bortset fra måske for nogle fjerntliggende øboere har de fleste mennesker en naturlig tendens til at se kontinenter som grundlæggende, permanente og endda karakteristiske træk ved Jorden. Man glemmer let, at verdens kontinentale platforme kun udgør spredte og isolerede masser på en planet, der stort set er dækket af vand. Men når det ses fra rummet, bliver det korrekte billede af jorden straks klart. Det er en blå planet., Fra dette perspektiv forekommer det helt usædvanligt, at i løbet af sin lange historie Jorden kunne klare at holde en lille brøkdel af dens overflade altid over havet–aktivering, blandt andre ting, menneskets udvikling at fortsætte på tørt land.

er persistensen af højtstående kontinenter bare heldig? Hvordan kom Jordens komplicerede skorpe til? Har det været der hele tiden, ligesom nogle ur glasur på en planetarisk kage, eller har det udviklet sig gennem tiderne?, Sådanne spørgsmål havde skabt debatter, der splittede forskere i mange årtier, men den fascinerende historie om, hvordan den jordiske overflade kom til at tage sin nuværende form, er nu i det væsentlige løst. Denne forståelse viser, bemærkelsesværdigt nok, at de betingelser, der kræves for at danne jordens kontinenter, kan være uovertruffen i resten af solsystemet.

jorden og Venus, der er omtrent samme størrelse og afstand fra solen, betragtes ofte som tvillingplaneter. Så det er naturligt at undre sig over, hvordan skorpen i Venus sammenligner med vores egen verden., Selvom århundreder teleskopiske observationer fra Jorden kunne give nogen indsigt, i begyndelsen af 1990 Magellan rumsonder i kredsløb radar er trængt ind i den tykke skyer der indhyller Venus og afslørede dens overflade med en fantastisk klarhed. Fra de detaljerede billeder af landformer kan planetariske forskere formode den type klippe, der dækker Venus.

vores søsterplanet ser ud til at være dækket af rock af basaltisk sammensætning-ligesom de mørke, finkornede klipper, der linjer havbassinerne på jorden. Magellans-kortlægning kunne imidlertid ikke finde omfattende områder, der var analoge med Jordens kontinentale skorpe., Forhøjede regioner ved navn Aphrodite Terra og Ishtar Terra ser ud til at være rester af krøllede basaltiske lavaer. Mindre, kuppelformede hauger findes på Venus, og disse former kan indikere, at vulkanske klipper med sammensætningen af granit findes nogle steder, men radarreflektioner viser, at disse pandekagelignende træk kun kan bestå af mere basalt.,

efter at have analyseret rigdommen af radardata leveret af Magellan, har forskere konkluderet, at pladetektonik (det vil sige den kontinuerlige skabelse, bevægelse og ødelæggelse af dele af planetens overflade) ikke ser ud til at fungere på Venus. Der er ingen åbenlyse ækvivalenter til de omfattende midthavsrygge eller til de store grøftesystemer på jorden. Det er således usandsynligt, at skorpen af Venus regelmæssigt genbruger tilbage i planetens kappe., Der synes heller ikke at være meget behov for at gøre plads til ny skorpe: mængden af lava, der i øjeblikket udbryder på Venus, svarer stort set til produktionen af en ha .aiiansk vulkan, Kilauea-en ren dribble for planeten som helhed. Disse fund fra Venus og lignende undersøgelser af andre faste legemer i solsystemet viser, at planetariske skorper nemt kan opdeles i tre grundlæggende typer.

såkaldte primære skorper går tilbage til solsystemets begyndelse., De opstod, efter at store bidder af primordialt materiale kom ned i en voksende planet og frigav nok energi til at få den originale protoplanet til at smelte. Da den smeltede sten begyndte at afkøle, størknede krystaller af nogle typer mineraler relativt tidligt og kunne adskille sig fra magmaens krop. Denne proces skabte for eksempel sandsynligvis Månens hvide højland, efter at lavdensitetskorn af mineralet feldspat flød til toppen af et tidligt månens “hav” af smeltet basalt., Skorpen fra mange satellitter fra de gigantiske ydre planeter, der består af blandinger af sten med vand, metan og ammoniakis, kan også være opstået fra katastrofal smeltning under den første tilvækst.

