Coroasa este stratul de rocă cel mai exterior al Pământului, distinct din punct de vedere compozițional. Din ce este alcătuită crusta? Răspunsul la această întrebare depinde de faptul dacă dorim să știm din ce elemente chimice, minerale sau tipuri de roci este alcătuită. Poate fi surprinzător, dar este nevoie de aproximativ o duzină de elemente chimice, minerale sau tipuri de roci pentru a descrie aproximativ 99% din crustă. Acest articol se referă la aceste elemente constitutive cu adevărat comune și poate unele puțin mai puțin comune, dar demne de luat în seamă, ale solului de sub picioarele noastre.
Roci comune din scoarță. Roci igoase în primul rând: granit, gabro, bazalt. Roci metamorfice în al doilea rând: gneiss, șist, amfibolit. Roci sedimentare în al treilea rând: gresie, șisturi, calcar.
Aceste cifre variază în funcție de diferite studii, deoarece nu avem într-adevăr cum să știm cu siguranță.
Aceasta este o estimare a compoziției chimice a scoarței pe baza înțelegerii noastre a proporțiilor relative ale diferitelor tipuri de roci din scoarță și a compoziției lor medii.
Înțelegerea noastră este limitată cu siguranță, deoarece crusta continentală medie are o grosime mai mare de 40 km, dar nu avem cum să o eșantionăm direct. Cele mai adânci mine ajung la doar 4 kilometri, iar cea mai adâncă gaură de foraj este de 12 km.
| Element | Procentul de masă | Minerale comune | Roci comune | |
|---|---|---|---|---|
| Oxid | 46,6 | Silicați, oxizi, etc. Oxigenul este extrem de răspândit în crustă și, de asemenea, foarte reactiv. O parte nesemnificativă din punct de vedere volumetric a tuturor mineralelor nu conține oxigen. | Chiar toate tipurile de roci comune conțin oxigen. Doar corpurile de minereuri de sulfuri și paturile de evaporită sunt aproape lipsite de oxigen, dar sunt volumetric relativ nesemnificative. | |
| Siliciul | 27,7 | Siliciul are propriul său grup foarte mare de minerale cunoscute sub numele de silicați. Mai mult de 90% din scoarță este compusă din minerale de silicați. Siliciul și oxigenul sunt cele două elemente chimice cele mai comune din scoarță care, de asemenea, se întâmplă să își placă foarte mult compania reciprocă. Oxidul de siliciu pur este cunoscut sub numele de cuarț mineral, care reprezintă 12% din crustă. Nu există niciun mineral comun nesilicatic care să conțină siliciu – siliciul se combină întotdeauna cu oxigenul. | Mineralele silicatice sunt elementele constitutive ale celor mai comune tipuri de roci (bazalt, granit, șist, gnais, gresie, etc.). Rocile carbonatice (calcar, rocă dolomită) și evaporitele (rocă de gips, sare gemă) sunt excepții notabile. Acestea nu conțin siliciu dacă sunt pure. Mineralele minerale opace (oxizi și sulfuri) sunt componente minore frecvente în majoritatea tipurilor de roci. Acestea sunt, de asemenea, lipsite de siliciu. | |
| Aluminiu | 8,1 | Mult răspândit în mineralele silicatice (feldspat, minerale argiloase, mica). Hidroxizii de aluminiu (boehmite, diasporă, gibbsit) sunt importante din punct de vedere economic ca minerale de aluminiu. | Feldspații sunt minerale foarte frecvente în scoarță, mai mult de jumătate (51%) din scoarță este alcătuită din acest grup de minerale. Mica și mineralele argiloase sunt, de asemenea, comune, ambele cuprind aproximativ 5% din crustă. Prin urmare, aluminiul este și el extrem de răspândit. Totuși, de obicei, nu este foarte concentrat în mineralele de silicat. Aluminiul a fost extras din rocile silicatice foarte rar. Bauxita, care este o laterită bogată în aluminiu formată în zonele calde și umede, conține hidroxizi de aluminiu și este exploatată în principal pentru aluminiu. Aluminiul din bauxită este un reziduu al alterării chimice a rocilor silicatice. | |
| Fier | 5.0 | Fierul este un element foarte răspândit în minerale. Mineralele silicatice bogate în fier notabile sunt piroxenele, amfibolii, olivina, mica neagră biotită, granatul etc. Fierul este, de asemenea, un element important în rocile sedimentare. La fel ca aluminiul, este greu de dizolvat și de antrenat cu apă. Fierul este comun în solul lateritic și formează hematita, un mineral de oxid de fier de culoare ruginie. Hematita este responsabilă pentru colorația roșie a multor minerale și tipuri de roci. Magnetita, oxid de fier, este comună ca mineral accesoriu în rocile metamorfice și igneice. Sulfura de fier pirita este cel mai comun mineral sulfurat. De asemenea, fierul se găsește în carbonați (siderit, ankerit), minerale argiloase (glauconit, clorit). Fierul este un element puternic cromofor, dă o colorație închisă mineralelor sale gazdă. Acesta este motivul pentru care majoritatea piroxenilor și amfibolilor sunt negri. | Fierul este, de fapt, cel mai abundent element chimic din întregul Pământ, dar cea mai mare parte a acestuia se află în nucleu. Basaltul, gabro, amfibolitul, greenschistul etc. sunt cele mai notabile roci crustale care conțin mult fier. Există un număr mare de tipuri de roci care conțin o cantitate semnificativă de fier, dar cea mai mare parte a fierului extras provine din rocile sedimentare metamorfozate cunoscute sub numele de BIF (banded iron formation). | |
| Calciu | 3,6 | Calciul este, de asemenea, foarte răspândit. El este întotdeauna prezent în feldspații de plagioclase (39% din crustă), dar cantitatea de calciu variază acolo. Cele mai importante piroxene și amfiboli (augite și hornblende) conțin calciu. Calciul se găsește în multe alte minerale silicatice, cum ar fi granatul, epidotul, wollastonitul, titanitul etc. Calciul este un constituent al calcitului, care este un mineral foarte important, în special în mediile sedimentare. Fosfatul de calciu apatit este, de asemenea, un mineral comun. Gipsul este un mineral evaporit important care este un sulfat de calciu hidratat chimic. Fluorura de calciu este cunoscută sub denumirea de fluorit mineral. | Se întâlnește cu același succes în rocile igneice, sedimentare și metamorfice. Tipul de rocă purtătoare de calciu deosebit de bine cunoscut este calcarul. Echivalentul său metamorfozat este marmura. Marmura este compusă din calcit la fel ca și calcarul. Calcitul este un mineral remarcabil. Există chiar și roci igneice compuse din calcite pur. Este cunoscută sub numele de carbonatită, dar este foarte rară în comparație cu calcarul și marmura. Calciul tinde să facă parte din minerale precum plagioclasul, piroxenii și amfibolii din rocile igneice. Principala rocă metamorfică ce conține calciu este amfibolitul (bazalt metamorfozat, calciul este găzduit de hornblenda și plagioclasa). Fosforitul este o altă rocă sedimentară importantă care conține calciu (calciul este găzduit de apatitul mineral fosfatic). Calciul se găsește, de asemenea, în evaporite sub formă de gips mineral. | |
| Sodiu | 2,8 | Sodul este larg răspândit în mineralele silicatice. Este un constituent important atât în feldspatul alcalin, cât și în plagioclasa. Piroxenele care conțin sodiu sunt relativ rare. Sodiul este ceva mai răspândit în amfiboli, dar nu la fel de mult ca și calciul. Un mineral de silicat purtător de sodiu bine cunoscut este turmalina. Sodiul este o componentă importantă a feldspathoizilor, dar atât feldspathoizii, cât și mineralele din grupul turmalinei sunt relativ rare. Principalul mineral care conține sodiu în mediile sedimentare este halitul (NaCl). | Rocignești și metamorfice care conțin feldspat. Cea mai mare parte a sodiului din rocile ezoterice și metamorfice alterate este dizolvată în apa de mare. Sarea gemă este cea mai importantă rocă sedimentară care conține sodiu. | |
