Мантия земли, ее структура, температура и толщина
Многим известно, что планета Земля в сейсмическом (тектоническом) смысле состоит из ядра, мантии и литосферы (коры). Мы рассмотрим, что такое мантия. Это слой или промежуточная оболочка, которая находится между ядром и корой. Мантия составляет 83% объема планеты Земля. Если же брать вес, то 67% Земли - это мантия.
Два слоя мантии
Еще в начале двадцатого века было принято считать, что мантия однородна, но уже к середине столетия ученые пришли к выводу, что она состоит из двух слоев. Близкий к ядру слой - это нижняя мантия. Тот слой, который граничит с литосферой - верхняя мантия. Верхняя мантия уходит вглубь Земли приблизительно на 600 километров. Нижняя граница нижней мантии расположена на глубине до 2900 километров.
Из чего состоит мантия
Подобраться к мантии ученым еще не доводилось. Никакое бурение пока еще не позволило приблизиться к ней. Поэтому все исследования производятся не опытным, а теоретическим и опосредованным путем. Свои выводы о мантии земли ученые делают прежде всего на основе геофизических исследований. В расчет берутся электропроводность, сейсмические волны, скорость их распространения, сила.
Японские ученые заявляли о своих намерениях подойти к мантии земли, пробурив океанические породы, но пока их планы еще не воплощены в жизнь. На дне океана уже найдены некоторые места, где слой земной коры наиболее тонкий, то есть до верхней части мантии отсанется бурить всего-то каких-то 3000 км. Сложность заключается в том, что бурение должно проводится на дне океана и при этом буру предстоит пройти участки сверхпрочных пород, а это можно сравнить с попыткой хвостика нитки прорваться через стенки наперстка. Безусловно, возможность изучить образцы пород, взятых непосредственно из мантии, дала бы составить более точное представление о ее структуре и составе.
Алмазы и перидоты
Информативными являются и мантийные породы, которые в результате различных геофизических и сейсмических процессов оказываются на поверхности земли. Например, к мантийным породам относятся алмазы. Некоторые из них, предполагают исследователи, поднимаются из нижней мантии. Наиболее распространенные породы - это перидоты. Они часто выбрасываются в лаве извержениями вулканов. Изучение мантийных пород позволяет ученым с определенной точностью говорить о составе и основных чертах мантии.
Жидкое состояние и вода
Составляют мантию силикатные породы, которые насыщены магнием и железом. Все вещества, составляющие мантию, пребывают в раскаленном. расплавленном, жидком состоянии, ведь температура этого слоя достаточно велика - до двух с половиной тысяч градусов. Вода также входит в состав мантии Земли. В количественном отношении ее там в 12 раз больше, чем в мировом океане. Запас воды в мантии таков, что если бы ее выплеснуть на поверхность земли, то вода поднялась бы над поверхностью на 800 метров.
Процессы в мантии
Граница мантии не представляет собой ровную линию. Наоборот, в некоторых местах, например, в районе Альп, на дне океанов, мантийные, то есть относящиеся к мантии породы подступают довольно близко к поверхности Земли. Именно физические и химические процессы, которые протекают в мантии, оказывают влияние на то, что происходит в земной коре и на поверхности земли. Речь идет об образовании гор, океанов, движении материков.
И ядром из расплавленного железа. Она занимает основную часть Земли, составляя две трети массы планеты. Мантия начинается на глубине около 30 километров и достигает 2900 километров.
Структура Земли
Земля имеет тот же состав элементов, что и (не учитывая водород и гелий, которые улетучились из-за гравитации Земли). Не беря во внимание железо в ядре, мы можем подсчитать, что мантия представляет собой смесь магния, кремния, железа и кислорода, что примерно соответствует по составу минералам.
Но именно то, что смесь минералов присутствует на заданной глубине является сложным вопросом, который не достаточно обоснован. Мы можем получает образцы из мантии, куски пород, поднятые при определенных вулканических извержениях, с глубины около 300 километров, а иногда и гораздо глубже. Они показывают, что самая верхняя часть мантии состоит из перидотита и эклогита. Самое интересное, что мы получаем от мантии - это бриллианты.
Деятельность в мантии
Верхнюю часть мантии медленно перемешивают движения плит, проходящих над ней. Это вызвано двумя видами деятельности. Во-первых, происходит движение подвижных плит вниз, которые скользят друг под другом. Во-вторых, происходит восходящее движение мантийной породы, когда две тектонические плиты расходятся и раздвигаются. Тем не менее, все эти действие не полностью смешивает верхний слой мантии, и геохимики считают верхнюю мантию каменной версией мраморного пирога.
