nepřežila., Ať už se potopila do pláště podobným způsobem, jako to probíhá na Zemi nebo se nashromáždily v lokalizované masy, až to bylo husté dost, aby transformovat do hustší rock a umyvadlem zůstává nejistý. V žádném případě neexistují žádné důkazy o podstatné granitické kůře v této rané fázi. Výmluvný důkaz takové kůry by měl přežít ve formě rozptýlených zrn minerálního zirkonu, který se tvoří v žule a je velmi odolný vůči erozi., I když pár starověké datování zirkonů z blízkosti této době bylo zjištěno (nejstarší příklady jsou ze sedimentárních hornin v Austrálii a jsou o 4,3 miliardy let), tyto zrna jsou mimořádně vzácné.

Více informací o rané kůře pochází z nejstarších hornin, které přežily neporušené. Tyto horniny se vytvořily hluboko v kůře před necelými čtyřmi miliardami let a nyní na povrchu v severozápadní Kanadě. Tato skalní formace se nazývá Acasta Gneiss., O něco mladší příklady rané kůry byly zdokumentovány na několika místech po celém světě, ačkoli nejlépe studované z těchto starověkých formací je v západním Grónsku. Množství sedimentární horniny svědčí o přítomnosti tekoucí vody a o existenci toho, co bylo během této vzdálené epochy pravděpodobně pravými oceány., Ale i tyto mimořádně staré kameny z Kanady a Grónsko datum, od asi 400 milionů až 500 milionů let po počáteční narůstání Země, mezera v geologickém záznamu způsobila, není pochyb o tom, masivní dopady, že vážně narušena Zemin nejdříve kůry.

Ze záznamu zachovány v usazeninách, geologové vědí, že vznik kontinentální kůry byl probíhající proces v celé Zemin dlouhou historii. Ale vytvoření kůry nemělo vždy stejný charakter. Například na hranici mezi archeanskými a Proterozoickými věky, kolem 2.,Před 5 miliardami let dochází k výrazné změně v rockovém záznamu. Složení horní kůry před touto přestávkou obsahovalo méně vyvinuté složky, složené ze směsi čedičových a sodno-bohatých granitů. Tyto horniny tvoří tzv. tonalit-trondjemit-granodiorit neboli TTG, suitu. Tato kompozice se výrazně liší od současné horní kůry, které dominují žuly bohaté na draslík.

hluboké změny ve složení zemské kůry 2,5 miliardy let se zdá být spojena se změnami v Zemské tektonické režimu., Do této doby, vyšší úrovně radioaktivního rozpadu produkoval více tepla na planetě. Důsledkem bylo, že v dřívějším Archeanu byla oceánská kůra teplejší, silnější a vzrušenější a nemohla být subdukována. Místo toho, pod silnější části kůry, které se mohou podobat moderní Island, hustší kůra taví a vyrábí hydroxid-bohaté magmatické horniny TTG suite.

poněkud podobné horniny se nyní tvoří na několika místech, jako je jižní Chile, kde mladé oceánské kůry subdukty., Ale tyto moderní skály, tvořící nyní, protože deskové tektoniky, jsou nepatrně odlišné od jejich starších Archean bratranci, který tvořil od potopení desky pod tlustou kůrou. Moderní deskové tektoniky ne začít fungovat až do konce Archean (mezi 3,0 miliardy a 2,5 miliardami let), když se oceánská kůra se stal chladnější, ztratil vztlak a byl tak schopen potopit zpět do pláště.

rané tendence magma tvoří s TTG složení vysvětluje, proč kůry vyrostl jako směs čedičové a tonalitová během archaikum., Velké částky-nejméně 50 procent a možná až 70 procent kontinentální kůry-se objevily v této době, s hlavní epizodou růstu mezi 3.0 miliardami a 2.5 miliardami let. Od té doby zůstává relativní výška oceánských pánví a kontinentálních platforem poměrně stabilní. S nástupem Proterozoika eon 2,5 miliardy let, kůra již předpokládá, že mnoho z jeho současné make-up a moderní plate-tektonický cyklistika začala.

