Mantaua pământului. Relația dintre conceptele „scoarță terestră”, „litosferă”, „tectonosferă” Care este structura mantalei pământului

Mantaua conține cea mai mare parte a materiei Pământului. Există o manta și pe alte planete. Mantaua Pământului variază de la 30 la 2.900 km.

În limitele sale, conform datelor seismice, se disting: stratul superior de manta ÎN adâncime până la 400 km şi CU până la 800-1000 km (unii cercetători strat CU numită manta de mijloc); stratul inferior al mantalei D inainte de adâncime 2700 cu strat de tranziție D1 de la 2700 la 2900 km.

Granița dintre crustă și manta este limita Mohorovicic sau Moho pe scurt. Există o creștere bruscă a vitezelor seismice - de la 7 la 8-8,2 km/s. Această limită este situată la o adâncime de 7 (sub oceane) până la 70 de kilometri (sub curele de pliere). Mantaua Pământului este împărțită într-o manta superioară și una inferioară. Granița dintre aceste geosfere este stratul Golitsyn, situat la o adâncime de aproximativ 670 km.

Structura Pământului conform diverșilor cercetători

Diferența de compoziție a scoarței și a mantalei terestre este o consecință a originii lor: Pământul inițial omogen, ca urmare a topirii parțiale, a fost împărțit într-o parte cu topire scăzută și ușoară - crusta și o manta densă și refractară.

Surse de informații despre manta

Mantaua Pământului este inaccesibilă studiului direct: nu ajunge la suprafața pământului și nu se ajunge prin forare adâncă. Prin urmare, majoritatea informațiilor despre manta a fost obținută prin metode geochimice și geofizice. Datele despre structura sa geologică sunt foarte limitate.

Mantaua este studiată după următoarele date:

Date geofizice. În primul rând, date despre vitezele undelor seismice, conductivitatea electrică și gravitația.
Topirea mantalei - bazalții, komatiiții, kimberliții, lamproitele, carbonatiții și alte câteva roci magmatice se formează ca urmare a topirii parțiale a mantalei. Compoziția topiturii este o consecință a compoziției rocilor topite, a intervalului de topire și a parametrilor fizico-chimici ai procesului de topire. În general, reconstruirea unei surse dintr-o topire este o sarcină dificilă.
Fragmente de roci de manta transportate la suprafață de topiturile mantalei - kimberliți, bazalți alcalini etc. Acestea sunt xenoliți, xenocriste și diamante. Diamantele ocupă un loc special printre sursele de informații despre manta. În diamante se găsesc cele mai profunde minerale, care pot chiar să provină din mantaua inferioară. În acest caz, aceste diamante reprezintă cele mai adânci fragmente de pământ accesibile studiului direct.
Roci de manta din scoarța terestră. Astfel de complexe în nai într-o măsură mai mare corespund mantalei, dar difera si de aceasta. Cea mai importantă diferență constă în însuși faptul prezenței lor în scoarța terestră, din care rezultă că s-au format ca urmare a unor procese neobișnuite și, poate, nu reflectă mantaua tipică. Acestea se găsesc în următoarele setări geodinamice:

Hiperbaziții alpinotip sunt părți ale mantalei încorporate în scoarța terestră ca urmare a construcției munților. Cel mai frecvent în Alpi, de la care provine numele.
Rocile hipermafice ofiolitice sunt predotite ca parte a complexelor ofiolitice - părți ale crustei oceanice antice.
Peridotitele abisale sunt aflorințe de roci de manta pe podelele oceanelor sau rupturi.

Aceste complexe au avantajul că în ele pot fi observate relații geologice între diferite roci.

S-a anunțat recent că cercetătorii japonezi plănuiesc o încercare de a foraj prin crusta oceanică până la manta. În acest scop a fost construită nava Chikyu. Forajul este planificat să înceapă în 2007.

Principalul dezavantaj al informațiilor obținute din aceste fragmente este imposibilitatea stabilirii de relații geologice între diferitele tipuri de roci. Acestea sunt piese ale puzzle-ului. După cum spunea clasicul, „determinarea compoziției mantalei din xenoliți amintește de încercările de a determina structura geologică a munților din pietricelele pe care le-a făcut un râu”.