| Potasiu | 2.6 | Potasiul și sodiul sunt elemente chimice similare atât din punct de vedere chimic, cât și geologic. Potasiul este un constituent important al feldspaților alcalini. Majoritatea feldspaților alcalini conțin mult mai mult potasiu decât sodiu și, prin urmare, sunt frecvent denumiți feldspați K. Mineralele silicatice importante care conțin potasiu sunt micele (5% din crustă). Biotita și muscovita sunt cele mai importante mice și ambele conțin potasiu. Cel mai important mineral sedimentar care conține potasiu este silvita (KCl). | Feldspații alcalini și micele sunt roci comune în rocile ionice și metamorfice silicatice (granit, gnais, șist etc.). O mare parte din potasiul din rocile igneice și metamorfice alterate este dizolvat în apa de mare. Silvita nu este un evaporit la fel de comun ca halitul (sarea gemă) deoarece este nevoie de o rată de evaporare mult mai mare pentru a precipita silvita. | |
| Magneziu | 2.1 | Magneziul este foarte răspândit în mantaua de sub scoarță. Olivina și piroxenul sunt cele mai importante minerale purtătoare de Mg de acolo și aceste minerale sunt, de asemenea, constituenți ai unor roci din crustă, în special roci igoase de culoare închisă. Amfibolii conțin, de asemenea, magneziu, dar mai puțin decât piroxenele. Ionii de magneziu au dimensiuni similare cu cele ale fierului și, prin urmare, pot înlocui cu ușurință fierul în rețeaua de minerale. Acesta este cazul olivinei, al piroxenilor, al amfibolilor și chiar al micetelor (phlogopite este o varietate de biotit bogat în Mg). Mineralele importante bogate în Mg din rocile metamorfice sunt talcul și serpentina. În mediul sedimentar, magneziul se găsește în principal în carbonații dolomită și magnezit. Foarte mult magneziu este dizolvat în apa de mare. Magneziul se extrage din apa de mare. | Rocile ionice importante bogate în Mg sunt rocile ultramafice (peridotite, piroxenite). Rocile care conțin mulți piroxeni, cum ar fi bazaltul și gabro, conțin de asemenea Mg, dar într-o măsură mai mică. Rocile metamorfice bogate în Mg sunt serpentinita și șistul de talc. Cea mai importantă rocă sedimentară care conține Mg este roca dolomită, care este un fost calcar transformat în dolomită de apa meteorică bogată în Mg care percolează calcarul. | |
| Alți | 1,5 | Alte elemente comune în crustă sunt titanul, hidrogenul, fosforul, manganul, fluorul etc. Prezența lor este ceva mai restrânsă, dar toate acestea sunt elemente importante în minerale și roci. Hidrogenul este, de fapt, un constituent extrem de răspândit într-o gamă largă de minerale, dar este cel mai ușor element chimic și, prin urmare, nu formează o parte semnificativă din crustă din punct de vedere masic. | ||
Cele mai abundente minerale din crustă
Dacă aceste minerale sunt într-adevăr atât de comune, ar trebui să fim cu toții mai mult decât familiarizați cu ele. Da, cred că suntem. Chiar dacă nu știm cum să le numim, cu siguranță le-am văzut. Pentru cei mai mulți oameni, silicații menționați mai sus sunt atât de monotoni și banali încât probabil că nu reușim să îi observăm sau să le acordăm vreo atenție. Mai jos este o selecție de fotografii care prezintă aceste minerale în mediile lor naturale (aflorimente și mostre de mână). Prezint în mod intenționat mineralele în interiorul rocilor, deoarece acesta este modul în care acestea apar în scoarță. Eșantioanele frumoase, cu fețe cristaline perfecte, pot fi frumoase de privit, dar sunt rare în crustă. Nu apreciez astfel de cristale ca material didactic. Este extrem de puțin probabil să le găsiți pe cont propriu și, prin urmare, ne învață foarte puțin.
