Що таке ядро мантія. Будова мантії землі і її склад. Тиск і температура
Д.Ю. Пущаровскій, Ю.М. Пущаровскій (МДУ ім. М.В. Ломоносова)
Склад і будова глибинних оболонок Землі в останні десятиліття продовжують залишатися однією з найбільш інтригуючих проблем сучасної геології. Число прямих даних про речовину глибинних зон дуже обмежено. У цьому плані особливе місце займає мінеральний агрегат з кимберлитовой трубки Лесото (Південна Африка), який розглядається як представник мантійних порід, що залягають на глибині ~ 250 км. Керн, піднятий з найглибшої в світі свердловини, пробуреної на Кольському півострові і досягла за позначку 12 262 м, істотно розширив наукові уявленняпро глибинні горизонтах земної кори - тонкої приповерхневої плівці земної кулі. Разом з тим новітні дані геофізики і експериментів, пов'язаних з дослідженням структурних перетворень мінералів, вже зараз дозволяють змоделювати багато особливостей будови, складу і процесів, що відбуваються в глибинах Землі, знання яких сприяє вирішенню таких ключових проблем сучасного природознавства, як формування та еволюція планети, динаміка земної кори і мантії, джерела мінеральних ресурсів, Оцінка ризику поховання небезпечних відходів на великих глибинах, Енергетичні ресурси Землі та ін.
Які три шари, що складають Землю? Він складається з трьох основних областей, які мають абсолютно різні хімічні склади: Кора: вона зазвичай ділиться на океанічну кору і континентальну кору. Мантія: вона розділена на мезосферу і астеносферу. Ядро: воно розділене на внутрішнє ядро і зовнішнє ядро. Напишіть п'ять основних шарів всередині Землі, яка визначається відмінностями у фізичних властивостях. Як відрізняється внутрішнє ядро зовнішнього ядра? Землю можна розділити на 5 основних верств відповідно до їх фізичними властивостями і, отже, відповідно до їх механічну міцність: літосфера, астеносфера, мезосфера, зовнішнє ядро і внутрішнє ядро.
Сейсмічна модель будови Землі
Широко відома модель внутрішньої будовиЗемлі (розподіл її на ядро, мантію і земну кору) розроблена сейсмологами Г. Джеффріс і Б. Гутенбергом ще в першій половині XX століття. Вирішальним фактором при цьому виявилося виявлення різкого зниження швидкості проходження сейсмічних хвиль усередині земної кулі на глибині 2900 км при радіусі планети 6371 км. Швидкість проходження поздовжніх сейсмічних хвиль безпосередньо над зазначеним рубежем дорівнює 13,6 км / с, а під ним - 8,1 км / с. Це і є межа мантії і ядра.
Конвективний потік металевого заліза цієї зони - це той, який генерує магнітне поле Землі. Незважаючи на високу температуру, матеріал внутрішнього сердечника сильніше через високого тиску і поводиться як тверде тіло. Опишіть літосферу. Яким чином він відрізняється від астеносфери? Літосфера, утворена корою і зовнішньої зоною верхньої мантії, досить жорстка, має ок. 100 км і в ньому швидкість сейсмічних хвиль постійно збільшується в залежності від глибини. Астеносфера - нижня межа верхньої мантії, яка частково злита.
Він простягається до 660 км, і в цей момент мантія відновлює свої характеристики міцності і жорсткості, так як швидкість хвиль випробовує нові дуже різкі зміни. Як межа між земною короюі мантією відрізняється від кордону між літосферою і астеносферой? Згодом було доведено, що перехід мантії кори здійснюється через область, товщина якої може сильно варіюватися від одного регіону до іншого. В основному базальтові породи. Найщільніший кам'янистий матеріал в мантії складається з силікатів заліза і магнію, але дуже слабких в кремнії.
