Yerkabuğunun altında manto adı verilen bir sonraki katman bulunur. Gezegenin çekirdeğini çevreler ve neredeyse üç bin kilometre kalınlığındadır. Dünya'nın mantosunun yapısı çok karmaşıktır ve bu nedenle ayrıntılı bir çalışma gerektirir.

Manto ve özellikleri

Bu kabuğun (geosphere) adı, bir pelerin veya peçe için Yunanca kelimeden gelir. Aslında manto çekirdeği bir örtü gibi sarar. Dünya kütlesinin yaklaşık 2/3'ünü ve hacminin yaklaşık %83'ünü oluşturur.

Genellikle kabuğun sıcaklığının 2500 santigrat dereceyi geçmediği kabul edilir. Farklı katmanlardaki yoğunluğu önemli ölçüde farklılık gösterir: üst kısımda 3,5 t/m3'e kadar ve alt kısımda 6 t/m3'tür. Manto katıdan yapılmıştır kristalli maddeler(demir ve magnezyum açısından zengin ağır mineraller). Tek istisna, yarı erimiş halde bulunan astenosferdir.

kabuk yapısı

Şimdi dünyanın mantosunun yapısını düşünün. Geosfer aşağıdaki bölümlerden oluşur:

• üst manto, 800-900 km kalınlığında;
• astenosfer;
• alt manto, yaklaşık 2000 km kalınlığında.

Üst manto, kabuğun yer kabuğunun altında bulunan ve litosfere giren kısmıdır. Buna karşılık, sismik dalga hızlarında yoğun bir artış ile karakterize edilen astenosfer ve Golitsyn tabakasına bölünmüştür. Dünya'nın mantosunun bu kısmı, levha tektonik hareketleri, metamorfizma ve magmatizma gibi süreçleri etkiler. Yapısının, altında bulunduğu tektonik nesneye bağlı olarak farklılık gösterdiğini belirtmekte fayda var.

Astenosfer. Kabuğun orta tabakasının adı Yunan"zayıf top" olarak tercüme edilir. Mantonun üst kısmına atfedilen ve bazen ayrı bir katman olarak izole edilen jeosfer, azaltılmış sertlik, mukavemet ve viskozite ile karakterize edilir. Astenosferin üst sınırı her zaman yer kabuğunun en uç çizgisinin altındadır: kıtaların altında - 100 km derinlikte, deniz tabanının altında - 50 km. Alt çizgisi 250-300 km derinlikte bulunur. Astenosfer, gezegendeki ana magma kaynağıdır ve amorf ve plastik maddenin hareketi, yatay ve dikey düzlemlerde tektonik hareketlerin, magmatizmanın ve yer kabuğunun metamorfizmasının nedeni olarak kabul edilir.

Bilim adamları, mantonun alt kısmı hakkında çok az şey biliyor. Çekirdek ile sınırda, astenosfere benzeyen özel bir D tabakası olduğuna inanılmaktadır. Yüksek sıcaklık (kırmızı-sıcak çekirdeğin yakınlığından dolayı) ve maddenin homojen olmaması ile karakterize edilir. Kütlenin bileşimi demir ve nikel içerir.

Dünya'nın mantosunun bileşimi

Dünya'nın mantosunun yapısının yanı sıra bileşimi de ilginçtir. Jeosfer, olivin ve ultramafik kayaçlardan (peridotitler, perovskitler, dünitler) oluşur, ancak mafik kayalar (eklojitler) de vardır. Kabuğun, yerkabuğunda bulunmayan nadir çeşitler (grospiditler, flogopit peridotitler, karbonatitler) içerdiği tespit edilmiştir.

Kimyasal bileşim hakkında konuşursak, manto farklı konsantrasyonlarda içerir: oksijen, magnezyum, silikon, demir, alüminyum, kalsiyum, sodyum ve potasyum ve bunların oksitleri.

Manto ve çalışması - video

Dünyanın silikat kabuğu, mantosu, yer kabuğunun tabanı ile yer çekirdeğinin yüzeyi arasında yaklaşık 2.900 km derinlikte bulunur. Genellikle, sismik verilere göre, manto 400 km derinliğe kadar üst (B tabakası), 400-1000 km derinlik aralığında geçiş Golitsyn tabakası (C tabakası) ve alt manto ( D) katmanı, yaklaşık 2.900 km derinlikte bir tabana sahiptir. Üst mantodaki okyanusların altında, düşük sismik dalga yayılma hızlarından oluşan bir katman da vardır - genellikle manto maddesinin kısmen erimiş halde olduğu Dünya'nın astenosferi ile tanımlanan Gutenberg dalga kılavuzu. Kıtalar altında, kural olarak düşük hız bölgesi ayırt edilmez veya zayıf bir şekilde ifade edilir.

Üst mantonun bileşimi genellikle, manto maddesinin soğutulduğu ve tamamen kristalleştiği litosferik plakaların alt kabuk kısımlarını da içerir. Okyanusların altında, litosferin kalınlığı, yarık bölgelerinin altında sıfırdan okyanusların dipsiz havzalarının altında 60-70 km'ye kadar değişir. Kıtaların altında, litosferin kalınlığı 200-250 km'ye ulaşabilir.

Manto ve Dünya'nın çekirdeğinin yapısı ve bu jeosferlerdeki maddenin durumu hakkındaki bilgilerimiz, hidrostatik denklemlerin bilinen denklemlerini dikkate alarak, sismik dalgaların seyahat süresi eğrilerini yorumlayarak, esas olarak sismolojik gözlemlerden elde edilmiştir. ortamdaki boyuna ve enine dalgaların yayılma hızlarının yoğunluk gradyanlarını ve değerlerini ilişkilendirir. Bu teknik, tanınmış jeofizikçiler G. Jeffries, B. Gutenberg ve özellikle C. Bullen tarafından 1940'ların ortalarında geliştirildi ve daha sonra C. Bullen ve diğer sismologlar tarafından önemli ölçüde geliştirildi. Dünyanın en popüler birkaç modeli için bu yöntem kullanılarak oluşturulan mantodaki yoğunluk dağılımları Şekil 2'de gösterilmiştir. on.

Şekil 10.
1 - Naimark-Sorokhtin modeli (1977a); 2 - Bullen modeli A1 (1966); 3 - Zharkov'un "Earth-2" modeli (Zharkov ve diğerleri, 1971); 4 - Pankov ve Kalinin (1975) verilerinin adyabatik sıcaklık dağılımına sahip lerzolitlerin bileşimi için yeniden hesaplanması.

Şekilden görülebileceği gibi, üst mantonun (B tabakası) yoğunluğu, yaklaşık 400 km derinlikte 3.3-3.32'den yaklaşık 3.63-3.70 g/cm3'e derinlikle artar. Ayrıca, Golitsyn geçiş katmanında (C katmanı), yoğunluk gradyanı keskin bir şekilde artar ve yoğunluk 1.000 km derinlikte 4.55-4.65 g/cm3'e yükselir. Golitsyn tabakası kademeli olarak alt mantoya geçer, yoğunluğu kademeli olarak (doğrusal bir yasaya göre) tabanında yaklaşık 2.900 km derinlikte 5.53-5.66 g/cm3'e yükselir.

