Der Erdmantel ist der Teil der Geosphäre, der sich zwischen der Kruste und dem Kern befindet. Es enthält einen großen Teil der gesamten Substanz des Planeten. Die Erforschung des Mantels ist nicht nur für das Verständnis der inneren Struktur der Erde wichtig. Es kann Licht auf die Entstehung des Planeten werfen, Zugang zu seltenen Verbindungen und Gesteinen geben, helfen, den Mechanismus von Erdbeben und die Bewegung von Lithosphärenplatten zu verstehen. Es ist jedoch nicht einfach, Informationen über die Zusammensetzung und Eigenschaften des Mantels zu erh alten. Die Menschen wissen noch nicht, wie man so tiefe Brunnen bohrt. Der Erdmantel wird heute hauptsächlich mit seismischen Wellen untersucht. Und auch durch Modellierung im Labor.
Der Aufbau der Erde: Mantel, Kern und Kruste
Nach modernen Vorstellungen ist die innere Struktur unseres Planeten in mehrere Schichten unterteilt. Die obere ist die Kruste, dann liegen der Mantel und der Kern der Erde. Die Kruste ist eine harte Schale, die in ozeanische und kontinentale unterteilt ist. Der Erdmantel wird von ihm durch die sogenannte Grenze getrenntMohorovicic (benannt nach dem kroatischen Seismologen, der seinen Standort festgelegt hat), der durch einen abrupten Anstieg der Geschwindigkeiten der seismischen Kompressionswellen gekennzeichnet ist.
Der Mantel macht etwa 67 % der Masse des Planeten aus. Nach modernen Daten kann es in zwei Schichten unterteilt werden: obere und untere. In der ersten wird auch die Golitsyn-Schicht oder der mittlere Mantel unterschieden, der eine Übergangszone vom oberen zum unteren darstellt. Im Allgemeinen erstreckt sich der Mantel von 30 bis 2900 km.
Der Kern des Planeten besteht laut modernen Wissenschaftlern hauptsächlich aus Eisen-Nickel-Legierungen. Es ist auch in zwei Teile geteilt. Der innere Kern ist fest, sein Radius wird auf 1300 km geschätzt. Extern - flüssig, hat einen Radius von 2200 km. Zwischen diesen Teilen wird eine Übergangszone unterschieden.
Lithosphäre
Die Kruste und der obere Erdmantel werden durch den Begriff "Lithosphäre" vereint. Es ist eine Hartschale mit stabilen und beweglichen Bereichen. Die feste Hülle des Planeten besteht aus lithosphärischen Platten, die sich durch die Asthenosphäre bewegen sollen - eine eher plastische Schicht, wahrscheinlich eine zähflüssige und stark erhitzte Flüssigkeit. Es ist Teil des oberen Mantels. Es sollte beachtet werden, dass die Existenz der Asthenosphäre als kontinuierliche viskose Hülle nicht durch seismologische Studien bestätigt wird. Die Untersuchung der Struktur des Planeten ermöglicht es uns, mehrere ähnliche Schichten zu identifizieren, die vertikal angeordnet sind. In horizontaler Richtung ist die Asthenosphäre offenbar ständig unterbrochen.
Methoden zum Studium des Mantels
Die Schichten unter der Kruste sind unzugänglichlernen. Die enorme Tiefe, der ständige Temperaturanstieg und die Zunahme der Dichte sind ein ernsthaftes Problem, um Informationen über die Zusammensetzung von Mantel und Kern zu erh alten. Es ist jedoch immer noch möglich, sich den Aufbau des Planeten vorzustellen. Bei der Untersuchung des Erdmantels werden geophysikalische Daten zur Hauptinformationsquelle. Die Geschwindigkeit seismischer Wellen, die elektrische Leitfähigkeit und die Schwerkraft ermöglichen es Wissenschaftlern, Annahmen über die Zusammensetzung und andere Merkmale der darunter liegenden Schichten zu treffen.
Außerdem können einige Informationen aus magmatischen Gesteinen und Fragmenten von Mantelgesteinen gewonnen werden. Zu letzteren gehören Diamanten, die schon viel über den unteren Erdmantel verraten können. Mantelgesteine kommen auch in der Erdkruste vor. Ihre Studie hilft, die Zusammensetzung des Mantels zu verstehen. Sie werden jedoch keine Proben ersetzen, die direkt aus den tiefen Schichten entnommen wurden, da ihre Zusammensetzung aufgrund verschiedener Prozesse in der Erdkruste anders ist als die des Erdmantels.
Erdmantel: Zusammensetzung
Meteoriten sind eine weitere Informationsquelle darüber, was der Mantel ist. Nach modernen Vorstellungen sind Chondrite (die häufigste Gruppe von Meteoriten auf dem Planeten) in ihrer Zusammensetzung dem Erdmantel sehr ähnlich.
