Д.Ю. Пушчаровский, Ю.М. Пущаровский (Ломоносов атындағы Мәскеу мемлекеттік университеті)

Жердің терең қабығының құрамы мен құрылымы соңғы онжылдықтарда қазіргі геологияның ең қызықты мәселелерінің бірі болып қала береді. Терең аймақтардың заты туралы тікелей мәліметтер саны өте шектеулі. Осыған байланысты Лесото кимберлит құбырынан алынған минералды агрегат ерекше орын алады ( Оңтүстік Африка), ол ~ 250 км тереңдікте кездесетін мантия жыныстарының өкілі болып саналады. Кола түбегінде бұрғыланған және әлемдегі ең терең ұңғымадан алынған ядро ​​12,262 м биіктікке жетті, жер қыртысының терең көкжиектері - жұқа беткі қабық туралы ғылыми түсінікті едәуір кеңейтті. глобус... Сонымен қатар, минералдардың құрылымдық өзгерістерін зерттеуге байланысты соңғы геофизикалық мәліметтер мен эксперименттер Жердің тереңдігінде болып жатқан құрылымның, құрамның және процестердің көптеген ерекшеліктерін имитациялауға мүмкіндік береді. сияқты негізгі мәселелерді шешуге. қазіргі жаратылыстану, планетаның пайда болуы мен эволюциясы ретінде, жер қыртысы мен мантияның динамикасы, минералды ресурстардың көздері, қауіпті қалдықтардың үлкен тереңдікте шығарылуының тәуекелін бағалау, Жердің энергетикалық ресурстары және т.б.

Жер құрылымының сейсмикалық моделі

Жердің ішкі құрылымының белгілі моделі (оның ядроға, мантияға және жер қыртысына бөлінуі) сейсмологтар Г.Деффрис пен Б.Гутенберг 20 ғасырдың бірінші жартысында жасаған. Мұның шешуші факторы планетаның радиусы 6371 км болатын 2900 км тереңдікте жер шарының ішінде сейсмикалық толқындардың өту жылдамдығының күрт төмендеуін анықтау болды. Бойлық сейсмикалық толқындардың таралу жылдамдығы көрсетілген шекарадан жоғары 13,6 км / с, ал одан төмен - 8,1 км / с. Міне, бұл мантия-ядро шекарасы.

Тиісінше, ядро ​​радиусы 3471 км құрайды. Мантияның жоғарғы шекарасы - Мохоровичичтің сейсмикалық қимасы. Мохо, М), Югославия сейсмологы А.Мохорович (1857-1936) сонау 1909 жылы анықтаған. Ол жер қыртысын мантиядан ажыратады. Бұл шекарада жер қыртысы арқылы өтетін бойлық толқындардың жылдамдығы кенеттен 6,7-7,6-дан 7,9-8,2 км / с дейін артады, бірақ бұл әр түрлі тереңдік деңгейлерінде болады. Материктер астында М бөлімінің тереңдігі (яғни жер қыртысының түбі) алғашқы ондаған километрді құрайды, ал кейбір тау құрылымдарының астында (Памир, Анд) ол 60 км -ге жетуі мүмкін, ал мұхит шұңқырларының астында, су бағанасын қоса алғанда, тереңдігі небәрі 10-12 км ... Жалпы алғанда, бұл схемадағы жер қыртысы жұқа қабық тәрізді көрінеді, ал мантия жер радиусының 45% тереңдігінде созылады.

Бірақ 20 ғасырдың ортасында ғылымға Жердің бөлшек терең құрылымы туралы идеялар енді. Жаңа сейсмологиялық деректерге сүйене отырып, ядро ​​ішкі және сыртқы, ал мантияны төменгі және жоғарғы болып бөлуге мүмкіндік туды (1 -сурет). Кеңінен таралған бұл модель бүгінгі күнге дейін қолданылады. Оның бастамасы австралиялық сейсмолог К.Е. 40 -шы жылдардың басында Жерді аймақтарға бөлу схемасын ұсынған, ол әріптермен белгілеген: А - жер қыртысы, В - тереңдігі 33-413 км, С - 413- 984 км, D - 984-2898 км зонасы, D - 2898-4982 км, F - 4982-5121 км, G - 5121-6371 км (Жер орталығы). Бұл аймақтар сейсмикалық сипаттамасымен ерекшеленеді. Кейінірек ол D аймағын D «(984-2700 км) және D» (2700-2900 км) аймақтарға бөлді. Қазіргі уақытта бұл схема айтарлықтай өзгертілді және әдебиетте тек D »қабаты кеңінен қолданылады. негізгі сипаттамасы- мантия аймағымен салыстырғанда сейсмикалық жылдамдық градиенттерінің төмендеуі.

