Жер қабығы: құрылысы мен қалыптасуы

Кіріспе

Жердің тас қабығы – планета радиусы мен көлемінің 1%-дан аспайтын қалың сыртқы қабық. Бұл литосфераның жоғарғы құрауы, Жер қабаттарының бөлінісі, оған Жер қыртысы және мантияның жоғарғы бөлігі кіреді. Литосфера тектоникалық плиталарға бөлінген, олардың қозғалысы Жер ішіндегі жылудың ғарышқа шығуына мүмкіндік береді. Жер қыртысы мантияның үстінде жатыр, бұл конфигурация тұрақты, себебі жоғарғы мантия перидотиттен тұрады және осылайша қыртыстан едәуір тығыз. Жер қыртысы мен мантия арасындағы шекара дәстүрлі түрде Мохоровичич үзділісі деп белгіленеді, бұл шекара сейсмикалық жылдамдық контрастымен анықталады. Жер қыртысының температурасы тереңдікпен бірге артады, әдетте, төмендегі мантия шекарасында белгілі бір мәнге жетеді. Жер қыртысының жоғарғы бөлігінде температура әр километрге дейін артуы мүмкін. Жердің 40 километрлік (25 шақырымдық) тереңдіктегі қыртысы – Жер массасының барлық 1% – Ғаламдағы барлық белгілі тіршілікті қамтиды.

Құрылуы мен дамуы

Жер шамамен 4,6 миллиард жыл бұрын, жаңа ғана пайда болған Күнді айналып жүрген шаң мен газ дискісінен қалыптасты. Ол аккреция арқылы пайда болды, яғни планеталар мен басқа да кішірек тас денелер соқтығысып, бірігіп, біртіндеп планетаға айналды. Бұл процесте зор мөлшерде жылу пайда болды, нәтижесінде Жердің алғашқы кезінде толығымен балқып кеткеніне себеп болды. Планеталардың жинақталуы баяулағанда Жер суыта бастады, алғашқы қыртысы – бастапқы немесе алғашқы қыртысы қалыптасты. Бұл қыртыс, әдетте, үлкен соқтығыстардан бірнеше рет жойылған, содан кейін соқтығыстан қалған магма мұхитынан қайта құрылған болуы мүмкін. Жер қыртысының бастапқы бөлігі бүгінгі күнге дейін сақталған жоқ; барлығы эрозия, соқтығыстар және соңғы миллиардтардағы тектоникалық плиталардың әсерінен жойылды. Одан бері Жердің екінші және үшінші қыртыстары қалыптасты, олар тиісінше мұхиттық және континенттік қыртыстарға сәйкес келеді. Екінші қыртыс мұхит ортасындағы таралу орталықтарында пайда болады, онда мантияның ішінара балқыуынан базальттық магмалар түзіліп, жаңа мұхит қыртысы қалыптасады. Бұл «жұдырық итеру» тектоникалық плиталардың қозғаушы күштерінің бірі болып табылады және ол үнемі жаңа мұхит қыртысын жасайды. Сәйкесінше, ескі қыртыс жойылмаса болмайды, сондықтан таралу орталығының қарсы жағында әдетте субдукция аймағы орналасқан: мұхиттық плита мантияға батып бара жатқан жер. Жаңа мұхит қыртысын жасау және ескі мұхит қыртысын жоюдың осы үздіксіз процесі бүгінгі Жердегі ең көне мұхит қыртысының жасы шамамен 200 миллион жыл екенін білдіреді. Ал континенттік қыртыстың көп бөлігі одан да ескі. Жер бетіндегі ең көне континенттік қыртыс тау жыныстары шамамен 3,7–4,28 миллиард жыл аралығындағы жасқа ие және Батыс Австралиядағы Нариер Гнейс аймағында, Канада қалқасының Солтүстік-Батыс ауданындағы Акаста Гнейсінде, сондай-ақ Фенноскандия қалқасындағы сияқты басқа кратондық аймақтарда табылды. Нариер Гнейс аймағында 4,3 миллиард жылға дейін жасы бар циркон табылды. Континенттік қыртыс – субдукция аймақтарында субдукцияланған екінші (мұхиттық) қыртыстың қайта өңделуі арқылы қалыптасқан үшінші қыртыс. Жердің қазіргі континенттік қыртысының орташа жасы шамамен 2,0 миллиард жыл деп есептеледі. 2,5 миллиард жыл бұрын қалыптасқан қыртыстың көп бөлігі кратондарда орналасқан. Мұндай ескі континенттік қыртыс және оның астындағы мантия астеносферасы Жердегі басқа жерлерге қарағанда тығыздығы аз болғандықтан, субдукция арқылы оңай жойылмайды. Жаңа континенттік қыртыстың қалыптасуы Родиния, Пангея және Гондвана сияқты суперконтиненттердің қалыптасуымен бірге жүретін қарқынды орогенез кезеңдерімен байланысты. Қыртыс аралдық доғалардың, оның ішінде гранит пен метаморфтық бүктелу белдеулерінің бірігуі арқылы қалыптасады және оның бір бөлігі мантияның астындағы қабаттарының азаюы арқылы сақталады. Құрлықтардағы қыртыстың қозғалысы жер сілкіністеріне әкелуі мүмкін, ал теңіз түбіндегі қозғалыс цунамиға алып келуі мүмкін.