i modsætning til produktet af sådanne pludselige, store episoder med smeltning, dannes sekundære skorper, efter at varme fra henfaldet af radioaktive elementer gradvist ophobes i en planetarisk krop. En sådan langsom opvarmning får en lille brøkdel af planeterne stenet mantel til at smelte og resulterer normalt i udbrud af basaltiske lavas., Overfladerne på Mars og Venus og Jordens havbund er dækket af sekundære skorper skabt på denne måde. Månen maria (de gamle astronomers” hav”) dannede også af basaltiske lavas, der stammer dybt i månens indre. Varme fra radioaktivitet – eller måske fra bøjning induceret af tidevandskræfter – på nogle iskolde måne i det ydre solsystem kan også have genereret sekundære skorper.i modsætning til disse relativt almindelige typer kan der dannes såkaldt tertiær skorpe, hvis overfladelag returneres tilbage i mantlen på en geologisk aktiv planet., Ligesom en form for kontinuerlig destillation, vulkanisme kan derefter føre til produktion af stærkt differentieret magma af en sammensætning, der adskiller sig fra basalt — tættere på den lyse vulkanske sten granit. Fordi den genanvendelse, der er nødvendig for at generere granitiske magmas, kun kan forekomme på en planet, hvor pladetektonik fungerer, er en sådan sammensætning sjælden i solsystemet. Dannelsen af kontinental skorpe på jorden kan være dens eneste placering.,

På trods af det lille antal eksempler inden for hver kategori synes en generalisering om dannelsen af planetariske overflader let at fremstille: der er klare forskelle i de hastigheder, hvormed primære, sekundære og tertiære skorper dannes. Månen genererede for eksempel sin hvide, feldspatrige primære skorpe-omkring 9 procent af månens volumen-på kun få millioner år. Sekundære skorper udvikler sig meget langsommere., Månerne basalt maria (sekundær skorpe) er kun få hundrede meter tykke og udgør kun en tiendedel af 1 procent af månens volumen, og alligevel krævede disse såkaldte hav mere end en milliard år at danne. Et andet eksempel på sekundær skorpe, de basaltiske oceaniske bassiner på vores planet (som udgør omkring en tiendedel af 1 procent af Jordens masse), dannet over en periode på omkring 200 millioner år. Langsom som disse satser er, oprettelsen af tertiær skorpe er endnu mindre effektiv. Jorden har taget flere milliarder år at producere sin tertiære skorpe–kontinenterne., Disse funktioner udgør næsten halvdelen af 1 procent af planetens masse.

Flydende Kontinenter
MANGE ELEMENTER, der ellers sjældent er fundet på Jorden er beriget med granitklipper, og dette fænomen giver den kontinentale skorpe en betydning i forhold til sin lille masse. Men geologer har ikke været i stand til at estimere den samlede sammensætning af skorpe-et nødvendigt udgangspunkt for enhver undersøgelse af dens oprindelse og udvikling-ved direkte observation. En tænkelig metode kan være at kompilere eksisterende beskrivelser af klipper, der outcrop på overfladen., Selv denne store mængde information kan godt vise sig utilstrækkelig. Et stort efterforskningsprogram, der kunne nå dybt nok ind i skorpen til en meningsfuld prøve, ville presse grænserne for moderne boreteknologi og ville under alle omstændigheder være uoverkommeligt dyrt.

heldigvis er en enklere løsning til rådighed. Naturen har allerede opnået en udbredt prøveudtagning gennem erosion og deponering af sedimenter. Lavt mudder, der nu er omdannet til fast sedimentær sten, giver en overraskende god gennemsnitlig sammensætning for den udsatte kontinentale skorpe., Disse prøver mangler imidlertid de elementer, der er opløselige i vand, såsom natrium og calcium. Blandt de uopløselige materialer, der overføres fra skorpen til sedimenter uden forvrængning i deres relative overflod, er de 14 sjældne jordarters elementer, kendt af geokemikere som REEs. Disse elementære tags er unikt nyttige til at dechiffrere skorpesammensætning, fordi deres atomer ikke passer pænt ind i krystalstrukturen i de mest almindelige mineraler. De har en tendens til i stedet at være koncentreret i de sendannende granitiske produkter af en afkølende magma, der udgør det meste af den kontinentale skorpe.,da REE-mønstrene, der findes i en række sedimenter, er så ens, antager geokemikere, at forvitring, erosion og sedimentering skal blande forskellige stødende kildesten effektivt nok til at skabe en samlet prøve af den kontinentale skorpe. Alle medlemmer af REE-gruppen opretter en underskrift af øvre skorpesammensætning og bevarer, i form af de elementære overflodsmønstre, en oversigt over de stødende begivenheder, der kan have påvirket sminke af skorpen.,

ved Hjælp af disse geokemiske sporstoffer, geologer har for eksempel bestemt, at sammensætningen af den øverste del af den kontinentale skorpe ligner, at granodiorite, en almindelig vulkanske bjergarter, der hovedsageligt består af lys-farvet kvarts og feldspat, sammen med en peppering af forskellige mørke mineraler. Dybt inde i den kontinentale skorpe, under omkring 10 til 15 kilometer, er sten med en mere basaltisk sammensætning sandsynligvis almindelig., Den nøjagtige karakter af dette materiale forbliver kontroversielle, og geologer er i øjeblikket ved at afprøve deres ideer ved hjælp af målinger af den varme, der produceres inden skorpen af de vigtige radioaktive grundstoffer uran, thorium og 40K, den radioaktive isotop af kalium. Men det forekommer rimeligt, at i det mindste dele af denne utilgængelige og gådefulde region kan bestå af basalt fanget og underplated under kontinenterne med lavere densitet.