Күріш. 1. Жердің терең құрылымының схемасы

Сейсмологиялық зерттеулер неғұрлым көп жүргізілсе, соғұрлым сейсмикалық шекаралар пайда болады. 410, 520, 670, 2900 км шекаралары жаһандық болып саналады, мұнда сейсмикалық толқындардың жылдамдығының өсуі ерекше байқалады. Олармен қатар аралық шекаралар ажыратылады: 60, 80, 220, 330, 710, 900, 1050, 2640 км. Сонымен қатар, геофизиктердің 800, 1200-1300, 1700, 1900-2000 км шекаралардың болуы туралы көрсеткіштері бар. Н.И. Павленкова жақында 100 шекарасын жоғарғы мантияның блоктарға бөлінуінің төменгі деңгейіне сәйкес келетін жаһандық шекара ретінде анықтады. Аралық шекаралардың кеңістіктік таралуы әр түрлі, бұл мантияның физикалық қасиеттерінің жанама өзгергіштігін көрсетеді, олар тәуелді. Ғаламдық шекаралар құбылыстардың басқа категориясын білдіреді. Олар жауап береді жаһандық өзгерістерЖер радиусындағы мантия ортасы.

Белгіленген жаһандық сейсмикалық шекаралар геологиялық және геодинамикалық модельдерді құруда қолданылады, ал осы мағынадағы аралықтар осы уақытқа дейін көп назар аударған жоқ. Сонымен қатар, олардың көріну ауқымы мен қарқындылығының айырмашылығы планетаның қойнауындағы құбылыстар мен процестерге қатысты гипотезалардың эмпирикалық негізін құрайды.

Төменде геофизикалық шекаралар жоғары қысымдар мен температураның әсерінен пайдалы қазбалардың құрылымдық өзгерістерінің жақында алынған нәтижелерімен корреляциясын қарастырамыз, олардың мәндері жер қойнауының жағдайына сәйкес келеді.

Тереңдердің құрамы, құрылымы мен минералды ассоциацияларының мәселесі жер снарядтарынемесе геосфералар, әрине, түпкілікті шешімнен әлі алыс, бірақ жаңа эксперименттік нәтижелер мен идеялар сәйкес ұғымдарды едәуір кеңейтіп, егжей -тегжейлі түсіндіреді.

Сәйкес қазіргі көзқарастар, мантия құрамы салыстырмалы түрде шағын топ басым химиялық элементтер: Si, Mg, Fe, Al, Ca және O. Ұсынылған Геосфералық композицияның модельдеріең алдымен осы элементтердің қатынасының айырмашылығына негізделген (вариациялар Mg / (Mg + Fe) = 0,8-0,9; (Mg + Fe) / Si = 1,2Р1,9), сонымен қатар Al мазмұнының айырмашылығына негізделген. және терең орналасқан тау жыныстары үшін сирек кездесетін басқа да элементтер. Химиялық және минералогиялық құрамына сәйкес бұл модельдер өз аттарын алды: пиролит(негізгі минералдар 4: 2: 1 қатынасында оливин, пироксендер мен гранат), пиклогит(негізгі минералдар-пироксен мен гранат, ал оливиннің үлесі 40%-ға дейін төмендейді) және эклогитке тән пироксен-гранат ассоциациясымен қатар сирек кездесетін минералдар бар, атап айтқанда құрамында Al-бар цианит Al2SiO5 ( 10% -ға дейін). Алайда, бұл барлық петрологиялық модельдер, ең алдымен, қатысты жоғарғы мантияның жыныстары~ 670 км тереңдікке дейін созылады. Тереңірек геосфералардың көлемдік құрамына келетін болсақ, екі валентті элементтер оксидтерінің (MO) кремнеземге (MO / SiO2) қатынасы ~ 2, оливинге (Mg, Fe) 2SiO4 жақын пироксенге қарағанда Mg, Fe) SiO3 және минералдарда әр түрлі құрылымдық бұрмалаулармен перовскит фазалары (Mg, Fe) SiO3, NaCl типті магнезиовустит (Mg, Fe) O және әлдеқайда аз мөлшерде басқа фазалар басым болады.