Мировые модели вулканизма отражают действие тектоники плит, за исключением нескольких областей планеты, называемых горячими точками. Горячие точки могут служить ключом к подъему и опусканию материалов гораздо глубже в мантии, возможно, с самого ее основания. В наши дни идет энергичная научная дискуссия о горячих точках планеты.
Изучение мантии с помощью сейсмических волн
Наш самый мощный метод изучения мантии - это мониторинг сейсмических волн от землетрясений в мире. Два разных вида сейсмичесих волн: волны P (аналогичные звуковым волнам) и волны S (например, волны от встряхиваемой веревки) отвечают физическим свойствам породы, через которую они проходят. Сейсмические волны отражают некоторые типы поверхностей и преломляют (изгибают) другие типы поверхностей, когда наносят по ним удар. Ученые используют эти эффекты для определения внутренних поверхностей Земли.
Наши инструменты достаточно хороши, чтобы рассматривать мантию Земли так, как врачи делают ультразвуковые снимки своих пациентов. После столетия сбора данных о землетрясениях мы можем сделать несколько впечатляющих карт мантии.
Моделирование мантии в лаборатории
Минералы и породы меняются под высоким давлением. Например, общий мантийный минерал - оливин преобразовывается в различные кристаллические формы на глубинах около 410 километров и снова на 660 километрах.
Изучение поведения минералов в условиях мантии происходит двумя способами: компьютерное моделирование, основанное на уравнениях физики минералов и лабораторных экспериментах. Таким образом, современные исследования мантии проводятся сейсмологами, программистами и лабораторными исследователями, которые теперь могут воспроизводить условия в любом месте мантии с помощью лабораторного оборудования под высоким давлением, такого как ячейка с алмазной наковальней.
Слои мантии и внутренние границы
Столетие исследований позволило заполнить некоторые пробелы в знаниях о мантии. Она имеет три основных слоя. Верхняя мантия простирается от основания коры (Мохоровичича) до глубины 660 километров. Переходная зона расположена между 410 и 660 километрами, где происходят значительные физические изменения минералов.
Нижняя мантия простирается от 660 до примерно 2700 километров. Здесь сейсмические волны сильно приглушены, и большинство исследователей считают, что породы под ними различны по химическому составу, а не только по кристаллографии. И последний спорный слой на дне мантии имеет толщину около 200 километров и является границей между ядром и мантией.
Почему мантия Земли особенная
Поскольку мантия является основной частью Земли, ее история имеет фундаментальное значение для . Мантия сформировалась во время рождения Земли, как океан жидкой магмы на железном ядре. Поскольку она затвердевала, элементы, которые не вписывались в основные минералы, собрались в виде накипи на вершине коры. Затем, мантия начала медленную циркуляцию, которую продолжает последние 4 миллиарда лет. Верхняя часть мантии начала охлаждаться, потому что она перемешивалась и гидратировалась тектоническими движениями поверхностных плит.
В то же время мы многое узнали о структуре других (Меркурия, Венеры и Марса). По сравнению с ними, у Земли есть активная смазанная мантия, которая является особенной благодаря тому же элементу, который отличает ее поверхность: воде.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
В мантии находится большая часть вещества Земли. Мантия есть и на других планетах. Земная мантия находится в диапазоне от 30 до 2 900 км.
В ее пределах по сейсмическим данным выделяются: верхняя мантия слой В глубиной до 400 км и С до 800-1000 км (некоторые исследователи слой С называют средней мантией); нижняя мантия слой D до глубины 2700 с переходным слоем D1 от 2700 до 2900 км.
Границей между корой и мантией служит граница Мохоровичича или, сокращенно, Мохо. На ней происходит резкое увеличение сейсмических скоростей - от 7 до 8-8,2 км/с. Находится эта граница на глубине от 7 (под океанами) до 70 километров (под складчатыми поясами). Мантия Земли подразделяется на верхнюю мантию и нижнюю мантию. Границей между этими геосферами служит слой Голицына, располагающийся на глубине около 670 км.
Строение Земли по представления различных исследователей
Отличие состава земной коры и мантии - следствие их происхождения: исходно однородная Земля в результате частичного плавления разделилась на легкоплавкую и легкую часть - кору и плотную и тугоплавкую мантию.
Источники информации о мантии
Мантия Земли недоступна непосредственному исследованию: она не выходит на земную поверхность и не достигнута глубинным бурением. Поэтому большая часть информации о мантии получена геохимическими и геофизическими методами. Данные же о её геологическом строении очень ограничены.
Мантию изучают по следующим данным:
- Геофизические данные. В первую очередь данные о скоростях сейсмических волн, электропроводности и силе тяжести.