det er denne fysiske egenskab af granitisk sten-lav densitet-der forklarer, hvorfor de fleste af kontinenterne ikke er nedsænket., Kontinental skorpe stiger i gennemsnit 125 meter over havets overflade, og omkring 15 procent af det kontinentale område strækker sig over to kilometer i højden. Disse store højder kontrasterer markant med dybden af havbunden,som gennemsnitligt er omkring fire kilometer under havets overflade – en direkte konsekvens af, at de er foret med tæt oceanisk skorpe, der hovedsagelig består af basalt og en tynd finer af sediment.

i bunden af skorpen ligger den såkaldte Mohorovicic diskontinuitet (et tungevridende navn geologer forkortes altid til “Moho”)., Denne dybe overflade markerer en radikal ændring i sammensætning til en ekstremt tæt klippe rig på mineralsk olivin, der overalt ligger til grund for både oceaner og kontinenter. Geofysiske undersøgelser ved hjælp af seismiske bølger har sporet Moho over hele verden. En sådan forskning har også indikeret, at kappen under kontinenterne kan være permanent fastgjort øverst. Disse relativt kølige subcrustal” keels ” kan være så meget som 400 kilometer tykke og ser ud til at køre med kontinenterne under deres pladetektoniske vandringer., Støtte til dette begreb kommer fra analysen af små mineralindeslutninger, der findes i diamanter, som menes at stamme dybt i denne subcrustal region. Målinger viser, at diamanter kan være op til tre milliarder år gamle og således demonstrere antikken med de dybe kontinentale rødder.

det er underligt at reflektere, at der for mindre end 50 år siden ikke var noget bevis for, at klipperne, der forede havbassiner, adskiller sig på nogen grundlæggende måde fra dem, der findes på land. Havene blev simpelthen anset for at være floored med forliste eller sunkne kontinenter., Denne opfattelse voksede naturligt nok ud fra konceptet om, at den kontinentale skorpe var et verdensomkransende træk, der var opstået som en slags skum på en oprindeligt smeltet planet. Selvom det nu ser ud til, at jorden faktisk smeltede meget tidligt, det ser ud til, at en primær granitisk skorpe, af den type, der antages for årtier siden, faktisk aldrig eksisterede.

udviklingen af Geodiversitet
Hvordan var det, at to sådanne forskellige slags skorpe, kontinentale og oceaniske, formåede at opstå på jorden? For at besvare dette spørgsmål skal man overveje solsystemets tidligste historie., I regionen af den oprindelige soltåge besat af jordens kredsløb blev gas for det meste fejet væk, og kun stenede affald, der var store nok til at overleve intens tidlig solaktivitet, akkumulerede. Disse objekter i sig selv må være vokset ved tilvækst, før de endelig faldt sammen for at danne vores planet, en proces, der krævede omkring 50 millioner til 100 millioner år.

sent i denne fase af dannelsen styrtede en massiv planetesimal, måske en på størrelse med Mars, ned i den næsten fuldt dannede jord., Slaglegemets stenede kappe blev kastet ud i kredsløb og blev Månen, mens den metalliske kerne af kroppen faldt ned i jorden. Som man kunne forvente, viste denne begivenhed sig katastrofal: den smeltede fuldstændigt den nydannede planet. Efterhånden som jorden senere blev afkølet og størknet, dannede sandsynligvis en tidlig basaltisk skorpe.

det er sandsynligt, at jordens overflade på dette stadium lignede Venus ‘ nuværende udseende; ingen af denne primære skorpe har dog overlevet., Om det sank ned i kappen på en måde, der ligner den, der finder sted på jorden eller stablet op i lokaliserede masser, indtil det var tykt nok til at omdanne til en tættere klippe og synke, forbliver usikkert. Under alle omstændigheder er der ingen tegn på betydelig granitisk skorpe på dette tidlige stadium. Afslørende bevis for en sådan skorpe burde have overlevet i form af spredte korn af mineralet .irkon, der dannes inden for granit og er meget modstandsdygtig over for erosion., Selv om et par gamle zircons stammer fra denne tid er blevet fundet (de ældste eksempler er fra sedimentære bjergarter i Australien og er cirka 4,3 milliarder år gamle), disse korn er overordentlig sjældne.

