Ма́нтия — часть Земли (геосфера), расположенная непосредственно под корой и выше ядра. В ней находится большая часть вещества Земли. Мантия есть и на других планетах. Мантия подразделяется на две части: верхнюю и нижнюю. Каков химический состав нашей планеты, из каких элементов преимущественно состоит Земля? Какие процессы происходят в мантии и ядре сегодня?
Земная мантия находится в диапазоне от 30 до 2900 км от земной поверхности. Мантия Земли недоступна непосредственному исследованию: она не выходит на земную поверхность и не достигнута глубинным бурением. Поэтому большая часть информации о мантии получена геохимическими и геофизическими методами.
В первую очередь данные о скоростях сейсмических волн, электропроводности и силе тяжести. Мантийные расплавы — перидотиты, базальты, коматииты, кимберлиты, лампроиты, карбонатиты и некоторые другие магматические горные породы образуются в результате частичного плавления мантии. Состав расплава является следствием состава плавившихся пород, механизма плавления и физико-химических параметров процесса плавления. Фрагменты мантийных пород, выносимые на поверхность мантийными же расплавами — кимберлитами, щелочными базальтами и др. Это ксенолиты, ксенокристы и алмазы.
В таком случае эти алмазы представляют собой самые глубокие фрагменты земли, доступные непосредственному изучению. Альпинотипные гипербазиты — части мантии, внедрённые в земную кору в результате горообразования. Наиболее распространены в Альпах, от которых и произошло название. Состав ядра непосредственно неизвестен, и может быть предположительно оценён из нескольких источников.
Внутреннее строение и физические свойства земли
Однако железные метеориты не могут быть полностью эквивалентны веществу земного ядра, так как они образовались в гораздо меньших телах, а значит при других физико-химических параметрах. С другой стороны, сейсмические исследования дают точный размер ядра, а из данных гравиметрии известна плотность ядра, и это накладывает на его состав дополнительные ограничения.
Наконец, состав ядра можно оценить, исходя из геохимических и космохимических соображений. В апреле 2015 года ученые из Оксфордского университета предложили теорию, согласно которой содержание урана в ядре Земли на несколько миллиардных долей выше, чем предполагалось ранее. Подобное заявление привело к распространению в СМИ громких заметок о якобы открытии у Земли уранового ядра.
Кора, мантия и ядро.
Последняя, в свою очередь, делится (сверху вниз) на субстрат, слой Гутенберга (слой пониженных скоростей сейсмических волн) и слой Голицына (иногда называется средней мантией).
Предполагается, что М. З. слагается теми химическими элементами, которые во время образования Земли находились в твёрдом состоянии или входили в состав твёрдых химических соединений. Из этих элементов преобладают: О, Si, Mg, Fe. Согласно современным представлениям, состав М. З. считается близким к составу каменных метеоритов.
Образцы самой верхней части М. З. состоят преимущественно из пород ультраосновного (перидотит и пироксенит) и основного (эклогит) состава. Австралийский петрограф Рингвуд предполагает, что М. З. сложена гипотетической породой, которую он назвал пиролитом и которая по составу соответствует смеси из 3 частей периодита и 1 части базальта. Такие фазовые переходы считаются главной причиной того, что в слое Голицына скорости сейсмических волн очень быстро возрастают с глубиной.
Мантия Земли — У этого термина существуют и другие значения, см. Мантия (значения). Внутреннее строение Земли установлено по материалам геофизических исследований (характеру прохождения сейсмических волн). Выделяют три главных оболочки. В составе ядра господствует железоникелевый расплав с примесью кремния и серы. Плотность вещества в ядре достигает 13 г/куб.см. Земная кора подразделяется на два главных типа (материковая и океаническая) и два переходных (субматериковая и субокеаническая).
Различают верхнюю мантию Земли толщиной 800-900 км и нижнюю мантию Земли толщиной около 2000 км.
Континентальная кора, распространенная в пределах материков и зоны шельфа, имеет мощность 30 — 40 км в платформенных областях и до 70 км в высокогорьях. Океаническая кора, мощностью до 6 — 8 км, также имеет трехслойное строение. Нижний слой — тяжелый базальтовый, толщиной до 4 — 6 км. Средний слой, мощностью около 1 км, сложен переслаивающимися пластами плотныхосадочных пород и базальтовыхлав.
Плотность и давлениеЗемли также изменяются с глубиной. Геотермическая ступень — величина глубины, за которую температура возрастает на 1° С. Эти показатели сильно отличаются в разных местах планеты. Характерная черта эволюции Земли — дифференциация вещества, выражением которой служит оболочечное строение нашей планеты. Литосфера, гидросфера, атмосфера, биосфера образуют основные оболочки Земли, отличающиеся химическим составом, мощностью и состоянием вещества.
Ядро предположительно состоит из сплавов железа и никеля. Вещества, слагающие его, находятся в твердом состоянии. Поскольку процессы, происходящие в самой верхней части мантии, влияют на движения вещества в земной коре, их объединяют под общим названием литосфера (каменная оболочка).
Своеобразные сочетания химических элементов образуют различные горные породы и минералы. Минерал — это относительно однородное по своему составу и свойствам природное тело, образующееся как в глубинах, так и на поверхности литосферы. Они могут слагаться как из одного, так и из нескольких минералов. Осадочные горные породы — глина, известняк, мел, песчаник и др. — образовались путем осаждения веществ в водной среде и на суше. Они лежат пластами.
Внешнее ядро Земли имеет большую мощность, чем внутреннее (радиус 2200 км) и находится в жидком (расплавленном) состоянии. Одна из наиболее интересных особенностей ядра заключается в его строении и агрегатном состоянии. Внутреннее ядро (от глубины 6 371 км до 5 120 км), вещество здесь находится в твердом состоянии (скорость продольных волн возрастает до 11 км/с и более).
