Unser Planet besteht aus drei Hauptteilen (Geosphären). In der Mitte befindet sich der Kern, darüber erstreckt sich ein dichter und zähflüssiger Mantel, und die eher dünne Kruste ist die oberste Schicht des Festkörpers der Erde. Die Grenze zwischen der Kruste und dem Mantel wird als Mohorovichic-Oberfläche bezeichnet. Die Tiefe seines Vorkommens ist in verschiedenen Regionen nicht gleich: Unter der kontinentalen Kruste kann es 70 km erreichen, unter der ozeanischen - nur etwa 10. Was ist diese Grenze, was wissen wir darüber und was wissen wir nicht, aber können wir davon ausgehen?
Beginnen wir mit der Geschichte des Problems.
Eröffnung
Der Beginn des 20. Jahrhunderts war geprägt von der Entwicklung der wissenschaftlichen Seismologie. Eine Reihe starker Erdbeben mit verheerenden Folgen trug zur systematischen Erforschung dieses gew altigen Naturphänomens bei. Die Katalogisierung und Kartierung der Quellen instrumentell aufgezeichneter Erdbeben begann, und die Merkmale seismischer Wellen wurden aktiv untersucht. Die Geschwindigkeit ihrer Ausbreitung hängt von der Dichte und Elastizität abUmwelt, die es ermöglicht, Informationen über die Eigenschaften von Gesteinen in den Eingeweiden des Planeten zu erh alten.
Eröffnungen ließen nicht lange auf sich warten. 1909 verarbeitete der jugoslawische (kroatische) Geophysiker Andrija Mohorovichic Daten über ein Erdbeben in Kroatien. Es wurde festgestellt, dass die Seismogramme solcher flacher Erdbeben, die an vom Epizentrum entfernten Stationen erh alten wurden, zwei (oder sogar mehr) Signale von einem Erdbeben enth alten - direkt und gebrochen. Letztere bezeugte einen abrupten Geschwindigkeitsanstieg (von 6,7-7,4 auf 7,9-8,2 km/s bei Longitudinalwellen). Der Wissenschaftler brachte dieses Phänomen mit dem Vorhandensein einer bestimmten Grenze in Verbindung, die die Schichten des Untergrunds mit unterschiedlicher Dichte trennt: den tiefer gelegenen Mantel, der dichtes Gestein enthält, und die Kruste - die obere Schicht, die aus leichteren Gesteinen besteht.
Zu Ehren des Entdeckers wurde die Grenzfläche zwischen Kruste und Mantel nach ihm benannt und ist seit mehr als hundert Jahren als Mohorovichic-Grenze (oder einfach Moho-Grenze) bekannt.
Die Dichte der durch die Moho getrennten Gesteine ändert sich ebenfalls abrupt - von 2,8-2,9 auf 3,2-3,3 g/cm3. Es bestehen kaum Zweifel, dass diese Unterschiede auf unterschiedliche chemische Zusammensetzungen hinweisen.
Jedoch sind Versuche, direkt auf den Grund der Erdkruste zu gelangen, bisher gescheitert.
Mohole-Projekt - Start jenseits des Ozeans
Der erste Versuch, den Mantel zu erreichen, wurde von den USA in den Jahren 1961-1966 unternommen. Das Projekt wurde Mohole genannt – von den Wörtern Moho und hole „hole, hole“. Es sollte das Ziel erreichen, indem es den Meeresboden bohrte,hergestellt von einer schwimmenden Testplattform.
Das Projekt geriet in ernsthafte Schwierigkeiten, die Mittel wurden zu viel ausgegeben und nach Abschluss der ersten Arbeitsphase wurde Mohol geschlossen. Ergebnisse des Experiments: Fünf Brunnen wurden gebohrt, Gesteinsproben wurden aus der Bas altschicht der ozeanischen Kruste entnommen. Wir konnten in 183 m Tiefe bohren.
Kola Superdeep – Bohren Sie durch den Kontinent
Bis heute wurde ihr Rekord nicht gebrochen. Die tiefste Forschungs- und tiefste Vertikalbohrung wurde 1970 gelegt, die Arbeiten daran wurden mit Unterbrechungen bis 1991 durchgeführt. Das Projekt hatte viele wissenschaftliche und technische Aufgaben, einige davon wurden erfolgreich gelöst, einzigartige Gesteinsproben der kontinentalen Kruste wurden abgebaut (die Gesamtlänge der Kerne betrug über 4 km). Darüber hinaus wurden während der Bohrungen eine Reihe neuer unerwarteter Daten gewonnen.
Die Klärung der Natur von Moho und die Bestimmung der Zusammensetzung der oberen Schichten des Mantels gehörten zu den Aufgaben des Kola Superdeep, aber der Brunnen erreichte den Mantel nicht. Die Bohrungen wurden in einer Tiefe von 12.262 m gestoppt und nicht wieder aufgenommen.
