Шість фактів про мантію Землі

Мантія – це товстий шар гарячої твердої породи між земною корою і ядром з розплавленого заліза. Вона займає основну частину Землі, складаючи дві третини маси планети. Мантія починається на глибині близько 30 кілометрів і досягає 2900 кілометрів.

Структура Землі

Земля має той же склад елементів, що і Сонце і інші планети (не враховуючи водень і гелій, які зникли через гравітації Землі). Не беручи до уваги залізо в ядрі, ми можемо підрахувати, що мантія являє собою суміш магнію, кремнію, заліза і кисню, що приблизно відповідає за складом мінералів.

Але саме те, що суміш мінералів присутній на заданій глибині є складним питанням, яке мало обґрунтований. Ми можемо отримує зразки з мантії, шматки порід, підняті за певних вулканічних виверженнях, з глибини близько 300 кілометрів, а іноді і набагато глибше. Вони показують, що сама верхня частина мантії складається з перідотіта і еклогіти. Найцікавіше, що ми отримуємо від мантії – це діаманти.

Діяльність в мантії

Верхню частину мантії повільно перемішують руху плит, що проходять над нею. Це викликано двома видами діяльності. По-перше, відбувається рух рухомих плит вниз, які ковзають один під одним. По-друге, відбувається висхідний рух мантійної породи, коли дві тектонічні плити розходяться і розсуваються. Проте, всі ці дію в повному обсязі змішує верхній шар мантії, і геохімік вважають верхню мантію кам’яної версією мармурового пирога.

Світові моделі вулканізму відображають дію тектоніки плит, за винятком кількох областей планети, які називаються гарячими точками. Гарячі точки можуть служити ключем до підйому і опускання матеріалів набагато глибше в мантії, можливо, з самого її заснування. В наші дні йде енергійна наукова дискусія про гарячих точках планети.

Вивчення мантії за допомогою сейсмічних хвиль

Наш найпотужніший метод вивчення мантії – це моніторинг сейсмічних хвиль від землетрусів у світі. Два різних види сейсмічних хвиль: хвилі P (аналогічні звуковим хвилям) і хвилі S (наприклад, хвилі від струшувати мотузки) відповідають фізичним властивостям породи, через яку вони проходять. Сейсмічні хвилі відображають деякі типи поверхонь і заломлюють (згинають) інші типи поверхонь, коли наносять по ним удар. Вчені використовують ці ефекти для визначення внутрішніх поверхонь Землі.

Наші інструменти досить гарні, щоб розглядати мантію Землі так, як лікарі роблять ультразвукові знімки своїх пацієнтів. Після століть збору даних про землетруси ми можемо зробити кілька вражаючих карт мантії.

Моделювання мантії в лабораторії

Мінерали і породи змінюються під високим тиском. Наприклад, загальний мантійний мінерал – олівін перетворюється в різні кристалічні форми на глибинах близько 410 кілометрів і знову на 660 кілометрах.

Вивчення поведінки мінералів в умовах мантії відбувається двома способами: комп’ютерне моделювання, засноване на рівняннях фізики мінералів і лабораторних експериментах. Таким чином, сучасні дослідження мантії проводяться сейсмологами, програмістами і лабораторними дослідниками, які тепер можуть відтворювати умови в будь-якому місці мантії за допомогою лабораторного обладнання під високим тиском, такого як осередок з алмазної ковадлом.

Шари мантії і внутрішні кордони

Сторіччя досліджень дозволило заповнити деякі прогалини в знаннях про мантії. Вона має три основних шару. Верхня мантія простягається від основи кори (Мохоровичича) до глибини 660 кілометрів. Перехідна зона розташована між 410 і 660 кілометрами, де відбуваються значні фізичні зміни мінералів.

Нижня мантія простягається від 660 до близько 2700 кілометрів. Тут сейсмічні хвилі сильно приглушені, і більшість дослідників вважають, що породи під ними різні за хімічним складом, а не тільки по кристалографії. І останній спірний шар на дні мантії має товщину близько 200 кілометрів і є кордоном між ядром і мантією.

Чому мантія Землі особлива

Оскільки мантія є основною частиною Землі, її історія має фундаментальне значення для геології. Мантія сформувалася під час народження Землі, як океан рідкої магми на залізному ядрі. Оскільки вона твердне, елементи, які не вписувалися в основні мінерали, зібралися у вигляді накипу на вершині кори. Потім, мантія початку повільну циркуляцію, яку продовжує останні 4 мільярди років. Верхня частина мантії початку охолоджуватися, тому що вона перемішувалася і гідратованих тектонічними рухами поверхневих плит.

У той же час ми багато дізналися про структуру інших планет земної групи (Меркурія, Венери і Марса). У порівнянні з ними, у Землі є активна змащена мантія, яка є особливою завдяки тому ж елементу, який відрізняє її поверхню: воді.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Водоспад Скогафосс