Start

Slut

Oceanskorpens struktur!

 

Mange år efter opdagelsen af Mohorovicic-diskontinuiteten, i daglig tale Moho, blev strukturen af skorpen og kappen undersøgt ved hjælp af seismiske bølger fra jordskælv. Siden 1950'erne har sådanne studier dog været baseret på bølgerne fra eksplosioner (som også kaldes seismiske bølger). Fordelene ved eksplosioner er, at de kan laves efter ønske og kan udløses på nøje kendte tidspunkter og steder. Den største ulempe er, at man (med undtagelse af atomeksplosioner) kun kan lave dem kraftige nok til at gennemtrænge skorpen og den øvre kappe. Eksplosioner kan derfor ikke bruges til at bestemme Jordens totale struktur, men de er ideelle til at skitsere strukturen af Jordens øvre lag.

Undersøgelser med eksplosioner viser, at oceanskorpen består af tre tydelige lag, af praktiske årsager kaldt lag 1, 2 og 3. Lag 1 i toppen er de løse aflejringer, der ligger på oceanbunden. Dets tykkelse varierer meget, fra at være ingen ting på kammen af aktive oceanrygge til 3 km's tykkelse nær nogle af de passive kontinental-rande. På det meste af oceanbunden er det dog sjældent mere end nogle hundrede meter tykt. Det næste lag, lag 2, er af en hård bjergart og har en gennemsnitlig tykkelse på 1,5 km. Borekerner fra »dybhavsboreprojektet« viser, at lag 2 hovedsagelig består af basalt, selv om små dele af det kan være faste og hærdede aflejringer. Lag 3 er ca. 5 km tykt. Det er endnu ikke nået i boringer, så dets natur er ukendt. Det er sandsynligvis enten basalt eller den grovkornede, kemiske ækvivalent hertil, gabbro. Under lag 3 ligger kappen, som består af helt andre og tungere bjergarter.

Den kontinentale skorpes struktur.
Strukturen af oceanskorpen er yderst enkel i forhold til den kontinentale skorpe. Oceanskorpen er forholdsvis tynd, uden større variation i tykkelsen og, frem for alt, ung. Intet af den er ældre end 200 millioner år. Derimod indeholder kontinenterne bjergarter, der er op til næsten 3,8 milliarder år gamle, som er meget tykkere og mere forskellige end oceanbundens. De har desuden gennemgået erosion, forvridning, sønderknusning, opsprækning, hævning, indsynkning og meget andet. Denne længere og mere komplekse historie er uundgåeligt afspejlet i strukturen af kontinenterne, som de optræder i dag.

Det er dog ikke umiddelbart nemt at indse, hvor sammensat den kontinentale skorpe er. Diagrammet til højre viser snit gennem kontinentet i seks forskellige typer geologiske miljøer af vidt forskellig alder. Det første er et stabilt skjoldområde af prækambrisk alder (ældre end 570 millioner år) i Wisconsin; det andet er Basin and Range provinsen i USA, et område med nyere kontinental opsprækning i prækambriske bjergarter; det tredje er en 400 millioner år gammel kontinent-kontinent kollisionszone i det nordlige Skotland; det fjerde er en 100 millioner år gammel ocean-kontinent destruktiv pladegrænse i det sydlige Californien; det femte er en nutidig ocean-kontinent destruktiv pladegrænse i de centrale Andesbjerge; og det sjette er en nyere kontinent-kontinent kollisions-zone i de centrale Alper. Hver profil viser strukturen, som den er bestemt ved den såkaldte seismiske refraktionsmetode (måling af bølgers brydning ved forskelligt materiale), og angiver P-bølgehastighederne i km/s.

Det nederste lag i hvert snit er kappen, hvor P-bølgehastigheden er 7,9 km/s eller mere. Over kappen ligger skorpen, som varierer i tykkelse fra mindre end 40 km til næsten 70 km, og som kan bestå af to, tre eller fire klart afgrænsede lag. Disse snit viser ikke, hvor kompleks den kontinentale skorpe i virkeligheden er. For at undersøge de finere detaljer behøves anden seismologisk teknik.

Seismiske reflektions-(tilbagekastnings-)profiler er blevet brugt til at undersøge den detaljerede struktur af det dybere kontinent i forskellige egne af verden, men intet sted med så bemærkelsesværdige resultater som i Kansas. I det nordøstlige Kansas er overflade-bjergarterne for det meste fladtliggende, let deformerede aflejringer med kun få blotninger af det underliggende grundfjeld. Prøveindsamlinger fra disse blotninger, overfladenære boringer og seismiske refraktions-(brydnings-)undersøgelser har i lang tid antydet, at den underliggende geologi sandsynligvis var lige så enkel som landskabet. Et seismisk brydnings-eksperiment syntes fx at vise, at under det tynde fernislag af aflejringer var der et enkelt skorpelag med lille variation i sammensætningen.

Seismiske reflektionsprofiler har derimod åbenbaret et iøjnefaldende billede af grænseflader på kryds og tværs, der synes at vise en yderst indviklet struktur. Den nøjagtige geologiske tolkning af denne struktur er usikker, selv om tilstedeværelsen af så mange fysiske grænser synes at antyde en betydelig forskellighed i kemisk sammensætning. Det tyder helt sikkert på udbredt forkastningsaktivitet, foldning, intrusion og metamorfose, i det mindste i den midterste del af skorpen. I den nedre del af skorpen og i den øvre del, umiddelbart under aflejringerne, er der færre tilbagekastninger af bølger, hvilket kan betyde, at bjergarterne der er mere ensartede. Men det kan også betyde, at selv seismiske tilbagekastningsprofiler har for lille opløsnings evne, hvorved den kontinentale skorpe kan være endnu mere sammensat, end man har forestillet sig.

De indviklede forhold i skorpen under Kansas er særligt overraskende, fordi den simple overfladegeologi narrede geologerne. Imidlertid er en lignende indviklet struktur observeret i mange andre områder, som er undersøgt med seismiske profiler. I nogle tilfælde kan den underjordiske struktur betragtes som en nedadgående udvidelse af diverse geologiske træk iagttaget på overfladen, men i andre tilfælde (som i Kansas) udviser geologien i dybden en indviklet natur, der ikke kan udledes af overfladetræk.