Er qobig'i ostida mantiya deb ataladigan keyingi qatlam mavjud. U sayyora yadrosini o'rab oladi va qalinligi deyarli uch ming kilometrga etadi. Yer mantiyasining tuzilishi juda murakkab va shuning uchun batafsil o'rganishni talab qiladi.

Mantiya va uning xususiyatlari

Bu qobiqning nomi (geosfera) yunoncha plash yoki parda degan so'zdan kelib chiqqan. Darhaqiqat, mantiya yadroni parda kabi o'rab oladi. U Yer massasining 2/3 qismini va hajmining taxminan 83% ni tashkil qiladi.

Umuman olganda, qobiqning harorati 2500 darajadan oshmaydi deb qabul qilinadi. Turli qatlamlarda uning zichligi sezilarli darajada farqlanadi: yuqori qismida u 3,5 t / m3 gacha, pastki qismida esa 6 t / m3 ni tashkil qiladi. Mantiya qattiq moddadan iborat kristalli moddalar(temir va magniyga boy og'ir minerallar). Faqatgina istisno - yarim erigan holatda bo'lgan astenosfera.

qobiq tuzilishi

Endi yer mantiyasining tuzilishini ko'rib chiqing. Geosfera quyidagi qismlardan iborat:

• ustki mantiya, qalinligi 800-900 km;
• astenosfera;
• pastki mantiya, qalinligi taxminan 2000 km.

Yuqori mantiya - qobiqning er qobig'ining ostida joylashgan va litosferaga kiradigan qismi. O'z navbatida, u astenosfera va Golitsin qatlamiga bo'linadi, bu seysmik to'lqin tezligining intensiv o'sishi bilan tavsiflanadi. Yer mantiyasining bu qismi plitalar tektonik harakati, metamorfizm va magmatizm kabi jarayonlarga ta'sir qiladi. Qaysi tektonik ob'ekt ostida joylashganiga qarab uning tuzilishi har xil ekanligini ta'kidlash joiz.

Astenosfera. Bilan qobiqning o'rta qatlamining nomi yunoncha"zaif to'p" deb tarjima qilinadi. Mantiyaning yuqori qismiga mansub, ba'zan alohida qatlam sifatida ajratilgan geosfera qattiqligi, mustahkamligi va yopishqoqligining pasayishi bilan tavsiflanadi. Astenosferaning yuqori chegarasi har doim er qobig'ining ekstremal chizig'idan pastda bo'ladi: materiklar ostida - 100 km chuqurlikda, dengiz tubida - 50 km. Uning pastki chizig'i 250-300 km chuqurlikda joylashgan. Astenosfera sayyoradagi magmaning asosiy manbai bo'lib, amorf va plastik moddalarning harakati gorizontal va vertikal tekisliklardagi tektonik harakatlar, er qobig'ining magmatizmi va metamorfizmining sababi hisoblanadi.

Olimlar mantiyaning pastki qismi haqida kam ma'lumotga ega. Yadro bilan chegarada astenosferaga o'xshash maxsus D qatlami mavjud deb ishoniladi. U yuqori harorat (qizil-issiq yadro yaqinligi tufayli) va moddaning bir hilligi bilan ajralib turadi. Massaning tarkibi temir va nikelni o'z ichiga oladi.

Yer mantiyasining tarkibi

Yer mantiyasining tuzilishidan tashqari uning tarkibi ham qiziq. Geosferani olivinli va ultramafik jinslar (peridotitlar, perovskitlar, dunitlar) hosil qilgan, ammo mafik jinslar (eklogitlar) ham mavjud. Chig'anoq tarkibida yer qobig'ida uchramaydigan noyob navlar (grospiditlar, flogopit peridotitlar, karbonatitlar) mavjudligi aniqlangan.

Agar kimyoviy tarkib haqida gapiradigan bo'lsak, unda mantiya turli konsentratsiyalarda: kislorod, magniy, kremniy, temir, alyuminiy, kaltsiy, natriy va kaliy, shuningdek ularning oksidlarini o'z ichiga oladi.

Mantiya va uni o'rganish - video

Yerning silikat qobig'i, uning mantiyasi er qobig'ining tagligi va er yadrosi yuzasi o'rtasida taxminan 2900 km chuqurlikda joylashgan. Odatda, seysmik ma'lumotlarga ko'ra, mantiya yuqori (B qatlam), 400 km chuqurlikda, o'tish Golitsin qatlami (qatlam C) 400-1000 km chuqurlik oralig'ida va pastki mantiya (qatlam) ga bo'linadi. D) taxminan 2900 km chuqurlikdagi poydevor bilan. Yuqori mantiyadagi okeanlar ostida, shuningdek, seysmik to'lqinlarning tarqalish tezligi past bo'lgan qatlam - Gutenberg to'lqin yo'nalishi mavjud bo'lib, u odatda Yerning astenosferasi bilan belgilanadi, unda mantiya moddasi qisman erigan holatda bo'ladi. Qit'alar ostida past tezliklar zonasi, qoida tariqasida, ajratilmaydi yoki zaif ifodalangan.

Yuqori mantiya tarkibiga odatda litosfera plitalarining qobiq osti qismlari ham kiradi, ularda mantiya moddasi sovutiladi va to'liq kristallanadi. Okeanlar ostida litosferaning qalinligi rift zonalari ostida noldan okeanlarning tubsiz havzalari ostida 60-70 km gacha o'zgarib turadi. Materiklar ostida litosferaning qalinligi 200-250 km ga yetishi mumkin.

Mantiya va Yer yadrosining tuzilishi, shuningdek, bu geosferalardagi moddalarning holati haqidagi maʼlumotlarimiz asosan seysmologik kuzatishlar natijasida, seysmik toʻlqinlarning harakat vaqti egri chiziqlarini izohlash, gidrostatikaning maʼlum tenglamalarini hisobga olgan holda olingan. zichlik gradientlari va bo'ylama va ko'ndalang to'lqinlarning muhitda tarqalish tezligi qiymatlari bilan bog'liq. Bu usul 1940-yillarning oʻrtalarida taniqli geofiziklar G. Jeffris, B. Gutenberg va ayniqsa, C. Bullen tomonidan ishlab chiqilgan va keyinchalik C. Bullen va boshqa seysmologlar tomonidan sezilarli darajada yaxshilangan. Erning bir nechta eng mashhur modellari uchun ushbu usul yordamida qurilgan mantiyadagi zichlik taqsimoti 2-rasmda ko'rsatilgan. o'n.

10-rasm.
1 - Naimark-Soroxtin modeli (1977a); 2 - Bullen modeli A1 (1966); 3 - Jarkovning "Yer-2" modeli (Jarkov va boshqalar, 1971); 4 - adiabatik harorat taqsimoti bilan lherzolitlar tarkibi bo'yicha Pankov va Kalinin (1975) ma'lumotlarini qayta hisoblash.

Rasmdan ko'rinib turibdiki, yuqori mantiyaning zichligi (B qatlami) chuqurlik bilan 3,3-3,32 dan taxminan 3,63-3,70 g / sm 3 gacha, taxminan 400 km chuqurlikda ortadi. Bundan tashqari, Golitsin o'tish qatlamida (qatlam C) zichlik gradienti keskin oshadi va 1000 km chuqurlikda zichlik 4,55-4,65 g / sm 3 gacha ko'tariladi. Golitsin qatlami asta-sekin pastki mantiyaga o'tadi, uning zichligi asta-sekin (chiziqli qonunga muvofiq) poydevorida taxminan 2900 km chuqurlikda 5,53-5,66 g / sm 3 gacha oshadi.

Mantiya zichligining chuqurlik bilan ortishi uning moddasining mantiya tagida 1,35-1,40 Mbar qiymatlarga yetadigan mantiya qatlamlarining doimiy ortib borayotgan bosimi ta'sirida siqilishi bilan izohlanadi. Mantiya silikatlarining ayniqsa sezilarli siqilishi 400-1000 km chuqurlik oralig'ida sodir bo'ladi. A. Ringvud ko'rsatganidek, aynan shu chuqurliklarda ko'pgina minerallar polimorf o'zgarishlarga uchraydi. Xususan, mantiyadagi eng keng tarqalgan mineral olivin shpinel kristalli tuzilishga, piroksenlar esa ilmenitga, keyin esa eng zich perovskit tuzilishiga ega bo'ladi. Ko'proq ma'lumot uchun katta chuqurliklar ko'pchilik silikatlar, faqat enstatitdan tashqari, tegishli kristalitlardagi atomlarning eng yaqin o'rami bilan oddiy oksidlarga parchalanadi.

Litosfera plitalarining harakati va qit'alarning siljishi faktlari mantiyada kuchli konvektiv harakatlar mavjudligidan ishonchli dalolat beradi, ular Yerning hayoti davomida ushbu geosferaning barcha moddalarini qayta-qayta aralashtirib yuborgan. Bundan xulosa qilishimiz mumkinki, yuqori va pastki mantiyalarning tarkibi o'rtacha bir xil. Biroq, yuqori mantiya tarkibi okean qobig'ining o'ta asosli jinslari topilmalari va ofiyolit komplekslari tarkibidan ishonchli tarzda aniqlanadi. Okean orollarining buklangan kamarlari va bazaltlari ofiyolitlarini o'rganar ekan, A. Ringvud 1962 yilda yuqori mantiyaning faraziy tarkibini taklif qildi, uni o'zi pirolit deb atagan, alp tipidagi peridotitning uch qismini - gabsburgitni Gavayi orollarining bir qismi bilan aralashtirish natijasida olingan. bazalt. Ringwood piroliti tarkibiga koʻra L.V. tomonidan batafsil oʻrganilgan okean lgerzolitlariga yaqin. Dmitriev (1969, 1973). Ammo pirolitdan farqli o'laroq, okean lherzolit tog' jinslarining faraziy aralashmasi emas, balki Yerning rift zonalarida mantiyadan ko'tarilgan va bu zonalar yaqinidagi transformatsiya yoriqlarida ochilgan haqiqiy mantiya jinsidir. Bundan tashqari, L.V.Dmitriev okean bazaltlari va restit (eritishdan keyin qoldiq) xarzburgitlarning okean lgerzolitlariga nisbatan bir-birini to'ldiruvchiligini ko'rsatdi va shu bilan gerzolitlarning ustuvorligini isbotladi, buning natijasida toleitik bazalt tizmalari va smolalar hosil bo'ladi. qolgan qismi restit xarzburgit saqlanib qolgan. Shunday qilib, yuqori mantiya tarkibiga eng yaqin va, demak, butun mantiya L.V.Dmitriev tomonidan tavsiflangan okean lherzolitiga to'g'ri keladi, uning tarkibi Jadvalda keltirilgan. bitta.

Bundan tashqari, mantiyadagi konvektiv harakatlarning mavjudligini tan olish uning harorat rejimini aniqlash imkonini beradi, chunki konveksiya paytida mantiyadagi harorat taqsimoti adiabatikaga yaqin bo'lishi kerak, ya'ni. moddaning issiqlik o'tkazuvchanligi bilan bog'liq bo'lgan mantiyaning qo'shni hajmlari o'rtasida issiqlik almashinuvi bo'lmagan biriga. Bunday holda, mantiyaning issiqlik yo'qotilishi faqat uning yuqori qatlamida - Yerning litosferasi orqali sodir bo'ladi, bunda harorat taqsimoti allaqachon adiabatikdan keskin farq qiladi. Ammo adiabatik harorat taqsimoti mantiya moddasining parametrlaridan osongina hisoblanadi.

Yuqori va pastki mantiyaning yagona tarkibi haqidagi gipotezani sinab ko'rish uchun Hind okeanidagi Karlsberg tizmasining transform yorig'ida ko'tarilgan okean lherzolitining zichligi silikatlarni taxminan 1,5 Mbar bosimgacha zarba bilan siqish usuli yordamida hisoblab chiqilgan. Bunday "tajriba" uchun tog' jinslarining o'zini bunday yuqori bosimga siqish kerak emas, uning kimyoviy tarkibini va alohida jins hosil qiluvchi oksidlarni zarba bilan siqish bo'yicha oldingi tajribalar natijalarini bilish kifoya. Mantiyadagi adiabatik harorat taqsimoti uchun bajarilgan bunday hisoblash natijalari bir xil geosferadagi ma'lum zichlik taqsimotlari bilan taqqoslangan, ammo seysmologik ma'lumotlardan olingan (10-rasmga qarang). Yuqoridagi taqqoslashdan ko'rinib turibdiki, okean lherzolitining yuqori bosim va adiabatik haroratda zichlik taqsimoti butunlay mustaqil ma'lumotlardan olingan mantiyadagi haqiqiy zichlik taqsimotiga yaxshi mos keladi. Bu butun mantiyaning lherzolit tarkibi (yuqori va pastki) va bu geosferada adiabatik harorat taqsimoti haqida qilingan taxminlarning haqiqati foydasiga dalolat beradi. Mantiyadagi moddalar zichligi taqsimotini bilib, uning massasini ham hisoblash mumkin: u (4,03-4,04) × 10 2 g ga teng bo'lib chiqadi, bu Yerning umumiy massasining 67,5% ni tashkil qiladi.

Pastki mantiyaning tagida qalinligi taxminan 200 km bo'lgan boshqa mantiya qatlami ajralib turadi, odatda D'' belgisi bilan belgilanadi, bunda seysmik to'lqinlarning tarqalish tezligining gradientlari kamayadi va ko'ndalang to'lqinlarning susayishi kuchayadi. Bundan tashqari, yer yadrosi yuzasidan aks ettirilgan to'lqinlar tarqalishining dinamik xususiyatlarini tahlil qilish asosida I.S. Berzon va uning hamkasblari (1968, 1972) mantiya va yadro o'rtasida qalinligi taxminan 20 km bo'lgan yupqa o'tish qatlamini aniqlashga muvaffaq bo'lishdi, biz uni Berzon qatlami deb ataymiz, uning pastki yarmidagi ko'ndalang to'lqinlarning tezligi chuqurlik bilan 7,3 dan kamayadi. km/s deyarli nolga teng. Ko'ndalang to'lqinlar tezligining kamayishi faqat qattiqlik moduli qiymatining pasayishi va natijada ushbu qatlamdagi moddaning samarali yopishqoqlik koeffitsientining pasayishi bilan izohlanishi mumkin.

Mantiyadan Yer yadrosiga o'tish chegarasi juda aniq bo'lib qolmoqda. Yadro yuzasidan aks ettirilgan seysmik to'lqinlarning intensivligi va spektriga ko'ra, bunday chegara qatlamining qalinligi 1 km dan oshmaydi.