Және балқытылған темірдің өзегі. Ол Жердің негізгі бөлігін алып жатыр, бұл планета массасының үштен екі бөлігін құрайды. Мантия шамамен 30 километр тереңдіктен басталады және 2900 шақырымға жетеді.

Жердің құрылысы

Жерде элементтердің құрамы бірдей (сутегі мен гелийді қоспағанда, олар Жердің тартылыс күші әсерінен сыртқа шығып кеткен). Ядродағы темірді есепке алмай, мантия магний, кремний, темір мен оттегінің қоспасы екенін есептей аламыз, бұл шамамен минералдардың құрамына сәйкес келеді.

Минералдар қоспасы берілген тереңдікте болады қиын сұрақбұл жеткілікті түрде дәлелденбеген. Біз мантиядан, кейбір вулкандық атқылау кезінде көтерілген тау жыныстарынан шамамен 300 километр тереңдіктен, кейде одан да тереңірек үлгілер аламыз. Олар мантияның жоғарғы бөлігі перидотит пен эклогиттен тұратынын көрсетеді. Мантиядан алатын ең қызықты нәрсе - бұл гауһар тастар.

Мантиядағы белсенділік

Мантияның үстіңгі бөлігі оның үстінен өтетін пластиналардың қозғалысынан баяу қозғалады. Бұл екі әрекетке байланысты. Біріншіден, бір -бірінің астына сырғитын жылжымалы пластиналардың төмен қарай қозғалысы бар. Екіншіден, екі тектоникалық плиталар бөлініп, бір -бірінен алыстаған кезде мантия жынысының жоғары қарай қозғалысы бар. Алайда, бұл әрекеттердің барлығы мантияның жоғарғы қабатын толығымен араластырмайды, ал геохимиктер жоғарғы мантияны мәрмәр торттың тас нұсқасы деп санайды.

Вулканизмнің әлемдік модельдері планетаның ыстық нүктелері деп аталатын бірнеше аудандарын қоспағанда, пластиналық тектониканы көрсетеді. Ыстық нүктелер материалдың мантияға әлдеқайда терең түсуінің кілті бола алады, мүмкін оның негізінен. Бүгінде планетаның ыстық нүктелері туралы қарқынды ғылыми пікірталас жүріп жатыр.

Мантияны сейсмикалық толқындармен зерттеу

Мантияны зерттеудің ең қуатты әдісі - жер шарындағы жер сілкіністерінің сейсмикалық толқындарын бақылау. Сейсмикалық толқындардың екі түрлі түрі: Р толқындары (дыбыс толқындарына ұқсас) және S толқындары (шайқалған арқанның толқындары сияқты) олар өтетін тау жыныстарының физикалық қасиеттеріне сәйкес келеді. Сейсмикалық толқындар беттердің кейбір түрлерін көрсетеді, ал соққыларда беттердің басқа түрлерін сындырады (бүгеді). Ғалымдар бұл әсерлерді Жердің ішкі беттерін анықтау үшін қолданады.

Біздің құралдар дәрігерлердің пациенттерінің ультрадыбыстық суретін түсіретінін Жер мантиясын қарау үшін жеткілікті жақсы. Бір ғасырлық жер сілкіну деректерін жинағаннан кейін біз қазір мантияның әсерлі карталарын жасай аламыз.

Мантияны зертханада модельдеу

Минералдар мен тау жыныстары жоғары қысым кезінде өзгереді. Мысалы, мантияның қарапайым минералы оливин шамамен 410 километр тереңдікте әр түрлі кристалды формаларға айналады және қайтадан 660 шақырымда.