mere information om den tidlige skorpe kommer fra de ældste klipper, der har overlevet intakt. Disse klipper dannet dybt inde i skorpen bare mindre end fire milliarder år siden, og nu outcrop på overfladen i det nordvestlige Canada. Denne klippeformation kaldes Acasta Gneiss., Lidt yngre eksempler på tidlig skorpe er blevet dokumenteret på flere steder i hele verden, selvom den bedst studerede af disse gamle formationer er i Vestgrønland. Overfloden af sedimentær klippe der vidner om tilstedeværelsen af rindende vand og eksistensen af, hvad der sandsynligvis var sande oceaner i denne fjerne epoke., Men selv disse ekstraordinært gamle bjergarter fra Canada og Grønland stammer fra omkring 400 millioner til 500 millioner år efter den indledende indsamling af Jorden, et hul i den geologiske record skyldes uden tvivl, af massive påvirkninger, der er alvorligt forstyrret Jordens tidligste skorpe.

fra posten bevaret i sedimentære klipper ved geologer, at dannelsen af kontinental skorpe har været en løbende proces gennem Jordens lange historie. Men skabelsen af skorpe har ikke altid haft samme karakter. For eksempel ved grænsen mellem den arkæanske og Protero .oiske eoner, omkring 2.,For 5 milliarder år siden sker der en markant ændring i klippeposten. Sammensætningen af den øvre skorpe før denne pause indeholdt mindre udviklede bestanddele, sammensat af en blanding af basalt og natriumrige granitter. Disse klipper udgør den såkaldte tonalite-trondjemite-granodiorit, eller TTG, suite. Denne sammensætning adskiller sig væsentligt fra den nuværende øvre skorpe, som domineres af kaliumrige granitter.

Den gennemgribende ændring i skorpe sammensætning 2,5 milliarder år siden ser ud til at være knyttet til ændringer i Jordens tektoniske regime., Før denne tid producerede højere niveauer af radioaktivt henfald mere varme på planeten. Konsekvensen var, at i den tidligere arkæanske havskorpen var varmere, tykkere og mere flydende og ikke var i stand til at blive subducted. I stedet, under tykkere sektioner af skorpe, der kan ligne moderne Island, tættere skorpe smeltede og producerede de natriumrige stødende klipper i TTG-pakken.

noget lignende klipper dannes nu på nogle få steder som det sydlige Chile, hvor unge oceaniske skorpe subdukter., Men disse moderne klipper, der dannes nu på grund af pladetektonik, er subtilt forskellige fra deres ældre arkæanske fætre, der dannede sig fra synkende plader under tyk skorpe. Moderne pladetektonik ikke begynde opererer indtil slutningen af Archean (mellem 3,0 mia og 2,5 millioner år siden), når den oceaniske skorpe blev køligere, mistede sin opdrift og var således i stand til at synke tilbage i kappen.

den tidlige tendens til, at magma dannes med en TTG-sammensætning, forklarer, hvorfor skorpe voksede som en blanding af basalt og tonalit under den arkæanske eon., Store mængder–mindst 50 procent, og måske så meget som 70 procent af den kontinentale skorpe–opstod på dette tidspunkt, med en stor episode af vækst mellem 3,0 mia og 2,5 milliarder år siden. Siden den tid har den relative højde af havbassiner og kontinentale platforme været forholdsvis stabil. Med udbruddet af den Proterozoiske eon 2,5 milliarder år siden, skorpen allerede havde påtaget sig meget af sin nuværende makeup, og moderne plade-tektoniske cykling begyndte.

i øjeblikket dannes oceanisk skorpe ved udbruddet af basaltisk lava langs et klodsomkredsende netværk af midthavsrygge., Mere end 18 kubik kilometer sten produceres hvert år ved denne proces. Pladen af nydannet skorpe rider oven på et ydre lag af kappen, som sammen udgør den stive litosfære. Den oceaniske litosfære synker tilbage i mantlen ved såkaldte subduktions zonesoner, der efterlader iøjnefaldende ar på havbunden i form af dybe skyttegrave. På disse steder bærer den faldende plade af litosfæren våde marine sedimenter såvel som basalt, der falder ned i mantlen.,80 kilometer driver varme vand og andre flygtige komponenter fra de subducerede sedimenter ind i det overliggende mantel. Disse stoffer fungerer derefter som en Flu.gør ved et støberi, inducerende smeltning i det omgivende materiale ved reducerede temperaturer. Magma fraktionerer, producerer andesitter, mens det mere basale underlag sandsynligvis synker tilbage i mantlen i en proces kaldet delaminering. Den andesite magma, der produceres på denne måde, når til sidst overfladen, hvor den forårsager spektakulære, eksplosive udbrud. Udbruddet af Mount St. i 1980, Helens er et eksempel på en sådan geologisk katastrofe. Store kæder af vulkaner – såsom Andesbjergene-drevet af kogende flygtige stoffer tilføje i gennemsnit omkring to kubik kilometer lava og aske til kontinenterne hvert år. Denne andesite giver kontinenternes bulkmateriale.