Earth formed approximately 4.6 billion years ago from a disk of dust and gas orbiting the newly formed Sun. It formed via accretion, where planetesimals and other smaller rocky bodies collided and stuck, gradually growing into a planet. This process generated an enormous amount of heat, which caused early Earth to melt completely. As planetary accretion slowed, Earth began to cool, forming its first crust, called a primary or primordial crust. This crust was likely repeatedly destroyed by large impacts, then reformed from the magma ocean left by the impact. None of Earth's primary crust has survived to today; all was destroyed by erosion, impacts, and plate tectonics over the past several billion years. Since then, Earth has been forming a secondary and tertiary crust, which correspond to oceanic and continental crust, respectively. Secondary crust forms at mid ocean spreading centers, where partial melting of the underlying mantle yields basaltic magmas and new ocean crust forms. This "ridge push" is one of the driving forces of plate tectonics, and it is constantly creating new ocean crust. Consequently, old crust must be destroyed, so opposite a spreading center, there is usually a subduction zone: a trench where an ocean plate is sinking back into the mantle. This constant process of creating a new ocean crust and destroying the old ocean crust means that the oldest ocean crust on Earth today is only about 200 million years old. In contrast, the bulk of the continental crust is much older. The oldest continental crustal rocks on Earth have ages in the range from about 3.7 to 4.28 billion years and have been found in the Narryer Gneiss Terrane in Western Australia, in the Acasta Gneiss in the Northwest Territories on the Canadian Shield, and on other cratonic regions such as those on the Fennoscandian Shield. Some zircon with age as great as 4.3 billion years has been found in the Narryer Gneiss Terrane. Continental crust is a tertiary crust, formed at subduction zones through recycling of subducted secondary (oceanic) crust. The average age of Earth's current continental crust has been estimated to be about 2.0 billion years. Most crustal rocks formed before 2.5 billion years ago are located in cratons. Such an old continental crust and the underlying mantle asthenosphere are less dense than elsewhere on Earth and so are not readily destroyed by subduction. Formation of new continental crust is linked to periods of intense orogeny, which coincide with the formation of the supercontinents such as Rodinia, Pangaea and Gondwana. The crust forms in part by aggregation of island arcs including granite and metamorphic fold belts, and it is preserved in part by depletion of the underlying mantle to form buoyant lithospheric mantle. Crustal movement on continents may result in earthquakes, while movement under the seabed can lead to tidal waves.