Мантиядағы минералдардың әрекетін зерттеу екі жолмен жүреді: минералдар физикасының теңдеулеріне негізделген компьютерлік модельдеу және зертханалық тәжірибелер. Осылайша, қазіргі заманғы зерттеулермантияны сейсмологтар, бағдарламашылар мен зертханашылар жүзеге асырады, олар енді мантияның кез келген жерінде алмазды түйір тәрізді жоғары қысымды зертханалық жабдықты қолдана отырып, жағдай жасай алады.

Мантияның қабаттары мен ішкі шекаралары

Ғасырлық зерттеулер мантия туралы білімдегі кейбір олқылықтардың орнын толтырды. Оның үш негізгі қабаты бар. Жоғарғы мантия жер қыртысының түбінен (Мохоровичич) 660 километр тереңдікке дейін созылады. Өтпелі аймақ 410 мен 660 шақырым аралығында орналасқан, онда минералды заттардың елеулі физикалық өзгерістері жүреді.

Төменгі мантия 660 -тан 2700 шақырымға дейін созылады. Бұл жерде сейсмикалық толқындар қатты сөндірілген, ал зерттеушілердің көпшілігі олардың астындағы тау жыныстары тек кристаллографияда ғана емес, химиялық құрамы бойынша да әр түрлі деп есептейді. Ал мантия түбіндегі соңғы даулы қабаттың қалыңдығы шамамен 200 километрді құрайды және ядро ​​мен мантия арасындағы шекара болып табылады.

Неліктен Жер мантиясы ерекше

Мантия Жердің маңызды бөлігі болғандықтан, оның тарихы маңызды. Мантия темір ядросындағы сұйық магманың мұхитындай Жердің туылу кезінде пайда болған. Қатқан сайын негізгі минералдарға сәйкес келмейтін элементтер жер қыртысының жоғарғы бөлігінде масштаб ретінде жиналады. Содан кейін мантия соңғы 4 миллиард жыл бойы жалғасқан баяу айналымды бастады. Мантияның үстіңгі бөлігі үстіңгі тақталардың тектоникалық қозғалыстарымен араласып, ылғалданған кезде салқындай бастады.

Сонымен бірге біз басқалардың құрылысы туралы көп білдік (Меркурий, Венера және Марс). Олармен салыстырғанда, Жер бетінде белсенді түрде майланған мантия бар, ол оның бетін ажырататын бір элементке байланысты: су.

Жер мантиясы - жер қыртысы мен ядро ​​арасында орналасқан геосфераның бөлігі. Онда планетаның барлық заттарының үлкен бөлігі бар. Мантияны зерттеу ішкі дүниені түсіну тұрғысынан ғана маңызды емес, ол планетаның пайда болуына жарық түсіре алады, сирек кездесетін қосылыстар мен тау жыныстарына қол жеткізуді қамтамасыз етеді, жер сілкінісінің механизмін түсінуге көмектеседі, алайда олай емес. мантияның құрамы мен ерекшеліктері туралы ақпарат алу оңай. Адамдар ұңғымаларды қалай терең бұрғылауды әлі білмейді. Жер мантиясын қазір негізінен сейсмикалық толқындардың көмегімен зерттейді. Сонымен қатар зертханалық ортада модельдеу арқылы.

Жердің құрылысы: мантия, ядро ​​және жер қыртысы

Қазіргі идеяларға сәйкес, ішкі құрылымыбіздің планета бірнеше қабатқа бөлінеді. Жоғарғы бөлігі - жер қыртысы, содан кейін мантия мен Жердің ядросы жатыр. Жер қыртысы - қатты қабық, мұхиттық және континенттік болып бөлінеді. Жер мантиясын одан ұзындық сейсмикалық толқындардың жылдамдығының күрт өсуімен сипатталатын Мохорович шекарасы деп атайды (оның орнын анықтаған хорват сейсмологының атымен аталады).

Мантия планета массасының шамамен 67% құрайды. Қазіргі мәліметтер бойынша оны екі қабатқа бөлуге болады: жоғарғы және төменгі. Біріншісінде Голицын қабаты немесе орта мантия да ерекшеленеді, ол жоғарыдан төменге ауысу аймағы. Жалпы мантия 30 -дан 2900 км тереңдікте созылады.