- Мантийные расплавы - базальты , коматииты , кимберлиты , лампроиты , карбонатиты и некоторые другие магматические горные породы образуются в результате частичного плавления мантии. Состав расплава является следствием состава плавившихся пород, межанизма плавления и физико-химических параметров процесса плавления. В целом, реконструкция источника по расплаву - сложная задача.
- Фрагменты мантийных пород, выносимые на поверхность мантийными же расплавами - кимберлитами, щелочными базальтами и др. Это ксенолиты , ксенокристы и алмазы . Алмазы занимают среди источников информации о мантии особое место. Именно в алмазах установлены самые глубинные минералы, которые, возможно, происходят даже из нижней мантии. В таком случае эти алмазы представляют собой самые глубокие фрагменты земли, доступные непосредственному изучению.
- Мантийные породы в составе земной коры. Такие комплексы в наибольшей степени соответствуют мантии, но и отличаются от неё. Самое главное различие - в самом факте их нахождения в составе земной коры, из чего следует, что они образовались в результате не совсем обычных процессов и, возможно, не отражают типичную мантию. Они встречаются в следующих геодинамических обстановках:
- Альпинотипные гипербазиты - части мантии, внедренные в земную кору в результате горообразования. Наиболее распространены в Альпах , от которых и произошло название.
- Офиолитовые гипербазиты - передотиты в составе офиолитовых комлексов - частей древней океанической коры .
- Абиссальные перидотиты - выступы мантийных пород на дне океанов или рифтов .
Эти комплексы имеют то преимущество, что в них можно наблюдать геологические соотношения между различными породами.
Недавно было объявлено, что японские исследователи планируют предпринять попытку пробурить океаническую кору до мантии. Для этого построен кораблю Тикю . Начало бурения планируется на 2007 год.
Основной недостаток полученной из этих фрагментов информации - невозможность установления геологических соотношений между различными типами пород. Это кусочки паззла. Как сказал классик, «определение состава мантии по ксенолитам напоминает попытки определения геологического строения гор по галькам, которые из них вынесла речка».
Состав мантии
Мантия сложена главным образом ультаосновными породами: перидотитами , (лерцолитами , гарцбургитами , верлитами , пироксенитами), дунитами и в меньшей степени основными породами - эклогитами .
Также среди мантийных пород установлены редкие разновидности пород, не встречающиеся в земной коре. Это различные флогопитовые перидотиты, гроспидиты, карбонатиты.
| Элемент | Концентрация | Оксид | Концентрация | |
|---|---|---|---|---|
| 44.8 | ||||
| 21.5 | SiO 2 | 46 | ||
| 22.8 | MgO | 37.8 | ||
| 5.8 | FeO | 7.5 | ||
| 2.2 | Al 2 O 3 | 4.2 | ||
| 2.3 | CaO | 3.2 | ||
| 0.3 | Na 2 O | 0.4 | ||
| 0.03 | K 2 O | 0.04 | ||
| Сумма | 99.7 | Сумма | 99.1 |
Строение мантии
Процессы, идущие в мантии, оказывают самое непосредственное влияние на земную кору и поверхность земли, являются причиной движения континентов, вулканизма, землетрясений, горообразования и формирования рудных месторождений. Всё больше свидетельств того, что на саму мантию активно влияет металлическое ядро планеты.
Конвекция и плюмы
Список литературы
- Пущаровский Д.Ю., Пущаровский Ю.М. Состав и строение мантии Земли // Соросовский Образовательный Журнал, 1998, No 11, с. 111–119 .
- Ковтун А.А. Электропроводность Земли // Соросовский Образовательный Журнал, 1997, No 10, с. 111–117
Источник : Короновский Н.В., Якушова А.Ф. "Основы геологии", М., 1991
Ссылки
- Images of the Earth"s Crust & Upper Mantle // International Geological Correlation Programme (IGCP), Project 474
| Атмосфера | |||
| Биосфера | |||
МАНТИЯ
МАНТИЯ , слой Земли между КОРОЙ и ЯДРОМ, до 2900 км. Ее границы определяются главными изменениями сейсмической активности. Мантия составляет большую часть Земли, 82% ее объема и 68% ее массы. Можно выделить несколько отличительных частей мантии. Самая верхняя часть - твердая и хрупкая и вместе с земной корой образует ЛИТОСФЕРУ. Верхняя часть мантии также имеет мягкую зону, которая называется АСТЕНОСФЕРОЙ. Температура и давление сбалансированы, большая часть материала мантии близка к точке плавления или находится частично в расплавленном состоянии и способна течь. Недавние исследования предполагают, что этот слой отвечает за производство базальтовой МАГМЫ. Остальная часть мантии считается более твердой, но все же способной к тому, чтобы течь. В нижних слоях мантии можно обнаружить некоторые изменения в сейсмической активности, которые можно истолковать как изменения минеральных фаз, где атомные уплотнения перестраиваются в более плотные и более компактные блоки. Химический состав мантии неясен, но предполагается, что она состоит из железо-магниевых силикатов.
