cu excepția, probabil, pentru unii locuitori insulari la distanță, majoritatea oamenilor au o tendință naturală de a vedea continentele ca trăsături fundamentale, permanente și chiar caracteristice ale Pământului. Se uită cu ușurință că platformele continentale ale lumilor se ridică doar la mase împrăștiate și izolate pe o planetă care este în mare parte acoperită de apă. Dar când este privit din spațiu, imaginea corectă a Pământului devine imediat clară. Este o planetă albastră., Din această perspectivă pare destul de extraordinar faptul că, de-a lungul istoriei sale lungi, Pământul ar putea reuși să dețină o mică parte din suprafața sa întotdeauna deasupra mării–permițând, printre altele, evoluția umană să continue pe uscat.este persistența continentelor înalte doar fortuită? Cum a apărut crusta complicată a Pământului? A fost acolo tot timpul, ca o glazură primordială pe un tort planetar, sau a evoluat de-a lungul veacurilor?, Astfel de întrebări au generat dezbateri care au împărțit oamenii de știință timp de mai multe decenii, dar povestea fascinantă a modului în care suprafața terestră a ajuns să-și ia forma actuală este acum rezolvată în esență. Această înțelegere arată, destul de remarcabil, că condițiile necesare pentru a forma continentele Pământului pot fi de neegalat în restul sistemului solar.pământul și Venus, având aproximativ aceeași dimensiune și distanță față de soare, sunt adesea considerate planete gemene. Deci este firesc să ne întrebăm cum se compară crusta lui Venus cu cea a propriei noastre lumi., Deși secole de observații telescopice de pe Pământ nu au putut oferi nicio perspectivă, începând cu 1990 sondele spațiale Magellan care orbitează radarul au pătruns în norii groși care învăluie Venus și i-au dezvăluit suprafața cu o claritate uimitoare. Din imaginile detaliate ale formelor de relief, oamenii de știință planetari pot presupune tipul de rocă care acoperă Venus.
planeta noastră soră pare a fi acoperită de roci cu compoziție bazaltică–la fel ca rocile întunecate, cu granulație fină, care aliniază bazinele oceanice de pe Pământ. Magellans cartografiere, cu toate acestea, nu a reușit să găsească zone extinse analog cu scoarța continentală pământuri., Regiunile înalte numite Aphrodite Terra și Ishtar Terra par a fi rămășițe ale lavelor bazaltice mototolite. Mai mici, în formă de dom movile sunt găsite pe Venus, și aceste forme ar putea indica faptul că rocile vulcanice cu compoziția de granit există în unele locuri, dar radar reflecții arată că aceste pancakelike caracteristici pot fi compuse doar din mai mult de bazalt.,după analizarea bogăției datelor radar furnizate de Magellan, oamenii de știință au ajuns la concluzia că tectonica plăcilor (adică crearea, mișcarea și distrugerea continuă a unor părți ale suprafeței planetei) nu pare să funcționeze pe Venus. Nu există echivalente evidente cu crestele extinse din mijlocul oceanului sau cu marile sisteme de șanțuri ale Pământului. Astfel, este puțin probabil ca crusta lui Venus să se recicleze în mod regulat în mantaua acelei planete., Nici nu ar părea să fie nevoie de mult pentru a face loc pentru noi crusta: cantitatea de lavă erupe în prezent pe Venus este aproximativ echivalentă cu producția de un vulcan Hawaiian, Kilauea-un simplu dribla pentru planeta ca un întreg. Aceste descoperiri din Venus și studii similare ale altor corpuri solide din sistemul solar arată că crustele planetare pot fi împărțite în mod convenabil în trei tipuri fundamentale.așa-numitele cruste primare datează de la începuturile sistemului solar., Au apărut după ce bucăți mari de material primordial s-au prăbușit pe o planetă în creștere, eliberând suficientă energie pentru a provoca topirea protoplanetei originale. Pe măsură ce roca topită a început să se răcească, cristalele unor tipuri de minerale s-au solidificat