Планетаның ядросы, қазіргі ғалымдардың пікірінше, негізінен темір-никель қорытпаларынан тұрады. Ол сондай -ақ екі бөлікке бөлінеді. Ішкі ядро ​​қатты, оның радиусы 1300 км. Сырты сұйық, радиусы 2200 км. Бұл бөліктер арасында өтпелі аймақ бөлінеді.

Литосфера

Жер қыртысы мен жоғарғы мантияны «литосфера» ұғымы біріктіреді. Бұл тұрақты және қозғалмалы аймақтары бар қатты қабық. Планетаның қатты қабығы астеносфера арқылы қозғалуы керек, ол тұтқыр және қатты қызған сұйықтықты білдіретін пластикалық қабаттан тұрады. Ол жоғарғы мантияның бөлігі. Айта кету керек, астеносфераның үздіксіз тұтқыр қабық ретінде болуы сейсмологиялық зерттеулермен расталмайды. Планетаның құрылысын зерттеу тігінен орналасқан бірнеше ұқсас қабаттарды ажыратуға мүмкіндік береді. Горизонталь бағытта астеносфера, шамасы, үнемі үзіліп тұрады.

Мантияны зерттеу әдістері

Жер қыртысының астындағы қабаттарға зерттеуге болмайды. Үлкен тереңдік, үнемі өсіп келе жатқан температура мен тығыздықтың артуы мантия мен ядро ​​құрамы туралы ақпарат алу үшін үлкен қиындық болып табылады. Дегенмен, планетаның құрылымын елестету әлі де мүмкін. Мантияны зерттегенде геофизикалық мәліметтер негізгі ақпарат көзіне айналады. Сейсмикалық толқындардың таралу жылдамдығы, электрөткізгіштігі мен ауырлық күшінің ерекшеліктері ғалымдарға астарлы қабаттардың құрамы мен басқа да ерекшеліктері туралы болжам жасауға мүмкіндік береді.

Сонымен қатар, кейбір ақпаратты мантия жыныстарының сынықтарынан алуға болады. Соңғысына гауһар тастар жатады, олар төменгі мантия туралы да көп нәрсені айта алады. Мантия жыныстары жер қыртысында да кездеседі. Оларды зерттеу мантияның құрамын түсінуге көмектеседі. Бірақ олар терең қабаттардан алынған үлгілерді алмастырмайды, өйткені жер қыртысында жүретін әр түрлі процестер нәтижесінде олардың құрамы мантиядан ерекшеленеді.

Жер мантиясы: құрамы

Мантияның не екендігі туралы тағы бір ақпарат көзі - метеориттер. Қазіргі түсініктер бойынша хондриттер (планетада метеориттердің ең кең тараған тобы) құрамы бойынша жер мантиясына жақын.

Оның құрамында планетаның қалыптасуы кезінде қатты немесе қатты қосылысқа енген элементтер бар деп болжанады. Оларға кремний, темір, магний, оттегі және басқалары жатады. Мантияда олар қосылып силикаттар түзеді. Магний силикаттары жоғарғы қабатта орналасқан, тереңдікте темір силикаты мөлшері артады. Төменгі мантияда бұл қосылыстар оксидтерге ыдырайды (SiO 2, MgO, FeO).

Ғалымдардың ерекше қызығушылығын жер қыртысында кездеспейтін тау жыныстары құрайды. Мантияда мұндай қосылыстар (гроспидиттер, карбонатиттер және т.б.) көп деп болжанады.

Қабаттар

Мантия қабаттарының ұзындығына толығырақ тоқталайық. Ғалымдардың айтуынша, жоғарыдағылар шамамен 30 -дан 400 км -ге дейінгі аралықты алып жатыр, әрі қарай 250 км құрлыққа созылатын өтпелі аймақ бар. Келесі қабат - төменгі. Оның шекарасы шамамен 2900 км тереңдікте орналасқан және планетаның сыртқы ядросымен байланыста.

Қысым мен температура

Сіз планетаға тереңдеген сайын температура көтеріледі. Жер мантиясы өте жоғары қысымда. Астеносфералық аймақта температураның әсері асып түседі, сондықтан бұл жерде зат аморфты немесе жартылай балқытылған күйде болады. Қысымның әсерінен тереңірек, ол қиын болады.

