Мантия Земли - Шпоры. Естествознание

Мантия — это силикатная оболочка Земли, сложенная преимущественно перидотитами — породами, состоящими из силикатов магния, железа, кальция и др. Частичное плавление мантийных пород порождает базальтовые и им подобные расплавы, формирующие при подъёме к поверхности земную кору.

Мантия составляет 67 % массы Земли и около 83 % её объёма. Она простирается от границы с земной корой (на глубине 5—70 километров) до границы с ядром на глубине 2900 км. Мантия занимает огромной диапазон глубин, и с увеличением давления в веществе происходят фазовые переходы, при которых минералы приобретают всё более плотную структуру. Наиболее значительное превращение происходит на глубине 660 километров. Термодинамика этого фазового перехода такова, что мантийное вещество ниже этой границы не может проникнуть наверх, и наоборот. Выше границы 660 километров находится верхняя мантия, а ниже, соответственно, нижняя. Эти две части мантии имеют различный состав и физические свойства. Хотя сведения о составе нижней мантии ограничены, и число прямых данных весьма невелико, можно уверенно утверждать, что её состав со времён формирования Земли изменился значительно меньше, чем верхней мантии, породившей земную кору.

Теплоперенос в мантии происходит путём медленной конвекции, посредством пластической деформации минералов. Скорости движения вещества при мантийной конвекции составляют порядка нескольких сантиметров в год. Эта конвекция приводит в движение литосферные плиты (см. тектоника плит). Конвекция в верхней мантии происходит раздельно. Существуют модели, которые предполагают ещё более сложную структуру конвекции. Барисфера (греч. βαρυς - тяжёлый, σφαιρα - шар) - внутренняя часть Земли, включающая ядро и промежуточную оболочку, или мантию. Центральная область планеты с глубины 2 900 км от поверхности. Иногда под барисферой понимают только ядро ​​Земли.

Внутреннее строение барисферы устанавливается по данным изучения скорости прохождения сейсмических волн, указывающих на различную плотность вещества; последняя растёт к центру от 5,5 г/см³ до 12 г/см³. По состоянию вещества барисфера представляет собой массу условно железо-никелевого состав, находящегося под высоким давлением. Температура в барисфере достигает 2000-5000° C, давление - 3,5 миллиона атмосфер.

Исторически существовало 3 гипотезы относительно состояния барисферы:

• Гипотеза газообразного состояния ядра основана на повышении температуры по мере углубления, в связи с чем в центре земного шара температуры должны быть очень высокими и вещества ядра переходят в газообразное состояние.
• Гипотеза жидкого состояния ядра выходит из физических законов, по которым при огромном давлении внутри Земли вещество должно находиться в жидком состоянии.
• Гипотеза твёрдого состояния ядра. Об её преимуществе свидетельствует большой удельный вес центральных частей Земли и большое давление, при котором вещество должно оставаться в твёрдом состоянии.

Современная геофизика исходит из теории двухслойного строения ядра Земли, где внешняя оболочка находится в жидком состоянии, а внутренняя - в твёрдом.