D.Yu. Pushcharovskiy, Yu.M. Pushcharovskiy (M.V. Lomonosov nomidagi Moskva davlat universiteti)

So'nggi o'n yilliklarda Yerning chuqur qobiqlarining tarkibi va tuzilishi zamonaviy geologiyaning eng qiziqarli muammolaridan biri bo'lib qolmoqda. Chuqur zonalar masalasi bo'yicha to'g'ridan-to'g'ri ma'lumotlar soni juda cheklangan. Shu nuqtai nazardan, Lesoto kimberlit quvuridan olingan mineral agregat alohida o'rin tutadi ( Janubiy Afrika), ~250 km chuqurlikda joylashgan mantiya jinslarining vakili sifatida qaraladi. Kola yarim orolida burg'ulangan va 12262 m ga etgan dunyodagi eng chuqur quduqdan topilgan yadro er qobig'ining chuqur gorizontlari - Yer sharining yupqa yuzasiga yaqin plyonka haqidagi ilmiy tushunchani sezilarli darajada kengaytirdi. Shu bilan birga, geofizikaning so'nggi ma'lumotlari va minerallarning strukturaviy o'zgarishlarini o'rganish bilan bog'liq eksperimentlar allaqachon tuzilish, tarkib va ​​Yer tubida sodir bo'ladigan jarayonlarning ko'plab xususiyatlarini modellashtirishga imkon beradi, ularning bilimlari yechimini topishga yordam beradi. sayyoraning shakllanishi va evolyutsiyasi, er qobig'i va mantiya dinamikasi, manbalar kabi zamonaviy tabiatshunoslikning asosiy muammolari. mineral resurslar, katta chuqurlikdagi xavfli chiqindilarni yo'q qilish xavfini baholash, Yerning energiya resurslari va boshqalar.

Yer tuzilishining seysmik modeli

taniqli model ichki tuzilishi Yer (uning yadro, mantiya va yer qobig'iga bo'linishi) 20-asrning birinchi yarmida seysmologlar G. Jeffreys va B. Gutenberg tomonidan ishlab chiqilgan. Buning hal qiluvchi omili sayyora radiusi 6371 km bo'lgan 2900 km chuqurlikda yer shari ichida seysmik to'lqinlarning o'tish tezligining keskin pasayishining aniqlanishi edi. Belgilangan chegaradan to'g'ridan-to'g'ri uzunlamasına seysmik to'lqinlarning tarqalish tezligi 13,6 km/s, undan pastda esa 8,1 km/s. Bu shunday mantiya yadro chegarasi.

Shunga ko'ra, yadro radiusi 3471 km. Mantiyaning yuqori chegarasi Mohorovichning seysmik qismidir ( Moho, M), 1909 yilda Yugoslaviya seysmologi A. Mohorovichich (1857-1936) tomonidan aniqlangan. U yer qobig'ini mantiyadan ajratib turadi. Ushbu tezlik chegarasida uzunlamasına to'lqinlar er qobig'idan o'tish tezligi 6,7-7,6 dan 7,9-8,2 km / s gacha keskin oshadi, ammo bu turli xil chuqurlik darajalarida sodir bo'ladi. Materiklar ostida M kesimining chuqurligi (ya'ni er qobig'ining tagligi) bir necha o'nlab kilometrlarni tashkil etadi va ba'zi tog'li tuzilmalar ostida (Pomir, And tog'lari) 60 km ga etadi, okean havzalari ostida esa, M. suv ustunini hisobga olgan holda, chuqurligi atigi 10-12 km . Umuman olganda, bu sxemada er qobig'i yupqa qobiq shaklida ko'rinadi, mantiya esa er radiusining 45% gacha chuqurlikda cho'zilgan.

Ammo 20-asrning o'rtalarida Yerning yanada chuqurroq tuzilishi haqidagi g'oyalar fanga kirdi. Yangi seysmologik ma'lumotlarga asoslanib, yadroni ichki va tashqi, mantiyani esa pastki va yuqori qismlarga bo'lish mumkin bo'ldi (1-rasm). Qabul qilingan ushbu model keng foydalanish, bugungi kunda ham foydalanilmoqda. Uni avstraliyalik seysmolog K.E. Bullen, 40-yillarning boshlarida Yerni zonalarga bo'lish sxemasini taklif qilgan va u harflar bilan belgilagan: A - er qobig'i, B - 33-413 km chuqurlik oralig'idagi zona, C - 413- 984 km, D - 984-2898 km zona, D - 2898-4982 km, F - 4982-5121 km, G - 5121-6371 km (Yerning markazi). Bu zonalar seysmik xarakteristikalari bilan farqlanadi. Keyinchalik u D zonasini D "(984-2700 km) va D" (2700-2900 km) zonalariga ajratdi. Hozirgi vaqtda ushbu sxema sezilarli darajada o'zgartirildi va adabiyotda faqat D "qatlami keng qo'llaniladi. Uning asosiy xarakteristikasi seysmik tezlik gradientlarining yuqorida joylashgan mantiya mintaqasi bilan solishtirganda pasayishi hisoblanadi.

Guruch. 1. Yerning chuqur tuzilishi diagrammasi

Seysmologik tadqiqotlar qanchalik ko'p o'tkazilsa, seysmik chegaralar shunchalik ko'p bo'ladi. Global chegaralar 410, 520, 670, 2900 km deb hisoblanadi, bu erda seysmik to'lqinlar tezligining oshishi ayniqsa sezilarli. Ular bilan bir qatorda oraliq chegaralar ajratiladi: 60, 80, 220, 330, 710, 900, 1050, 2640 km. Bundan tashqari, geofiziklarning 800, 1200-1300, 1700, 1900-2000 km chegaralari mavjudligi haqida ko'rsatmalar mavjud. N.I. Pavlenkova yaqinda global chegara sifatida 100-chi chegarani ajratib ko'rsatdi, bu yuqori mantiyaning bloklarga bo'linishining pastki darajasiga to'g'ri keladi. Oraliq chegaralar turli xil fazoviy taqsimotga ega, bu mantiyaning fizik xususiyatlarining lateral o'zgaruvchanligini ko'rsatadi, ular bog'liqdir. Global chegaralar hodisalarning boshqa toifasini ifodalaydi. Ular Yer radiusi bo'ylab mantiya muhitidagi global o'zgarishlarga mos keladi.

Belgilangan global seysmik chegaralar geologik va geodinamik modellarni qurishda qo'llaniladi, bu ma'noda oraliq chegaralar esa hozirgacha deyarli e'tiborni jalb qilmagan. Shu bilan birga, ularning namoyon bo'lish ko'lami va intensivligidagi farqlar sayyora tubidagi hodisalar va jarayonlarga oid farazlar uchun empirik asos yaratadi.

Quyida biz geofizik chegaralarning yuqori bosim va harorat ta'sirida minerallardagi strukturaviy o'zgarishlarning so'nggi natijalari bilan qanday bog'liqligini ko'rib chiqamiz, ularning qiymatlari yer chuqurligi sharoitlariga mos keladi.

Chuqur er qobig'i yoki geosferalarning tarkibi, tuzilishi va mineral assotsiatsiyasi muammosi, shubhasiz, hali ham yakuniy yechimdan uzoqdir, ammo yangi eksperimental natijalar va g'oyalar tegishli g'oyalarni sezilarli darajada kengaytiradi va batafsil bayon qiladi.

Zamonaviy qarashlarga ko'ra, mantiya tarkibida nisbatan kichik guruh ustunlik qiladi kimyoviy elementlar: Si, Mg, Fe, Al, Ca va O. Tavsiya etilgan geosfera tarkibi modellari birinchi navbatda ushbu elementlarning nisbatlaridagi farqga (variatsiyalar Mg / (Mg + Fe) = 0,8-0,9; (Mg + Fe) / Si = 1,2R1,9), shuningdek Al va tarkibidagi farqlarga asoslanadi. chuqur jinslar uchun boshqa nodir elementlar. Kimyoviy va mineralogik tarkibiga ko'ra, ushbu modellar o'z nomlarini oldi: pirolitik(asosiy minerallar olivin, piroksenlar va granat 4:2:1 nisbatda), piklogitik(asosiy minerallar piroksen va granat, olivinning ulushi 40% gacha kamayadi) va eklogitlar, eklogitlarga xos bo'lgan piroksen-granat assotsiatsiyasi bilan bir qatorda ba'zi noyob minerallarni ham o'z ichiga oladi, xususan, al-o'z ichiga olgan siyanit Al2SiO5 (yuqoriga qadar). 10 og'.% gacha). Biroq, bu barcha petrologik modellar birinchi navbatda tegishli yuqori mantiya jinslari~670 km chuqurlikgacha cho'zilgan. Chuqurroq geosferalarning massaviy tarkibiga kelsak, faqat ikki valentli elementlar oksidlarining (MO) kremniyga (MO/SiO2) nisbati piroksenga (Mg) nisbatan olivin (Mg, Fe) 2SiO4 ga yaqinroq bo‘lishi taxmin qilinadi. , Fe)SiO3 va Minerallarda turli strukturali buzilishlarga ega perovskit fazalari (Mg, Fe)SiO3, NaCl tipidagi tuzilishga ega magneziuustit (Mg, Fe)O va boshqa fazalar ancha kichikroq miqdorda ustunlik qiladi.