Мантия мен Мохоровичич шекарасын зерттеу

Жер мантиясы ғалымдарды ұзақ уақыт бойы мазалайды. Зертханаларда мантияның құрамы мен сипаттамасын түсіну үшін үстіңгі және астыңғы қабаттардың құрамына кіретін тау жыныстарына эксперименттер жүргізілуде. Сонымен, жапон ғалымдары төменгі қабатта көп мөлшерде кремний бар екенін анықтады. Су қоры жоғарғы мантияда орналасқан. Ол жер қыртысынан келеді, сонымен қатар осы жерден жер бетіне енеді.

Мохоровичичтің беті ерекше қызығушылық тудырады, оның табиғаты толық түсінілмеген. Сейсмологиялық зерттеулер жер бетінен 410 км тереңдікте тау жыныстарының метаморфикалық өзгеруін (олар тығыз бола бастайды) көрсетеді, бұл толқын өткізу жылдамдығының күрт өсуімен көрінеді. Бұл аймақтағы базальт жыныстары эклогитке айналады деп саналады. Бұл жағдайда мантияның тығыздығының шамамен 30%-ға өсуі байқалады. Тағы бір нұсқа бар, оған сәйкес сейсмикалық толқындардың жылдамдығының өзгеру себебі тау жыныстарының құрамының өзгеруінде жатыр.

Чикю Хаккен

2005 жылы Жапонияда арнайы жабдықталған Chikyu кемесі жасалды. Оның миссиясы - түбінде рекордтық терең ұңғыма жасау. Тынық мұхиты... Ғалымдар планетаның құрылымына қатысты көптеген сұрақтарға жауап алу үшін жоғарғы мантия мен Мохоровичичтің тау жыныстарынан үлгі алуды ұсынады. Жобаны іске асыру 2020 жылға жоспарланған.

Айта кету керек, ғалымдар тек мұхиттық тереңдікке тек бір себеппен қараған жоқ. Зерттеулерге сәйкес, теңіз түбіндегі жер қыртысының қалыңдығы құрлықтарға қарағанда әлдеқайда аз. Айырмашылығы маңызды: мұхиттағы су бағанының астында магмаға дейін кейбір аудандарда тек 5 км ғана өту керек, ал құрлықта бұл көрсеткіш 30 км -ге дейін артады.

Енді кеме жұмыс істеп тұр: көмірдің терең қабаттарының үлгілері алынды. Жобаның негізгі мақсатын жүзеге асыру Жер мантиясының қалай орналасқанын, оның өтпелі аймағын қандай заттар мен элементтер құрайтынын түсінуге, сонымен қатар планетада тіршіліктің таралуының төменгі шегін анықтауға мүмкіндік береді.

Біздің Жердің құрылысы туралы түсінігіміз әлі толық емес. Мұның себебі - ішекке енудің қиындығы. бірақ техникалық прогрессбір орында тұрмайды. Ғылымның жетістіктері жақын арада мантияның сипаттамалары туралы көбірек білетінімізді көрсетеді.

Жер мантиясы неден тұрады?

Оливин ұзақ уақыт бойы мантияның негізгі материалы болып саналды-әйгілі сарғыш-жасыл, зәйтүн, тіпті қоңыр минерал, ол жер бетіндегі ең ауыр тау жыныстарының бір бөлігі болып табылады, ол бұрын ішектен төгілген. балқытылған магма арқылы жер. Оливин сонымен қатар негізінен ғарыштан Жерге келетін тас метеориттерден тұрады.

Кейбір ғалымдар бұл құрылыс материалының қалдықтары деп есептейді планеталароның ішінде біздің Жер. Егер бұлай болса ... Қанша проблемалар мен жұмбақтар шешілетін еді ... Бірақ әзірге тек жанама көрсеткіштер арқылы мантия материясының мүмкін құрамы мен құрылымын талқылауға болады.

1936 жылы әйгілі ағылшын физигі және көрнекті қоғам қайраткері Джон Берналл жердің ішкі тереңдігінде деп ұсыныс жасады. шарттаржоғары температура мен қысым, оливин кристалдары қысылады, атомдар қайта оралады және басқа, үлкенірек кристалдар тығыздық.

