Warstwowa budowa wnętrza Ziemi i metody jej badania - geografia

We wnętrzu Ziemi wraz ze wzrostem głębokości rośnie temperatura, ciśnienie i gęstość skał.

Wnętrze Ziemi nie jest jednorodne (podobnie jak i w przypadku innych planet Układu Słonecznego). Możemy w nim wyróżnić następujące warstwy:

- jądro Ziemi, o promieniu 3470 km i gęstości od 9,8 do 18,5 g/cm³; dzieli się ono na stałe jądro wewnętrzne, o promieniu 1250 km, złożone z żelaza oraz płynne jądro zewnętrzne, o grubości około 2050 km i temperaturze około 4000-5000°C, złożone z żelaza z dodatkiem krzemu, tlenu, niklu i siarki; uważa się, że ruch wirowy materii jądra zewnętrznego jest przyczyną powstania i podtrzymywania pola magnetycznego Ziemi;
- płaszcz Ziemi, warstwa Ziemi o  grubości około 2900 km, położona pomiędzy skorupą ziemską a jądrem Ziemi, skupiająca w sobie około 70% objętości skał ziemskich, dzieli się na plastyczny płaszcz górny sięgający do głębokości 400 km i płaszcz dolny; w porównaniu ze skorupą ziemską skały płaszcza zawierają mniej krzemu i glinu a więcej magnezu, uważa się, że płaszczu górnym występują: perydotyt, dunit, eklogi; w warunkach wysokiego ciśnienia (milion razy większym niż ciśnienie atmosferyczne przy powierzchni Ziemi) i temperatury przekraczającej 1000°C skały płaszcza zaczynają płynąć (tempo rzędu cm /rok), umożliwia to transport ciepła z wnętrz Ziemi poprzez konwekcję, według niektórych geofizyków konwekcja w płaszczu napędza ruch płyt litosfery;
- skorupa ziemska czyli górna część litosfery stykająca się z atmosferą i hydrosferą a dołem granicząca z płaszczem Ziemi; jej budulec to minerały (zbudowane głównie z tlenu, krzemu, glinu i żelaza) tworzące skały występujące najczęściej w stałym stanie skupienia; wydzielamy w jej obrębie skorupę kontynentalną: starą (wiek do 4 mld lat), grubą (40 km i więcej) i mniej gęstą (2,7 g/cm³) oraz skorupę oceaniczną: młodszą (wiek do 200 mln lat), cieńszą (7 km) i gęstszą (3,0 g/cm³), prawdopodobnie występuje ona też pod skorupą kontynentalną; zarówno w obrębie skorupy oceanicznej, jak i kontynentalnej (nie wszędzie) kompleks skał krystalicznych okryty jest kompleksem osadowym o mniejszej gęstości (2,0-2,4 g/cm³).

Budowa Ziemi; tłum. core - jądro (inner - wewnętrzne, outer - zewnętrze); solid - stan stały; liquid - stan ciekły; crust - skorupa ziemska; mantel - płaszcz; asthenosphere - astenosfera

 

Pomiędzy tymi warstwami istnieją węższe warstwy przejściowe nazywane nieciągłościami. Są to: nieciągłość Conrada pomiędzy warstwą granitową i bazaltową skorupy ziemskiej, nieciągłość Mohorovičicia (Moho) pomiędzy skorupą ziemską a płaszczem Ziemi oraz nieciągłość Gutenberga między płaszczem a jądrem Ziemi.

Skały skorupy ziemskiej możemy badać na powierzchni Ziemi, a zmiany ich właściwości wraz ze wzrostem głębokości dzięki głębokim odwiertom – odwiert w skorupie kontynentalnej na Płw. Kolskim w Rosji sięga ponad 12 km w głąb Ziemi, a odwiert w skorupie oceanicznej na wschodnim Pacyfiku ponad 2 km pod dnem oceanu.

Poznanie głębszych warstw możliwe jest głównie poprzez analizę rozchodzenia się fal sejsmicznych – ich prędkość zależy od gęstości materii, a ich odbicia lub załamania pozwoliły odkryć powierzchnie nieciągłości między poszczególnymi warstwami (np. zanik fal poprzecznych przy przechodzeniu fali sejsmicznej przez jądro Ziemi interpretowany jest jako wskaźnik zmiany stanu skupienia przy przekraczaniu granicy płaszcz/jądro). O właściwościach jądra i płaszcza Ziemi wnioskuje się też w oparciu o teoretyczne modele geofizyczne.