Barcha taklif qilingan modellar juda umumlashtirilgan va faraziydir. Olivin hukmron bo'lgan yuqori mantiyaning pirolitik modeli shuni ko'rsatadiki, u ancha yaqinroq. kimyoviy tarkibi chuqurroq mantiya bilan. Aksincha, piklogitik model mantiyaning yuqori va qolgan qismlari o'rtasida ma'lum bir kimyoviy kontrast mavjudligini taxmin qiladi. Aniqroq eklogitik model yuqori mantiyada alohida eklogitik linzalar va bloklarning mavjudligiga imkon beradi.

Yuqori mantiya bilan bog'liq strukturaviy-mineralogik va geofizik ma'lumotlarni uyg'unlashtirishga urinish katta qiziqish uyg'otadi. Taxminan 20 yil davomida ~410 km chuqurlikdagi seysmik to'lqin tezligining oshishi asosan olivin a-(Mg, Fe)2SiO4 ning vadsleyit b-(Mg, Fe)2SiO4 ga tarkibiy qayta joylashishi bilan bog'liq deb taxmin qilingan. elastiklik koeffitsientlarining katta qiymatlari bilan zichroq fazaning shakllanishi bilan birga keladi. Geofizik ma'lumotlarga ko'ra, Yerning ichki qismidagi bunday chuqurliklarda seysmik to'lqinlarning tezligi 3-5% ga oshadi, olivinning vadsleyitga strukturaviy qayta joylashishi (ularning elastik modullarining qiymatlariga muvofiq) o'sish bilan birga bo'lishi kerak. seysmik to'lqinlar tezligida taxminan 13% ga. Biroq, natijalar eksperimental tadqiqotlar at olivin va olivin-piroksen aralashmasi yuqori haroratlar va bosimlar 200-400 km chuqurlik oralig'ida seysmik to'lqin tezligining hisoblangan va eksperimental o'sishining to'liq mos kelishini aniqladi. Olivin yuqori zichlikdagi monoklinik piroksenlar bilan taxminan bir xil elastiklikka ega bo'lganligi sababli, bu ma'lumotlar pastki zonada yuqori elastik granataning yo'qligini ko'rsatishi kerak, uning mantiyada mavjudligi muqarrar ravishda seysmik to'lqinlar tezligining sezilarli darajada oshishiga olib keladi. Biroq, garnetsiz mantiya haqidagi bu g'oyalar uning tarkibining petrologik modellari bilan ziddiyatga tushib qoldi.

Jadval 1. Pirolitning mineral tarkibi (L. Liu, 1979 yil bo'yicha)

Shunday qilib, seysmik to'lqin tezligining 410 km chuqurlikda sakrashi, asosan, yuqori mantiyaning Na bilan boyitilgan qismlari ichidagi piroksenli granatlarning tarkibiy qayta joylashishi bilan bog'liq degan fikr paydo bo'ldi. Bunday model yuqori mantiyada konveksiyaning deyarli to'liq yo'qligini nazarda tutadi, bu zamonaviy geodinamik tushunchalarga zid keladi. Ushbu qarama-qarshiliklarni bartaraf etishni temir va vodorod atomlarini vadsleyit tuzilishiga kiritish imkonini beruvchi yuqori mantiyaning yaqinda taklif qilingan yanada to'liq modeli bilan bog'lash mumkin.

Guruch. 2. M. Akaogi (1997) ma'lumotlariga ko'ra, bosim (chuqurlik) ortishi bilan pirolit minerallarining hajm nisbatlarining o'zgarishi. Minerallarning belgilari: Ol - olivin, Gar - granat, Cpx - monoklinik piroksenlar, Opx - rombsimon piroksenlar, MS - "modifikatsiyalangan shpinel", yoki vadsleyit (b-(Mg, Fe)2SiO4), Sp - shpinel, Mj - mejorit Mg3 (Fe, Al, Si)2(SiO4)3, Mw - magneziovustit (Mg, Fe)O, Mg-Pv -Mg-perovskit, Ca-Pv-Ca-perovskit, X - taxminiy Al- tarkibida ilmenit kabi tuzilishga ega fazalar , Ca-ferrit va/yoki hollandit

Olivinning vadsleyitga polimorf oʻtishi kimyoviy tarkibning oʻzgarishi bilan kechmasa-da, granat ishtirokida dastlabki olivinga nisbatan Fe bilan boyitilgan vadsleyit hosil boʻlishiga olib keladigan reaksiya sodir boʻladi. Bundan tashqari, vadsleyit olivinga qaraganda ko'proq vodorod atomlarini o'z ichiga olishi mumkin. Vadsleyit tuzilishida Fe va H atomlarining ishtiroki uning qattiqligining pasayishiga va shunga mos ravishda ushbu mineral orqali o'tadigan seysmik to'lqinlarning tarqalish tezligining pasayishiga olib keladi.

Bundan tashqari, Fe bilan boyitilgan vadsleyitning hosil bo'lishi mos keladigan reaktsiyada ko'proq olivinning ishtirok etishini ko'rsatadi, bu 410-qism yaqinidagi jinslarning kimyoviy tarkibining o'zgarishi bilan birga bo'lishi kerak. Ushbu transformatsiyalar haqidagi g'oyalar zamonaviy global tomonidan tasdiqlangan. seysmik ma'lumotlar. Umuman olganda, yuqori mantiyaning bu qismining mineralogik tarkibi ko'proq yoki kamroq aniq ko'rinadi. Agar pirolitik minerallar assotsiatsiyasi haqida gapiradigan bo'lsak (1-jadval), u holda uning ~800 km chuqurlikka aylanishi etarlicha batafsil o'rganilgan va 1-rasmda umumlashtirilgan. 2. Bunda 520 km chuqurlikdagi global seysmik chegara vadsleyit b-(Mg, Fe)2SiO4 ning ringwooditga - g-modifikatsiyasiga (Mg, Fe)2SiO4 ning shpinel strukturasi bilan qayta joylashishiga mos keladi. Piroksen (Mg, Fe)SiO3 granatasi Mg3(Fe, Al, Si)2Si3O12 ning transformatsiyasi yuqori mantiyada kengroq chuqurlik oralig'ida sodir bo'ladi. Shunday qilib, yuqori mantiyaning 400-600 km oralig'idagi barcha nisbatan bir hil qobiq asosan granat va shpinel strukturali fazalarni o'z ichiga oladi.

Mantiya jinslari tarkibi uchun hozirda taklif qilingan barcha modellar ulardagi Al2O3 miqdorini ~4 wt miqdorida bo'lishiga imkon beradi. %, bu ham strukturaviy o'zgarishlarning o'ziga xos xususiyatlariga ta'sir qiladi. Shu bilan birga, ta'kidlanishicha, yuqori mantiyaning turli xil tarkibga ega bo'lgan ba'zi joylarida Al korund Al2O3 yoki siyanit Al2SiO5 kabi minerallarda to'planishi mumkin, ular bosim va haroratlarda ~ 450 km chuqurlikda aylanadi. korund va stishovitga - SiO2 ning modifikatsiyasi, strukturasi SiO6 oktaedr ramkasini o'z ichiga oladi. Bu minerallarning ikkalasi ham nafaqat pastki mantiyada, balki chuqurroqda ham saqlanib qolgan.