Compoziția mantalei

Mantaua este compusa in principal din roci ultrabazice: peridotite (lherzolite, harzburgite, wehrlite, piroxenite), dunite si, intr-o masura mai mica, roci de baza - eclogite.

De asemenea, printre rocile de manta, au fost identificate varietăți rare de roci care nu se găsesc în scoarța terestră. Acestea sunt diverse flogopite peridotite, grospidite și carbonatite.

Conținutul elementelor majore din mantaua Pământului în procente de masă

Element	Concentraţie	Oxid	Concentraţie
	44.8
	21.5	SiO2	46
	22.8	MgO	37.8
	5.8	FeO	7.5
	2.2	Al2O3	4.2
	2.3	CaO	3.2
	0.3	Na2O	0.4
	0.03	K2O	0.04
Sumă	99.7	Sumă	99.1

Structura mantalei

Procesele care au loc în mantaua au un impact direct asupra scoarței terestre și a suprafeței pământului, determinând mișcarea continentelor, vulcanism, cutremure, construirea munților și formarea zăcămintelor de minereu. Există tot mai multe dovezi că mantaua în sine este influențată activ de miezul metalic al planetei.

Convecție și penaj

Bibliografie

Pushcharovsky D.Yu., Pushcharovsky Yu.M. Compoziția și structura mantalei Pământului // Soros Educational Journal, 1998, Nr. 11, p. 111–119.
Kovtun A.A. Conductibilitatea electrică a Pământului // Soros Educational Journal, 1997, Nr. 10, p. 111–117

Sursă: Koronovsky N.V., Yakushova A.F. „Fundamentele geologiei”, M., 1991

Legături

Imagini ale scoarței terestre și a mantalei superioare // Programul internațional de corelație geologică (IGCP), Proiectul 474

Atmosfera
Biosferă

Mulți oameni știu că planeta Pământ în sens seismic (tectonic) constă dintr-un nucleu, manta și litosferă (crustă). Ne vom uita la ce este o manta. Acesta este stratul sau învelișul intermediar care se află între miez și cortex. Mantaua reprezintă 83% din volumul planetei Pământ. Dacă luăm greutatea, atunci 67% din Pământ este mantaua.

Două straturi de manta

Chiar și la începutul secolului al XX-lea, era în general acceptat că mantaua era omogenă, dar până la jumătatea secolului, oamenii de știință au ajuns la concluzia că este formată din două straturi. Stratul cel mai apropiat de miez este mantaua inferioară. Stratul care mărginește litosfera este mantaua superioară. Mantaua superioară se extinde la aproximativ 600 de kilometri adâncime în Pământ. Limita inferioară a mantalei inferioare este situată la o adâncime de până la 2900 de kilometri.

În ce constă mantaua?

Oamenii de știință nu au reușit încă să se apropie de manta. Niciun foraj nu ne-a permis încă să ne apropiem de el. Prin urmare, toate cercetările sunt efectuate nu experimental, ci teoretic și indirect. Oamenii de știință își trag concluziile despre mantaua pământului în primul rând pe baza cercetărilor geofizice. Conductivitatea electrică, undele seismice, viteza lor de propagare și puterea sunt luate în considerare.

Oamenii de știință japonezi și-au anunțat intențiile de a aborda mantaua pământului forând în roci oceanice, dar până acum planurile lor nu au fost încă puse în aplicare. Pe fundul oceanului s-au găsit deja unele locuri unde stratul scoarței terestre este cel mai subțire, adică până în partea superioară a mantalei vor fi doar aproximativ 3000 km de forat. Dificultatea constă în faptul că forarea trebuie efectuată pe fundul oceanului și, în același timp, forajul va trebui să treacă prin zone de roci super-puternice, iar acest lucru poate fi comparat cu încercarea cozii unui fir de a sparge pereții unui degetar. Desigur, posibilitatea de a studia mostre de rocă prelevate direct din manta ar oferi o idee mai precisă a structurii și compoziției sale.