Mantonun yoğunluğunun derinlikle artması, manto tabanında 1.35-1.40 Mbar değerlerine ulaşan üstteki manto tabakalarının sürekli artan basıncının etkisi altında maddesinin sıkışmasıyla açıklanmaktadır. Manto silikatlarının özellikle dikkat çekici bir sıkışması, 400-1000 km'lik derinlik aralığında meydana gelir. A. Ringwood'un gösterdiği gibi, bu derinliklerde birçok mineral polimorfik dönüşümlere uğrar. Özellikle mantodaki en yaygın mineral olan olivin, spinel kristal bir yapı kazanır ve piroksenler bir ilmenit ve ardından en yoğun perovskit yapı kazanır. Daha fazlası için büyük derinliklerÇoğu silikat, olası yalnızca enstatit hariç, karşılık gelen kristalitlerinde en yakın atom paketiyle basit oksitlere ayrışır.

Litosfer plakalarının hareketi ve kıtaların kayması, mantodaki yoğun konvektif hareketlerin varlığına ikna edici bir şekilde tanıklık eder ve bu, Dünya'nın yaşamı boyunca bu jeosferin tüm maddesini tekrar tekrar karıştırır. Bundan, hem üst hem de alt mantoların bileşimlerinin ortalama olarak aynı olduğu sonucuna varabiliriz. Bununla birlikte, üst mantonun bileşimi, okyanus kabuğunun ultrabazik kayalarının buluntularından ve ofiyolit komplekslerinin bileşimlerinden güvenle belirlenir. Okyanus adalarının katlanmış kuşaklarının ve bazaltlarının ofiyolitlerini inceleyen A. Ringwood, 1962'de, üç parça alpin tipi peridotit - Habsburgit'in bir parça Hawaii ile karıştırılmasıyla elde edilen pirolit olarak adlandırdığı üst mantonun varsayımsal bir bileşimini önerdi. bazalt. Ringwood piroliti, bileşim olarak L.V. Dmitriev (1969, 1973). Ancak, pirolitin aksine, okyanus lherzolit varsayımsal bir kaya karışımı değil, Dünya'nın yarık bölgelerindeki mantodan yükselen ve bu bölgelerin yakınındaki dönüşüm faylarına maruz kalan gerçek bir manto kayasıdır. Ek olarak, L.V. Dmitriev okyanus bazaltlarının ve restitin (bazaltların eritilmesinden sonra kalan) harzburgitlerin okyanus lherzolitlerine göre tamamlayıcılığını göstermiş, böylece okyanus ortası sırtların toleyitik bazaltlarından kaynaklanan lherzolitlerin önceliğini kanıtlamıştır. kalanı korunmuş restit harzburjittir. Bu nedenle, üst mantonun bileşimine ve dolayısıyla tüm mantoya en yakın olanı, bileşimi Tabloda verilen L.V. Dmitriev tarafından açıklanan okyanus lherzolite karşılık gelir. bir.

Ek olarak, mantodaki konvektif hareketlerin varlığının tanınması, sıcaklık rejimini belirlemeyi mümkün kılar, çünkü konveksiyon sırasında mantodaki sıcaklık dağılımı adyabatik, yani. Mantonun bitişik hacimleri arasında maddenin termal iletkenliği ile ilişkili ısı alışverişi olmayan birine. Bu durumda, mantonun ısı kaybı yalnızca üst katmanında meydana gelir - sıcaklık dağılımı zaten adyabatik olandan keskin bir şekilde farklı olan Dünya'nın litosferi boyunca. Ancak adyabatik sıcaklık dağılımı, manto maddesinin parametrelerinden kolayca hesaplanır.

Üst ve alt mantonun aynı bileşiminin hipotezini test etmek için, Hint Okyanusu'ndaki Carlsberg Sırtı'nın transform fayında yükselen okyanusal lherzolitin yoğunluğu, silikatların yaklaşık 1.5 Mbar'lık basınçlara şok sıkıştırma yöntemi kullanılarak hesaplandı. Böyle bir "deney" için, kaya örneğinin kendisini bu kadar yüksek basınçlara sıkıştırmak hiç gerekli değildir, kimyasal bileşimini ve bireysel kaya oluşturucu oksitlerin şok sıkıştırması üzerine önceki deneylerin sonuçlarını bilmek yeterlidir. Mantodaki adyabatik sıcaklık dağılımı için yapılan böyle bir hesaplamanın sonuçları, aynı jeosferde bilinen yoğunluk dağılımları ile karşılaştırıldı, ancak sismolojik verilerden elde edildi (bkz. Şekil 10). Yukarıdaki karşılaştırmadan da görülebileceği gibi, okyanusal lherzolitin yüksek basınçlarda ve adyabatik sıcaklıkta yoğunluk dağılımı, tamamen bağımsız verilerden elde edilen mantodaki gerçek yoğunluk dağılımına çok yakındır. Bu, tüm mantonun (üst ve alt) lherzolit bileşimi ve bu jeosferdeki adyabatik sıcaklık dağılımı hakkında yapılan varsayımların gerçekliği lehine tanıklık eder. Mantodaki madde yoğunluğunun dağılımını bilerek, kütlesi de hesaplanabilir: Dünya'nın toplam kütlesinin %67,5'i olan (4.03-4.04) × 102 g'a eşit olduğu ortaya çıkıyor.

Alt mantonun tabanında, sismik dalga yayılma hızlarının gradyanlarının azaldığı ve enine dalgaların zayıflamasının arttığı, genellikle D'' sembolü ile gösterilen yaklaşık 200 km kalınlığında başka bir manto tabakası ayırt edilir. Ayrıca, dünyanın çekirdeğinin yüzeyinden yansıyan dalgaların yayılmasının dinamik özelliklerinin analizine dayanan I.S. Berzon ve meslektaşları (1968, 1972), alt yarıdaki enine dalgaların hızının 7.3'ten derinlikle azaldığı, yaklaşık 20 km kalınlığındaki manto ve çekirdek arasında Berzon tabakası dediğimiz ince bir geçiş tabakası belirlemeyi başardılar. km/s neredeyse sıfıra. Enine dalgaların hızındaki azalma, yalnızca sertlik modülünün değerindeki bir azalma ve dolayısıyla maddenin bu katmandaki etkin viskozite katsayısındaki bir azalma ile açıklanabilir.

Mantodan Dünya'nın çekirdeğine geçişin sınırı oldukça keskin kalır. Çekirdek yüzeyinden yansıyan sismik dalgaların yoğunluğuna ve spektrumuna bakılırsa, böyle bir sınır tabakasının kalınlığı 1 km'yi geçmez.