400-670 km zonaning kimyoviy tarkibining eng muhim komponenti suv bo'lib, uning tarkibi, ba'zi ma'lumotlarga ko'ra, ~0,1 wt. % va mavjudligi birinchi navbatda Mg-silikatlar bilan bog'liq. Ushbu qobiqda saqlanadigan suv miqdori shunchalik kattaki, u Yer yuzasida qalinligi 800 m bo'lgan qatlamni tashkil qiladi.

670 km chegara ostidagi mantiya tarkibi

So'nggi ikki-uch o'n yillikda yuqori bosimli rentgen kameralari yordamida minerallarning strukturaviy o'tishlarini o'rganish geosferalarning tarkibi va tuzilishining ba'zi xususiyatlarini 670 km chegaradan chuqurroq modellashtirish imkonini berdi. Ushbu tajribalarda o'rganilayotgan kristall ikkita olmos piramidasi (anvillar) orasiga joylashtiriladi, siqilganda mantiya va er yadrosi ichidagi bosimlarga mos keladigan bosim hosil bo'ladi. Shunga qaramay, Yerning butun ichki qismining yarmidan ko'pini tashkil etadigan mantiyaning bu qismi haqida hali ham ko'plab savollar mavjud. Hozirgi vaqtda ko'pchilik tadqiqotchilar bu chuqur (an'anaviy ma'noda pastroq) mantiya asosan perovskitga o'xshash fazadan (Mg, Fe) SiO3 dan iborat degan fikrga qo'shiladi, bu uning hajmining taxminan 70% ni (hajmning 40%) tashkil qiladi. butun Yerning). ) va magneziuustit (Mg, Fe) O (~ 20%). Qolgan 10% stishovit va Ca, Na, K, Al va Fe ni o'z ichiga olgan oksid fazalari bo'lib, ularning kristallanishi ilmenit-korundning (qattiq eritmasi (Mg, Fe)SiO3-Al2O3), kubik perovskitning strukturaviy turlarida ruxsat etiladi. CaSiO3) va Caferrit (NaAlSiO4). Ushbu birikmalarning hosil bo'lishi turli xil strukturaviy o'zgarishlar bilan bog'liq yuqori mantiya minerallari. Bunda 410-670 km chuqurlik oralig'ida yotuvchi nisbatan bir hil qobiqning asosiy mineral fazalaridan biri shpinelsimon ringwoodit navbatda (Mg, Fe)-perovskit va Mg-vustit assotsiatsiyasiga aylanadi. 670 km, bu erda bosim ~ 24 GPa. O'tish zonasining yana bir muhim komponenti, granat oilasining a'zosi bo'lgan Mg3Al2Si3O12 piropi rombsimon perovskit (Mg, Fe)SiO3 va korund-ilmenit (Mg, Fe)SiO3 - Al2O3 ning qattiq eritmasi hosil bo'lishi bilan transformatsiyaga uchraydi. biroz yuqoriroq bosim. Bu o'tish 850-900 km burilishda seysmik to'lqinlar tezligining oraliq seysmik chegaralaridan biriga mos keladigan o'zgarishi bilan bog'liq. Andradit Ca-granatining ~21 GPa past bosimlarda o'zgarishi yuqorida aytib o'tilgan pastki mantiyaning yana bir muhim tarkibiy qismi - kubik Ca-perovskit CaSiO3 hosil bo'lishiga olib keladi. Ushbu zonaning asosiy minerallari (Mg,Fe) - perovskit (Mg,Fe)SiO3 va Mg-vustit (Mg, Fe)O o'rtasidagi qutb nisbati etarlicha keng diapazonda va bosim ostida ~1170 km chuqurlikda o'zgaradi. ~29 GPa va 2000-2800 0C harorat 2:1 dan 3:1 gacha o'zgaradi.

MgSiO3 ning rombsimon perovskit tuzilishi bilan pastki mantiya chuqurligiga mos keladigan bosimlarning keng diapazonida ajoyib barqarorligi uni ushbu geosferaning asosiy tarkibiy qismlaridan biri deb hisoblash imkonini beradi. Ushbu xulosaga asos bo'lgan tajribalar Mg-perovskit MgSiO3 namunalari atmosfera bosimidan 1,3 million marta yuqori bosimga duchor qilingan va bir vaqtning o'zida olmos orasiga joylashtirilgan namunaga taxminan 2000 0C haroratli lazer nurlari qo'llangan. anvillar.

Shunday qilib, ~2800 km chuqurlikda, ya'ni pastki mantiyaning pastki chegarasi yaqinida mavjud bo'lgan sharoitlar modellashtirildi. Ma’lum bo‘lishicha, tajriba davomida ham, undan keyin ham mineral o‘zining tuzilishi va tarkibini o‘zgartirmagan. Shunday qilib, L. Liu, shuningdek, E. Nittl va E. Janloz Mg-perovskitning barqarorligi uni Yerdagi eng keng tarqalgan mineral sifatida ko'rib chiqishga imkon beradi, degan xulosaga kelishdi, shekilli, uning massasining deyarli yarmini tashkil qiladi.

FexO vustit barqaror emas, uning tarkibi pastki mantiya sharoitida stexiometrik koeffitsient x qiymati bilan tavsiflanadi.< 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.

Shuni ta'kidlash kerakki, katta chuqurlikdagi perovskitga o'xshash fazalar juda cheklangan miqdordagi Feni o'z ichiga olishi mumkin va chuqur birikma minerallari orasida Fe ning yuqori konsentratsiyasi faqat magneziovustitga xosdir. Shu bilan birga, magneziuustit uchun, yuqori bosim ta'sirida, tarkibida mavjud bo'lgan temirning bir qismi mineral tarkibida qoladigan temir temirga, bir vaqtning o'zida tegishli miqdorni chiqarish bilan o'tish imkoniyati. neytral temir ekanligi isbotlangan. Ushbu ma'lumotlarga asoslanib, Karnegi instituti geofizika laboratoriyasi xodimlari X. Mao, P. Bell va T. Yagi Yer qa'ridagi moddalarning differensiatsiyasi haqida yangi g'oyalarni ilgari surdilar. Birinchi bosqichda gravitatsion beqarorlik tufayli magneziovustit chuqurlikka cho'kadi, bu erda bosim ta'sirida neytral shakldagi temirning bir qismi undan ajralib chiqadi. Pastroq zichlik bilan ajralib turadigan qoldiq magneziovustit yuqori qatlamlarga ko'tarilib, u erda yana perovskitga o'xshash fazalar bilan aralashadi. Ular bilan aloqa stexiometriyani tiklash bilan birga keladi (ya'ni elementlarning butun son nisbati). kimyoviy formula) magneziuustit va tasvirlangan jarayonni takrorlash imkoniyatiga olib keladi. Yangi ma'lumotlar chuqur mantiya uchun mumkin bo'lgan kimyoviy elementlar to'plamini biroz kengaytirish imkonini beradi. Masalan, N. Ross (1997) tomonidan tasdiqlangan ~900 km chuqurlikka mos keladigan bosimdagi magnezitning barqarorligi uning tarkibida uglerodning mumkin bo'lgan mavjudligini ko'rsatadi.