Diamante și Peridot

Rocile de manta, care ca urmare a diferitelor procese geofizice și seismice ajung pe suprafața pământului, sunt, de asemenea, informative. De exemplu, rocile de manta includ diamante. Unele dintre ele, sugerează cercetătorii, se ridică din mantaua inferioară. Cele mai comune rase sunt peridoții. Ele sunt adesea eliberate în lavă de erupții vulcanice. Studiul rocilor de manta permite oamenilor de știință să vorbească cu o anumită acuratețe despre compoziția și principalele caracteristici ale mantalei.

Stare lichidă și apă

Mantaua este formată din roci de silicat care sunt saturate cu magneziu și fier. Toate substanțele care alcătuiesc mantaua sunt incandescente. stare topită, lichidă, deoarece temperatura acestui strat este destul de ridicată - până la două mii și jumătate de grade. Apa face, de asemenea, parte din mantaua Pământului. În termeni cantitativi, există de 12 ori mai mult decât în oceanele lumii. Rezerva de apă din manta este de așa natură încât, dacă ar fi stropită pe suprafața pământului, apa s-ar ridica deasupra suprafeței cu 800 de metri.

Procese din manta

Limita mantalei nu este o linie dreaptă. Dimpotrivă, în unele locuri, de exemplu, în regiunea Alpilor, pe fundul oceanelor, mantaua, adică rocile legate de manta, se apropie destul de mult de suprafața Pământului. Procesele fizice și chimice care au loc în manta sunt cele care influențează ceea ce se întâmplă în scoarța terestră și pe suprafața pământului. Este despre despre formarea munților, oceanelor și mișcarea continentelor.

Mantaua Pământului este cea mai importantă parte a planetei noastre, deoarece aici sunt concentrate majoritatea substanțelor. Este mult mai gros decât celelalte componente și, de fapt, ocupă cea mai mare parte a spațiului - aproximativ 80%. Oamenii de știință și-au dedicat cea mai mare parte a timpului studierii acestei părți a planetei.

Structura

Oamenii de știință pot doar specula asupra structurii mantalei, deoarece nu există metode care să răspundă clar la această întrebare. Dar cercetările au făcut posibil să presupunem că această zonă a planetei noastre este formată din următoarele straturi:

primul, extern - ocupă de la 30 la 400 de kilometri de suprafața pământului;
zona de tranziție, care este situată imediat în spatele stratului exterior - conform oamenilor de știință, merge adânc la aproximativ 250 de kilometri;
stratul inferior este cel mai lung, aproximativ 2900 de kilometri. Începe imediat după zona de tranziție și merge direct la miez.

Trebuie remarcat faptul că în mantaua planetei există roci care nu se află în scoarța terestră.

Compus

Este de la sine înțeles că este imposibil să stabilim exact în ce constă mantaua planetei noastre, deoarece este imposibil să ajungem acolo. Prin urmare, tot ceea ce oamenii de știință reușesc să studieze are loc cu ajutorul unor fragmente din această zonă, care apar periodic la suprafață.

Deci, după o serie de studii, s-a putut afla că această parte a Pământului este negru-verde. Compoziția principală este rocile care constau din următoarele elemente chimice:

siliciu;
calciu;
magneziu;
fier;
oxigen.

De aspect, și în anumite privințe chiar și în compoziție, este foarte asemănător cu meteoriții de piatră, care cad periodic și pe planeta noastră.

Substanțele care se află în manta în sine sunt lichide și vâscoase, deoarece temperatura în această zonă depășește mii de grade. Mai aproape de scoarța terestră, temperatura scade. Astfel, are loc un anumit ciclu - acele mase care s-au răcit deja coboară, iar cele încălzite la limită cresc, astfel încât procesul de „amestecare” nu se oprește niciodată.

Periodic, astfel de fluxuri încălzite cad chiar în crusta planetei, în care vulcanii activi îi ajută.

Modalități de a studia

Este de la sine înțeles că straturile care sunt situate la adâncimi mari sunt destul de greu de studiat și nu numai pentru că nu există o astfel de tehnologie. Procesul este și mai complicat de faptul că temperatura crește aproape constant și, în același timp, crește și densitatea. Prin urmare, putem spune că adâncimea stratului este cea mai mica problema, în acest caz.