D.Yu. Pushcharovsky, Yu.M. Pushcharovsky (M.V. Lomonosov'un adını taşıyan Moskova Devlet Üniversitesi)

Son yıllarda Dünya'nın derin kabuklarının bileşimi ve yapısı, modern jeolojinin en ilgi çekici sorunlarından biri olmaya devam ediyor. Derin bölgeler konusunda doğrudan veri sayısı çok sınırlıdır. Bu bakımdan Lesoto kimberlit borusundan çıkan bir mineral agregası özel bir yer kaplar ( Güney Afrika~250 km derinlikte meydana gelen manto kayaçlarının bir temsilcisi olarak kabul edilir. Dünyanın en derin kuyusundan çıkarılan, Kola Yarımadası'nda açılan ve 12.262 m'ye ulaşan çekirdek, yerkabuğunun derin ufuklarına ilişkin bilimsel anlayışı önemli ölçüde genişletti - dünyanın yüzeye yakın ince bir filmi. Aynı zamanda, minerallerin yapısal dönüşümlerinin incelenmesiyle ilgili en son jeofizik verileri ve deneyler, artık, bilgisi çözüme katkıda bulunan, dünyanın derinliklerinde meydana gelen yapı, bileşim ve süreçlerin birçok özelliğinin modellenmesine izin vermektedir. Gezegenin oluşumu ve evrimi, yerkabuğu ve manto dinamikleri, kaynaklar gibi modern doğa biliminin bu tür kilit problemlerinden mineral Kaynakları, büyük derinliklerde tehlikeli atık bertarafı risk değerlendirmesi, Dünya'nın enerji kaynakları, vb.

Dünyanın yapısının sismik modeli

ünlü model iç yapı Dünya (çekirdek, manto ve yer kabuğuna bölünmesi), 20. yüzyılın ilk yarısında sismolog G. Jeffreys ve B. Gutenberg tarafından geliştirildi. Bunda belirleyici faktör, gezegenin yarıçapı 6371 km olan 2900 km derinlikte sismik dalgaların dünya içindeki geçiş hızında keskin bir düşüşün keşfedilmesiydi. Boyuna sismik dalgaların doğrudan belirtilen sınırın üzerinde yayılma hızı 13,6 km/sn ve bunun altında - 8,1 km/sn'dir. işte bu manto-çekirdek sınırı.

Buna göre çekirdek yarıçapı 3471 km'dir. Mantonun üst sınırı Mohorovic'in sismik bölümüdür ( moho, M), Yugoslav sismolog A. Mohorovichich (1857-1936) tarafından 1909'da tanımlandı. Yer kabuğunu mantodan ayırır. Bu hız sınırında uzunlamasına dalgalar yerkabuğundan geçerken aniden 6,7-7,6'dan 7,9-8,2 km/s'ye yükselir, ancak bu farklı derinlik seviyelerinde gerçekleşir. Kıtaların altında, M bölümünün derinliği (yani, yer kabuğunun tabanları) birkaç on kilometredir ve bazı dağ yapılarının (Pamir, Andes) altında 60 km'ye ulaşabilirken, okyanus havzalarının altında, su sütunu dahil, derinlik sadece 10-12 km'dir. Genel olarak, bu şemada yerkabuğu ince bir kabuk olarak görünürken, manto derinlikte yer yarıçapının %45'ine kadar uzanır.

Ancak 20. yüzyılın ortalarında, Dünya'nın daha kesirli bir derin yapısı hakkındaki fikirler bilime girdi. Yeni sismolojik verilere dayanarak, çekirdeği iç ve dış, mantoyu alt ve üst olarak ayırmanın mümkün olduğu ortaya çıktı (Şekil 1). alınan bu model, geniş kullanım, günümüzde de kullanılmaktadır. Avustralyalı sismolog K.E. 40'lı yılların başında, Dünya'yı harflerle belirlediği bölgelere bölmek için bir plan öneren Bullen: A - yer kabuğu, B - 33-413 km derinlik aralığında bir bölge, C - 413-bölgesi 984 km, D - 984-2898 km'lik bir bölge , D - 2898-4982 km, F - 4982-5121 km, G - 5121-6371 km (Dünyanın merkezi). Bu bölgeler sismik özelliklerde farklılık gösterir. Daha sonra D bölgesini D "(984-2700 km) ve D" (2700-2900 km) bölgelerine ayırdı. Şu anda, bu şema önemli ölçüde değiştirilmiştir ve literatürde yalnızca D "katmanı yaygın olarak kullanılmaktadır. Ana özelliği, üstteki manto bölgesine kıyasla sismik hız gradyanlarında bir azalmadır.

Pirinç. 1. Dünyanın derin yapısının şeması

Sismolojik çalışmalar ne kadar çok yapılırsa, sismik sınırlar o kadar fazla ortaya çıkar. Küresel sınırların 410, 520, 670, 2900 km olduğu kabul edilmekte olup, burada sismik dalga hızlarındaki artış özellikle belirgindir. Onlarla birlikte ara sınırlar ayırt edilir: 60, 80, 220, 330, 710, 900, 1050, 2640 km. Ayrıca jeofizikçilerin 800, 1200-1300, 1700, 1900-2000 km sınırlarının varlığına dair emareleri vardır. N.I. Pavlenkova kısa süre önce, üst mantonun bloklara bölünmesinin alt seviyesine karşılık gelen, 100 sınırını küresel bir sınır olarak seçti. Ara sınırlar, mantonun bağlı oldukları fiziksel özelliklerinin yanal değişkenliğini gösteren farklı bir uzaysal dağılıma sahiptir. Küresel sınırlar, farklı bir fenomen kategorisini temsil eder. Dünyanın yarıçapı boyunca manto ortamındaki küresel değişikliklere karşılık gelirler.

İşaretli küresel sismik sınırlar, jeolojik ve jeodinamik modellerin yapımında kullanılırken, bu anlamda ara olanlar şimdiye kadar neredeyse hiç dikkat çekmedi. Bu arada, tezahürlerinin ölçeğindeki ve yoğunluğundaki farklılıklar, gezegenin derinliklerindeki fenomenler ve süreçlerle ilgili hipotezler için ampirik bir temel oluşturur.

Aşağıda, jeofizik sınırların, değerleri dünyanın derinliklerinin koşullarına karşılık gelen yüksek basınç ve sıcaklıkların etkisi altındaki minerallerdeki yapısal değişikliklerin son sonuçlarıyla nasıl ilişkili olduğunu ele alıyoruz.

Derin yerküre kabuklarının veya jeosferlerin bileşimi, yapısı ve mineral birleşimleri sorunu elbette hala nihai bir çözüm olmaktan uzaktır, ancak yeni deneysel sonuçlar ve fikirler, karşılık gelen fikirleri önemli ölçüde genişletmekte ve detaylandırmaktadır.

Modern görüşlere göre, manto bileşimine nispeten küçük bir grup hakimdir. kimyasal elementler: Si, Mg, Fe, Al, Ca ve O. Önerilen jeosfer kompozisyon modelleriöncelikle bu elementlerin oranlarındaki farka (Mg / (Mg + Fe) = 0.8-0.9; (Mg + Fe) / Si = 1.2Р1.9) ve Al içeriğindeki farklılıklara dayanır ve derin kayalar için diğer bazı nadir elementler. Kimyasal ve mineralojik bileşime göre bu modeller isimlerini aldı: pirolitik(ana mineraller 4:2:1 oranında olivin, piroksenler ve granattır), piklogitic(ana mineraller piroksen ve granattır ve olivin oranı %40'a düşer) ve eklojit, eklojitlerin karakteristik piroksen-granat birlikteliği ile birlikte bazı daha nadir mineraller, özellikle Al içeren kyanit Al2SiO5 (yukarı) içerir. ağırlıkça %10'a kadar). Ancak, tüm bu petrolojik modeller öncelikle üst manto kayaları~670 km derinliğe kadar uzanır. Daha derin jeosferlerin yığın bileşimi ile ilgili olarak, yalnızca iki değerlikli elementlerin oksitlerinin (MO) silikaya (MO/SiO2) ~ 2 oranının, olivin (Mg, Fe)2SiO4'e piroksenden (Mg) daha yakın olduğu varsayılır. , Fe)SiO3 ve mineraller, çeşitli yapısal bozulmalara sahip perovskit fazlar (Mg, Fe)SiO3, NaCl tipi bir yapıya sahip manyezit (Mg, Fe)O ve diğer bazı fazlar çok daha küçük miktarlarda hakimdir.

