Мантия Земли находится между земной корой и ядром планеты. На глубине от 10-70 км до 2900 км. И большая часть вещества планеты приходится именно на Мантию. Но изучить этот слой, к сожалению, достаточно хорошо пока что не представляется возможным. Все исследования ведутся косвенными методами, с помощью геофизики и геохимии.

Строение мантии Земли

Существует граница, отделяющая земную поверхностную кору от мантии. Называют её границей Мохоровичича, хотя иногда сокращают до простого Мохо. Располагается она на различных глубинах, зависящих от участка земной поверхности. Так, под океанами граница Мохо находится выше всего (7-10 км), а под складчатыми поясами залегает гораздо глубже (до 70 км). Характерной особенностью границы Мохоровичича является то, что на ней наблюдается резкое увеличение сейсмических скоростей (от 7 до 8 км/с). Принято считать, что происходит это из-за изменения состава пород.

Мантия нашей планеты разделена на 2 части: верхнюю мантию и нижнюю. Друг от друга они также отделены границей, так называемым слоем Голицына. Располагает он примерно на глубине 670 км. Таким образом, становится понятно, что верхняя мантия значительно тоньше нижней.

Состав мантии Земли


Состоит мантия нашей планеты, предположительно, из так называемых ультраосновных пород, которые представлены перидотитами и перовскитами, но также в состав её входят и другие породы (эклогиты, например). Но гораздо понятнее будет, если разложить эти породы на составляющие элементы. Так вот, основным химическим элементом мантии является кислород (45%), находящийся в различных соединениях с другими элементами. По большей части, с кремнием и магнием (~22% каждого). Вместе с кислородом они образуют кремнезем и оксид магния, соответственно. На два этих оксида приходится порядка 84% всего вещества мантии.
Также в этом земном слое в небольших количествах находятся железо, алюминий, кальций, натрий, калий и другие элементы. Почти все из них вступают в реакцию с кислородом, образуя оксиды.

Источник: naturae.ru

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 — перовскиты, базальты, коматииты, кимберлиты, лампроиты, карбонатиты и некоторые другие магматические горные породы образуются в результате частичного плавления мантии. Состав расплава является следствием состава плавившихся пород, механизма 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:
  1. Альпинотипные гипербазиты — части мантии, внедренные в земную кору в результате горообразования. Наиболее распространены в Альпах, от которых и произошло название.
  2. Офиолитовые гипербазиты — передотиты в составе офиолитовых комлексов — частей древней океанической коры.
  3. 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. Начало бурения планируется на 2007 год. Обсуждалась также возможность проникновения к границе Мохоровичича и в верхнюю мантию с помощью самопогружающихся вольфрамовых капсул, обогреваемых теплом распадающихся радионуклидов (M.I. Ojovan, F.G.F. Gibb, P.P. Poluektov, E.P. Emets. Probing of the interior layers of the Earth with self-sinking capsules. Atomic Energy, 99, No. 2, 556—562 (2005)).

Основной недостаток полученной из этих фрагментов информации — невозможность установления геологических соотношений между различными типами пород. Это кусочки мозаики. Как сказал классик[кто?], «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: перовскитами, перидотитами, (лерцолитами, гарцбргитами, 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.

iv>

Содержание основных элементов в мантии Земли в массовых процентах
Элемент Концентрация   Оксид Концентрация
O 44,8    
Si 21,5 SiO2 46
Mg 22,8 MgO 37,8
Fe 5,8 FeO 7,5
Al 2,2 Al2O3 4,2
Ca 2,3 CaO 3,2
Na 0,3 Na2O 0,4
K 0,03 K2O 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 Земли.

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: dic.academic.ru

О границе Мохоровичича

Этим термином называют нижнюю границу земной коры. Здесь наблюдается резкое возрастание скорости сейсмических волн. Данная граница проходит по всей нашей планете, и чуть выше было указано, что глубина может серьезно варьироваться. Например, под океанами граница проходит на порядок выше – в некоторых местах до 10 километров.

Граница была определена в самом начале 20 века. Ученый Андрей Мохоровичич внимательно изучал результаты сейсмического анализа и заметил, что сейсмограмма землетрясений, происходящих на небольшой глубине, демонстрирует сразу два акустических сигнала.

 

Попытки достичь верхней мантии

>

На данный момент верхняя часть мантии остается для нас в большей степени загадкой, хотя было предпринято сразу несколько попыток достичь ее. Два наиболее известных проекта – это Кольская сверхглубокая скважина и «Мохол».

Граница между земной корой и мантией называется

  • Кольская сверхглубокая скважина. Изначально перед ней не было поставлено задачи в достижении верхней части мантии. Однако ее глубина (свыше 12 тысяч метров) позволяла рассчитывать на то, что слой будет достигнут. Она была и остается самой глубокой скважиной в мире;
  • Проект «Мохол». США доже предпринимали попытку достичь верхней части мантии в середине 60-х годов прошлого столетия, но уже путем глубоководного бурения. Буровую установку разместили в том месте, где глубина океана была порядка трех с половиной километров. Место было выбрано по причине того, что толщина земной коры значительно меньше, нежели на суше. Но все попытки хотя бы приблизиться к цели были неудачными, и вскоре проект пришлось закрыть из-за слишком высоких затрат.

 

Новые попытки

Ученые утверждают, что попытка достичь верхнего слоя мантии – одна из самых сложных задач в истории науки о Земле. В 2013 году японский проект «Тикю Таккэн» смог установить мировой рекорд – под дном океана удалось пробурить скважину глубиной более 2 километров.

Японцы будут продолжать инвестировать в данный проект деньги (уже вложено более миллиарда долларов). Ученые уже выбрали три самых удобных места в Тихом океане, где вероятнее всего достичь верхнего слоя мантии. По словам организаторов проекта, бурение займет много лет, и, возможно, к концу десятилетия удастся добиться поставленной цели. По крайней мере, японские ученые на это твердо рассчитывают.

Источник: xn—-8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai