Мантія Землі

МА́НТІЯ ЗЕМЛІ́  — внутрішня оболонка, що знаходиться між земною корою та поверхнею зовнішнього ядра Землі. У М. З. виділяють декілька зон (їхня кількість, назви або позначення у багатьох вчених різняться). Від земної кори М. З. відділяє поверхня Мохоровичича, глибина залягання якої змінюється від 5–10 км під середньоокеанічними хребтами до 60–70 км під гірськими хребтами континентів, її нижня межа знаходиться на глибині 2900 км. М. З. — це 83 % об’єму та 67 % маси Землі. Відомості про її внутрішню будову, склад, властивості базуються на інтерпретації геофізичних даних, переважно сейсмологічних. Для характеристики Верхньої мантії Землі (глибина бл. 200 км) використовують прямі дослідження продуктів вулканічної діяльності, зразків гірських порід (ксенолітів), які були винесені з надр разом із продуктами вулканічної діяльності або знайдені в трубках вибуху разом з алмазами. До мантійних також зараховують породи, які виносяться на поверхню дна в середньоокеанічних рифтових зонах.

За особливостями проходження сейсмічних хвиль і зміною з глибиною густини мантію розділяють на шари В і С, що простягаються до 900–950 км (верхня М. З.), та Д′ і Д″, які знаходяться в інтервалі від 900–950 км до 2900 км (нижня М. З.). Тришаровий поділ: 410–420 км (верхня М. З.), 900–950 км (середня М. З.) та 2900 км (нижня М. З.). Верхня М. З. (шар В) є найбільш неоднорідною; у ній виділяють декілька зон. У її верхній частині густина і швидкість сейсмічних хвиль зростають з глибиною. Залежно від тектонічних умов ця зона простягається від підошви земної кори до глибини 50–140 км. Вона разом із земною корою утворює літосферу — приповерхневий міцний шар з підвищеною в’яз­­кістю (понад 10²² Па·с). Нижче виділяють зону понижених швидкостей (шар Ґутенберґа). Її товщина становить 100–200 км. Зменшення швидкості пов’язують з підвищенням температури та частковим плавленням (до 1 %). З цією зоною ототожнюють астеносферу — шар з пониженою міцністю та в’яз­кістю (10¹⁸–10²⁰ Па·с). Ще нижче густина та швидкості поздовжніх і поперечних сейсмічних хвиль поступово зростають до глибини 410–420 км, де (в шарі С) відбувається їх різке збільшення і поступове підвищення до глибини 620–650 км, де вони знову різко зростають. Зону підвищеної швидкос­­ті нижче 410–420 км часто виокремлюють як шар Голицина. Стрибок швидкості та густини на глибині 410–420 км пов’язують із фазовими переходами, що відбуваються за високих тисків і помірних температур й супроводжуються підвищенням густини без зміни хімічного складу. Підвищення швидкості нижче межі на глибині 620–650 км узгоджується з уявленнями про утворення зі збільшенням тиску більш щільного упакування атомів, що призводить до зменшення об’єму та збільшення густини. Припускають, що хімічний склад М. З. з глибиною майже не змінюється.

Проблема складу земних надр є однією із найскладніших у зв’яз­­ку з відсутністю зразків глибинної породи. Його оцінюють унаслідок теор. розрахунків і експериментальних досліджень, в умовах високих тисків і температур, а також ударного стиску, побічних даних, зокрема й про склад кам’яних метеоритів типу хондритів, які за своєю будовою найбільш наближені до перидотитів земних надр. Склад М. З. ототожнюють з ультраосновними залізомагнезіальними силікатами, в яких головними мінералами є олівін, піроксен, гранат. У верхній частині може бути наявність основних порід. Австралійський петрограф А. Рінґвуд запропонував піролітичну модель верхньої М. З., хім. склад якої відповідає 3-м частинам перидотиту й одній частині базальту. Фізичні та механічні властивості М. З. залежать від температури й тиску. Проходження поперечних сейсмічних хвиль через М. З. свідчить про твердий стан її речовини, за винятком шару понижених швидкостей, у якому породи можуть перебувати в аморфному або частково розплавленому стані. Температура у М. З. збільшується від 400–500 °С на рівні підошви земної кори до 1400–1800 °С на глибині 410 км і 2500–3000 °С на її нижній межі. Тиск у М. З. зростає від 1 до 136 ГПа.

На сучасному етапі погляди на будову, склад, внутрішню структуру М. З. дещо змінюються. Цьому сприяло впровадження нових, більш досконалих методів дослідження, зокрема й сейсмічної томографії. За сейсмотомографічними даними, М. З. є більш неоднорідною. На її будову суттєво впливають тектонічні умови та внутрішні фізико-хімічні процеси. Одну із найдетальніших моделей будови М. З. за результатами сейсмотомографічних досліджень склав рос. вчений Ю. Пущаровський: верхня частина (410 км), перехідна зона верх. мантії (410–670 км), зона розмежування 1 (670–900 км), середня мантія (900–1700 км), зона розмежування 2 (1700–2200 км), нижня мантія (2200–2900 км).

Завантажити статтю