Önerilen tüm modeller çok genelleştirilmiş ve varsayımsaldır. Olivin ağırlıklı üst mantonun pirolitik modeli, onun daha yakın olduğunu göstermektedir. kimyasal bileşim tüm derin manto ile. Aksine, piklojitik model, mantonun üst kısmı ile geri kalanı arasında belirli bir kimyasal karşıtlığın varlığını varsayar. Daha özel bir eklojitik model, üst mantoda ayrı eklojitik merceklerin ve blokların varlığına izin verir.

Büyük ilgi çeken, üst manto ile ilgili yapısal-mineralojik ve jeofizik verileri uyumlaştırma girişimidir. Yaklaşık 20 yıldır, ~410 km derinlikte sismik dalga hızlarındaki artışın esas olarak olivin a-(Mg, Fe)2SiO4'ün wadsleyite b-(Mg, Fe)2SiO4'e yapısal olarak yeniden düzenlenmesiyle ilişkili olduğu varsayılmıştır. katsayı esnekliğinin büyük değerlerine sahip daha yoğun bir fazın oluşumu ile birlikte. Jeofizik verilere göre, Dünya'nın iç kısmındaki bu derinliklerde, sismik dalga hızları %3-5 artarken, olivinin wadsleyite yapısal olarak yeniden düzenlenmesine (elastik modüllerinin değerlerine göre) bir artış eşlik etmelidir. sismik dalga hızlarında yaklaşık %13 oranında. Ancak, sonuçlar Deneysel çalışmalar olivin ve olivin-piroksen karışımı yüksek sıcaklıklar ve basınçlar, 200-400 km derinlik aralığında sismik dalga hızlarında hesaplanan ve deneysel artışın tam bir çakışmasını ortaya çıkardı. Olivin, yüksek yoğunluklu monoklinik piroksenler ile yaklaşık olarak aynı esnekliğe sahip olduğundan, bu veriler, altta yatan bölgede oldukça elastik bir granatın bulunmadığını göstermelidir, bunun mantoda bulunması kaçınılmaz olarak sismik dalga hızlarında daha önemli bir artışa neden olacaktır. Ancak, granatsız manto hakkındaki bu fikirler, bileşiminin petrolojik modelleriyle çatıştı.

Tablo 1. Pirolitin mineral bileşimi (L. Liu, 1979'a göre)

Böylece, 410 km derinlikte sismik dalga hızlarındaki sıçramanın, esas olarak üst mantonun Na ile zenginleştirilmiş kısımlarındaki piroksen granatlarının yapısal yeniden düzenlenmesi ile ilişkili olduğu fikri ortaya çıktı. Böyle bir model, modern jeodinamik kavramlarla çelişen üst mantoda neredeyse tamamen konveksiyon yokluğunu varsayar. Bu çelişkilerin üstesinden gelmek, demir ve hidrojen atomlarının wadsleyit yapısına dahil edilmesini sağlayan, yakın zamanda önerilen daha eksiksiz üst manto modeli ile ilişkilendirilebilir.

Pirinç. 2. M. Akaogi'ye (1997) göre artan basınç (derinlik) ile pirolit minerallerinin hacim oranlarındaki değişim. Minerallerin sembolleri: Ol - olivin, Gar - garnet, Cpx - monoklinik piroksenler, Opx - rhombic piroksenler, MS - "modifiye spinel" veya wadsleyit (b-(Mg, Fe)2SiO4), Sp - spinel, Mj - mejorite Mg3 (Fe, Al, Si)2(SiO4)3, Mw - magnesiowustit (Mg, Fe)O, Mg-Pv -Mg-perovskite, Ca-Pv-Ca-perovskite, X - ilmenit gibi yapılara sahip Al- içeren fazlar , Ca-ferrit ve/veya hollandit

Olivinin wadsleyite polimorfik geçişine kimyasal bileşimde bir değişiklik eşlik etmezken, granat varlığında, ilk olivin ile karşılaştırıldığında Fe bakımından zengin wadsleyit oluşumuna yol açan bir reaksiyon meydana gelir. Ayrıca, wadsleyit, olivinden önemli ölçüde daha fazla hidrojen atomu içerebilir. Fe ve H atomlarının wadsleyit yapısına katılımı, rijitliğinde bir azalmaya ve buna bağlı olarak bu mineralden geçen sismik dalgaların yayılma hızlarında bir azalmaya yol açar.

Ek olarak, Fe ile zenginleştirilmiş wadsleyit oluşumu, ilgili reaksiyona daha büyük miktarda olivin dahil olduğunu ve buna, bölüm 410'a yakın kayaların kimyasal bileşimindeki bir değişikliğin eşlik etmesi gerektiğini düşündürmektedir. sismik veriler. Genel olarak bakıldığında, üst mantonun bu bölümünün mineralojik bileşimi az çok net görünmektedir. Pirolitik mineral birliği hakkında konuşursak (Tablo 1), ~800 km derinliğe kadar olan dönüşümü yeterince ayrıntılı olarak incelenmiştir ve Şekil 1'de özetlenmiştir. 2. Bu durumda, 520 km derinlikteki küresel sismik sınır, wadsleyit b-(Mg, Fe)2SiO4'ün ringwoodite - (Mg, Fe)2SiO4'ün bir spinel yapı ile g-modifikasyonuna yeniden düzenlenmesine karşılık gelir. Piroksen (Mg, Fe)SiO3 granat Mg3(Fe, Al, Si)2Si3O12'nin dönüşümü, üst mantoda daha geniş bir derinlik aralığında gerçekleşir. Böylece üst mantonun 400-600 km aralığındaki nispeten homojen kabuğun tamamı, esas olarak granat ve spinel yapısal tipli fazlar içerir.

Manto kayalarının bileşimi için şu anda önerilen tüm modeller, içlerindeki Al2O3 içeriğinin ağırlıkça ~4 miktarında olmasına izin verir. %, bu da yapısal dönüşümlerin özelliklerini etkiler. Aynı zamanda, bileşimde heterojen olan üst mantonun bazı bölgelerinde, Al'in, ~450 km derinliğe karşılık gelen basınç ve sıcaklıklarda korundum Al2O3 veya kiyanit Al2SiO5 gibi minerallerde konsantre olabileceği belirtilmektedir. , korundum ve stishovite dönüşür - SiO2'nin bir modifikasyonu, bir SiO6 oktahedra çerçevesi içeren yapı. Bu minerallerin her ikisi de sadece alt mantoda değil, aynı zamanda daha derinde de korunur.

400-670 km'lik bölgenin kimyasal bileşiminin en önemli bileşeni, içeriği bazı tahminlere göre ağırlıkça ~ 0.1 olan sudur. % ve mevcudiyeti öncelikle Mg-silikatlarla ilişkilidir. Bu kabukta depolanan su miktarı o kadar büyüktür ki, Dünya yüzeyinde 800 m kalınlığında bir tabaka oluşturacaktır.

670 km sınırının altındaki manto bileşimi

Son yirmi veya otuz yılda yüksek basınçlı X-ışını odaları kullanılarak gerçekleştirilen minerallerin yapısal geçiş çalışmaları, 670 km sınırından daha derin olan jeosferlerin bileşiminin ve yapısının bazı özelliklerini modellemeyi mümkün kılmıştır. Bu deneylerde, incelenen kristal, sıkıştırma sırasında manto ve dünyanın çekirdeği içindeki basınçlarla orantılı olan basınçların yaratıldığı iki elmas piramit (örs) arasına yerleştirilir. Bununla birlikte, mantonun Dünya'nın tüm iç kısmının yarısından fazlasını oluşturan bu kısmı hakkında hala birçok soru var. Şu anda, çoğu araştırmacı, tüm bu derin (geleneksel anlamda daha düşük) mantonun esas olarak hacminin yaklaşık %70'ini (hacmin %40'ını) oluşturan perovskite benzeri bir fazdan (Mg,Fe)SiO3 oluştuğu fikrine katılıyor. ) ve magnesiowiustit (Mg, Fe)O (~%20). Kalan% 10, kristalleşmesine ilmenit-korundum (katı çözelti (Mg, Fe)SiO3-Al2O3), kübik perovskit ( CaSiO3) ve Caferit (NaAlSiO4). Bu bileşiklerin oluşumu çeşitli yapısal dönüşümlerle ilişkilidir. üst manto mineralleri. Aynı zamanda, 410–670 km derinlik aralığında uzanan nispeten homojen bir kabuğun ana mineral fazlarından biri olan spinel benzeri ringwoodit, (Mg, Fe)-perovskit ve Mg-wustit birlikteliğine dönüşür. basıncın ~24 GPa olduğu 670 km'lik sınır. Geçiş bölgesinin bir diğer önemli bileşeni, granat ailesinin bir üyesi olan pirop Mg3Al2Si3O12, ortorombik perovskit (Mg, Fe)SiO3 oluşumu ve katı bir korundum-ilmenit (Mg, Fe)SiO3 - Al2O3 çözeltisi ile bir dönüşüme uğrar. biraz daha yüksek basınçlar. Bu geçiş, ara sismik sınırlardan birine karşılık gelen 850-900 km'lik dönüşte sismik dalgaların hızlarındaki bir değişiklik ile ilişkilidir. Andradit Ca-garnet'in ~21 GPa'lık düşük basınçlarda dönüşümü, yukarıda bahsedilen alt mantonun bir başka önemli bileşeninin, kübik Ca-perovskite CaSiO3'ün oluşumuna yol açar. Bu zonun ana mineralleri (Mg,Fe) - perovskit (Mg,Fe)SiO3 ve Mg-wustite (Mg, Fe)O arasındaki polar oran, oldukça geniş bir aralıkta ve bir basınçta ~1170 km derinlikte değişir. ~29 GPa ve 2000-2800 0C sıcaklıkları 2:1'den 3:1'e değişir.

MgSiO3'ün alt mantonun derinliklerine karşılık gelen geniş bir basınç aralığında eşkenar dörtgen bir perovskit yapıya sahip olağanüstü kararlılığı, onu bu jeosferin ana bileşenlerinden biri olarak düşünmemize izin verir. Bu sonucun temeli, Mg-perovskite MgSiO3 numunelerinin atmosfer basıncından 1.3 milyon kat daha yüksek bir basınca maruz bırakıldığı ve aynı zamanda yaklaşık 2000 0C sıcaklığa sahip bir lazer ışınının uygulandığı deneylerdi. elmas örsler arasına yerleştirilen numune.

Böylece ~2800 km derinlikte, yani alt mantonun alt sınırına yakın olan koşullar modellenmiştir. Ne deney sırasında ne de sonrasında mineralin yapısını ve bileşimini değiştirmediği ortaya çıktı. Böylece, L. Liu, E. Nittle ve E. Zhanloz'un yanı sıra, Mg-perovskite'nin kararlılığının, onu, görünüşe göre kütlesinin neredeyse yarısını oluşturan, Dünya'daki en yaygın mineral olarak görmemize izin verdiği sonucuna vardı.

FexO wustite daha az kararlı değildir, bileşimi alt manto koşulları altında stokiyometrik katsayı x değeri ile karakterize edilir.< 0,98, что означает одновременное присутствие в его составе Fe2+ и Fe3+. При этом, согласно экспериментальным данным, температура плавления вюстита на границе нижней мантии и слоя D", по данным Р. Болера (1996), оценивается в ~5000 K, что намного выше 3800 0С, предполагаемой для этого уровня (при средних температурах мантии ~2500 0С в основании нижней мантии допускается повышение температуры приблизительно на 1300 0С). Таким образом, вюстит должен сохраниться на этом рубеже в твердом состоянии, а признание фазового контраста между твердой нижней мантией и жидким внешним ядром требует более гибкого подхода и уж во всяком случае не означает четко очерченной границы между ними.

Büyük derinliklerde hüküm süren perovskite benzer fazların çok sınırlı miktarda Fe içerebileceği ve derin birliğin mineralleri arasındaki yüksek Fe konsantrasyonlarının sadece magnezyovustitin karakteristiği olduğu not edilmelidir. Aynı zamanda, magnesiowiustit için, içinde bulunan demirli demirin bir kısmının yüksek basınçların etkisi altında, mineralin yapısında kalan, karşılık gelen miktarda aynı anda serbest bırakılmasıyla, demirli demire geçiş olasılığı. nötr demir, kanıtlanmıştır. Carnegie Enstitüsü'nün jeofizik laboratuvarı çalışanları H. Mao, P. Bell ve T. Yagi, bu verilere dayanarak, dünyanın derinliklerinde maddenin farklılaşması hakkında yeni fikirler ortaya koydular. İlk aşamada, yerçekimi dengesizliği nedeniyle, magnezyumustit, basıncın etkisi altında, demirin bir kısmının nötr bir biçimde serbest bırakıldığı bir derinliğe batar. Daha düşük bir yoğunluk ile karakterize edilen artık magnezyumustit, tekrar perovskite benzer fazlar ile karıştığı üst katmanlara yükselir. Onlarla temasa, stokiyometrinin restorasyonu eşlik eder (yani, elementlerin tamsayı oranı). kimyasal formül) magnesiowiustite ve açıklanan işlemi tekrarlama olasılığına yol açar. Yeni veriler, derin manto için olası kimyasal elementler setini biraz genişletmeyi mümkün kılıyor. Örneğin, N. Ross (1997) tarafından doğrulanan ~900 km derinliğe karşılık gelen basınçlarda manyezitin kararlılığı, bileşiminde olası karbon varlığını gösterir.

670 çizgisinin altında yer alan münferit ara sismik sınırların tanımlanması, yapısal dönüşümler hakkındaki verilerle ilişkilidir. manto mineralleri, çok çeşitli biçimler alabilir. Derin mantoya karşılık gelen yüksek fizikokimyasal parametreler değerlerinde çeşitli kristallerin birçok özelliğindeki değişimin bir örneği, R. Jeanlose ve R. Hazen'e göre, deneyler sırasında kaydedilen westitin iyon-kovalent bağlarının yeniden düzenlenmesi olabilir. Metalik tip atomlar arası etkileşimlerle bağlantılı olarak 70 gigapaskal (GPa) (~1700 km) basınçta. 1200 dönüm noktası, teorik kuantum mekanik hesaplamalar temelinde tahmin edilen ve daha sonra ~45 GPa'lık bir basınçta ve ~ °C'lik bir sıcaklıkta modellenen yapısal tip CaCl2'ye (rutil TiO2'nin eşkenar dörtgen analoğu) stishovite yapı ile SiO2'nin yeniden düzenlenmesine karşılık gelebilir. 2000 0C ve 2000 km, a-PbO2 ve ZrO2 arasında daha yoğun bir silikon-oksijen oktahedra paketi ile karakterize edilen bir ara yapıya sahip a'ya dönüşümüne 2000 km (veriler L.S. Dubrovinsky ve ark.'ndan). Ayrıca, bu derinliklerden (~2000 km) başlayarak, 80-90 GPa basınçlarda, perovskit benzeri MgSiO3'ün ayrışmasına izin verilir, buna periklaz MgO ve serbest silika içeriğinde bir artış eşlik eder. birkaç ile daha fazla baskı(~ 96 GPa) ve 800 0С'lik bir sıcaklık, Fe atomlarının pozisyonlarda bulunduğu anti-nikel alanlarla değişen nikel tipi NiA'ların yapısal parçalarının oluşumu ile ilişkili FeO'da bir politipi tezahürü kuruldu. As atomları ve O atomları - Ni atomlarının konumlarında. D" sınırına yakın, korundum yapılı Al2O3, ~100 GPa basınçlarda, yani ~2200–2300 km derinlikte deneysel olarak modellenen Rh2O3 yapısıyla bir faza dönüştürülür. (HS), manyezivustit yapısındaki Fe atomlarının düşük sıkma durumuna (LS) dönüşmesi, yani elektronik yapı. Bu bağlamda, yüksek basınçta wüestit FeO yapısının, bileşimsel olmayan stokiyometri, atomik paketleme kusurları, politip ve elektronik yapıdaki bir değişiklikle ilişkili manyetik düzende bir değişiklik (HS => LS - geçişi) ile karakterize edildiği vurgulanmalıdır. ) Fe atomları. Belirtilen özellikler, wustiti, D sınırına yakın Dünya'nın derin bölgelerinin özelliklerini belirleyen olağandışı özelliklere sahip en karmaşık minerallerden biri olarak görmemize izin verir.

Pirinç. 3. D.M.'ye göre iç (katı) çekirdeğin Fe7S-olası bileşeninin dörtgen yapısı. Sherman (1997)

Sismolojik ölçümler, Dünya'nın hem iç (katı) hem de dış (sıvı) çekirdeklerinin, aynı fizikokimyasal parametrelere sahip sadece metalik demirden oluşan bir çekirdek modeli temelinde elde edilen değere kıyasla daha düşük bir yoğunlukla karakterize edildiğini göstermektedir. Çoğu araştırmacı, yoğunluktaki bu düşüşü, demir ile alaşım oluşturan Si, O, S ve hatta O gibi elementlerin çekirdeğindeki varlığına bağlar. Bu tür "Faust" fizikokimyasal koşullar (~250 GPa basınç ve 4000-6500 0С sıcaklıkları) için muhtemel olan fazlar arasında, iyi bilinen yapısal tip Cu3Au ile Fe3S ve Fe7S, yapısı Şekil 1'de gösterilmiştir. 3. Çekirdekte olması gereken diğer bir faz, yapısı Fe atomlarının dört katmanlı yakın paketlenmesi ile karakterize edilen b-Fe'dir. Bu fazın erime sıcaklığı, 360 GPa'lık bir basınçta 5000 0C olarak tahmin edilmektedir. Çekirdekte hidrojenin varlığı, demirdeki düşük çözünürlüğü nedeniyle uzun süredir tartışmalıdır. atmosferik basınç. Bununla birlikte, son deneyler (J. Badding, H. Mao ve R. Hamley'den (1992) elde edilen veriler) bunu belirlemeyi mümkün kılmıştır. demir hidrit FeH, yüksek sıcaklık ve basınçlarda oluşabilir ve ~1600 km derinliğe karşılık gelen 62 GPa'yı aşan basınçlarda stabildir. Bu bağlamda, önemli miktarlarda varlığı (% 40 mol.'e kadar) hidrojençekirdekte oldukça kabul edilebilir ve yoğunluğunu sismolojik verilerle tutarlı değerlere düşürür.

Büyük derinliklerde mineral fazlarındaki yapısal değişikliklere ilişkin yeni verilerin, Dünya'nın derinliklerinde sabitlenmiş diğer önemli jeofiziksel sınırların yeterli bir yorumunu bulmayı mümkün kılacağı tahmin edilebilir. Genel sonuç, 410 ve 670 km gibi küresel sismik sınırlarda mineral bileşiminde önemli değişikliklerin olduğudur. manto kayaları. Mineral dönüşümleri de ~850, 1200, 1700, 2000 ve 2200-2300 km derinliklerde, yani alt mantoda kaydedilmiştir. Bu, homojen yapısı fikrinden vazgeçmeyi mümkün kılan çok önemli bir durumdur.

20. yüzyılın 80'li yıllarına kadar, Dünya'nın tüm hacmine nüfuz edebilen ve bu nedenle hacimsel olarak adlandırılan boyuna ve enine sismik dalgaları kullanan sismolojik çalışmalar, yalnızca yüzeyi üzerinde dağılmış olan yüzeylerin aksine, ortaya çıktı. o kadar önemliydi ki, gezegenin farklı seviyeleri için sismik anormalliklerin haritalarını çizmeyi mümkün kıldı. Bu alandaki temel çalışmalar Amerikalı sismolog A. Dzevonsky ve meslektaşları tarafından gerçekleştirildi.

Şek. 4, 1994'te yayınlanan bir diziden benzer haritaların örneklerini gösterir, ancak ilk yayınlar 10 yıl önce ortaya çıkmıştır. Makale, Dünya'nın 50 ila 2850 km aralığında, yani neredeyse tüm mantoyu kaplayan derin bölümleri için 12 harita sunuyor. Bu en ilginç haritalarda sismik paternin farklı derinlik seviyelerinde farklı olduğunu görmek kolaydır. Bu, dağılım alanlarından ve konturlarından görülebilir. sismik anormal alanlar, aralarındaki geçişlerin özellikleri ve genel olarak kartların genel görünümü. Bazıları, farklı sismik dalga hızlarına sahip alanların dağılımında büyük çeşitlilik ve kontrast ile ayırt edilirken (Şekil 5), diğerleri aralarında daha yumuşak ve daha basit ilişkiler gösterir.