Cu toate acestea, oamenii de știință au reușit în continuare să facă progrese în studiu această problemă. Pentru a studia această zonă a planetei noastre, indicatorii geofizici au fost aleși ca sursă principală de informații. În plus, în timpul studiului, oamenii de știință folosesc următoarele date:

viteza undei seismice;
gravitatie;
caracteristici și indicatori de conductivitate electrică;
studiul rocilor magmatice și al fragmentelor de manta, care sunt rare, dar încă pot fi găsite pe suprafața Pământului.

În ceea ce privește acestea din urmă, diamantele merită o atenție specială din partea oamenilor de știință - în opinia lor, studiind compoziția și structura acestei pietre, se pot afla o mulțime de lucruri interesante chiar și despre straturile inferioare ale mantalei.

Ocazional, se găsesc roci de manta. Studierea lor permite, de asemenea, să obțineți informații valoroase, dar într-o măsură sau alta vor exista în continuare distorsiuni. Acest lucru se datorează faptului că în crustă au loc diverse procese, care sunt oarecum diferite de cele care au loc în adâncurile planetei noastre.

Separat, ar trebui să vorbim despre tehnica cu care oamenii de știință încearcă să obțină rocile originale ale mantalei. Deci, în 2005, în Japonia a fost construită o navă specială, care, potrivit dezvoltatorilor de proiect, va putea face un record fântână adâncă. Momentan, lucrările sunt încă în desfășurare, iar demararea proiectului este programată pentru 2020 - nu mai este mult de așteptat.

Acum toate studiile asupra structurii mantalei au loc în laborator. Oamenii de știință au stabilit deja cu siguranță că stratul inferior al acestei părți a planetei este format aproape în întregime din siliciu.

Presiune și temperatură

Distribuția presiunii în interiorul mantalei este ambiguă, la fel ca regim de temperatură, Dar mai întâi lucrurile. Mantaua reprezintă mai mult de jumătate din greutatea planetei, sau mai precis, 67%. În zonele aflate sub scoarța terestră, presiunea este de aproximativ 1,3-1,4 milioane atm, în timp ce trebuie remarcat că în locurile în care sunt situate oceanele, nivelul de presiune scade semnificativ.

În ceea ce privește regimul de temperatură, datele de aici sunt complet ambigue și se bazează doar pe ipoteze teoretice. Astfel, la baza mantalei temperatura este de așteptat să fie de 1500-10.000 de grade Celsius. În general, oamenii de știință au sugerat că nivelul temperaturii din această parte a planetei este mai aproape de punctul de topire.

Practic, nu există date directe despre compoziția materială a zonelor adânci. Concluziile se bazează pe date geofizice, completate de rezultatele experimentelor și modelării matematice. Informații semnificative sunt furnizate de meteoriți și fragmente de roci ale mantalei superioare efectuate din adâncuri prin topituri magmatice profunde.

Compoziția chimică în vrac a Pământului este foarte apropiată de compoziția condritelor carbonice - meteoriți, a căror compoziție este similară cu substanța cosmică primară din care s-au format Pământul și alte corpuri cosmice. sistem solar. În ceea ce privește compoziția brută, 92% din Pământ este format din doar cinci elemente (în ordinea descrescătoare a conținutului): oxigen, fier, siliciu, magneziu și sulf. Toate celelalte elemente reprezintă aproximativ 8%.

Cu toate acestea, în geosferele Pământului, elementele enumerate sunt distribuite inegal - compoziția oricărei învelișuri diferă brusc de compoziția chimică brută a planetei. Acest lucru se datorează proceselor de diferențiere a materiei condritice primare în timpul formării și evoluției Pământului.

Partea principală a fierului în timpul procesului de diferențiere a fost concentrată în nucleu. Acest lucru este în acord cu datele despre densitatea materiei de bază și cu prezența unui câmp magnetic, cu datele despre natura diferențierii materiei condritice și cu alte fapte. Experimentele la presiuni ultra-înalte au arătat că la presiuni atinse la limita miez-manta, densitatea fierului pur este aproape de 11 g/cm3, ceea ce este mai mare decât densitatea reală a acestei părți a planetei. În consecință, există o anumită cantitate de componente ușoare în miezul exterior. Hidrogenul sau sulful sunt considerate componentele cele mai probabile. Deci calculele arată că un amestec de 86% fier + 12% sulf + 2% nichel corespunde densității miezului exterior și ar trebui să fie în stare topită la Condiții R-T această parte a planetei. Miezul interior solid este reprezentat de fier nichel, probabil în raport de 80% Fe + 20% Ni, ceea ce corespunde compoziției meteoriților de fier.

Până în prezent, au fost propuse mai multe modele pentru a descrie compoziția chimică a mantalei (Tabel). În ciuda diferențelor dintre ele, toți autorii acceptă că aproximativ 90% din mantaua constă din oxizi de siliciu, magneziu și fier feros; alte 5–10% sunt reprezentate de oxizi de calciu, aluminiu și sodiu. Astfel, 98% din manta este format din doar șase oxizi enumerați.

Compoziția chimică a mantalei Pământului

Oxizi	Conținut, greutate %
Oxizi	Pirolitic model	lherzolit model	Condrită model
SiO2	45,22	45,3	48,1
TiO2	0,7	0,2	0,4
Al2O3	3,5	3,6	3,8
FeO	9,2	7,3	13,5
MnO	0,14	0,1	0,2
MgO	37,5	41,3	30,5
CaO	3,1	1,9	2,4
Na2O	0,6	0,2	0,9
K2O	0,13	0,1	0,2

Forma de apariție a acestor elemente este discutabilă: sub ce formă de minerale și roci se găsesc ele?

Până la o adâncime de 410 km, după modelul lherzolit, mantaua este formată din 57% olivină, 27% piroxeni și 14% granat; densitatea sa este de aproximativ 3,38 g/cm3. La limita de 410 km, olivina se transformă în spinel, iar piroxenul în granat. În consecință, mantaua inferioară este formată dintr-o asociere granat-spinel: 57% spinel + 39% granat + 4% piroxen. Transformarea mineralelor în modificări mai dense la virajul de 410 km duce la o creștere a densității la 3,66 g/cm3, ceea ce se reflectă într-o creștere a vitezei de trecere a undelor seismice prin această substanță.

Următoarea fază de tranziție se limitează la limita de 670 km. La acest nivel, presiunea conduce descompunerea mineralelor tipice mantalei superioare pentru a forma minerale mai dense. Ca urmare a acestei rearanjamente a asociațiilor minerale, densitatea mantalei inferioare la limita de 670 km devine aproximativ 3,99 g/cm3 și crește treptat cu adâncimea sub influența presiunii. Acest lucru este înregistrat de o creștere bruscă a vitezei undelor seismice și o creștere lină în continuare a vitezei limitei de 2900 km. La limita dintre manta și miez, mineralele silicate se descompun probabil în faze metalice și nemetalice. Acest procesul de diferențiere a materiei de manta este însoțit de creșterea nucleului metalic al planetei și eliberarea de energie termică.

Rezumând datele de mai sus, trebuie menționat că diviziunea mantalei este cauzată de o restructurare a structurii cristaline a mineralelor fără o modificare semnificativă a compoziției sale chimice. Interfețele seismice sunt limitate la zonele de transformări de fază și sunt asociate cu modificări ale densității materiei.

Interfața miez/manta este, așa cum am menționat mai devreme, foarte clară. Aici viteza și natura trecerii undelor, densitatea, temperatura și alți parametri fizici se schimbă brusc. Astfel de schimbări radicale nu pot fi explicate printr-o restructurare a structurii cristaline a mineralelor și sunt, fără îndoială, asociate cu o modificare a compoziției chimice a substanței.

Informații mai detaliate sunt disponibile în compoziția materială a scoarței terestre, ale cărei orizonturi superioare sunt disponibile pentru studiu direct.

Compoziția chimică a scoarței terestre diferă de geosferele mai profunde în primul rând prin îmbogățirea sa în elemente relativ ușoare - siliciu și aluminiu.