Ұқсас ойды бір уақытта Владимир (Вартан) Никитович Лодочников айтқан. Ол бәріне сенді физикалық қасиеттеріЖердің тереңдігінде орналасқан зат өзгеруі керек.

Ғалымдар оливинді зертханаларда сынауды бастады. Сары-жасыл минералдың текшелері сығылып, қыздырылды, қайтадан қыздырылды және қайтадан сығылды. Оливин қысымда мантия материалына сейсмикалық сипаттамасы бойынша өте ұқсас болды, бірақ ... Шамамен 400 шақырым тереңдікке сәйкес келетін қысым кезінде ол құлап түсті. Бұл тек жоғарғы және ішінара орта мантиядан тұруы мүмкін дегенді білдіреді. Ал төменгі бөлігінде не бар? ..

Оның астындағы мантиямен өте жақсы анықталған шекарасы бар. Бұл шекарадан жоғары сейсмикалық толқындардың жылдамдығы 7,1-7,4 км / с аспайды, ал төменде 8,2 км / с дейін артады. Бұл интерфейсті 1910 жылы Югославия геофизигі А.Мохорович Хорватиядағы жер сілкінісін зерттеу кезінде тапқан. Кейіннен жер қыртысының негізі Мохорович немесе Мохо шекарасының атауын алды. Оның астында 2900 км тереңдікте жатыр мантия Жерден... Заттың тығыздығы мантияжыныстың тығыздығы көбірек жер қыртысыжәне жоғарғы жағында 3,3 г / см3, мантияның төменгі жағында 6-9 г / см3 аралығында болады. Осыған сәйкес серпімді тербелістің таралу жылдамдығы 13,6 км / с дейін артады. Алайда жылдамдықтың артуы біркелкі емес. Ол мантияның жоғарғы бөлігінде (900-1000 км тереңдікке дейін) әлдеқайда жылдам және өте тереңдікте өте баяу, біртіндеп жүреді. Осыған байланысты мантия сыртқы және ішкі болып бөлінеді ... Олардың арасындағы шекара 900 км тереңдікте жатыр.

Сыртқы мантияжақсы оқыды ішкі... Бірақ оған қатысты көп нәрсе әлі түсініксіз. Атап айтқанда, көптеген даулар себеп Химиялық құрамы сыртқы мантия... Кейбір ғалымдар ол перидотиттен тұрады - кремнезем қоспасы бар оливиннен тұратын магмалық тау жынысы. Басқалары сыртқы мантия кремнеземге әлдеқайда бай және құрамы бойынша базальтқа сәйкес келеді, бірақ атомдардың тығыз «қаптамасымен», демек, кәдімгі базальтқа қарағанда тығыздығы жоғары деп болжайды. Мұндай терең базальт эклогит деп аталады. Сенуге болады, біздің планетамызда еш уақытта мантия жыныстары ашылмайды, олар бітеледі жер қыртысыжәне тіпті терең бұрғылау кезінде де қол жеткізу мүмкін емес.

Сипаттамалық ерекшелігі сыртқы мантия құрылымдарыбұл геофизикалық әдістермен бекітілген оның қабаты. Құрлықтардың астында шамамен 100 километр тереңдікте және жер қыртысының түбінен мұхиттардың астында шамамен 50 километр тереңдікте неміс геофизигі Б.Гутенберг 1914 жылы орнатқан мантия қабаты бар. Ондағы серпімді тербелістің таралу жылдамдығы күрт төмендейді, бұл заттың жұмсартылған күйін көрсетеді.

Бұл фирмада осында деп болжанады сұйық күйқатты түйіршіктер еріген пленкамен қоршалған кезде. Бұл қабат астеносфера (әлсіреген қабат) немесе Гутенберг қабаты деп аталады. Астеносфераның пайда болуын қысымның параллель өсуіне қарағанда тереңдіктің температураның тез өсуімен түсіндіруге болады, бұл тау жыныстарының жаппай, біркелкі таралған жартылай еруіне әкеледі. Австралиялық ғалым А.Э.Рингвудтың айтуынша, балқытылған күйде заттың 1 -ден 10% -на дейін болады.