Aynı yıl 1994 yılında yayınlandı. benzer iş Japon jeofizikçiler. 78 ila 2900 km arasındaki seviyeler için 14 harita içerir. Her iki harita dizisinde de Pasifik heterojenliği açıkça görülüyor ve ana hatları değişse de dünyanın çekirdeğine kadar izlenebiliyor. Bu büyük homojensizliğin ötesinde, sismik desen daha karmaşık hale gelir ve bir seviyeden diğerine geçerken önemli ölçüde değişir. Ancak bu haritalar arasındaki fark ne kadar önemli olursa olsun, bazıları arasında benzerlikler vardır. Pozitif ve negatif sismik anomalilerin uzaya yerleştirilmesinde ve nihayetinde ortak özellikler derin sismik yapı. Bu, bu tür haritaların gruplandırılmasını mümkün kılar, bu da farklı sismik modellerin iç kabuklarını ayırt etmeyi mümkün kılar. Ve bu çalışma yapılmıştır. Japon jeofizikçiler tarafından yapılan haritaların analizine dayanarak, çok daha kesirli bir önermenin mümkün olduğu ortaya çıktı. dünyanın mantosunun yapısıŞek. 5 geleneksel toprak kabuğu modeliyle karşılaştırıldığında.

Temelde yeni iki hüküm vardır:

Derin jeosferlerin önerilen sınırları, daha önce sismologlar tarafından izole edilen sismik sınırlarla nasıl ilişkilidir? Karşılaştırma, orta mantonun alt sınırının, eserde küresel önemi vurgulanan 1700 sınırıyla ilişkili olduğunu göstermektedir. Üst sınırı yaklaşık olarak 800-900 satırlarına tekabül etmektedir. Üst manto ile ilgili olarak, burada herhangi bir tutarsızlık yoktur: alt sınırı 670 sınırı ve üst sınırı Mohorovichic sınırı ile temsil edilir. Alt mantonun üst sınırının belirsizliğine özellikle dikkat edelim. Daha fazla araştırma sürecinde, 1900 ve 2000'in yakın zamanda ana hatları çizilen sismik sınırlarının, kalınlığının ayarlanmasını mümkün kılacağı ortaya çıkabilir. Böylece, karşılaştırmanın sonuçları, manto yapısının önerilen yeni modelinin geçerliliğine tanıklık etmektedir.

Çözüm

Dünyanın derin yapısının incelenmesi, jeolojik bilimlerin en büyük ve en önemli alanlarından biridir. Yeni manto tabakalaşması Dünya, öncekinden çok daha az şematik yaklaşmaya izin veriyor zor problem derin jeodinamik. Dünya kabuklarının sismik özelliklerindeki fark ( jeosferler), fiziksel özelliklerindeki ve mineral bileşimindeki farkı yansıtan, jeodinamik süreçlerin her birinde ayrı ayrı modellenmesi için fırsatlar yaratır. Bu anlamda jeosferler, şimdi oldukça açık olduğu gibi, belirli bir özerkliğe sahiptir. Ancak, bu son derece önemli konu bu makalenin kapsamı dışındadır. Sismik tomografinin ve diğer bazı jeofizik çalışmaların yanı sıra derinliklerin mineral ve kimyasal bileşiminin incelenmesinin daha da geliştirilmesi, Dünya'nın bileşimi, yapısı, jeodinamiği ve evrimi ile ilgili olarak çok daha doğrulanmış yapılara bağlı olacaktır. bir bütün.

bibliyografya

coğrafi zamanlar. 1994 Cilt 39, No. 6. S. 13-15.

Ross A. Yenilenmiş Dünya Mantosu // Doğa. 1997 Cilt 385, No. 6616. S. 490.

Thompson A.B. EarthX'in Üst Mantosundaki Su // Doğa. 1992 Cilt 358, No. 6384. S. 295-302.

Pushcharovsky D.Yu. Dünyanın derin mineralleri // Priroda. 1980. N 11. S. 119-120.

Su W., Woodward R.L., Dziewonski A.M. Derece 12 Mantoda Kesme Hızı Heterojenliğinin Modeli // J. Geophys. Araş. 1994 Cilt 99, N B4. S.6945-6980.

J. Geol. soc. Japonya. 1994 Cilt 100, No. 1. S. VI-VII.

Pushcharovsky Yu.M. Sismik tomografi ve manto yapısı: Tektonik perspektif // ​​Doklady AN. 1996. T. 351, N 6. S. 805-809.

Ve bir çekirdek erimiş demir. Dünyanın büyük bir kısmını kaplar ve gezegenin kütlesinin üçte ikisini oluşturur. Manto yaklaşık 30 kilometre derinlikte başlar ve 2900 kilometreye ulaşır.

toprak yapısı

Dünya ile aynı element bileşimine sahiptir (Dünya'nın yerçekimi nedeniyle kaçan hidrojen ve helyum hariç). Çekirdekteki demiri bir kenara bırakırsak, mantonun, kabaca minerallerin bileşimine tekabül eden magnezyum, silikon, demir ve oksijen karışımı olduğunu hesaplayabiliriz.

Ancak belirli bir derinlikte tam olarak hangi mineral karışımının mevcut olduğu, iyi kanıtlanmamış karmaşık bir konudur. Mantodan, bazı volkanik patlamaların getirdiği kaya parçalarından, yaklaşık 300 kilometre derinlikten ve bazen çok daha derinden örnekler alabiliyoruz. Mantonun en üst kısmının peridotit ve eklojitten oluştuğunu gösterirler. Mantodan aldığımız en ilginç şey elmaslardır.

Mantodaki faaliyetler

Mantonun üst kısmı, üzerinden geçen levhaların hareketleri ile yavaşça karıştırılır. Bu iki aktiviteden kaynaklanmaktadır. İlk olarak, birbirinin altında kayan hareketli plakaların aşağı doğru hareketi vardır. İkincisi, iki tektonik plaka birbirinden ayrılıp ayrıldığında manto kayacının yukarı doğru hareketi vardır. Ancak, tüm bu hareket üst mantoyu tamamen karıştırmaz ve jeokimyacılar üst mantoyu mermer kekin kayalık bir versiyonu olarak görürler.

Dünya volkanizma kalıpları, gezegenin sıcak noktalar olarak adlandırılan birkaç bölgesi dışında, levha tektoniğinin etkisini yansıtır. Sıcak noktalar, belki de temelinden, mantoda çok daha derindeki malzemelerin yükseliş ve düşüşünün anahtarını tutabilir. Bugün gezegenin sıcak noktaları hakkında enerjik bir bilimsel tartışma var.

Mantoyu sismik dalgalarla keşfetmek

Mantoyu incelemek için en güçlü yöntemimiz, dünyadaki depremlerden gelen sismik dalgaları izlemektir. İki farklı şekiller sismik dalgalar: P dalgaları (benzer ses dalgaları) ve S dalgaları (örneğin, sallanan bir ipten gelen dalgalar) fiziksel özellikler geçtikleri kayalardır. Sismik dalgalar, bazı yüzey türlerini yansıtır ve diğer yüzey türlerini çarptığında kırar (büker). Bilim adamları bu etkileri Dünya'nın iç yüzeylerini belirlemek için kullanırlar.