670 chizig'idan pastda joylashgan individual oraliq seysmik chegaralarni aniqlash strukturaviy o'zgarishlar to'g'risidagi ma'lumotlar bilan bog'liq. mantiya minerallari, bu turli xil shakllarni olishi mumkin. Chuqur mantiyaga to'g'ri keladigan fizik-kimyoviy parametrlarning yuqori qiymatlarida turli kristallarning ko'plab xususiyatlarining o'zgarishini R. Janlose va R. Xazenning fikriga ko'ra, tajribalar davomida qayd etilgan vuestitning ion-kovalent bog'lanishlarining qayta tuzilishi bo'lishi mumkin. 70 gigapaskal (GPa) (~1700 km) bosimda atomlararo o'zaro ta'sirlarning metall turi bilan bog'liq. 1200 bosqich SiO2 ning stishovit strukturasi bilan CaCl2 strukturaviy turiga (rutil TiO2 ning rombik analogi) qayta joylashishiga va uning keyinchalik a-PbO2 va ZrO2 o'rtasidagi oraliq tuzilishga ega fazaga aylanishiga 2000 km to'g'ri kelishi mumkin. kremniy-kislorodli oktaedrning zichroq qadoqlanishi (L.S. Dubrovinskiy va boshqalar ma'lumotlari). Shuningdek, ushbu chuqurliklardan (~ 2000 km) boshlab, 80-90 GPa bosimda perovskitga o'xshash MgSiO3 ning parchalanishiga ruxsat beriladi, bu MgO periklaza va erkin kremniy dioksidining ko'payishi bilan birga keladi. Bir nechta bilan ko'proq bosim(~ 96 GPa) va 800 0C haroratda FeO dagi politipiyaning namoyon bo'lishi aniqlandi, bu Fe atomlari pozitsiyalarda joylashgan nikelga qarshi domenlar bilan almashinadigan NiAs nikel tipidagi tarkibiy qismlarning shakllanishi bilan bog'liq. As atomlari va O atomlari - Ni atomlari pozitsiyalarida. D" chegarasi yaqinida korund strukturasi bilan Al2O3 ning Rh2O3 strukturali fazaga aylanishi sodir bo'ladi, u ~100 GPa bosimda, ya'ni ~2200–2300 km chuqurlikda eksperimental modellashtirilgan. "O'tish magneziovustit strukturasidagi Fe atomlarining yuqori spinli (HS) dan past spinli holatiga (LS), ya'ni ularning o'zgarishi. elektron tuzilma. Shu munosabat bilan shuni ta'kidlash kerakki, yuqori bosimdagi vuestit FeO ning tuzilishi kompozitsion nonstoixiometriya, atomik qadoqlash nuqsonlari, politip va elektron tuzilmaning o'zgarishi bilan bog'liq magnit tartibdagi o'zgarish (HS => LS - o'tish) bilan tavsiflanadi. ) Fe atomlari. Qayd etilgan xususiyatlar vustitni D chegarasi yaqinida u bilan boyitilgan Yerning chuqur zonalarining o'ziga xos xususiyatlarini aniqlaydigan g'ayrioddiy xususiyatlarga ega bo'lgan eng murakkab minerallardan biri sifatida ko'rib chiqishga imkon beradi.

Guruch. 3. D.M.ning fikricha, ichki (qattiq) yadroning Fe7S-mumkin komponentining tetragonal tuzilishi. Sherman (1997)

Seysmologik o'lchovlar shuni ko'rsatadiki, Yerning ichki (qattiq) va tashqi (suyuq) yadrolari faqat bir xil fizik-kimyoviy parametrlarga ega bo'lgan metall temirdan iborat yadro modeli asosida olingan qiymatga nisbatan pastroq zichlik bilan tavsiflanadi. Aksariyat tadqiqotchilar zichlikning bunday pasayishini yadroda temir bilan qotishma hosil qiluvchi Si, O, S va hatto O kabi elementlarning mavjudligi bilan izohlashadi. Bunday "Faustian" fizik-kimyoviy sharoitlar uchun mumkin bo'lgan fazalar orasida (bosim ~250 GPa va harorat 4000-6500 0S), taniqli Cu3Au strukturali Fe3S va Fe7S, tuzilishi shaklda ko'rsatilgan. 3. Yadroda bo'lishi kerak bo'lgan yana bir faza b-Fe bo'lib, uning tuzilishi Fe atomlarining to'rt qatlamli yaqin o'rash bilan tavsiflanadi. Bu fazaning erish harorati 360 GPa bosimda 5000 0C deb baholanadi. Yadroda vodorod borligi uning temirda past eruvchanligi tufayli uzoq vaqtdan beri bahsli bo'lib kelgan. atmosfera bosimi. Biroq, so'nggi tajribalar (J. Badding, H. Mao va R. Hamley (1992) ma'lumotlari) buni aniqlashga imkon berdi. temir gidrid FeH yuqori harorat va bosimlarda hosil bo'lishi mumkin va 62 GPa dan ortiq bosimlarda barqaror bo'ladi, bu ~ 1600 km chuqurlikka to'g'ri keladi. Shu munosabat bilan, sezilarli miqdorlarning mavjudligi (40 mol.% gacha). vodorod yadroda juda maqbuldir va uning zichligini seysmologik ma'lumotlarga mos keladigan qiymatlarga kamaytiradi.

Katta chuqurlikdagi mineral fazalardagi strukturaviy o'zgarishlar to'g'risidagi yangi ma'lumotlar Yer tubida o'rnatilgan boshqa muhim geofizik chegaralarning adekvat talqinini topishga imkon beradi, deb taxmin qilish mumkin. Umumiy xulosa shundan iboratki, 410 va 670 km kabi global seysmik chegaralarda mineral tarkibida sezilarli o'zgarishlar mavjud. mantiya jinslari. Mineral o'zgarishlar ~850, 1200, 1700, 2000 va 2200-2300 km chuqurlikda, ya'ni pastki mantiya ichida ham qayd etilgan. Bu uning bir hil tuzilishi g'oyasidan voz kechishga imkon beradigan juda muhim holat.

20-asrning 80-yillariga kelib, Yerning butun hajmiga kirib borishga qodir bo'lgan uzunlamasına va ko'ndalang seysmik to'lqinlar usullaridan foydalangan holda seysmologik tadqiqotlar, faqat uning yuzasida tarqalgan sirtdan farqli o'laroq, hajmli deb ataladi. Shu qadar ahamiyatli bo'lib chiqdiki, ular sayyoramizning turli darajalari uchun seysmik anomaliyalar xaritalarini tuzishga imkon berdi. Bu boradagi fundamental ishlarni amerikalik seysmolog A. Dzevonskiy va uning hamkasblari olib bordilar.

Shaklda. 4-rasmda 1994-yilda chop etilgan seriyadagi shunga o'xshash xaritalarning namunalari ko'rsatilgan, garchi birinchi nashrlar 10 yil oldin paydo bo'lgan. Maqolada Yerning 50 dan 2850 km gacha bo'lgan chuqur qismlari uchun 12 ta xarita taqdim etilgan, ya'ni deyarli butun mantiyani qamrab oladi. Ushbu eng qiziqarli xaritalarda seysmik naqsh turli xil chuqurliklarda har xil ekanligini ko'rish oson. Buni tarqalish joylari va konturlaridan ko'rish mumkin. seysmik anomal hududlar, ular orasidagi o'tishlarning xususiyatlari va umuman olganda, kartalarning umumiy ko'rinishi. Ulardan ba'zilari turli xil seysmik to'lqin tezligiga ega bo'lgan hududlarni taqsimlashda katta xilma-xillik va kontrast bilan ajralib turadi (5-rasm), boshqalari esa ular o'rtasidagi yumshoqroq va soddaroq munosabatlarni ko'rsatadi.

