Фото: Роскосмос/ Федор Юрчихин
Мантия Земли — часть Земли, расположенная между земной корой и ядром. Она составляет более 80% объёма нашей планеты, её масса — почти 70% массы нашей планеты. Вещество мантии в основном находится в твёрдом состоянии, но его плотность ниже плотности земного ядра. Общественная служба новостей расскажет, что из себя представляет мантия Земли.
Мантия Земли — это слой, расположенный между земной корой и ядром. Она начинается на глубине от 5–70 км под поверхностью, в зависимости от типа коры (океанической или континентальной), и простирается до границы с внешним ядром на глубине около 2900 км. Мантия занимает более 80% объема планеты и около 65% ее массы. Этот слой отделен от коры границей Мохоровичича, а от ядра — границей Гутенберга.
Средняя толщина мантии составляет примерно 2850 км. Ее объем оценивается в 8,3·10¹¹ км³. Из-за огромной глубины залегания прямые исследования мантии невозможны, поэтому основная информация о ней получена косвенными методами: анализом сейсмических волн, экспериментами с высоким давлением и изучением мантийных ксенолитов — фрагментов пород, вынесенных на поверхность вулканической деятельностью.
Верхняя граница мантии совпадает с подошвой земной коры. Нижняя граница отделяет мантию от внешнего ядра, которое находится в жидком состоянии. Переход между мантией и ядром сопровождается резким изменением плотности и химического состава. Сейсмические данные указывают на существование зон с аномальными свойствами, например, слоя D” на границе мантии и ядра толщиной около 200 км.
Химический и минералогический состав мантии определяет ее физические свойства.
Основу мантии составляют силикатные породы, богатые железом и магнием. В верхней мантии преобладают оливин, пироксены и гранаты. На глубине 410–660 км эти минералы трансформируются в высокобарические фазы: вадслеит, рингвудит, майорит и бриджманит. В нижней мантии доминирует перовскит и ферропериклаз.
Химически мантия состоит преимущественно из кислорода (44,8%), магния (22,8%), кремния (21,5%), железа (5,8%), алюминия (2,2%) и кальция (2,3%). Также присутствуют примеси натрия, калия, титана и других элементов. Состав варьируется с глубиной: в верхней мантии больше алюмосиликатов, в нижней — оксидов и соединений, устойчивых к экстремальным давлениям.
Мантию делят на верхнюю (до 660 км) и нижнюю (до 2900 км). Верхняя мантия включает литосферную мантию (жесткий слой, соединенный с корой) и астеносферу — пластичный слой, где температура приближается к точке плавления пород. Нижняя мантия более однородна по составу, но имеет зоны с аномальной плотностью, связанные с погружением литосферных плит или восходящими потоками.
На глубине 410–660 км расположена переходная зона, где происходят фазовые переходы минералов. Например, оливин преобразуется в вадслеит (410 км), а затем в рингвудит (520 км). Эти изменения влияют на скорость сейсмических волн и теплоперенос. Переходная зона играет роль барьера для движения вещества между верхней и нижней мантией.
Мантия Земли существует в экстремальных условиях, недоступных для прямого наблюдения. Температура, давление, плотность и вязкость в ней достигают колоссальных значений.
Температура в мантии повышается с глубиной: от 500–900°C у границы с корой до 3500–4000°C у границы с ядром. Давление возрастает от 1,4 ГПа (на глубине 50 км) до 140 ГПа (у ядра).
Плотность мантии увеличивается с 3,3 г/см³ в верхних слоях до 5,7 г/см³ у границы с ядром. Вязкость варьируется от 10¹⁹–10²¹ Па*с в астеносфере до 10²²–10²⁴ Па*с в нижней мантии. Высокая вязкость замедляет конвекционные процессы, но не останавливает их.
Скорость распространения сейсмических волн — ключевой источник данных о мантии. P-волны (продольные) ускоряются до 13,7 км/с в нижней мантии, S-волны (поперечные) — до 7,3 км/с. Резкие изменения скорости на глубинах 410 и 660 км подтверждают фазовые переходы.
Электропроводность мантии растет с глубиной из-за увеличения температуры и давления. В нижней мантии она достигает 10²–10³ См/м, что сопоставимо с полупроводниками. Мантия не генерирует магнитное поле, но влияет на его структуру через тепловые потоки, воздействующие на жидкое ядро.
Читайте также по теме:
45-летняя жительница Великобритании оказалась парализованной после прохождения серии МРТ головного мозга, а лечение и реабилитация обошлись ей примерно в 45 тысяч фунтов стерлингов, что эквивалентно около 4,7 млн рублей. По…
В России рассказали о результатах, которые устроили бы Москву в ходе обсуждения территориального вопроса. Об этом сообщила «Лента.ру». Соответствующий вопрос журналисты задали депутату Госдумы Андрею Колеснику. Парламентарий предположил, что Россию…
Профайлер Илья Анищенко оценил состояние американского лидера Дональда Трампа после встречи с главой киевского режима Владимиром Зеленским в Давосе. Очная встреча Трампа и Зеленского проходила днем ранее за закрытыми дверями…
Президент РФ Владимир Путин во время встречи с учащимися и выпускниками МФТИ провел параллель между развитием генетики и изобретением атомной бомбы. Об этом в пятницу, 23 января, сообщает «Российская газета».…
В Госдуме призвали последовательно отменить Единый государственный экзамен (ЕГЭ) и в целом болонскую систему. Такую точку зрения выразил вице-спикер Госдумы Петр Толстой, передает агентство РИА Новости. Депутат призвал вернуть традиционную…
Президент России Владимир Путин считает, что умение заинтересовать школьников физикой и математикой требует особого таланта. Такое мнение он высказал во время встречи со студентами и выпускниками Московского физико-технического института, которая…