Plagioclasul este cel mai important mineral din crustă. Este comun în rocile ionice mafice, cum ar fi proba de diabazei de mai sus. Fenocristalele albe alungite din masa de bază bazaltică mai fină sunt cristale de plagioclase. Cristalele negre aparțin piroxenului (augit mineral). Atât augitul, cât și plagioclasul apar, de asemenea, în masa de bază cu granulație fină. Cristalele mari s-au format lent înainte ca magma să erupă, iar restul s-au solidificat rapid. Plagioclasul este atât de comun deoarece rocile bazaltice și echivalentele lor metamorfice sunt foarte răspândite. Cea mai mare parte a crustei oceanice este compusă din roci bazaltice. Eșantionul provine din Tenerife, Insulele Canare. Lățimea probei 14 cm.
O altă probă de rocă bazaltică, dar de data aceasta cu multă olivină. Olivina (verde) este mai densă decât plagioclasul și piroxenul (ambele sunt prezente în masa fundamentală) și, prin urmare, se scufundă pe fundul fluxurilor de lavă unde se formează rocile cumulate de olivină. Această mostră de bazalt cu olivină provine din Oahu, Hawaii. Lățimea eșantionului este de 6 cm. 
Mineralele argiloase sunt prea mici pentru a fi reprezentate individual. Chiar și cu un microscop luminos veți vedea doar noroi sau praf, în funcție de faptul că aceste minerale sunt umede sau uscate. Mineralele de argilă sunt silicați care sunt produse de intemperii ale altor minerale de silicați, în principal feldspați. Fotografia a fost făcută într-o carieră de argilă din Estonia.
Biotita este unul dintre cele două minerale principale de mica. Celălalt este muscovita de culoare deschisă. Eșantionul provine din Evje, Norvegia. Lățimea eșantionului este de 11 cm.
Cele mai abundente tipuri de roci din scoarță
Rocurile sunt împărțite în trei mari grupe: roci ígnoase, metamorfice și sedimentare. Crusta oceanică este compusă în mare parte din roci ígnoase bazaltice care sunt acoperite de un strat subțire de sedimente care sunt mai groase în apropierea marginilor maselor continentale. Crusta continentală este mult mai groasă și mai veche. Crusta continentală este, de asemenea, mult mai variabilă și foarte complexă din punct de vedere structural. Practic, toate tipurile de roci cunoscute de om apar în crusta continentală. Chiar și meteoriții, xenoliții din mantaua și ofioliții (fragmente din fosta crustă oceanică) sunt constituenți ai crustei continentale, deoarece acolo i-am găsit.
Aproximativ trei sferturi din crusta continentală este acoperită de roci sedimentare și aproape toată este acoperită de sedimente libere (sol, nisip, pământ etc.). Cel mai probabil vom întâlni aceste materiale, dar este important să înțelegem că, în ciuda faptului că sunt atât de omniprezente la suprafață, ele reprezintă doar aproximativ 8% din întreaga masă a scoarței. Sedimentele se consolidează în roci sedimentare după îngropare. Nisipul se transformă în gresie, noroiul calcaros în calcar, argila în argilită. Rocile sedimentare sunt stabile doar în părțile superioare ale scoarței. Presiunea și temperatura ridicată din părțile mai adânci le metamorfozează (mineralele se recristalizează) în diverse roci metamorfice. Cea mai mare parte a crustei continentale este formată din roci metamorfice. Rocile igoase sunt, de asemenea, frecvente la suprafață, în regiunile cu activitate vulcanică, dar apar și mai adânc în crustă sub formă de intruziuni granitice (în cea mai mare parte).
