Мантія Землі, її суть і види
Рис. 1. Схема глибинної будови Землі
Внутрішнє ядро, що має радіус 1225 км, тверде і має велику щільність - 12,5 г/см3. Зовнішнє ядро рідке, його щільність 10 г/см3. На границі ядра і мантії відзначається різкий стрибок не тільки у швидкості подовжніх хвиль, але й у щільності. У мантії вона знижується до 5,5 г/см3. Шар D", що знаходиться в безпосереднім зіткненні з зовнішнім ядром, випробує його вплив, оскільки температури в ядрі значно перевищують температури мантії. Місцями даний шар породжує величезні, спрямовані до поверхні Землі крізь мантійні тепломассопотоки, називані плюмами. Вони можуть виявлятися на планеті у виді великих вулканічних областей, як,
наприклад, на Гавайських островах, в Ісландії й інших регіонах.
Верхня границя шаруючи D" невизначений; її рівень від поверхні ядра може варіювати від 200 до 500 км і більш. Таким чином, можна укласти, що даний шар відбиває нерівномірне і разноинтенсивное надходження енергії ядра в область мантії.
Границею нижньої і верхньої мантії в розглянутій схемі служить сейсмічний розділ, що лежить на глибині 670 км. Він має глобальне поширення й улаштовується стрибком сейсмічних швидкостей убік їхнього збільшення, а також зростанням густини речовини нижньої мантії. Цей розділ є також і границею змін мінерального складу порід у мантії.
Таким чином, нижня мантія, укладена між глибинами 670 і 2900 км, простирається по радіусі Землі на 2230 км. Верхня мантія має добре фіксується внутрішній сейсмічний розділ, що проходить на глибині 410 км. При переході цієї границі зверху вниз сейсмічні швидкості різко зростають. Тут, як і на нижній границі верхньої мантії, відбуваються істотні мінеральні перетворення.
Верхню частину верхньої мантії і земну кору разом виділяють як літосферу, яка є верхньою твердою оболонкою Землі, на противагу гидро- і атмосфері. Завдяки теорії тектоніки літосферних плит теорії "літосфера" одержав найширше поширення. Теорія припускає рух плит по астеносфері - розм'якшеному, частково, можливо, рідкому глибинному шарі зниженої в'язкості. Однак сейсмологія не показує витриманої в просторі астеносфери. Для багатьох областей виявлені трохи астеносферних шарів, розташованих по вертикалі, а також переривчастість їх по горизонталі. Особливо виразно їхнє чергування фіксується в межах континентів, де глибина залягання астеносферних шарів (лінз) варіює від 100 км до багатьох сотень.
Під океанськими абісальними западинами астеносферний шар лежить на глибинах 70-80 км і менш. Відповідно нижня границя літосфери фактично є невизначеної, а це створює великих труднощів для теорії кінематики літосферних плит, що і відзначається багатьма дослідниками.
Такі основи представлень про будівлю Землі, що склалися до дійсного часу. Далі звернемося до новітніх даних у відношенні глибинних сейсмічних рубежів, що представляють найважливішу інформацію про внутрішню будівлю планети.
Нова модель будови мантії. До 80-м років XX століття сейсмологічні дослідження методами подовжніх і поперечних сейсмічних хвиль, які проникають через весь об'єм Землі, а тому названих об'ємними на відміну від поверхневих, що розподіляються лише по її поверхні, виявилися вже настільки істотними, що дозволили складати карти сейсмічних аномалій для різних рівнів планети. Фундаментальні роботи в цій області виконані американським сейсмологом А. Дзевонскі і його колегами.
У їхній останній праці, яка вийшла 1994 р. приведені 12 карт для глибинних зрізів Землі в інтервалі від 50 до 2850 км, тобто практично охоплюють усю мантію. На цих найцікавіших картах легко бачити, що сейсмічна картина на різних рівнях глибини різна. Це видно по площах і контурам поширення сейсмоаномальних ареалів, особливостям переходів між ними і взагалі по загальному вигляді карт. Окремі з них відрізняються великою строкатістю і контрастністю в розподілі областей з різними швидкостями сейсмічних хвиль, тоді як на інші видні більш згладжені і прості співвідношення між ними.У тому ж, 1994 року вийшла у світ аналогічна робота японських геофізиків. У ній приведені 14 карт для рівнів від 78 до 2900 км. На обох серіях карт ясно видна тихоокеанська неоднорідність, що хоч і міняється в обрисах, але просліджується аж до земного ядра. За межами цієї великої неоднорідності сейсмічна картина ускладнюється, значно міняючись при переході від одного рівня до іншого. Але, як би значно ні було розходження цих карт, між окремими з них проглядаються риси подібності. Вони виражаються в деякій подобі в розміщенні в просторі позитивних і негативних сейсмоаномалий і в кінцевому рахунку в загальних особливостях глибинної сейсмоструктури. Це дозволяє групувати такі карти, що дає можливість виділяти внутрімантійні оболонки різного сейсмічного вигляду. І така робота була виконана . На основі аналізу карт японських геофізиків виявилося можливим запропонувати істотно більш дробову структуру мантії Землі, у порівнянні з традиційною моделлю земних оболонок.