Es soll Elemente enth alten, die sich in einem festen Zustand befanden oder während der Entstehung des Planeten in einem festen Zustand waren. Dazu gehören Silizium, Eisen, Magnesium, Sauerstoff und einige andere. Im Erdmantel verbinden sie sich mit Siliziumdioxid zu Silikaten. BEIMMagnesiumsilikate befinden sich in der oberen Schicht, die Menge an Eisensilikat nimmt mit der Tiefe zu. Im unteren Erdmantel zerfallen diese Verbindungen zu Oxiden (SiO2, MgO, FeO).
Von besonderem Interesse für Wissenschaftler sind Gesteine, die nicht in der Erdkruste vorkommen. Es wird angenommen, dass es viele solcher Verbindungen (Grospidite, Karbonatite etc.) im Erdmantel gibt.
Ebenen
Sehen wir uns die Länge der Mantelschichten genauer an. Laut Wissenschaftlern nehmen die oberen eine Reichweite von etwa 30 bis 400 km von der Erdoberfläche ein. Als nächstes kommt die Übergangszone, die weitere 250 km tiefer in die Tiefe geht. Die nächste Schicht ist die Unterseite. Seine Grenze befindet sich in einer Tiefe von etwa 2900 km und steht in Kontakt mit dem äußeren Kern des Planeten.
Druck und Temperatur
Je tiefer du in den Planeten vordringst, desto höher wird die Temperatur. Der Erdmantel steht unter extrem hohem Druck. In der Zone der Asthenosphäre überwiegt der Einfluss der Temperatur, sodass sich die Substanz hier im sogenannten amorphen oder halbgeschmolzenen Zustand befindet. Tiefer unter Druck wird es fest.
Untersuchungen des Mantels und der Mohorovicic-Grenze
Der Erdmantel verfolgt Wissenschaftler schon seit geraumer Zeit. In Labors werden Experimente an Gesteinen durchgeführt, die vermutlich Teil der oberen und unteren Schichten sind, um die Zusammensetzung und Eigenschaften des Mantels zu verstehen. So fanden japanische Wissenschaftler heraus, dass die untere Schicht eine große Menge Silizium enthält. Der obere Mantel enthält Wasserreserven. Sie kommt ausder Erdkruste und dringt auch von hier an die Oberfläche vor.
Die Oberfläche von
Mohorovicic ist von besonderem Interesse, deren Beschaffenheit noch nicht vollständig geklärt ist. Seismologische Studien deuten darauf hin, dass in einer Höhe von 410 km unter der Oberfläche eine metamorphe Veränderung der Gesteine auftritt (sie werden dichter), was sich in einer starken Zunahme der Wellengeschwindigkeit äußert. Es wird angenommen, dass sich die Bas altfelsen im Bereich der Mohorović-Grenze in Eklogit verwandeln. In diesem Fall erhöht sich die Dichte des Mantels um etwa 30 %. Es gibt eine andere Version, wonach der Grund für die Änderung der Geschwindigkeit seismischer Wellen in der Änderung der Zusammensetzung der Gesteine liegt.
Cikyu Hakken
Im Jahr 2005 wurde in Japan ein speziell ausgestattetes Schiff Chikyu gebaut. Seine Mission ist es, einen Rekord tief auf dem Grund des Pazifischen Ozeans zu machen. Wissenschaftler schlagen vor, Proben der Gesteine des oberen Mantels und der Mohorovichic-Grenze zu nehmen, um Antworten auf viele Fragen im Zusammenhang mit der Struktur des Planeten zu erh alten. Das Projekt ist für 2020 geplant.
Es sei darauf hingewiesen, dass Wissenschaftler ihre Aufmerksamkeit nicht nur auf die Tiefen des Ozeans gerichtet haben. Studien zufolge ist die Dicke der Kruste am Meeresgrund viel geringer als auf den Kontinenten. Der Unterschied ist beträchtlich: Unter der Wassersäule im Ozean sind es in manchen Gebieten nur 5 km, um Magma zu überwinden, während sich diese Zahl an Land auf 30 km erhöht.
Jetzt arbeitet das Schiff bereits: Proben von tiefen Kohleflözen sind eingetroffen. Die Umsetzung des Hauptziels des Projekts wird es ermöglichen zu verstehen, wie der Erdmantel angeordnet ist, wasSubstanzen und Elemente bilden seine Übergangszone, sowie die untere Grenze der Ausbreitung des Lebens auf dem Planeten herauszufinden.
Unser Verständnis der Struktur der Erde ist noch lange nicht vollständig. Der Grund dafür ist die Schwierigkeit, in den Darm einzudringen. Der technologische Fortschritt steht jedoch nicht still. Fortschritte in der Wissenschaft deuten darauf hin, dass wir in naher Zukunft viel mehr über die Eigenschaften des Mantels wissen werden.