Научно-технический энциклопедический словарь .
Синонимы :Смотреть что такое "МАНТИЯ" в других словарях:
- (от лат. mantelluin плащ). Длинный, нарядный плащ, присвоенный известному сану и званию, напр.: царям, архиереям, монахам. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. МАНТИЯ ново греч. mantion, фр. manteau,… … Словарь иностранных слов русского языка
Толковый словарь Ушакова
МАНТИЯ, мантии, жен. (греч. mantia) (книжн.). 1. Широкая длинная одежда в виде плаща, ниспадающего до земли, носимая поверх другого платья. Монашеская черная мантия. Пурпурная мантия (у царей в древности). 2. У моллюсков складка кожи, одевающая… … Толковый словарь Ушакова
Хвост; плащ, сфера, складка, катоптромантия, епанча, одежда, мантилька, палий, оболочка, порфира, мафорий Словарь русских синонимов. мантия сущ., кол во синонимов: 14 аболла (1) … Словарь синонимов
- (от ср. гр. mantion покрывало, плащ) длинный плащ; парадное одеяние монархов, высших служителей церкви, в некоторых странах судей, адвокатов, членов ученых обществ и академий. В РФ введены для судей в 1992 г … Юридический словарь
В биологии складка кожи у некоторых беспозвоночных (моллюски, плеченогие, усоногие раки), охватывающая все тело животного или его часть. Из выделений мантии образуется наружный скелет …
- (от ср. греч. mantion покрывало плащ), длинный плащ; парадное одеяние монархов, высших служителей церкви, в некоторых странах судей, адвокатов, членов ученых обществ и академий … Большой Энциклопедический словарь
МАНТИЯ, и, жен. 1. Широкая и длинная одежда в виде плаща. Пунцовая м. кардинала. Королевская м. с горностаями. 2. Складка кожи у нек рых беспозвоночных животных, охватывающая тело (спец.). 3. Внутренняя сфера Земли, находящаяся под её корой и… … Толковый словарь Ожегова
Жен. нарядный плащ, широкий или безрукавый охабень, присвоенный иному сану или званию. царская, парчовая, с вышитыми орлами, на горностае; архиерейская, шелковая, гиацинтового цвета, с бархатными скрижалями на груди; архимандритская,… … Толковый словарь Даля
- (от среднегреч. mantion покрывало, плащ), наружная складка кожи у моллюсков, плеченогих и усоногих ракообразных, покрывающая всё тело животного или его часть. Как правило, спец. железистые клетки М. выделяют наруж. скелет (раковину). М. водных… … Биологический энциклопедический словарь
Мантия - часть Земли (геосфера), расположенная прямо под корой и выше ядра. В мантии находится большая часть вещества Земли. Мантия есть и на других планетках. Земная мантия находится в спектре от 30 до 2900 км.
Границей меж корой и мантией служит черта Мохоровичича либо, сокращенно, Мохо. На ней происходит резкое повышение сейсмических скоростей - от 7 до 8-8,2 км/с. Находится эта черта на глубине от 7 (под океанами) до 70 км (под складчатыми поясами). Мантия Земли разделяется на верхнюю мантию и и нижнюю мантию. Границей меж этими геосферами служит слой Голицына, размещающийся на глубине около 670 км.
Сначала XX века интенсивно дискуссировалась природа границы Мохоровичича. Некие исследователи подразумевали, что там происходит метаморфическая реакция, в итоге которой образуются породы с высочайшей плотностью. В качестве таковой реакции предлагалась реакция элогитизации, в итоге которой породы базальтового состава преобразуются в эклогит, и их плотность возрастает на 30 %. Другие ученые разъясняли резкое повышение скоростей сейсмических волн конфигурацией состава пород - от относительно легких коровых кислых и главных к плотным мантийным ультраосновным породам. Это точка зрения на данный момент является общепризнанной.
Отличие состава земной коры и мантии - следствие их происхождения: начально однородная Земля в итоге частичного плавления разделилась на легкоплавкую и легкую часть - кору и плотную и тугоплавкую мантию.
Конечно, что земная кора выделилась из мантии Земли.; процесс дифференциации мантии Земли длится и на данный момент. Есть предположение, что и земное ядро разрастается за счёт мантии Земли. Процессы в земной коре и мантии земли плотно сплетены; а именно, энергия для тектонических движений земной коры, по-видимому, поступает из мантии Земли.
Первоисточники:
