De aardkost drijft op de aardmantel

Gesteenten bestaan vaak uit een mengsel van verschillende mineralen. Een mineraal bestaat op zijn beurt weer uit een specifieke opbouw van verschillende atomen (elementen). Elk mineraal heeft zo zijn eigen karakteristieke gewicht: het soortelijk gewicht. Dat soortelijk gewicht kan behoorlijk variëren tussen de verschillende mineralen.

IJsschots : een drijvend mineraal

Water bestaat uit de twee lichte elementen waterstof en zuurstof. Het soortelijk gewicht ervan is ooit vastgesteld op 1,0 (kilogram per liter). Als water bevriest zet het uit. Dezelfde atomen nemen, door een andere structuur aan te nemen, opeens meer ruimte in. Daardoor is ijs lichter dan water en blijft het drijven. IJs is met zijn soortelijk gewicht van 0,92 dus een heel licht mineraal. Een andere lichtgewicht onder de mineralen is haliet, beter bekend als keukenzout, met een soortelijk gewicht van 2,16. Keukenzout is dus ruim tweemaal zo zwaar als water.

Zware metalen

Veel metalen, zoals goud, zilver en koper, komen als zuivere elementen voor; zonder verbindingen met andere elementen. Zo bestaat goud alleen uit het element aureum (Au) en zilver uit het element argentium (Ag). Dit zijn allemaal zware elementen, wat gevolgen heeft voor het soortelijk gewicht van de metalen. Zo heeft puur goud een soortelijk gewicht van 19,30. Zilver is, met zijn soortelijk gewicht van ongeveer 11,0, maar half zo zwaar als goud. Het zwaarste mineraal op aarde is platiniridium. Het bestaat uit een van twee leden van de platinagroep en is met een soortelijk gewicht van 22,7 maar liefst ruim 22 maal zwaarder dan water.

Drijvende continenten

Kwarts (2,65) is een veel voorkomend mineraal in de aardkorst. Ook silicaten vinden we daar veel. Dit is een groep van mineralen die, naast andere elementen, altijd silicium en zuurstof bevatten. De meest voorkomende silicaten in onze aardkorst zijn de veldspaten (2,5-2,8). Ook olivijn (3,3-4) en pyroxeen (3,1-4) zijn silicaten. Deze vinden we vaak in stollingsgesteenten zoals basalt, gabbro en peridotiet. Olivijn en pyroxeen zijn dan ook de belangrijkste mineralen van de bovenmantel, die zich direct onder de aardkorst bevindt. De continenten van onze aardkorst bestaan voor meer dan 70 procent uit kwarts en veldspaten. De onderliggende bovenmantel daarentegen bestaat hoofdzakelijk uit olivijn en pyroxeen. Het 'soortelijk gewicht' van de continentale korst is dus lager dan die van de mantel. Door de hitte diep in de aarde zijn de stoffen in de mantel gedeeltelijk vloeibaar. De continenten blijven daardoor drijven op de mantel, net als ijs op water.

Hoe dieper, hoe zwaarder

Dieper in de mantel neemt de druk steeds verder toe. Door deze drukverschillen veranderen de verbindingen tussen de elementen. Het soortelijk gewicht van de gesteenten neemt daardoor toe. Het soortelijk gewicht van de aarde als geheel is ongeveer 5,5. Dit weten we van berekeningen op basis van onder andere de zwaartekracht. De aardkorst en mantel vormen samen ongeveer 85 procent van onze aarde. Dit betekent dat de kern van moeder aarde een soortelijk gewicht van ongeveer 10-12 moet hebben. Deze waarden betekenen dat de aardkern uit bijna zuiver ijzer moet zijn samengesteld. Het magneetveld van de aarde wijst ook op een kern die grotendeels uit ijzer bestaat.