Відповідно радіус ядра складає 3471 км. Верхньою межею мантії служить сейсмічний розділ Мохоровичича (Мохо, М), виділений югославським сейсмологом А. Мохоровичичем (1857-1936) ще в 1909 році. Він відокремлює земну кору від мантії. На цьому рубежі швидкості поздовжніх хвиль, що пройшли через земну кору, стрибкоподібно збільшуються з 6,7-7,6 до 7,9-8,2 км / с, однак відбувається це на різних глибинних рівнях. Під континентами глибина розділу М (тобто підошви земної кори) складає перші десятки кілометрів, причому під деякими гірськими спорудами (Памір, Анди) може досягати 60 км, тоді як під океанськими западинами, включаючи і товщу води, глибина дорівнює лише 10-12 км . Взагалі ж земна кора в цій схемі вимальовується як тонка шкаралупа, в той час як мантія поширюється в глибину на 45% земного радіуса.
Скелі переважно перідотіти. Межа між літосферою і астеносферой. Ця межа відповідає фазового переходу, пов'язаного з певними критичними значеннями тиску і температури, які досягаються на глибині, яка залежить від характеру матеріалів вище. - Перехід відбувається набагато глибше в відносно менш щільних матеріалах континентів, ніж в найщільнішою океанічної літосфері. - Астеносфера - це зона мантії, яка лежить в основі літосфери, з якої вона відрізняється набагато більш пластичним поведінкою.
Склад мантії Землі
Зокрема, середня швидкість хвиль Р, які першими досягли найближчих станцій, становила близько 6 км в секунду. Навпаки, сейсмічна енергія, зареєстрована на більш віддалених станціях, проходила зі швидкістю близько 8 км в секунду. Це пояснюється тим, що більша частина їх поїздки була виконана через регіон, склад якого полегшив зміщення сейсмічних хвиль. З цих даних Мохоровіча зробив висновок, що нижче 50 км був шар з властивостями, що значно відрізняються від властивостей, відповідних самому зовнішньому шару Землі.
Але в середині XX століття в науку ввійшли представлення про більш докладний глибинну будову Землі. На підставі нових сейсмологічних даних виявилося можливим розділити ядро на внутрішнє і зовнішнє, а мантію - на нижню і верхню (рис. 1). Ця модель, що одержала широке поширення, використовується і в даний час. Початок їй поклав австралійський сейсмолог К.Є. Буллен, який запропонував на початку 40-х років схему поділу Землі на зони, які позначив буквами: А - земна кора, В - зона в інтервалі глибин 33-413 км, С - зона 413-984 км, D - зона 984-2898 км , Д - 2898-4982 км, F - 4982-5121 км, G - 5121-6371 км (центр Землі). Ці зони відрізняються сейсмічними характеристиками. Пізніше зону D він розділив на зони D "(984-2700 км) і D" (2700-2900 км). В даний час ця схема значно видозмінено і лише шар D "широко використовується в літературі. Його головна характеристика- зменшення градієнтів сейсмічних швидкостей у порівнянні з вищерозміщених областю мантії.
Загальна структура планети Земля
Які докази використовував Бено Гутенберг, щоб продемонструвати існування центрального ядра на Землі? Близько 140 º знову з'являється, але з затримкою в 2 хвилини в залежності від пройденої відстані. Однак насправді відбувається те, що тіньова зона створюється заломленням зазначених хвиль Р, що входять в ядро. Цей висновок підтверджується тим фактом, що швидкості Р-хвиль знижуються на 40% при входженні в ядро. Оскільки злиття зменшує еластичність порід, це вказує на існування шару рідини нижче кам'янистій мантії.
Мал. 1. Схема глибинної будови Землі
Внутрішнє ядро, має радіус 1225 км, тверде і має велику щільність - 12,5 г / см3. Зовнішнє ядро рідке, його щільність 10 г / см3. На кордоні ядра і мантії відзначається різкий стрибок не тільки в швидкості поздовжніх хвиль, але і в щільності. У мантії вона знижується до 5,5 г / см3. Шар D ", що знаходиться в безпосередньому зіткненні з зовнішнім ядром, відчуває його вплив, оскільки температури в ядрі значно перевищують температури мантії. Місцями даний шар породжує величезні, спрямовані до поверхні Землі крізь мантійні тепломассопотоки, звані плюмами. Вони можуть проявлятися на планеті у вигляді великих вулканічних областей, як, наприклад, на Гавайських островах, в Ісландії та інших регіонах.
Опишіть перший метод, який використовується для точного вимірювання розміру внутрішнього сердечника. Усередині зовнішнього тіла знаходилося тверде внутрішнє ядро і відокремлювався від нього розривом Леманна. У 1960-х роках проводилися підземні ядерні випробування, щоб з'ясувати розміри ядра. Коли були відомі розташування і час вибуху, луна-сигнали сейсмічних хвиль, відскакує від внутрішнього сердечника, забезпечували точну міру для визначення розміру. Очевидне збільшення еластичності внутрішнього сердечника є доказом того, що ця внутрішня область тверда.
Верхня межа шару D "невизначена; її рівень від поверхні ядра може варіювати від 200 до 500 км і більше. Таким чином, можна зробити висновок, що даний шар відбиває нерівномірне і разноинтенсивное надходження енергії ядра в область мантії.
Кордоном нижньої і верхньої мантії в розглянутій схемі служить сейсмічний розділ, що лежить на глибині 670 км. Він має глобальне поширення й улаштовується стрибком сейсмічних швидкостей у бік їх збільшення, а також зростанням щільності речовини нижньої мантії. Цей розділ є також і кордоном змін мінерального складу порід у мантії.
Який з трьох шарів композиції Землі є найбільш об'ємним? Мантія є самим об'ємним шаром землі, що займає більше 82% ок. Різкі зміни середньої швидкості хвиль визначають основні характеристики внутрішньої частини Землі. Ці зміни викликані мінералами, які зазнали змін фази, а не були результатом розбіжностей в складі. У 200 км. Ця область переносить тепло від ядра до нижньої мантії, а в свою чергу Збільшений тепловий потік змусить верхню тверду мантію прогрітися, щоб плавати і повільно підніматися до поверхні.
Таким чином, нижня мантія, укладена між глибинами 670 і 2900 км, простягається по радіусу Землі на 2230 км. Верхня мантія має добре фіксується внутрішній сейсмічний розділ, що проходить на глибині 410 км. При переході цієї межі зверху вниз сейсмічні швидкості різко зростають. Тут, як і на нижній межі верхньої мантії, відбуваються суттєві мінеральні перетворення.
Ці висхідні шлейфи дуже гарячої породи можуть бути джерелом вулканічної активності, пов'язаної з гарячими точками Гаваїв і Ісландії. Які докази дає сейсмологія, яка вказує на те, що зовнішнє ядро є рідким? Щільність, розрахована для ядра і існування дипольного магнітного поля, Можлива тільки для рясного металу у Всесвіті, такого як залізо, хоча залізо має бути сплавлено з іншими менш щільними елементами, такими як нікель і сірка, які розчиняються в чавуну і сплавів з ним при високому тиску.
Верхню частину верхньої мантії і земну кору разом виділяють як літосферу, що є верхньою твердою оболонкою Землі, на противагу гідро- і атмосфері. Завдяки теорії тектоніки літосферних плит термін "літосфера" отримав широке розповсюдження. Теорія передбачає рух плит по астеносфері - розм'якшеному, частково, можливо, рідкому глибинному шарі зниженої в'язкості. Однак сейсмологія не вказує витриманою в просторі астеносфери. Для багатьох областей виявлені кілька астеносферних шарів, розташованих по вертикалі, а також уривчастість їх по горизонталі. Особливо виразно їхнє чергування фіксується в межах континентів, де глибина залягання астеносферних шарів (лінз) варіює від 100 км до багатьох сотень.
Зовнішній сердечник знаходиться в рідкому стані через високі температур, а внутрішній сердечник знаходиться в твердому стані через високого тиску. Чому метеорити вважаються ключами до складу внутрішньої частини Землі? Вивчення метеоритів дає важливі відомості про внутрішньому складіЗемлі. Багато з них утворені залізом і меншою кількістю нікелю, а інші - кам'янистими речовинами, що нагадують перідотіти. У земній корі і мантії є невеликий відсоток заліза, тому робиться висновок, що цей важкий метал рясний в ядрі.
Опишіть хімічний склад чотирьох основних шарів Землі: кору, мантію і ядро. Величезні гранітні інтрузії і метаморфічні породи, а також оголення базальтових і андезитових порід. Перерахуйте три процесу, які сприяли внутрішньої теплоті Землі. Тепло, що виділяється радіоактивним розпадомізотопів урану, торію і калію. Тепло виділяється, коли залізо кристалізується з утворенням твердого внутрішнього сердечника. Тепло, що виділяється зіткненням частинок під час освіти нашої планети. Опишіть процес руху.
Під океанськими абісальними западинами астеносферних шар лежить на глибинах 70-80 км і менш. Відповідно нижня межа літосфери фактично є невизначеною, а це створює великі труднощі для теорії кінематики літосферних плит, що і відзначається багатьма дослідниками.
Такі основи уявлень про будову Землі, сформовані на сьогодні. Далі звернемося до новітніх даними щодо глибинних сейсмічних рубежів, що представляють найважливішу інформаціюпро внутрішню будову планети.
Сейсмічна модель будови землі
Тепловий потік в корі виробляється в процесі руху. Потік повільний, тому кора діє як ізолятор, що пояснює величезний температурний градієнт. Швидкість, з якою теплові потоки змінюються в корі, тому уздовж осі центрально-океанічних хребтів, де кора має лише кілька кілометрів. товщини, швидкості потоку високі, а в старих щитах вони низькі.
В інших регіонах спостерігається високий тепловий потік, поверхневі магматичні інтрузії або більш високі концентрації радіоактивних матеріалів. Коротенько поясніть, як тепло переноситься через мантію. Геотермічний градієнт мантії набагато менше, ніж у земної кори, що вказує на більш ефективний процес передачі тепла від активної зонидо зовнішньої. Оскільки породи є поганими провідниками тепла, повинна існувати форма масового транспорту, в якій можуть протікати мантійні породи. Ця передача тепла через рух або циркуляцію речовини називається конвекцією.
Сучасні дані про сейсмічні межах
Тим більше проводиться сейсмологічних досліджень, тим більше з'являється сейсмічних кордонів. Глобальними прийнято вважати кордону 410, 520, 670, 2900 км, де збільшення швидкостей сейсмічних хвиль особливо помітно. Поряд з ними виділяються проміжні кордону: 60, 80, 220, 330, 710, 900, 1050, 2640 км. Додатково є вказівки геофізиків на існування кордонів 800, 1200-1300, 1700, 1900-2000 км. Н.І. Павленкова нещодавно як глобальної виділена кордон 100, що відповідає нижньому рівню поділу верхньої мантії на блоки. Проміжні кордону мають різне просторове поширення, що свідчить про латеральної мінливості фізичних властивостей мантії, від яких вони і залежать. Глобальні кордони представляють іншу категорію явищ. Вони відповідають глобальним змінам мантийной середовища по радіусу Землі.
Конвективний потік мантії - це сила, яка рухає жорсткими плитами літосферипо всій планеті, створюючи гірські хребти і вулканічну і сейсмічну активність усього світу. Пір'я надзеркальних порід генеруються в кордоні серцевини-мантії, звідки вона повільно піднімається до поверхні. Ці висхідні плюмами були б гарячої гілкою висхідного потоку в конвективному механізмі, чинному на мантію. Вважається, що на краях сходящейся пластини, де щільні і холодні літосфери підводяться, відбувається низхідний потік.
Цей щільний холодний матеріал в кінцевому підсумку опуститься до основної кордону. Вулкани, такі як землетруси та гірське утворення серед інших проявів, мають своє походження в змінах, що відбуваються на Землі через те, як він виділяє тепло. Щоб зрозуміти цей процес, ми повинні більше дізнатись про внутрішню структуру Землі.
Зазначені глобальні сейсмічні кордону використовуються при побудові геологічних і геодинамічних моделей, в той час як проміжні в цьому сенсі поки уваги майже не залучали. Тим часом відмінності в масштабах і інтенсивності їх прояву створюють емпіричну основу для гіпотез, що стосуються явищ і процесів в глибинах планети.
Через його фізичних властивостей, щільності і пружного поведінки Земля ділиться на: кору, мантію і ядро. Фізичні властивостіматеріалу на різних глибинах можуть бути виміряні побічно шляхом вивчення поширення сейсмічних хвиль, створюваних землетрусами.
Сучасні дані про сейсмічні межах
Його хімічний склад дуже схожий на хімічний склад кори, але з-за умов тиску і температури матеріал щільніше і має пластичне поведінку. Мантія розділена на верхню і нижню мантію. Другий розрив, званий Гутенберг, відокремлює основну мантію.
Нижче розглянемо, яким чином геофізичні рубежі співвідносяться з отриманими останнім часом результатами структурних змін мінералів під впливом високого тиску і температур, значення яких відповідають умовам земних глибин.
Склад верхньої мантії
Проблема складу, структури і мінеральних асоціацій глибинних земних оболонок або геосфер, звичайно, ще далека від остаточного рішення, однак нові експериментальні результати і ідеї істотно розширюють і деталізують відповідні подання.
Через свого фізичного стану ядро ділиться на: зовнішнє ядро, рідина, відповідальне за магнітне поле Землі, і внутрішнє ядро в твердому стані. Внутрішнє тепло Землі є двигуном змін, які ми спостерігаємо в земній корі, в геологічному масштабі часу. Це тепло виникло в механізмах, які формували планету і в природному розпаді радіоактивних ізотопів. Те, як тепло передається в різних частинах Землі, є конвекцією. Тобто є потоки або струми гарячого матеріалу, які при меншій щільності піднімаються, а потім опускаються при охолодженні.
Згідно з сучасними поглядами, в складі мантії переважає порівняно невелика група хімічних елементів: Si, Mg, Fe, Al, Ca і О. Пропоновані моделі складу геосфер в першу чергу грунтуються на відмінності співвідношень зазначених елементів (варіації Mg / (Mg + Fe) = 0,8-0,9; (Mg + Fe) / Si = 1,2Р1,9), а також на відмінностях у змісті Al і деяких інших більш рідкісних для глибинних порід елементів. Відповідно до хімічним і мінералогічним складом ці моделі отримали свої назви: піролітовая (головні мінерали - олівін, піроксени і гранат щодо 4: 2: 1), піклогітовая (головні мінерали - піроксен і гранат, а частка олівіну знижується до 40%) і еклогітовой, в якій поряд з характерною для еклогітов піроксен-гранатовий асоціацією присутні і деякі більш рідкісні мінерали, зокрема Al-якому кианит Al2SiO5 (до 10 мас.%). Однак всі ці петрологические моделі відносяться перш за все до порід верхньої мантії, що тягнеться до глибин ~ 670 км. Відносно валового складу глибших геосфер лише допускається, що ставлення оксидів двовалентних елементів (МО) до кремнезему (МО / SiO2) ~ 2, опиняючись ближче до оливину (Mg, Fe) 2SiO4, ніж до піроксенами (Mg, Fe) SiO3, а серед мінералів переважають перовскітовие фази (Mg, Fe) SiO3 з різними структурними спотвореннями, магнезіовюстіт (Mg, Fe) O зі структурою типу NaCl і деякі інші фази в значно менших кількостях.
Алмази і перидоти
Це схоже на те, що відбувається в атмосфері з рухом гарячих і холодних повітряних масабо те, що ми спостерігаємо, коли ми нагріваємо рідина. Модель, яка пояснює теплообмін між мантією і земною корою, називається тектонікою плит. Це передбачає, що перші 100 км земної поверхніповодяться як жорсткий, крихкий і не дуже щільний матеріал, званий літосферою, який включає в себе кору і невелику частину верхньої мантії. Літосфера спирається на шар більш щільного і більш рідкого матеріалу, званого астеносферой.
Всі запропоновані моделі досить узагальнені і гіпотетичні. Піролітовая модель верхньої мантії з переважанням олівіну передбачає її значно більшу близькість за хімічним складом зі всієї більш глибокої мантією. Навпаки, піклогітовая модель передбачає існування певного хімічного контрасту між верхньою і решті мантіями. Більш приватна еклогітовой модель допускає присутність у верхній мантії окремих еклогітовой лінз і блоків.