relativ devreme și s-ar putea separa de corpul magmei. Acest proces, de exemplu, a creat probabil zonele muntoase albe ale lunii după ce boabele de densitate scăzută ale feldspatului mineral au plutit în vârful unui „ocean” lunar timpuriu de bazalt topit., Crustele multor sateliți ai planetelor exterioare gigantice, compuse din amestecuri de roci cu apă, metan și amoniac, pot apărea, de asemenea, din topirea catastrofală în timpul acumulării inițiale.spre deosebire de produsul unor astfel de episoade bruște, pe scară largă, de topire, se formează cruste secundare după ce căldura din dezintegrarea elementelor radioactive se acumulează treptat într-un corp planetar. O astfel de încălzire lentă face ca o mică parte din mantaua stâncoasă a planetelor să se topească și, de obicei, are ca rezultat erupția lavelor bazaltice., Suprafețele Marte și Venus și podelele oceanice ale Pământului sunt acoperite de cruste secundare create în acest fel. Maria lunară („mările” astronomilor antici) s-a format, de asemenea, din lavele bazaltice care își au originea adânc în interiorul lunilor. Căldura de la radioactivitate-sau poate de la încovoierea indusă de forțele de maree-pe unele luni înghețate ale sistemului solar exterior poate, de asemenea, să fi generat cruste secundare.spre deosebire de aceste tipuri relativ comune, așa-numita crustă terțiară se poate forma dacă straturile de suprafață sunt returnate înapoi în mantaua unei planete active din punct de vedere geologic., Ca o formă de distilare continuă, vulcanismul poate duce apoi la producerea de magmă foarte diferențiată a unei compoziții distincte de bazalt-mai aproape de cea a granitului de rocă magmă de culoare deschisă. Deoarece reciclarea necesară pentru a genera magme granitice poate apărea numai pe o planetă în care funcționează tectonica plăcilor, o astfel de compoziție este rară în sistemul solar. Formarea crustei continentale pe Pământ poate fi singura sa locație.,în ciuda numărului mic de exemple din fiecare categorie, o generalizare despre geneza suprafețelor planetare pare ușor de făcut: există diferențe clare în ratele la care se formează crustele primare, secundare și terțiare. Luna, de exemplu, a generat crusta primară albă, bogată în feldspat–aproximativ 9% din volumul lunar–în doar câteva milioane de ani. Crustele secundare evoluează mult mai lent., Lunile bazalt maria (crusta secundară) au doar câteva sute de metri grosime și reprezintă doar o zecime din 1 la sută din volumul lunilor și totuși aceste așa-numite mări au necesitat mai mult de un miliard de ani pentru a se forma. Un alt exemplu de crustă secundară, bazinele oceanice bazaltice ale planetei noastre (care constituie aproximativ o zecime din 1% din masa Pământului), formate pe o perioadă de aproximativ 200 de milioane de ani. Deoarece aceste rate sunt lente, crearea crustei terțiare este și mai puțin eficientă. Pământului i-au trebuit câteva miliarde de ani să producă crusta terțiară–continentele., Aceste caracteristici se ridică la doar aproximativ o jumătate din 1 la sută din masa planetei.continente plutitoare multe elemente care altfel sunt rareori găsite pe Pământ sunt îmbogățite în roci granitice, iar acest fenomen conferă crustei continentale o importanță disproporționată față de masa sa mică. Dar geologii nu au putut estima compoziția globală a crustei-un punct de plecare necesar pentru orice investigație a originii și evoluției sale-prin observare directă. O metodă imaginabilă ar putea fi compilarea descrierilor existente ale rocilor care se află la suprafață., Chiar și acest volum mare de informații s-ar putea dovedi insuficient. Un program de explorare la scară largă care ar putea ajunge suficient de adânc în crustă pentru o probă semnificativă ar apăsa limitele tehnologiei moderne de foraj și ar fi, în orice caz, prohibitiv de scump.din fericire ,o soluție mai simplă este la îndemână. Natura a realizat deja o eșantionare pe scară largă prin eroziunea și depunerea sedimentelor. Nămolurile umile, transformate acum în rocă sedimentară solidă, dau o compoziție medie surprinzător de bună pentru crusta continentală expusă., Aceste probe sunt, cu toate acestea, lipsesc acele elemente care sunt solubile în apă, cum ar fi sodiu și calciu. Printre materialele insolubile care sunt transferate din crustă în sedimente fără distorsiuni în abundența lor relativă se numără cele 14 elemente de pământuri rare, cunoscute geochimiștilor ca REEs. Aceste etichete elementare sunt utile în mod unic în descifrarea compoziției crustale, deoarece atomii lor nu se încadrează perfect în structura cristalină a celor mai comune minerale. Ele tind în schimb să fie concentrate în produsele granitice cu formare târzie ale unei magme de răcire care alcătuiesc cea mai mare parte a crustei continentale.,deoarece modelele REE găsite într-o varietate de sedimente sunt atât de asemănătoare, geochimiștii presupun că intemperiile, eroziunea și sedimentarea trebuie să amestece diferite roci sursă magmatice suficient de eficient pentru a crea o probă generală a crustei continentale. Toți Membrii grupului REE stabilesc o semnătură a compoziției crustale superioare și păstrează, în formele modelelor de abundență elementară, o înregistrare a evenimentelor magmatice care ar fi putut influența machiajul crustei.,
Folosind aceste geochimice marcatori, geologii au, de exemplu, a stabilit că compoziția de partea superioară a crusta continentală aproximează granodiorite, un obișnuit roci magmatice, care constă, în mare măsură, de culoare cuarț și feldspat, împreună cu un presărând de diverse minerale întunecate. Adânc în crusta continentală, sub aproximativ 10 până la 15 kilometri, roca unei compoziții mai bazaltice este probabil comună., Natura exactă a acestui material rămâne controversată, iar geologii își testează în prezent ideile folosind măsurători ale căldurii produse în crustă de elementele radioactive importante uraniu, toriu și 40K, izotopul radioactiv al potasiului. Dar pare rezonabil că cel puțin părți din această regiune inaccesibilă și enigmatică pot consta din bazalt prins și subplat sub continentele cu densitate mai mică.această proprietate fizică a rocii granitice-densitate scăzută-explică de ce majoritatea continentelor nu sunt scufundate., Crusta continentală se ridică în medie la 125 de metri deasupra nivelului mării, iar aproximativ 15% din suprafața continentală se întinde pe o altitudine de doi kilometri. Aceste înălțimi mari contrast semnificativ cu adâncimi de ocean podele, care medie aproximativ patru kilometri sub nivelul mării-o consecință directă a lor fiind căptușite de dens oceanic crusta compusă în mare parte din bazalt și un furnir subțire de sedimente.la baza crustei se află așa-numita discontinuitate Mohorovicică (un nume de răsucire a limbii se scurtează invariabil la „Moho”)., Această suprafață adâncă marchează o schimbare radicală a compoziției într-o rocă extrem de densă, bogată în olivina minerală, care stă la baza oceanelor și continentelor. Studiile geofizice folosind valuri seismice au urmărit Moho la nivel mondial. O astfel de cercetare a indicat, de asemenea, că mantaua de sub continente poate fi atașată permanent în partea de sus. Aceste „chilele” subcrustale relativ reci pot avea o grosime de până la 400 de kilometri și par să călărească cu continentele în timpul rătăcirilor lor tectonice., Sprijinul pentru această noțiune provine din analiza incluziunilor minerale minuscule găsite în diamante, despre care se crede că provin adânc în această regiune subcrustală. Măsurătorile arată că diamantele pot avea o vechime de până la trei miliarde de ani și astfel demonstrează antichitatea rădăcinilor continentale profunde.este