Informații fiabile sunt disponibile numai despre compoziția chimică a părții superioare a scoarței terestre. Primele date despre compoziția sa au fost publicate în 1889 de omul de știință american F. Clark, ca medie aritmetică a 6.000 de analize chimice ale rocilor. Mai târziu, pe baza a numeroase analize ale mineralelor și rocilor, aceste date au fost rafinate de multe ori, dar și acum procentul unui element chimic din scoarța terestră se numește clarke. Aproximativ 99% din scoarța terestră este ocupată de doar 8 elemente, adică au cele mai mari valori clarke (datele despre conținutul lor sunt date în tabel). În plus, mai pot fi denumite câteva elemente care au valori clarke relativ mari: hidrogen (0,15%), titan (0,45%), carbon (0,02%), clor (0,02%), care în total sunt 0,64%. Pentru toate celelalte elemente conținute în scoarța terestră în părți la mie și părți la milion, rămâne 0,33%. Astfel, în ceea ce privește oxizi, scoarța terestră este formată în principal din SiO2 și Al2O3 (are o compoziție „sialică”, SIAL), care o deosebește semnificativ de manta, îmbogățită în magneziu și fier.

În același timp, trebuie avut în vedere că datele de mai sus privind compoziția medie a scoarței terestre reflectă doar specificul geochimic general al acestei geosfere. În cadrul scoarței terestre, compoziția tipurilor de scoarță oceanică și continentală diferă semnificativ. Crusta oceanică se formează din cauza topirilor magmatice provenite din manta și, prin urmare, este mult mai îmbogățită în fier, magneziu și calciu decât crusta continentală.

Conținutul mediu de elemente chimice din scoarța terestră
(după Vinogradov)

Compoziția chimică a scoarței continentale și oceanice

Oxizi
Oxizi	crusta continentală	Crusta oceanică
SiO2	60,2	48,6
TiO2
Al2O3	15,2	16.5
Fe2O3



		12,3
Na2O
K2O

Nu se găsesc diferențe mai puțin semnificative între părțile superioare și inferioare ale scoarței continentale. Acest lucru se datorează în mare parte formării magmelor crustale care apar din cauza topirii rocilor din scoarța terestră. La topirea rocilor de diferite compoziții, magmele sunt topite, constând în mare parte din silice și oxid de aluminiu (de obicei conțin mai mult de 64% SiO2), iar oxizii de fier și magneziu rămân în orizonturile adânci sub forma unui „rezidu” netopit. . Topiturile cu o densitate redusă pătrund în orizonturile superioare ale scoarței terestre, îmbogățindu-le cu SiO 2 și Al 2 O 3.

Compoziția chimică a crustei continentale superioare și mai moale
(după Taylor și McLennan)

Oxizi
Oxizi	Crusta superioară	Crusta inferioară
SiO2	66,00	54,40
TiO2
Al2O3	15,2	16.1
		10,6


Na2O
K2O		0,28

Elementele și compușii chimici din scoarța terestră își pot forma propriile minerale sau se află în stare dispersată, intrând sub formă de impurități în unele minerale și roci.

Și un miez de fier topit. Ocupă cea mai mare parte a Pământului, reprezentând două treimi din masa planetei. Mantaua începe la o adâncime de aproximativ 30 de kilometri și ajunge la 2900 de kilometri.

Structura pământului

Pământul are aceeași compoziție de elemente ca (fără a număra hidrogenul și heliul, care au scăpat din cauza gravitației Pământului). Fără a ține cont de fierul din miez, putem calcula că mantaua este un amestec de magneziu, siliciu, fier și oxigen, care este aproximativ compoziția mineralelor.

Dar tocmai faptul că un amestec de minerale este prezent la o anumită adâncime este o problemă complexă care nu este suficient de fundamentată. Putem obține mostre din manta, bucăți de rocă ridicate în timpul anumitor erupții vulcanice, de la adâncimi de aproximativ 300 de kilometri și uneori mult mai adânc. Ele arată că partea superioară a mantalei este formată din peridotit și eclogit. Cel mai interesant lucru pe care îl obținem de la manta sunt diamantele.