Великий інтерес представляє спроба узгодити структурно-мінералогічні і геофізичні дані, що відносяться до верхньої мантії. Вже близько 20 років допускається, що збільшення швидкостей сейсмічних хвиль на глибині ~ 410 км переважно пов'язано зі структурною перебудовою олівіну a- (Mg, Fe) 2SiO4 в вадслеіт b- (Mg, Fe) 2SiO4, що супроводжується утворенням більш щільною фази з великими значеннями коефіцієнтів пружності. Згідно геофізичними даними, на таких глибинах в надрах Землі швидкості сейсмічних хвиль зростають на 3-5%, тоді як структурна перебудова олівіну в вадслеіт (відповідно до значень їх модулів пружності) повинна супроводжуватися збільшенням швидкостей сейсмічних хвиль приблизно на 13%. Разом з тим результати експериментальних досліджень олівіну і суміші олівін-піроксен при високих температурах і тисках виявили повний збіг розрахованого і експериментального збільшення швидкостей сейсмічних хвиль в інтервалі глибин 200-400 км. Оскільки олівін має приблизно такий же пружністю, як і високощільні моноклінні піроксени, ці дані повинні були б вказувати на відсутність у складі нижележащей зони граната, що володіє високою пружністю, присутність якого в мантії неминуче викликало б більш значне збільшення швидкостей сейсмічних хвиль. Однак ці уявлення про безгранатовой мантії вступали в протиріччя з петрологические моделями її складу.
Таблиця 1. Мінеральний склад пиролита (по Л. Ліу, 1979)
Так з'явилася ідея про те, що стрибок в швидкостях сейсмічних хвиль на глибині 410 км пов'язаний в основному із структурною перебудовою піроксен-гранат всередині збагачених Na частин верхньої мантії. Така модель передбачає майже повне відсутність конвекції у верхній мантії, що суперечить сучасним геодінамичних уявленням. Подолання цих суперечностей можна пов'язати з недавно запропонованої повнішої моделлю верхньої мантії, що допускає входження атомів заліза і водню в структуру вадслеіта.
Мал. 2. Зміна об'ємних про- порцій мінералів пиролита при зростанні тисків (глубі- ни), по М. Акаогі (1997). Умовні позначення мінералів: Ol - олівін, Gar - гранат, Cpx - моноклінні піроксени, Opx - ромбічні піроксени, MS - "модіфіцірован- ная шпинель", або вадслеіт (b- (Mg, Fe) 2SiO4), Sp - шпінель, Mj - меджоріт Mg3 (Fe, Al, Si) 2 (SiO4) 3, Mw - магнезіовюстіт (Mg, Fe) O, Mg-Pv -Mg-перовскит, Cа-Pv-Cа- перовскит, X - предпо- що додаються Al- содер- жащие фази зі структурами типу ільменіту, Cа-фериту і / або голландита
У той час як поліморфний перехід олівіну в вадслеіт не супроводжується зміною хімічного складу, в присутності граната виникає реакція, що приводить до утворення вадслеіта, збагаченого Fe в порівнянні з вихідним олівіном. Більш того, вадслеіт може містити значно більше в порівнянні з олівіном атомів водню. Участь атомів Fe і Н в структурі вадслеіта призводить до зменшення її жорсткості і відповідно до зменшення швидкостей поширення сейсмічних хвиль, що проходять крізь цей мінерал.
Крім того, освіта збагаченого Fe вадслеіта передбачає залучення в відповідну реакцію більшої кількостіолівіну, що має супроводжуватися зміною хімічного складу порід поблизу розділу 410. Ідеї про ці трансформаціях підтверджуються сучасними глобальносейсміческімі даними. В цілому мінералогічний склад цієї частини верхньої мантії представляється більш-менш ясним. Якщо говорити про піролітовой мінеральної асоціації (табл. 1), то її перетворення аж до глибин ~ 800 км досліджено досить детально і в узагальненому вигляді представлено на рис. 2. При цьому глобальної сейсмічної кордоні на глибині 520 км відповідає перебудова вадслеіта b- (Mg, Fe) 2SiO4 в Рінгвуд - g-модифікацію (Mg, Fe) 2SiO4 зі структурою шпінелі. Трансформація піроксен (Mg, Fe) SiO3 гранат Mg3 (Fe, Al, Si) 2Si3O12 здійснюється у верхній мантії в більш широкому інтервалі глибин. Таким чином, вся щодо гомогенна оболонка в інтервалі 400-600 км верхньої мантії в основному містить фази із структурними типами граната і шпінелі.