curios să reflectăm că în urmă cu mai puțin de 50 de ani, nu a existat nicio dovadă că rocile care căptușesc bazinele oceanice diferă în vreun mod fundamental de cele găsite pe uscat. Oceanele erau pur și simplu considerate a fi inundate cu continente scufundate sau scufundate., Această percepție a crescut destul de natural de la conceptul că crusta continentală a fost o caracteristică care înconjoară lumea care a apărut ca un fel de gunoi pe o planetă topită inițial. Deși acum pare sigur că pământul s-a topit de fapt foarte devreme, se pare că o crustă granitică primară, de tipul presupus cu zeci de ani în urmă, nu a existat niciodată.cum a fost faptul că două astfel de tipuri distincte de crustă, continentale și oceanice, au reușit să apară pe Pământ? Pentru a răspunde la această întrebare, trebuie să luăm în considerare cea mai veche istorie a sistemului solar., În regiunea nebuloasei solare primordiale ocupată de orbita Pământului, gazul a fost în mare parte măturat și s-au acumulat doar resturi stâncoase suficient de mari pentru a supraviețui activității solare timpurii intense. Aceste obiecte în sine trebuie să fi crescut prin acumulare, înainte de a cădea în cele din urmă împreună pentru a forma planeta noastră, un proces care a necesitat aproximativ 50 de milioane până la 100 de milioane de ani.la sfârșitul acestei etape de formare, un planetesimal masiv, probabil unul de dimensiunea lui Marte, s-a prăbușit pe pământul aproape complet format., Mantaua stâncoasă a elementului de lovire a fost ejectată pe orbită și a devenit luna în timp ce Miezul metalic al corpului a căzut pe Pământ. După cum era de așteptat, acest eveniment s-a dovedit catastrofal: a topit complet planeta nou formată. Pe măsură ce pământul s-a răcit și s-a solidificat mai târziu, probabil s-a format o crustă bazaltică timpurie.este probabil ca în această etapă suprafața pământului să semene cu aspectul actual al lui Venus; cu toate acestea, niciuna dintre aceste cruste primare nu a supraviețuit., Indiferent dacă s-a scufundat în manta într-un mod similar cu cel care are loc pe pământ sau s-a îngrămădit în mase localizate până când a fost suficient de gros pentru a se transforma într-o rocă mai densă și chiuveta rămâne incertă. În orice caz, nu există dovezi de crustă granitică substanțială în acest stadiu incipient. Dovezi ale unei astfel de cruste ar fi trebuit să supraviețuiască sub formă de boabe împrăștiate de zircon mineral, care se formează în granit și este foarte rezistent la eroziune., Deși au fost găsite câteva zircoane antice care datează din această perioadă (cele mai vechi exemple sunt din roci sedimentare din Australia și au aproximativ 4, 3 miliarde de ani), aceste boabe sunt extrem de rare.mai multe informații despre crusta timpurie provin de la cele mai vechi roci care au supraviețuit intacte. Aceste roci s-au format adânc în crustă acum mai puțin de patru miliarde de ani și acum se află la suprafață în nord-vestul Canadei. Această formare de rocă se numește Acasta Gneiss., Exemple puțin mai tinere de crustă timpurie au fost documentate în mai multe locații din întreaga lume, deși cel mai bine studiat dintre aceste formațiuni antice este în vestul Groenlandei. Abundența rocilor sedimentare de acolo atestă prezența apei curgătoare și existența a ceea ce au fost probabil adevărate oceane în această epocă îndepărtată., Dar chiar și aceste roci extraordinar de vechi din Canada și Groenlanda datează de la aproximativ 400 de milioane până la 500 de milioane de ani de la acumularea inițială a Pământului, un decalaj în înregistrarea geologică cauzată, fără îndoială, de impacturi masive care au perturbat grav scoarța Pământului.din înregistrările păstrate în rocile sedimentare, geologii știu că formarea crustei continentale a fost un proces continuu de-a lungul istoriei Pământului. Dar