Sedimentele importante sunt nisipul, argila, noroiul (amestec umed de argilă și nisip fin) și noroiul calcaros. Rocile sedimentare larg răspândite sunt calcarul (2% din crustă în volum), gresia (1,7%), argila (4,2%), care sunt versiuni litificate ale sedimentelor libere menționate anterior. Sedimentele chimice, cum ar fi halitul și gipsul, sunt și ele importante, dar volumul lor total este în mod clar mai mic de 1% din crustă. Rocile ionice importante sunt granitul, granodioritul, gabro, bazaltul, dioritul, andezitul etc. Este foarte greu de spus care este procentul acestor roci. Rocile metamorfice importante sunt echivalenți metamorfozați ai rocilor sedimentare și igneice răspândite. Rocile metamorfice comune sunt ardezia (argilă metamorfozată), șistul (met. argilă, de un grad mai ridicat decât ardezia), cuarțitul (met. gresie), marmura (met. calcar), gneissul (met. rocă ígnea sau sedimentară), amfibolitul (met. roci bazaltice).
Sedimente și roci sedimentare
Majoritatea rocilor carbonatice au fost cândva nămoluri carbonatice pe fundul mării. Acest noroi este alcătuit din cochilii carbonatice minuscule de foraminifere, cocolitofori, gasteropode etc. Acest eșantion este un nisip de corali din Bermude, compus din bucăți de recife de corali și teste foramice. Lățimea vederii 32 mm.
Sandstone este un nisip litificat. Această mostră de nisip este un nisip de dună din deșertul Gobi, Mongolia. Lățimea vederii 10 mm.
Calcarul este de obicei compus din resturi calcaroase de forme de viață marine. Uneori, acestea sunt suficient de mari pentru a fi văzute cu ochiul liber. Iată un calcar fosilifer din Estonia (Ordovicician) cu fosile de trilobiți, brahiopode, briozoare, etc. Lățimea probei de 16 cm.
Gipsul este un mineral evaporit. Evaporitele sunt sedimente chimice solubile în apă care se cristalizează din apa de mare concentrată (salinitate ridicată) din lagune. Imagine realizată în Cipru.
Sandstone este un nisip litificat. Culoarea roșiatică se datorează pulberii fine de hematită (oxid de fier) care acoperă boabele de cuarț care formează majoritatea sedimentelor. Un afloriment de gresie devoniană în Estonia.
Limestone este un noroi calcaros litificat în majoritatea cazurilor. Un afloriment de calcar silurian în Saaremaa, Estonia.
Mudstone (denumirile alternative sunt șist, argilită și argilită) este un noroi litificat. Un afloriment în Scoția. Ciocan pentru scară. Pietrele noroioase sunt cele mai comune roci sedimentare.
Pietrele noroioase se formează în cele mai multe cazuri pe măsură ce o avalanșă subacvatică de apă noroioasă în mișcare rapidă se deplasează în jos pe panta continentală. Un astfel de flux de sedimente este cunoscut sub numele de curent de turbiditate. Secvența de turbiditate este compusă, de obicei, din multe straturi alternante de siltstone (gresie foarte fină) și noroi. Nămolul se depune mai repede decât mineralele argiloase și, prin urmare, fiecare curent este compus din două straturi distincte (pot fi chiar mai multe). Iată o imagine cu mudstone de culoare închisă și siltstone de culoare deschisă dedesubt. Aceste mostre provin dintr-un curent de turbiditate din Spania. Probele provin dintr-un singur afloriment, dar nu erau unul lângă altul acolo. Lățimea probelor este de aproximativ 20 cm.
Un afloriment de turbidit din Maroc. Secvențele sedimentare de acest tip erau cunoscute anterior sub numele de flysch. Acest termen este în prezent rar folosit, deoarece explicația modului de formare a flysch-ului este clar depășită acum. Era o parte integrantă a teoriei geosinclinale care încerca să explice procesul de formare a munților înainte de a înțelege că există o explicație mult mai bună, cunoscută sub numele de tectonica plăcilor.