Всі запропоновані в даний час моделі складу мантійних порід допускають вміст у них Al2O3 в кількості ~ 4 вагу. %, Яке також впливає на специфіку структурних перетворень. При цьому наголошується, що в окремих областях неоднорідною за складом верхньої мантії Al може бути зосереджений в таких мінералах, як корунд Al2O3 або кианит Al2SiO5, який при тисках і температурах, cответствующіх глибин ~ 450 км, трансформується в корунд і стишовит - модифікацію SiO2, структура якої містить каркас з SiO6 октаедрів. Обидва цих мінералу зберігаються не тільки в низах верхньої мантії, а й глибше.
Найважливіший компонент хімічного складу зони 400-670 км - вода, зміст якої, за деякими оцінками, становить ~ 0,1 вагу. % І присутність якої в першу чергу пов'язують з Mg-силікатами. Кількість запасеної в цій оболонці води настільки значно, що на поверхні Землі воно склало б шар потужністю 800 м.
Склад мантії нижче кордону 670 км
Проведені в останні два-три десятиліття дослідження структурних переходів мінералів з використанням рентгенівських камер високого тиску дозволили змоделювати деякі особливості складу і структури геосфер глибше кордону 670 км. У цих експериментах досліджуваний кристал поміщається між двома алмазними пірамідами (ковадлами), при стисненні яких створюються тиску, сумірних із тисками всередині мантії і земного ядра. Проте щодо цієї частини мантії, на частку якої припадає більше половини всіх надр Землі, як і раніше залишається багато питань. В даний час більшість дослідників згодні з ідеєю про те, що вся ця глибинна (нижня в традиційному розумінні) мантія в основному складається з перовскітоподобной фази (Mg, Fe) SiO3, на частку якої припадає близько 70% її обсягу (40% обсягу всієї Землі ), і магнезиовюстита (Mg, Fe) O (~ 20%). Решта 10% складають стишовит і оксидні фази, що містять Ca, Na, K, Al і Fe, кристалізація яких допускається в структурних типах ільменіту-корунду (твердий розчин (Mg, Fe) SiO3-Al2O3), кубічного перовскіту (CaSiO3) і Са фериту (NaAlSiO4). Освіта цих сполук пов'язане з різними структурними трансформаціями мінералів верхньої мантії. При цьому одна з основних мінеральних фаз щодо гомогенної оболонки, що лежить в інтервалі глибин 410-670 км,
Схожі реферати:
Сферичне будову планети по Е. Віхерта і Е. Зюссу. Сучасні програми вивчення надр за допомогою буріння надглибоких свердловин і сейсмічних хвиль. Особливості земної кори, літосфери, астеносфери, мантії і земного ядра, гравітаційна диференціація.
Сутність хвильового і геологічного уявлення геологічного розрізу. Особливості використання нейронних мереж для прогнозу руслових піщаників. Поняття картування сейсмофацій. Аналіз імпедансу і пористості з урахуванням глин в покришці і в підошві.
Хімічний складі фізико-хімічні особливості магми. Загальне поняття родоначальної магми, її головні ознаки і характеристики. Уявлення, гіпотези і докази про існування базальтової, гранітної, ультраосновной і андезитовой магми.
Поняття тектоносфери і її відмінність від більш глибоких оболонок Землі. Будова і склад земної кори, особливості гранітогнейсового шару. Будова і склад верхньої мантії, поняття сейсмічного хвилеводу. Закономірності в будові і розвитку тектоносфери.
3D сейсморозвідка вперше надала геологам, геофізики і промисловикам можливість отримувати інформацію про будову середовища в межскважинном просторі, що формується за результатами динамічного аналізу сейсмічного хвильового поля.