crearea crustei nu a avut întotdeauna același caracter. De exemplu, la granița dintre eonii Archean și Proterozoic, în jurul valorii de 2.,Acum 5 miliarde de ani, are loc o schimbare distinctă a înregistrării rock. Compoziția crustei superioare înainte de această pauză conținea constituenți mai puțin evoluați, compuși dintr-un amestec de bazalt și granit bogat în sodiu. Aceste roci formează așa-numita tonalite-trondjemite-granodiorite, sau TTG, suite. Această compoziție diferă considerabil de crusta superioară actuală, dominată de granitele bogate în potasiu.schimbarea profundă a compoziției crustale în urmă cu 2,5 miliarde de ani pare să fie legată de schimbările regimului tectonic al Pământului., Înainte de această dată, niveluri mai ridicate de dezintegrare radioactivă au produs mai multă căldură pe planetă. Consecința a fost că în Archeanul anterior crusta oceanică era mai caldă, mai groasă și mai plutitoare și nu putea fi subdusă. În schimb, sub secțiuni mai groase de crustă care seamănă cu Islanda modernă, crusta mai densă s-a topit și a produs rocile magmatice bogate în sodiu ale suitei TTG.roci oarecum similare se formează acum în câteva locuri, cum ar fi sudul Chile, unde se subduce crusta oceanică tânără., Dar aceste roci moderne, care se formează acum din cauza tectonicii plăcilor, sunt subtil diferite de verișorii lor mai vechi, care s-au format din plăci scufundate sub crustă groasă. Stil Modern plăcilor tectonice nu înceapă să funcționeze până la sfârșitul Arhaice (între 3,0 miliarde de euro și 2,5 miliarde de ani în urmă), când crusta oceanică a devenit mai rece, pierdut de flotabilitate și a fost astfel în măsură să se scufunde înapoi în manta.tendința timpurie a magmei de a se forma cu o compoziție TTG explică de ce crusta a crescut ca un amestec de bazalt și tonalit în timpul eonului Archean., Cantități mari–cel puțin 50% și poate chiar 70% din crusta continentală–au apărut în acest moment, cu un episod major de creștere între 3,0 miliarde și 2,5 miliarde de ani în urmă. De atunci, înălțimea relativă a bazinelor oceanice și a platformelor continentale a rămas relativ stabilă. Odată cu debutul eonului Proterozoic în urmă cu 2, 5 miliarde de ani, crusta își asumase deja o mare parte din machiajul său actual, iar ciclismul tectonic modern a început.în prezent, crusta oceanică se formează prin erupția lavei bazaltice de-a lungul unei rețele de creastături oceanice care înconjoară globul., Mai mult de 18 kilometri cubi de rocă sunt produși în fiecare an prin acest proces. Placa de crustă nou formată se plimbă deasupra unui strat exterior al mantalei, care împreună formează litosfera rigidă. Litosfera oceanică se scufundă înapoi în manta în așa-numitele zone de subducție, care lasă cicatrici vizibile pe fundul oceanului sub formă de tranșee adânci. În aceste locuri, placa descendentă a litosferei poartă sedimente marine umede, precum și bazalt care se scufundă în manta.,la o adâncime de aproximativ 80 de kilometri, căldura conduce apa și alte componente volatile din sedimentele subduse în mantaua de deasupra. Aceste substanțe acționează apoi ca un flux la o turnătorie, inducând topirea în materialul înconjurător la temperaturi reduse. Magma se fracționează, producând andezite, în timp ce substratul mai de bază probabil se scufundă înapoi în manta într-un proces numit delaminare. Magma andezită produsă în acest mod ajunge în cele din urmă la suprafață, unde provoacă erupții spectaculoase, explozive. Erupția din 1980 a muntelui St., Helens este un exemplu de astfel de cataclism geologic. Marile lanțuri de vulcani-cum ar fi Anzii-alimentate de substanțe volatile în fierbere adaugă în medie aproximativ doi kilometri cubi de lavă și cenușă pe continente în fiecare an. Acest andezit furnizează materialul în vrac al continentelor.dar roca granitică mai bogată în