Roci argiloase
Rocile argiloase sunt clasificate în funcție de conținutul lor de siliciu. Rocile care conțin multă silice sunt de obicei de culoare deschisă. Cele mai importante minerale sunt feldspații și cuarțul. Aceste roci sunt denumite roci felsice (feldspat + silice). Rocile felsice comune sunt granitul și riolitul. Rocile mafice au un conținut scăzut de siliciu, dar relativ ridicat de magneziu și fier. Acestea sunt de culoare închisă și sunt denumite roci mafice (magneziu + ferice). Cu toate acestea, indiferent dacă sunt felsice sau mafice, aceste roci conțin întotdeauna mult mai mult siliciu decât magneziu sau fier. Mineralele importante din rocile mafice sunt piroxenul, plagioclasul și, uneori, și olivina sau amfibolul. Există, de asemenea, roci cu compoziție intermediară (diorit și andezit).
Rocile ionice mai sunt clasificate în roci intrusive (plutonice) și roci extrusive (vulcanice). Rocile intruzive sunt roci cu granulație grosieră, iar cele extrusive cu granulație fină. Granitul, dioritul și gabro sunt roci intrusive. Ryolitul, andezitul și bazaltul sunt roci vulcanice. Rocile felsice sunt mult mai vâscoase și, prin urmare, izbucnesc relativ rar la suprafață. De obicei, acestea se solidifică sub formă de roci intrusive. Prin urmare, granitul este un tip de rocă foarte comun, în timp ce riolitul nu este rar, dar nici pe departe la fel de răspândit ca și granitul. Situația este diferită în cazul rocilor mafice. Magma bazaltică este mai puțin vâscoasă și curge relativ ușor la suprafață. Basaltul este un tip de rocă foarte comun, în special în partea superioară a crustei oceanice. Andesitul se află undeva la mijloc. Este un tip de rocă destul de comun asociat cu vulcanismul din zona de subducție, dar nu la fel de răspândit ca bazaltul.
De altfel, compoziția medie a crustei continentale este cea a andezitului. Prin urmare, credem că ne oferă un indiciu despre cum s-a format crusta continentală. Este vorba de vulcanismul din zona de subducție care creează lavă de compoziție intermediară care este mai puțin densă decât rocile bazaltice din crusta oceanică și, prin urmare, nu este capabilă să se scufunde înapoi în manta. Așadar, crusta continentală nu este reciclată de banda transportoare a crustei oceanice și nu poate decât să crească din ce în ce mai mult pe măsură ce trece timpul.
Rhiolitul este un echivalent vulcanic al granitului. Eșantionul din Scoția are o lățime de 8 cm.
Gabbro este o rocă mafică intrusivă. Proba din Cipru (din ofiolitul Troodos, care reprezintă fosta crustă oceanică) are o lățime de 7 cm.
Basaltul este un echivalent vulcanic al gabroului. Proba din Irlanda de Nord are o lățime de 8 cm.
Andesitul este o rocă vulcanică obișnuită care are o compoziție intermediară între rocile mafice și cele felsice. Mineralul alb este plagioclasul. Lățimea eșantionului din Santorini este de 7 cm.
Roci metamorfice
Acest tip de rocă a fost cândva gresie, dar a fost îngropată atât de adânc încât boabele de cuarț au fuzionat împreună pentru a forma o rocă metamorfică dură cunoscută sub numele de cuarțit. Eșantionul provine din Irlanda.
Marmura este un calcar metamorfozat. Este compus din calcit. Aflorimentul se află în Karelia, Rusia.
Schistul este o rocă metamorfică puternic foliată, cel mai probabil o mudstone metamorfozată. Fotografie realizată în Scoția.
O mostră de mână de șist din Spania. Lățimea eșantionului de 9 cm.
Schistul de clorit este o rocă ionoasă mafică metamorfozată, bogată în clorit, un mineral de silicat cu foiță verde, purtător de fier, care dă un clivaj de tablă rocii. Lățimea probei de 13 cm.
Gneissul este o rocă metamorfică foarte comună. Poate că până la o cincime din scoarță este compusă din roci gneissice. Karelia, Rusia. Acest specimen are o compoziție a unui granit obișnuit: K-feldspat roz, cuarț gri și biotit negru. Lățimea eșantionului este de 11 cm.
Citește mai departe
.