Demantsgluggin sem sér djúpt inn í Jörðina

Jarðskorpan undir fótum okkar á Íslandi er um 20 til 40 km á þykkt. Undir henni er möttullinn, sem nær niður á 2900 km dýpi, en þar undir tekur kjarninn við. Við vitum ekki mikið um þessi innri lög jarðarinnar og sjáum þau aldrei. Jafnvel skorpan er ekki vel könnuð. Á Íslandi ná dýpstu borholur aðeins um 3 km niður í skorpuna, og hvergi í heimi hefur verið borað niður í möttulinn. Til allrar hamingju kastast upp stykki af möttlinum í sumum eldgosum, eins og þetta á myndinni til hliðar. Dæmi um það eru möttulstykki sem ég hef fundið í gígum í Kameroon í Vestur Afríku og einnig á Hawaii, en þessi möttulstykki má sjá í Eldfjallasafni í Stykkishólmi. Þar sem borun niður í möttul og kjarna er útilokuð, þá beita vísindamenn öðrum aðferðum til að kanna þessi innri lög jarðarinnar. Það eru tilraunir, þar sem líkt er eftir hita, þrýstingi og öðrum aðstæðum sem ríkja djúpt í jörðinni. Það er hér sem demantar koma við sögu. Fyrir um þrjátíu árum fengu jarðfræðingar þá snjöllu hugmynd að líkja eftir þeim háa þrýstingi sem ríkir djúpt í jörðinni með því að þrýsta tveimur demöntum saman, eins og myndin til hliðar sýnir. Demantar myndast í möttlinum, á um 150 til 300 km dýpi, og eru því vanir miklum þrýstingi. Það er sennilega best að ræða þrýsting í sambandi við einingu eins og kg/cm2 eða kílógrömm á fersentimeter. Þegar 50 kg þung kona stígur niður á annan hælinn á háhæla skóm (þvermál hælsins 1 cm), þá er þrýstingurinn á þann púnkt á gólfinu um 63 kg á fersentimeter. Hins vegar er þrýstingurinn undir einum fæti á 4 tonna fíl aðeins um 2.5 kg/cm2. Þetta minnir okkur rækilega á, að í tilraunum er þrýstingurinn (þ) í hlutfalli við flatarmál (F) yfirborðsins sem þrýst er á: þ = A/F, þar sem A er aflið. Þrýstingurinn í kjarnanum eða miðju jarðar er alveg ótrúlega há en samt vel útreiknanleg tala, sem er um 330 GPa eða 3.3 milljón kg/cm2. Þrýstingur sem hægt er að ná með demantspressu í dag er jafn mikill og þrýstingurinn í miðri jörðinni, eða 364 GPa, og hitinn í slíkum tilraunum getur einnig verið mjög hár, eða allt að 5500 stig Celsíus.  Myndin sýnir hvernig hiti breytist í jörðinni með dýpinu, og einnig mörkin á milli hinna ýmsu megin laga jarðar. Slíkar tilraunir með demnatspressum hafa varpað ljósi á innri gerð jarðar og frætt okkur um hvaða steindir eða mineralar eru ríkjandi innst inni í plánetu okkar.

Athugasemdir

[Björn Jónsson (IP-tala skráð) 26.5.2012 kl. 19:24]

Ég er ekki alveg dús við tölurnar um þykkt jarðskorpunnar undir fótum okkar efst í þessum pistli:

Í mínum jarðfræðitímum í dentíð, þá var okkur kennt að þykkt skorpunnar undir meginlöndunum bæði fyrir austan og vestan okkur væri jú 40-50 km, en að hér á Íslandi, á eldfjallabeltunum væri hún mun þynnri, aðeins  8-14 km, en á stöku stað jafnvel enn þynnri.

Liggja fyrir einhverjar mælingar á þessu, eða eru þetta bara mismunandi ágiskanir jarðfræðinga?

[Haraldur Sigurðsson, 26.5.2012 kl. 19:51]

Ég hef bloggað um þetta efni hér fyrir ofan í nýju bloggi. Skorpen undir Íslandi er furðu þykk, samkvæmt mælingum. Hún er mun þykkari en venjuleg úthafsskorpa og næstum því jafn þykk og meginlandsskorpa.

[Björn Jónsson (IP-tala skráð) 26.5.2012 kl. 20:03]

Takk fyrir snaggaraleg viðbrögð Haraldur,

Þótt ég reyni eftir bestu getu að fylgjast með helstu nýjungum í jarðfræði (einkum Íslands) þá höfðu þessar upplýsingar um jarðskorpuþykktina alveg farið framhjá mér.

En skýringarnar á þessari óvæntu þykkt liggja alls ekki ljóst fyrir, eins og þú bendir á, þar er bersýnilega talsvert verk fyrir höndum