men den mere silica-rige granitiske sten, som vi ser på overfladen af kontinenterne, kommer inde fra skorpen. Akkumuleringen af varme dybt inde i selve kontinentalskorpen kan forårsage smeltning, og den resulterende magma vil i sidste ende migrere til overfladen., Selvom noget af denne nødvendige varme muligvis kommer fra henfald af radioaktive elementer, en mere sandsynlig kilde er basaltisk magma, der stiger fra dybere i mantlen og bliver fanget under det granitiske låg; den smeltede sten fungerer derefter som en brænder under en stegepande.selvom det mest dramatiske skift i genereringen af kontinental skorpe skete i slutningen af den arkæanske eon, for 2, 5 milliarder år siden, ser kontinenterne ud til at have oplevet episodiske ændringer gennem hele geologisk tid., For eksempel, er betragtelig, er senere tilføjelser til den kontinentale skorpe opstod fra 2,0 til 1,7, fra 1,3 til 1,1 og fra 0,5 til 0,3 milliarder år siden. At Jordens kontinenter oplevede en sådan punkteret udvikling, kan i første omgang synes at være modstridende. Hvorfor, trods alt, bør skorpe form i ryk, hvis generering af indre varme – og dens befrielse gennem crustal genbrug-er en kontinuerlig proces?

en mere detaljeret forståelse af pladetektonik hjælper med at løse dette puslespil., 250 millioner år siden) konvergerede de store kontinenter på jorden til at skabe en enorm landmasse kaldet Pangæa . Denne konfiguration var ikke unik. Dannelsen af sådanne “superkontinenter” ser ud til at gentage sig med intervaller på omkring 600 millioner år. Store tektoniske cykler drivende kontinenter fra hinanden, og sammen er blevet dokumenteret så langt tilbage som i Begyndelsen af Proterozoiske, og der er endda forslag om, at den første superkontinent kan være dannet tidligere, under Archean.

sådanne store tektoniske cyklusser tjener til at modulere tempoet for skorpevækst., Når et superkontinent bryder sig fra hinanden, oceanisk skorpe er på sin ældste og dermed mest sandsynligt at danne ny kontinental skorpe efter det subdukter. Efterhånden som de enkelte kontinenter genvinder, kolliderer vulkanske buer (buede kæder af vulkaner skabt nær subduktions zonesoner) med kontinentale platforme. Sådanne episoder bevarer ny skorpe, da bue-klipperne tilføjes til kontinenternes margener.

i mere end fire milliarder år har de peripatetiske kontinenter samlet sig i pas og starter fra mange forskellige Terraner., Begravet i den resulterende amalgam er det sidste resterende testamente, der er tilgængeligt for hovedparten af Jordens historie. Den historie, samlet fra klipper, der er som så mange rodede stykker af et puslespil, har taget nogen tid at sortere ud. Men forståelsen af skorpenes oprindelse og udvikling er nu tilstrækkelig til at vise, at jorden af alle planeterne forekommer virkelig usædvanlig. Ved en heldig ulykke af naturen-evnen til at opretholde plade-tektoniske aktivitet-en planet alene har været i stand til at generere betydelige pletter af stabil kontinentale skorpe, som vi finder så bekvemt at leve på.

forfatteren
S., ROSS TAYLOR og SCOTT M. MCLENNAN har arbejdet sammen siden 1977 undersøge Jordens crustal evolution. Taylor har også aktivt forfulgt månestudier og planetariske studier og har udgivet mange bøger om planetologi. Han er en udenlandsk associeret af National Academy of Sciences. Taylor er i øjeblikket med Institut for jord og marine sciences på Australian National University og Lunar and Planetary Institute i Houston. McLennan er professor i Institut for Geovidenskab ved Stony Brook University., Hans forskning anvender geokemi af sedimentære klipper til undersøgelser af skorpeudvikling på jorden og Mars. McLennan er medlem af Mars e .ploration Rover science team.