Moderne Projekte sind immer noch auf der anderen Seite des Ozeans
Trotz der zusätzlichen Herausforderungen von Tiefseebohrungen planen aktuelle Programme, die Moho-Grenze durch den Meeresboden zu erreichen, da die Erdkruste hier viel dünner ist.
Derzeit kann kein Land ein so großes Projekt wie ultratiefe Bohrungen zum Erreichen des Manteldachs alleine durchführen. Seit 2013 im Rahmen des International ProgramIODP (International Ocean Discovery Program: Exploring the Earth Under the Sea) führt das Projekt Mohole to Mantle durch. Zu seinen wissenschaftlichen Zielen gehört es, durch das Bohren eines ultratiefen Bohrlochs im Pazifischen Ozean Proben von Mantelmaterie zu gewinnen. Das Hauptwerkzeug in diesem Projekt ist das japanische Bohrschiff "Tikyu" - "Erde", das eine Bohrtiefe von bis zu 10 km liefern kann.
Wir können nur warten, und wenn alles gut geht, wird die Wissenschaft im Jahr 2020 endlich ein Stück des Erdmantels aus dem Erdmantel selbst abbauen können.
Fernerkundung wird die Eigenschaften der Mohorovicic-Grenze klären
Da es immer noch unmöglich ist, den Untergrund in Tiefen, die dem Auftreten des Krustenmantelabschnitts entsprechen, direkt zu untersuchen, basieren die Vorstellungen darüber auf Daten, die mit geophysikalischen und geochemischen Methoden gewonnen wurden. Die Geophysik bietet Forschern tiefe seismische Sondierungen, tiefe magnetotellurische Sondierungen und gravimetrische Studien. Geochemische Methoden ermöglichen die Untersuchung von Fragmenten von Mantelgesteinen - an die Oberfläche gebrachte Xenolithe und Gesteine, die bei verschiedenen Prozessen in die Erdkruste eingedrungen sind.
Es wurde also festgestellt, dass die Mohorovichic-Grenze zwei Medien mit unterschiedlicher Dichte und elektrischer Leitfähigkeit trennt. Es ist allgemein anerkannt, dass dieses Merkmal die chemische Natur von Moho widerspiegelt.
Oberhalb der Grenzfläche gibt es relativ leichte Gesteine der unteren Kruste, die die Hauptschicht habenZusammensetzung (Gabbroide), - diese Schicht wird üblicherweise "Bas alt" genannt. Unterhalb der Grenze befinden sich Gesteine des oberen Mantels – ultramafische Peridotiten und Dünite, und in einigen Gebieten unter den Kontinenten – Eklogiten – stark metamorphisierte mafische Gesteine, möglicherweise Relikte des alten Meeresbodens, die in den Mantel gebracht wurden. Es gibt eine Hypothese, dass an solchen Stellen Moho die Grenze des Phasenübergangs einer Substanz gleicher chemischer Zusammensetzung ist.
Ein interessantes Merkmal von Moho ist, dass die Form der Grenze mit dem Relief der Erdoberfläche verbunden ist und es widerspiegelt: Unter den Vertiefungen ist die Grenze erhöht und unter den Bergketten biegt sie sich tiefer. Folglich stellt sich hier das isostatische Gleichgewicht der Kruste ein, als ob sie in den oberen Mantel eingetaucht wäre (zur Verdeutlichung erinnern wir uns an einen im Wasser schwimmenden Eisberg). Auch die Schwerkraft der Erde "stimmt" für diese Schlussfolgerung: Die Mohorovichic-Grenze ist jetzt dank der Ergebnisse der Schwerkraftbeobachtungen des europäischen GOCE-Satelliten weltweit eingehend kartiert.
Es ist jetzt bekannt, dass die Grenze mobil ist, sie kann sogar während großer tektonischer Prozesse zusammenbrechen. Bei einem bestimmten Druck- und Temperaturniveau wird es wieder gebildet, was auf die Stabilität dieses Phänomens des Erdinneren hinweist.
Warum wird es benötigt
Das Interesse der Wissenschaftler an Moho ist kein Zufall. Neben der großen Bedeutung für die Grundlagenforschung ist es sehr wichtig, diese Frage für angewandte Wissensgebiete, wie etwa gefährliche Naturprozesse geologischer Natur, zu klären. Die Interaktion der Materie auf beiden Seiten des Krusten-Mantel-Abschnitts, das komplexe Leben des Mantels selbst, haben einen entscheidenden Einfluss auf alles, was auf der Oberfläche unseres Planeten passiert – Erdbeben, Tsunamis, verschiedene Erscheinungsformen des Vulkanismus. Und sie besser zu verstehen bedeutet, genauere Vorhersagen zu treffen.