Enstrümanlarımız, Dünya'nın mantosunu doktorların hastalarının ultrasonlarını alma şeklini görmek için yeterince iyidir. Bir asırlık deprem verilerini topladıktan sonra, mantonun bazı etkileyici haritalarını yapabiliriz.

Laboratuvarda manto simülasyonu

Mineraller ve kayaçlar yüksek basınç altında değişir. Örneğin, yaygın bir manto minerali olan olivin, yaklaşık 410 kilometre derinlikte ve yine 660 kilometrede çeşitli kristal formlara dönüşür.

Mantodaki minerallerin davranışının incelenmesi iki şekilde gerçekleşir: mineral fiziği denklemlerine dayanan bilgisayar simülasyonu ve laboratuvar deneyleri. Böylece, modern araştırma mantolar, elmas örs hücresi gibi yüksek basınçlı laboratuvar ekipmanı kullanarak mantodaki herhangi bir yerde koşulları yeniden oluşturabilen sismologlar, programcılar ve laboratuvar araştırmacıları tarafından yürütülür.

Manto katmanları ve iç sınırlar

Yüzyıllık araştırma, manto hakkındaki bazı bilgi boşluklarını doldurdu. Üç ana katmanı vardır. Üst manto, kabuğun tabanından (Mohorovic) 660 kilometre derinliğe kadar uzanır. Geçiş bölgesi, minerallerde önemli fiziksel değişikliklerin olduğu 410 ile 660 kilometre arasında yer alıyor.

Alt manto 660 ila 2700 kilometre arasında uzanır. Burada, sismik dalgalar güçlü bir şekilde susturulur ve çoğu araştırmacı, altlarındaki kayaların sadece kristalografide değil, kimyasal bileşimde de farklı olduğuna inanır. Ve mantonun altındaki son tartışmalı katman, yaklaşık 200 kilometre kalınlığa sahiptir ve çekirdek ile manto arasındaki sınırdır.

Dünyanın mantosu neden özeldir?

Manto, Dünya'nın ana parçası olduğundan, tarihi için temel öneme sahiptir. Dünyanın doğuşu sırasında oluşan manto, demir bir çekirdek üzerindeki sıvı magma okyanusu gibi. Sertleştikçe, temel minerallere uymayan elementler, kabuğun üzerinde ölçek olarak birikmiştir. Ardından manto, son 4 milyar yıldır devam eden yavaş bir dolaşıma başladı. Üst manto soğumaya başladı çünkü yüzey plakalarının tektonik hareketleri ile karıştırıldı ve hidratlandı.

Aynı zamanda, diğerlerinin (Merkür, Venüs ve Mars) yapısı hakkında da çok şey öğrendik. Onlarla karşılaştırıldığında, Dünya, yüzeyini farklı kılan aynı element nedeniyle özel olan aktif, yağlanmış bir mantoya sahiptir: su.

Birçok insan, Dünya gezegeninin sismik (tektonik) anlamda bir çekirdek, manto ve litosferden (kabuk) oluştuğunu bilir. Manto'nun ne olduğunu ele alacağız. Bu, çekirdek ve kabuk arasında bulunan bir katman veya ara kabuktur. Manto, Dünya'nın hacminin %83'ünü oluşturur. Ağırlığı alırsak, Dünya'nın %67'si mantodur.

İki katman manto

Yirminci yüzyılın başında bile, mantonun homojen olduğu genel olarak kabul edildi, ancak yüzyılın ortalarında bilim adamları, iki katmandan oluştuğu sonucuna vardılar. Çekirdeğe en yakın katman alt mantodur. Litosferi sınırlayan katman üst mantodur. Üst manto, yaklaşık 600 kilometre boyunca Dünya'nın derinliklerine iner. Alt mantonun alt sınırı 2900 kilometreye kadar derinlikte bulunur.

Manto neyden yapılmıştır?

Bilim adamları henüz mantoya yaklaşamadılar. Henüz hiçbir sondaj, ona yaklaşmayı mümkün kılmadı. Bu nedenle, tüm araştırmalar deneysel olarak değil, teorik ve dolaylı olarak yapılır. Bilim adamları, dünyanın mantosu hakkındaki sonuçlarını öncelikle jeofizik çalışmalara dayanarak çıkarırlar. Elektriksel iletkenlik, sismik dalgalar, yayılma hızları ve güçleri dikkate alınır.

Japon bilim adamları, okyanus kayalarını delerek dünyanın mantosuna yaklaşma niyetlerini açıkladılar, ancak şu ana kadar planları henüz uygulamaya konmadı. Okyanusun dibinde, yerkabuğunun tabakasının en ince olduğu bazı yerler zaten bulundu, yani mantonun üst kısmına sadece yaklaşık 3.000 km delinebilir. Zorluk, sondajın okyanusun dibinde yapılması gerektiği gerçeğinde yatmaktadır ve aynı zamanda, matkabın ağır hizmet tipi kaya bölümlerinden geçmesi gerekecek ve bu, bir kuyruk girişimi ile karşılaştırılabilir. yüksüğün duvarlarını kırmak için bir iplik. Kuşkusuz, doğrudan mantodan alınan kaya örneklerini inceleme fırsatı, yapısı ve bileşimi hakkında daha doğru bir fikir verecektir.

Elmaslar ve peridotlar

Bilgilendirici, çeşitli jeofizik ve sismik süreçlerin bir sonucu olarak dünya yüzeyinde ortaya çıkan manto kayalarıdır. Örneğin, elmaslar manto kayalarına aittir. Araştırmacılar, bazılarının alt mantodan yükseldiğini öne sürüyor. En yaygın ırklar peridotlardır. Genellikle volkanik patlamalar ile lav içinde püskürtülürler. Manto kayalarının incelenmesi, bilim adamlarının mantonun bileşimi ve ana özellikleri hakkında kesin bir doğrulukla konuşmalarını sağlar.

Sıvı hal ve su

Manto, magnezyum ve demir açısından zengin silikat kayalarından oluşur. Mantoyu oluşturan tüm maddeler akkordur. erimiş, sıvı hal, çünkü bu katmanın sıcaklığı oldukça yüksek - iki buçuk bin dereceye kadar. Su aynı zamanda Dünya'nın mantosunun bir parçasıdır. Nicel olarak, dünya okyanuslarından 12 kat daha fazla var. Mantodaki su, yeryüzüne sıçraması halinde, su yüzeyin 800 metre üzerine çıkacak şekildedir.

Mantodaki süreçler

Manto sınırı düz bir çizgi değildir. Aksine bazı yerlerde, örneğin Alpler bölgesinde, okyanusların dibinde manto, yani manto ile ilgili kayalar, Dünya yüzeyine oldukça yakın yükselir. Bu fiziksel ve kimyasal süreçler mantodaki bu akış, yerkabuğunda ve yer yüzeyinde olanları etkiler. Hakkında dağların oluşumu, okyanuslar, kıtaların hareketi hakkında.