РЕФЕРАТ на тему: "Теорія походження Землі". 1.Содержаніе: 2.Введеніе 3.Образованіе мантії і ядра Землі 4. Диференціація мантії та освіта кори, гідросфери та атмосфери
Під щодо тонким шаром порід, що утворюють земну кору, на глибині від декількох кілометрів до декількох десятків кілометрів, знаходиться гранична зона (поверхня Мохо), що відокремлює кору Землі від її мантії.
Мантія є основною складовою тіла Землі. Її відносна маса оцінюється приблизно в 2/3 всієї маси нашої планети.
Верхній шар мантії є твердим і має, як і кора, різну товщину на суші і під океанічним дном. Ця тверда складова мантії, спільно із земною корою, утворює своєрідну жорстку оболонку Землі, яку називають літосферою. Під літосферою швидкість поширення сейсмічних хвиль зменшується, що вказує на зміну стану речовини, що утворює подлітосферний шар. Він більш пластичний, в порівнянні з вище-і нижчого рівня шарами мантії, і називається астеносферой.
Існує гіпотеза, що речовина, що становить земну мантію, безперервно переміщується, і у відносно глибоких шарах мантії, з ростом температури і тиску, воно переходить в більш щільні модифікації.
Під самим нижнім шаром мантії, на глибині близько 2900 км простягається ще одна прикордонна область, в якій сейсмічні хвилі різко змінюють характер поширення. Поперечні сейсмохвилі тут не поширюються взагалі, що вказує на зміну якісного складу речовини, що утворює подгранічний шар.
Тут проходить межа між мантією і ядром Землі.
ядро планети
Незважаючи на те, що існування ядра нашої планети відкрито ще в 1936 році, до теперішнього часу про його склад і будову відомо небагато. Це обумовлено тим, що вивчення ядра за допомогою сейсмоволн дуже важко через їх загасання на значних глибинах і поганий сейсмопроводності речовини, що утворює ядро. Крім того, температурно-барометричний режим, існуючий в ядрі дуже складно відтворити в лабораторних умовах.
На думку деяких вчених, в центрі земного ядра тиск може досягати 3 млн. Атм. При цьому цілком можливо, що речовини, що становлять центральні райони ядра не переходять в рідкий стан, і кристалізуються навіть при колосальних температурах. Вважається, що основна маса земного ядра представлена залізом або залізо-нікелевими сплавами, кількість яких у загальній масі ядра може досягати однієї третини.
згідно сучасними уявленнямипро будову земної ядра, виділяють зовнішню і внутрішню його складові.
Зовнішнє ядро є рідким, містить велику кількість заліза і знаходиться в безперервному русі. Саме з переміщенням шарів рідкої складової ядра планети пов'язують існування магнітного поля навколо Землі. Магнітне поле утворюється навколо провідника зі струмом, а оскільки железосодержащий рідкий шар ядра є провідником і постійно переміщається, виникнення в ньому потужних потоків електрики цілком зрозуміло.
Цей струм і утворює магнітне поле нашої планети.
На глибині трохи більше 5000 км простягається межа між рідким (зовнішнім) і твердим (внутрішнім) ядром.
Внутрішня область ядра вважається твердою. Відповідно до існуючої гіпотезі, тверда фаза речовини в ньому підтримується завдяки колосальним температур і тиску. Крім заліза в складі ядра можлива наявність більш легких елементів - кремнію, сірки, кисню, водню і т. Д.
Серед вчених існує гіпотеза, що під впливом величезних тисків ці речовини, які не є за своєю природою металами, здатні металізовані. Цілком можливо, що в складі твердого ядра нашої планети є навіть металізований водень.
У 2002 році професором Гарвардського університету А. Дзевонскі була висловлена гіпотеза, що всередині твердого внутрішнього ядра Землі є "саме внутрішнє" ядро, що має діаметр близько 600 км.
Це припущення було засновано на аналізі даних безлічі сейсмічних явищ, зібраних за три десятиліття. Для підтвердження гіпотези А. Дзевонскі необхідно розмістити по різних районах планети величезна кількість сейсмографів, щоб провести більш детальне вивчення характеру поширення сейсмоволн в самому центрі Землі.