silice, pe care o vedem la suprafața continentelor, provine din interiorul crustei. Acumularea de căldură adânc în crusta continentală în sine poate provoca topirea, iar magma rezultată va migra în cele din urmă la suprafață., Deși o parte din această căldură necesară ar putea proveni din descompunerea elementelor radioactive, o sursă mai probabilă este magma bazaltică care se ridică din adâncul mantalei și devine prinsă sub capacul granitic; roca topită acționează apoi ca un arzător sub o tigaie.deși cea mai dramatică schimbare în generarea crustei continentale a avut loc la sfârșitul eonului Archean, acum 2,5 miliarde de ani, continentele par să fi experimentat schimbări episodice de-a lungul timpului geologic., De exemplu, adăugările considerabile, ulterioare, la crusta continentală au avut loc de la 2,0 la 1,7, de la 1,3 la 1,1 și de la 0,5 la 0,3 miliarde de ani în urmă. Faptul că continentele Pământului au cunoscut o astfel de evoluție punctată ar putea părea la început contraintuitiv. De ce, la urma urmei, ar trebui să se formeze crusta în spurts dacă generarea căldurii interne-și eliberarea ei prin reciclarea crustei-este un proces continuu?o înțelegere mai detaliată a tectonicii plăcilor ajută la rezolvarea acestui puzzle., În perioada permiană (cu aproximativ 250 de milioane de ani în urmă), principalele continente ale Pământului s-au convertit pentru a crea o suprafață enormă numită Pangaea . Această configurație nu a fost unică. Formarea unor astfel de” supercontinente ” pare să reapară la intervale de aproximativ 600 de milioane de ani. Ciclurile tectonice majore care conduc continentele în afară și împreună au fost documentate încă de la începutul Proterozoicului și există chiar sugestii că primul supercontinent s-ar fi format mai devreme, în timpul Archeanului.astfel de cicluri tectonice la scară largă servesc la modularea ritmului creșterii crustale., Când un supercontinent se descompune, crusta oceanică este la cea mai veche și, prin urmare, cel mai probabil să formeze o nouă crustă continentală după ce se subduce. Pe măsură ce continentele individuale se reconvertesc, arcurile vulcanice (lanțuri curbate de vulcani create în apropierea zonelor de subducție) se ciocnesc cu platformele continentale. Astfel de episoade păstrează crusta nouă, pe măsură ce rocile arcului sunt adăugate la marginile continentelor.de mai bine de patru miliarde de ani, continentele peripatetice s-au adunat în formă și pornesc de la multe Terrane disparate., Îngropat în amalgamul rezultat este ultimul testament rămas disponibil pentru cea mai mare parte a istoriei Pământului. Această poveste, asamblată din roci care sunt ca atâtea piese amestecate dintr-un puzzle, a luat ceva timp pentru a rezolva. Dar înțelegerea originii și evoluției crustale este acum suficientă pentru a arăta că dintre toate planetele Pământul pare cu adevărat excepțional. Printr-un accident norocos al naturii-abilitatea de a menține activitatea placă-tectonică-o singură planetă a fost capabilă să genereze patch-uri considerabile de crustă continentală stabilă pe care le considerăm atât de convenabile pentru a trăi.
autorul
S., ROSS TAYLOR și SCOTT M. MCLENNAN au lucrat împreună din 1977 examinând evoluția Pământului crustal. Taylor a urmărit, de asemenea, în mod activ Studii lunare și planetare și a publicat multe cărți despre planetologie. Este asociat străin al Academiei Naționale de științe. Taylor este în prezent la Departamentul de științe ale pământului și marine de la Universitatea Națională Australiană și Institutul Lunar și planetar din Houston. McLennan este profesor la Departamentul de Geoștiințe de la Universitatea Stony Brook., Cercetările sale aplică geochimia rocilor sedimentare la studiile evoluției crustale pe Pământ și Marte. McLennan este membru al echipei științifice Mars Exploration Rover.