Xuddi shu 1994 yilda nashr etilgan shunga o'xshash ish Yaponiyalik geofiziklar. Unda 78 dan 2900 km gacha bo'lgan darajalar uchun 14 ta xarita mavjud. Har ikkala xarita seriyasida Tinch okeanining heterojenligi yaqqol ko'rinadi, garchi kontur o'zgargan bo'lsa-da, er yadrosigacha kuzatilishi mumkin. Ushbu katta bir xillikdan tashqari, seysmik naqsh murakkabroq bo'lib, bir darajadan ikkinchisiga o'tishda sezilarli darajada o'zgaradi. Biroq, bu xaritalar orasidagi farq qanchalik muhim bo'lmasin, ularning ba'zilari o'rtasida o'xshashliklar mavjud. Ular kosmosda ijobiy va salbiy seysmik anomaliyalarning joylashishi va oxir-oqibatda bir xillik bilan ifodalanadi. umumiy xususiyatlar chuqur seysmik tuzilma. Bu bunday xaritalarni guruhlash imkonini beradi, bu esa turli xil seysmik naqshlarning intramantle qobiqlarini ajratish imkonini beradi. Va bu ish amalga oshirildi. Yapon geofiziklari tomonidan olib borilgan xaritalar tahliliga ko'ra, yanada fraktsiyali xaritani taklif qilish mumkin bo'ldi. yer mantiyasining tuzilishi shaklda ko'rsatilgan. 5 an'anaviy tuproq qobig'i modeliga nisbatan.

Ikkita yangi qoida mavjud:

Chuqur geosferalarning tavsiya etilgan chegaralari ilgari seysmologlar tomonidan ajratilgan seysmik chegaralar bilan qanday bog'liq? Taqqoslash shuni ko'rsatadiki, o'rta mantiyaning pastki chegarasi 1700 chegarasi bilan bog'liq bo'lib, uning global ahamiyati ishda ta'kidlangan. Uning yuqori chegarasi taxminan 800-900 chiziqlariga to'g'ri keladi. Yuqori mantiyaga kelsak, bu erda hech qanday tafovutlar yo'q: uning pastki chegarasi 670 chegarasi va yuqori chegarasi Mohorovichic chegarasi bilan ifodalanadi. Pastki mantiyaning yuqori chegarasining noaniqligiga alohida e'tibor beraylik. Keyingi tadqiqotlar davomida ma'lum bo'lishi mumkinki, yaqinda aniqlangan 1900 va 2000 yillardagi seysmik chegaralar uning qalinligini o'zgartirishga imkon beradi. Shunday qilib, taqqoslash natijalari mantiya tuzilishining taklif qilingan yangi modelining to'g'riligidan dalolat beradi.

Xulosa

Yerning chuqur tuzilishini o'rganish geologiya fanlarining eng yirik va eng muhim yo'nalishlaridan biridir. Yangi mantiya tabaqalanishi Yer avvalgidan ko'ra kamroq sxematik yaqinlashishga imkon beradi qiyin muammo chuqur geodinamika. Yer qobig'ining seysmik xususiyatlaridagi farq ( geosferalar), ularning fizik xossalari va mineral tarkibidagi farqni aks ettirib, ularning har birida alohida-alohida geodinamik jarayonlarni modellashtirish imkoniyatlarini yaratadi. Bu ma'noda geosferalar, hozir aniq bo'lganidek, ma'lum bir avtonomiyaga ega. Biroq, bu juda muhim mavzu ushbu maqola doirasidan tashqarida. Seysmik tomografiyaning keyingi rivojlanishi, shuningdek, ba'zi boshqa geofizik tadqiqotlar, shuningdek, chuqurliklarning mineral va kimyoviy tarkibini o'rganish Yerning tarkibi, tuzilishi, geodinamikasi va evolyutsiyasi bo'yicha ancha asoslangan konstruktsiyalarga bog'liq bo'ladi. bir butun.

Adabiyotlar ro'yxati

geotimes. 1994 jild. 39, No 6. 13-15-betlar.

Ross A. Yer mantiyasi qayta qurilgan // Tabiat. 1997 jild. 385-modda, No 6616. 490-b.

Tompson A.B. Yerning yuqori mantiyasidagi suv // Tabiat. 1992 jild. 358-son, 6384-son. 295-302-b.

Pushcharovskiy D.Yu. Erning chuqur minerallari // Priroda. 1980. N 11. S. 119-120.

Su V., Vudvord R.L., Dziewonski A.M. 12-darajali Mantiyadagi siljish tezligining heterojenligi modeli // J. Geophys. Res. 1994 jild. 99, N B4. P. 6945-6980.

J. Geol. soc. Yaponiya. 1994 jild. 100, No 1. P. VI-VII.

Pushcharovskiy Yu.M. Seysmik tomografiya va mantiya tuzilishi: tektonik istiqbol // Doklady AN. 1996. T. 351, N 6. S. 805-809.

Va eritilgan temirning yadrosi. U Yerning asosiy qismini egallab, sayyora massasining uchdan ikki qismini tashkil qiladi. Mantiya taxminan 30 kilometr chuqurlikdan boshlanib, 2900 kilometrga etadi.

Yer tuzilishi

Yer elementlarning bir xil tarkibiga ega (erning tortishish kuchi tufayli qochib ketgan vodorod va geliyni hisobga olmaganda). Yadrodagi temirni chetga surib qo'ysak, mantiya magniy, kremniy, temir va kislorod aralashmasi bo'lib, taxminan minerallar tarkibiga mos keladi.

Ammo ma'lum bir chuqurlikda minerallar aralashmasining aniq nima borligi yaxshi asoslanmagan murakkab masala. Biz mantiyadan, ma'lum vulqon otilishi natijasida paydo bo'lgan tosh bo'laklaridan, taxminan 300 kilometr chuqurlikdan, ba'zan esa ancha chuqurroqdan namunalar olishimiz mumkin. Ular mantiyaning eng yuqori qismi peridotit va eklogitdan iborat ekanligini ko'rsatadi. Mantiyadan oladigan eng qiziqarli narsa olmosdir.

Mantiyadagi harakatlar

Mantiyaning yuqori qismi uning ustida o'tadigan plitalar harakati bilan asta-sekin aralashtiriladi. Bunga ikkita faoliyat sabab bo'ladi. Birinchidan, bir-birining ostiga siljiydigan harakatlanuvchi plitalarning pastga qarab harakatlanishi mavjud. Ikkinchidan, mantiya jinsining yuqoriga qarab harakatlanishi, ikkita tektonik plitalar ajralib chiqqanda va bir-biridan ajralib chiqadi. Biroq, bu harakatlarning barchasi yuqori mantiyani to'liq aralashtirmaydi va geokimyogarlar yuqori mantiyani marmar kekining toshli versiyasi deb hisoblashadi.

Vulkanizmning jahon modellari, issiq nuqtalar deb ataladigan sayyoramizning bir nechta hududlari bundan mustasno, plitalar tektonikasining ta'sirini aks ettiradi. Issiq nuqtalar mantiyadagi materiallarning ko'tarilishi va tushishining kalitini, ehtimol, uning poydevoridan ancha chuqurroq ushlab turishi mumkin. Bugun sayyoramizning issiq nuqtalari haqida baquvvat ilmiy munozaralar olib borilmoqda.

Seysmik to'lqinlar bilan mantiyani o'rganish

Mantiyani o'rganishning eng kuchli usulimiz butun dunyo bo'ylab zilzilalardan kelib chiqadigan seysmik to'lqinlarni kuzatishdir. Ikki turli xil turlari seysmik to'lqinlar: P to'lqinlari (shunga o'xshash tovush to'lqinlari) va to'lqinlar S (masalan, silkitilgan arqondan to'lqinlar) mos keladi jismoniy xususiyatlar ular orqali o'tadigan toshlar. Seysmik toʻlqinlar yuzalarning ayrim turlarini aks ettiradi va boshqa turdagi yuzalarga urilganda ularni sindiradi (egadi). Olimlar bu effektlardan Yerning ichki yuzalarini aniqlash uchun foydalanadilar.