Астеносфераның үстінде мантия жыныстары қатты күйде, жер қыртысымен бірге түзіледі литосфера, яғни Жердің тас қабығы. Астеносфераның астында, мұхиттардың астында шамамен 400 км тереңдікте және құрлықтардың астында 250 км тереңдікте осы қабаттың бар екенін бірінші болып көрсеткен орыс ғалымы Б.В.Голицынның есімімен аталған Голицын қабаты бар. Ол зат тығыздығының ұлғаюымен және сейсмикалық толқындардың таралу жылдамдығының сәйкес өсуімен сипатталады. Голицын қабаты кремнезем мен силикаттардың керемет сорттарынан тұрады деп есептеледі. Жоғары қысымда және температурада кремний диоксиді тығыздалып атомдардың өте тығыз қаптамасы бар жаңа минералдар түзетіні тәжірибе жүзінде дәлелденді. Сонымен, зертханалық жағдайда 145000 атмосфералық қысымда және 1400 ° С температурада кремнийден тығыздығы 4,35 г / см3 минералды алуға болады.

Ішкі мантия 900 -ден 2900 км тереңдікте орналасқан, заттың тығыздығымен және сыртқыға қарағанда серпімді тербелістің таралу жылдамдығымен сипатталады. Бұл деп болжанады Жердің ішкі мантиясытемір мен магниймен байытылған силикаттардан тұрады. Мұнда темір сульфидтері кеңінен дамыған болуы мүмкін.

Жер ядросы 2900 км тереңдіктен планетаның барлық ішкі аймағын қамтиды. Ең маңызды ерекшелігі ядроларол арқылы сейсмикалық толқындардың өту жылдамдығының төмендеуі. Осының негізінде заттың сұйық күйі туралы қорытынды жасалады ядролар... Шамасы, ол қалың, тұтқыр материалға ұқсайды, қаттыға жақын, бірақ ішкі мантияның затына қарағанда әлдеқайда сұйық. 5000-5200 шақырым тереңдіктен сейсмикалық толқындардың жылдамдығы артады. Бұл 1936 жылы дат зерттеушісі И.Леманның өзегін сыртқы және ішкі деп бөлуге негіз болды. Сыртқы ядро ​​материалы астеносфераға ұқсас тұтқыр күйде, ал ішкі ядро ​​қатты күйде болуы ықтимал. Негізгі жыныстардың тығыздығы 13 г / см3 жетеді.

O ядроның химиялық құрамыЖер туралы екі негізгі пікір бар. Кейбір зерттеушілер ядро ​​никель мен темірден тұратын темір деп есептейді (Э. Сюсс бойынша «nife»). Басқалары оны «металданған» күйдегі силикаттардан тұрады деп есептейді. Жердің ішіндегі үлкен қысымның әсерінен (3 миллион атмосфераға дейін) силикат атомдары жартылай ыдырап, жеке электрондар олардан бөлініп, зат тығыздалды деп есептеледі. Дегенмен, эксперименттер соңғы жылдар 5 миллион атмосфералық қысымға дейін силикат металдануын анықтаған жоқ. Осылайша, Жердің силикаттанған металданған ядросы туралы болжам өте күмән тудырады. Аралық көзқарас қазір басым бола бастады, соған сәйкес ішкі ядро - темір-никель, ал сыртқы- өте жоғары силикаттардан тұрады.

ХХ ғасырда Корнелл университетінің (АҚШ) геологтары мен геохимиктері сенсациялық мәлімдеме жасады. Олар Жер бетінде жаңа минералды аштық деп мәлімдеді, олар, олардың пікірінше, қандай да бір түрде сыртқы ядродан жасалған. Бұл туралы минералдың құрылымы, оның тығыздығы мен химиялық құрамы айтады. Университеттің зертханаларында минералдың 86% металдардан, ал 14% силикаттардан тұратыны анықталды. Металл фракциясы никельден (69,9%) және темірден (30,1%) тұрады. Минерал Орегон тауларындағы қиыршық тас сынықтарынан табылған. Олар оны Джозефинит деп атады.