Activitate în halat

Partea superioară a mantalei este agitată încet de mișcările plăcilor care trec deasupra acesteia. Acest lucru este cauzat de două activități. În primul rând, există o mișcare în jos a plăcilor mobile, care alunecă una sub alta. În al doilea rând, există o mișcare în sus a rocii mantalei atunci când doi plăci tectonice diverge și se depărtează. Cu toate acestea, toată această acțiune nu amestecă complet mantaua superioară, iar geochimiștii consideră că mantaua superioară este o versiune stâncoasă a unei plăcinte de marmură.

Modelele de vulcanism ale lumii reflectă acțiunea tectonicii plăcilor, cu excepția câtorva zone ale planetei numite puncte fierbinți. Punctele fierbinți pot fi cheia creșterii și căderii materialelor mult mai adânci în manta, poate chiar de la baza acesteia. În aceste zile există o dezbatere științifică aprinsă despre punctele fierbinți ale planetei.

Studierea mantalei folosind unde seismice

Cea mai puternică metodă de a studia mantaua este monitorizarea undelor seismice de la cutremurele din întreaga lume. Două tipuri diferite unde seismice: undele P (asemănătoare cu undele sonore) și undele S (cum ar fi undele de la o frânghie care este scuturată) corespund proprietăților fizice ale rocii prin care trec. Undele seismice reflectă unele tipuri de suprafețe și refractează (îndoaie) alte tipuri de suprafețe atunci când le lovesc. Oamenii de știință folosesc aceste efecte pentru a determina suprafețele interioare ale Pământului.

Instrumentele noastre sunt suficient de bune pentru a vedea mantaua Pământului așa cum medicii fac imagini cu ultrasunete ale pacienților lor. După un secol de colectare a datelor cutremurelor, putem produce câteva hărți impresionante ale mantalei.

Modelarea mantalei în laborator

Mineralele și rocile se schimbă sub presiune ridicata. De exemplu, olivina minerală comună a mantalei se transformă în diferite forme cristaline la adâncimi de aproximativ 410 de kilometri și din nou la 660 de kilometri.

Comportamentul mineralelor din manta este studiat în două moduri: modelare computerizată pe baza ecuațiilor fizicii mineralelor și experimente de laborator. Astfel, cercetarea modernă a mantalei este efectuată de seismologi, programatori și cercetători de laborator care acum pot reproduce condițiile oriunde în manta, folosind echipamente de laborator de înaltă presiune, cum ar fi o celulă de nicovală cu diamant.

Straturile mantalei și limitele interne

Un secol de cercetări a umplut unele dintre lacunele în cunoștințele despre manta. Are trei straturi principale. Mantaua superioară se extinde de la baza crustei (Mohorovicic) până la o adâncime de 660 de kilometri. Zona de tranziție este situată între 410 și 660 de kilometri, unde apar modificări fizice semnificative ale mineralelor.

Mantaua inferioară se întinde de la 660 la aproximativ 2.700 de kilometri. Aici, undele seismice sunt foarte reduse, iar majoritatea cercetătorilor cred că rocile de sub ele sunt de natură diferită. compoziție chimică, și nu doar cristalografie. Iar ultimul strat disputat de la baza mantalei are o grosime de aproximativ 200 de kilometri si este limita dintre nucleu si manta.

De ce este specială mantaua Pământului?

Deoarece mantaua este partea principală a Pământului, istoria sa este de o importanță fundamentală pentru. Mantaua s-a format în timpul nașterii Pământului ca un ocean de magmă lichidă pe un miez de fier. Pe măsură ce s-a întărit, elementele care nu se potriveau în mineralele de bază s-au acumulat sub formă de solzi deasupra crustei. Apoi, mantaua a început o circulație lentă care a continuat în ultimele 4 miliarde de ani. Partea superioară a mantalei a început să se răcească deoarece a fost amestecată și hidratată prin mișcările tectonice ale plăcilor de suprafață.

În același timp, am învățat multe despre structura celorlalți (Mercur, Venus și Marte). În comparație, Pământul are o manta activă, lubrifiată, care este deosebită datorită aceluiași element care îi distinge suprafața: apa.