v současné době se oceánská kůra tvoří erupcí čedičové lávy podél globálně obklopující sítě hřebenů středního oceánu., Tímto procesem se každoročně vyrábí více než 18 kubických kilometrů hornin. Deska nově vytvořené kůry je umístěna na vnější vrstvě pláště, která společně tvoří tuhou litosféru. Oceánské litosféry klesá zpět do pláště v tzv. subdukční zóny, který opustí nápadné jizvy na dno oceánu v podobě hluboké příkopy. Na těchto místech sestupná deska litosféry nese mokré mořské sedimenty a čedič se vrhá do pláště.,

v hloubce asi 80 kilometrů teplo pohání vodu a další těkavé složky ze subdukovaných sedimentů do překrývajícího se pláště. Tyto látky pak působí jako tavidlo ve slévárně, což způsobuje tavení v okolním materiálu při snížených teplotách. Magma frakcionáty, produkující andezity, zatímco základní substrát pravděpodobně klesá zpět do pláště v procesu zvaném delaminace. Andezitové magma vyrobené tímto způsobem nakonec dosáhne povrchu, kde způsobuje velkolepé, výbušné erupce. Erupce hory sv., Helens je příkladem takové geologické katastrofy. Velké řetězce sopek-například v Andách-powered by varu těkavých látek přidat v průměru o dva kubických kilometrů lávy a popela na kontinentech každý rok. Tento andezit poskytuje sypký materiál kontinentů.

ale granitická hornina bohatá na oxid křemičitý, kterou vidíme na povrchu kontinentů, pochází z kůry. Akumulace tepla hluboko v kontinentální kůře může způsobit tavení a výsledné magma nakonec migruje na povrch., Přestože některé tyto potřebné teplo může pocházet z rozpadu radioaktivních prvků, a více pravděpodobné, že zdroj je čedičové magma, které stoupá z hlouběji v plášti a stane se v pasti pod žulovým víkem; roztavené horniny se pak chová, jako hořák pod pánev.

Kůry rostoucí Proudy
i když VĚTŠINA DRAMATICKÝ POSUN v generaci kontinentální kůra se stalo na konci archaikum, 2,5 miliardy let, kontinenty vypadají, že mají zkušený epizodické změny v celé geologické doby., Například značné, pozdější přírůstky do kontinentální kůry se vyskytly od 2,0 do 1,7, od 1,3 do 1,1 a od 0,5 do 0,3 miliardy let. Že světadíly země zažily tak přerušovanou evoluci, se může zpočátku jevit jako kontraintuitivní. Proč, po tom všem, by se měla kůra podobě, v proudech, pokud generování vnitřního tepla-a jeho osvobození skrze zemské kůry recyklace-je kontinuální proces?

podrobnější pochopení deskové tektoniky pomáhá vyřešit tuto hádanku., Během permského období (asi před 250 miliony let) se hlavní kontinenty Země sblížily, aby vytvořily jednu obrovskou pevninu zvanou Pangaea . Tato konfigurace nebyla jedinečná. Zdá se, že vznik takových „superkontinentů“ se opakuje v intervalech asi 600 milionů let. Hlavní tektonické cykly pohánějící kontinenty od sebe a společně byly zdokumentovány již v raném proterozoiku, a existují dokonce návrhy, že první superkontinent se mohl vytvořit dříve, během Archean.

takové rozsáhlé tektonické cykly slouží k modulaci tempa růstu kůry., Když se superkontinent rozpadne, oceánská kůra je nejstarší, a proto s největší pravděpodobností vytvoří novou kontinentální kůru poté, co se subdukuje. Jak se jednotlivé kontinenty rekonvergují, sopečné oblouky (zakřivené řetězce sopek vytvořené v blízkosti subdukčních zón) se srazí s kontinentálními platformami. Takové epizody zachovávají novou kůru, protože obloukové skály se přidávají k okrajům kontinentů.

Za více než čtyři miliardy let, peripatetic kontinentech shromáždili sebe v záchvatech a začíná z mnoha různorodých terranes., Pohřben ve výsledném amalgámu je posledním zbývajícím zákonem dostupným pro většinu historie zemin. Tento příběh, sestavený ze skal, které jsou jako tolik neuspořádaných kusů skládačky, trvalo nějaký čas, než se vyřešil. Ale pochopení kůry původu a vývoji je nyní stačí ukázat, že ze všech planet, na Zemi se objeví opravdu výjimečný. Tím, štěstí, náhoda přírody-schopnost udržet deska-tektonické aktivity-jedna planeta sama byla schopna generovat značné skvrny stabilní kontinentální kůry, které najdeme tak pohodlné žít.

autor
S., ROSS TAYLOR a SCOTT M. MCLENNAN spolupracují od roku 1977 zkoumáním vývoje zemin crustal. Taylor také aktivně sleduje lunární a planetární studie a publikoval mnoho knih o planetologii. Je zahraničním spolupracovníkem Národní akademie věd. Taylor je v současné době s katedrou země a mořských věd na Australské národní univerzitě a lunárním a planetárním institutu v Houstonu. McLennan je profesorem na katedře geověd na Stony Brook University., Jeho výzkum aplikuje geochemii sedimentárních hornin na studie kůry evoluce na Zemi a Marsu. McLennan je členem vědeckého týmu Mars Exploration Rover.