Bizning asboblarimiz shifokorlar o'z bemorlarini ultratovush tekshiruvidan o'tkazayotgani kabi Yer mantiyasini ko'rish uchun etarlicha yaxshi. Bir asrlik zilzila ma'lumotlarini to'plaganimizdan so'ng, biz mantiyaning ta'sirchan xaritalarini yaratishimiz mumkin.

Laboratoriyada mantiyani simulyatsiya qilish

Minerallar va jinslar yuqori bosim ostida o'zgaradi. Masalan, mantiyaning oddiy minerali olivin taxminan 410 kilometr chuqurlikda va yana 660 kilometr chuqurlikda turli kristall shakllarga aylanadi.

Mantiyadagi minerallarning xatti-harakatlarini o'rganish ikki yo'l bilan amalga oshiriladi: minerallar fizikasi tenglamalariga asoslangan kompyuter simulyatsiyasi va laboratoriya tajribalari. Shunday qilib, zamonaviy tadqiqotlar mantiyalar seysmologlar, dasturchilar va laboratoriya tadqiqotchilari tomonidan olib boriladi, ular endi mantiyaning istalgan joyidagi sharoitlarni olmos anvil hujayrasi kabi yuqori bosimli laboratoriya uskunalari yordamida takrorlay oladilar.

Mantiya qatlamlari va ichki chegaralari

Bir asrlik tadqiqotlar mantiya haqidagi bilimlardagi ba'zi bo'shliqlarni to'ldirdi. U uchta asosiy qatlamdan iborat. Yuqori mantiya qobiqning tubidan (Mohorovich) 660 kilometr chuqurlikka cho'zilgan. O'tish zonasi 410 dan 660 kilometrgacha bo'lgan masofada joylashgan bo'lib, u erda minerallarda sezilarli jismoniy o'zgarishlar mavjud.

Pastki mantiya 660 dan 2700 km gacha cho'zilgan. Bu erda seysmik to'lqinlar kuchli o'chiriladi va ko'pchilik tadqiqotchilar ularning ostidagi jinslar nafaqat kristallografiyada, balki kimyoviy tarkibida ham farq qiladi, deb hisoblashadi. Va mantiya tubidagi oxirgi bahsli qatlam qalinligi taxminan 200 kilometrni tashkil etadi va yadro va mantiya o'rtasidagi chegara hisoblanadi.

Nima uchun Yer mantiyasi alohida?

Mantiya Yerning asosiy qismi bo'lganligi sababli, uning tarixi muhim ahamiyatga ega. Mantiya Yerning tug'ilishi paytida hosil bo'lgan, xuddi temir yadrodagi suyuq magma okeani kabi. Qattiqlashganda, asosiy minerallarga mos kelmaydigan elementlar qobiq tepasida shkala bo'lib to'plangan. Keyin mantiya so'nggi 4 milliard yil davomida davom etgan sekin aylanishni boshladi. Yuqori mantiya soviy boshladi, chunki u sirt plitalarining tektonik harakatlari bilan aralashtiriladi va namlanadi.

Shu bilan birga, biz boshqalarning (Merkuriy, Venera va Mars) tuzilishi haqida ko'p narsalarni bilib oldik. Ular bilan taqqoslaganda, Yer faol, moylangan mantiyaga ega bo'lib, uning yuzasini har xil qiladigan bir xil element tufayli o'ziga xosdir: suv.

Ko'pchilik biladiki, Yer sayyorasi seysmik (tektonik) ma'noda yadro, mantiya va litosferadan (qobiq) iborat. Biz mantiya nima ekanligini ko'rib chiqamiz. Bu yadro va qobiq o'rtasida joylashgan qatlam yoki oraliq qobiqdir. Mantiya Yer hajmining 83% ni tashkil qiladi. Agar vaznni oladigan bo'lsak, unda Yerning 67% mantiyadir.

Ikki qatlamli mantiya

Yigirmanchi asrning boshlarida ham mantiya bir hil ekanligi umumiy qabul qilingan, ammo asr o'rtalarida olimlar u ikki qatlamdan iborat degan xulosaga kelishdi. Yadroga eng yaqin qatlam pastki mantiya hisoblanadi. Litosfera bilan chegaradosh qatlam yuqori mantiyadir. Yuqori mantiya Yerga taxminan 600 kilometr chuqurlikda kiradi. Pastki mantiyaning pastki chegarasi 2900 kilometrgacha chuqurlikda joylashgan.

Mantiya nimadan yasalgan?

Olimlar haligacha mantiyaga yaqinlasha olishmadi. Hech qanday burg'ulash hali unga yaqinlashishga imkon bermadi. Shuning uchun barcha tadqiqotlar eksperimental emas, balki nazariy va bilvosita amalga oshiriladi. Olimlar er mantiyasi haqida birinchi navbatda geofizik tadqiqotlar asosida xulosa chiqaradilar. Elektr o'tkazuvchanligi, seysmik to'lqinlar, ularning tarqalish tezligi va kuchi hisobga olinadi.

Yaponiyalik olimlar okean tog‘ jinslarini burg‘ulash orqali yer mantiyasiga yaqinlashish niyatlarini ma’lum qilishdi, biroq hozircha ularning rejalari amalda amalga oshirilmagan. Okean tubida er qobig'ining qatlami eng yupqa bo'lgan ba'zi joylar allaqachon topilgan, ya'ni mantiyaning yuqori qismiga atigi 3000 km burg'ulash mumkin. Qiyinchilik shundaki, burg'ulash okean tubida amalga oshirilishi kerak va shu bilan birga, burg'ulash og'ir tog' jinslari joylaridan o'tishi kerak bo'ladi va buni quyruq urinishi bilan solishtirish mumkin. bir ipning devorlarini sindirish uchun. Shubhasiz, to'g'ridan-to'g'ri mantiyadan olingan tosh namunalarini o'rganish imkoniyati uning tuzilishi va tarkibi haqida aniqroq tasavvur beradi.

Olmos va peridotlar

Turli geofizik va seysmik jarayonlar natijasida yer yuzasida paydo bo'ladigan mantiya jinslari informatsiondir. Masalan, olmoslar mantiya jinslariga tegishli. Ulardan ba'zilari, tadqiqotchilarning ta'kidlashicha, pastki mantiyadan ko'tariladi. Eng keng tarqalgan zotlar peridotlardir. Ular ko'pincha vulqon otilishi natijasida lavaga tashlanadi. Mantiya jinslarini o'rganish olimlarga mantiyaning tarkibi va asosiy xususiyatlari haqida ma'lum bir aniqlik bilan gapirish imkonini beradi.

Suyuqlik holati va suv

Mantiya magniy va temirga boy silikat jinslaridan tashkil topgan. Mantiyani tashkil etuvchi barcha moddalar akkordir. erigan, suyuqlik holati, chunki bu qatlamning harorati ancha yuqori - ikki yarim ming darajagacha. Suv ham Yer mantiyasining bir qismidir. Miqdoriy jihatdan u dunyo okeanidagidan 12 baravar ko'p. Mantiyadagi suv ta'minoti shundayki, agar u yer yuzasiga sachrasa, suv 800 metrga ko'tariladi.

Mantiyadagi jarayonlar

Mantiya chegarasi to'g'ri chiziq emas. Aksincha, ba'zi joylarda, masalan, Alp tog'lari mintaqasida, okeanlar tubida mantiya, ya'ni mantiya bilan bog'liq jinslar Yer yuzasiga ancha yaqin ko'tariladi. Bu jismoniy va kimyoviy jarayonlar mantiyadagi bu oqim er qobig'ida va er yuzasida sodir bo'layotgan voqealarga ta'sir qiladi. Bu haqida tog'larning, okeanlarning paydo bo'lishi, materiklar harakati haqida.