Жер мантиясы – жер қыртысы мен ядро арасында орналасқан геосфераның бөлігі. Онда планетаның барлық затының үлкен үлесі бар. Мантияны зерттеу Жердің ішкі құрылымын түсіну тұрғысынан ғана маңызды емес. Ол планетаның пайда болуына жарық түсіре алады, сирек қосылыстар мен тау жыныстарына қол жеткізуге мүмкіндік береді, жер сілкінісінің механизмін және литосфералық тақталардың қозғалысын түсінуге көмектеседі. Алайда мантияның құрамы мен ерекшеліктері туралы ақпарат алу оңай емес. Адамдар әлі сонша терең ұңғымаларды қалай бұрғылау керектігін білмейді. Жер мантиясы қазір негізінен сейсмикалық толқындар арқылы зерттеледі. Сондай-ақ зертханада модельдеу арқылы.
Жердің құрылымы: мантия, ядро және жер қыртысы
Заманауи түсініктер бойынша планетамыздың ішкі құрылымы бірнеше қабаттарға бөлінген. Жоғарғы бөлігінде жер қыртысы, одан кейін мантия мен жердің ядросы жатыр. Жер қыртысы – мұхиттық және континенттік болып екіге бөлінген қатты қабық. Жер мантиясы одан шекара деп аталатын бөлік арқылы бөлінгенМохоровичич (орналасқан жерін анықтаған хорват сейсмологының атымен аталған), ол қысылған сейсмикалық толқындар жылдамдығының күрт өсуімен сипатталады.
Мантия планета массасының шамамен 67%-ын құрайды. Заманауи деректер бойынша оны екі қабатқа бөлуге болады: жоғарғы және төменгі. Біріншісінде Голицын қабаты немесе ортаңғы мантия да ерекшеленеді, ол жоғарғыдан төменге өту аймағы болып табылады. Жалпы, мантия 30-дан 2900 км-ге дейін созылады.
Планетаның өзегі, қазіргі ғалымдардың пікірінше, негізінен темір-никель қорытпаларынан тұрады. Ол да екіге бөлінеді. Ішкі ядросы қатты, оның радиусы 1300 км деп есептеледі. Сыртқы – сұйық, радиусы 2200 км. Бұл бөліктер арасында өтпелі аймақ бөлінген.
Литосфера
Жердің қыртысы мен жоғарғы мантиясын «литосфера» ұғымы біріктіреді. Бұл тұрақты және қозғалмалы аймақтары бар қатты қабық. Планетаның қатты қабығы астеносфера арқылы қозғалатын литосфералық тақталардан тұрады - өте пластикалық қабат, бәлкім, тұтқыр және қатты қызған сұйықтық. Ол жоғарғы мантияның бөлігі болып табылады. Айта кету керек, астеносфераның үздіксіз тұтқыр қабық ретінде болуы сейсмологиялық зерттеулермен расталмаған. Планетаның құрылымын зерттеу тігінен орналасқан бірнеше ұқсас қабаттарды анықтауға мүмкіндік береді. Көлденең бағытта астеносфера, шамасы, үнемі үзіліп тұрады.
Мантияны зерттеу әдістері
Қыртыстың астындағы қабаттарға қол жеткізу мүмкін емесоқу. Орасан зор тереңдік, температураның үнемі жоғарылауы және тығыздықтың жоғарылауы мантия мен ядроның құрамы туралы ақпарат алу үшін күрделі мәселе болып табылады. Дегенмен, планетаның құрылымын әлі де елестетуге болады. Мантияны зерттеу кезінде геофизикалық мәліметтер негізгі ақпарат көздеріне айналады. Сейсмикалық толқындардың жылдамдығы, электр өткізгіштігі және ауырлық күші ғалымдарға астындағы қабаттардың құрамы мен басқа да ерекшеліктері туралы болжам жасауға мүмкіндік береді.
Сонымен қатар, кейбір мәліметтерді магмалық жыныстардан және мантия тау жыныстарының фрагменттерінен алуға болады. Соңғысына гауһар тастар кіреді, олар тіпті төменгі мантия туралы көп нәрсені айта алады. Мантия жыныстары жер қыртысында да кездеседі. Оларды зерттеу мантияның құрамын түсінуге көмектеседі. Дегенмен, олар терең қабаттардан алынған үлгілерді алмастырмайды, өйткені жер қыртысында жүретін әртүрлі процестердің нәтижесінде олардың құрамы мантиядан өзгеше болады.
Жер мантиясы: құрамы
Метеориттер - мантияның не екені туралы ақпараттың тағы бір көзі. Қазіргі тұжырымдамаларға сәйкес хондриттер (планетадағы ең көп таралған метеориттер тобы) құрамы бойынша жер мантиясына жақын.
Онда қатты күйде болған немесе планетаның пайда болуы кезінде қатты күйде болған элементтер болуы керек. Оларға кремний, темір, магний, оттегі және басқалары жатады. Мантияда олар кремний диоксидімен қосылып силикаттар түзеді. ATмагний силикаттары жоғарғы қабатта орналасады, темір силикатының мөлшері тереңдеген сайын артады. Төменгі мантияда бұл қосылыстар оксидтерге ыдырайды (SiO2, MgO, FeO).
Ғалымдарды ерекше қызықтыратын жер қыртысында кездеспейтін тау жыныстары. Мантияда мұндай қосылыстар (гроспидиттер, карбонатиттер, т.б.) көп деп есептеледі.
Қабаттар
Мантия қабаттарының ұзындығын толығырақ қарастырайық. Ғалымдардың пікірінше, жоғарғылары жер бетінен шамамен 30-дан 400 км-ге дейінгі қашықтықты алып жатыр. Одан кейін тағы 250 км тереңдікке енетін өтпелі аймақ. Келесі қабат - төменгі. Оның шекарасы шамамен 2900 км тереңдікте орналасқан және планетаның сыртқы ядросымен байланыста.
Қысым және температура
Ғаламшарға тереңдеген сайын температура көтеріледі. Жер мантиясы өте жоғары қысымда. Астеносфера аймағында температураның әсері басым, сондықтан бұл жерде зат аморфты немесе жартылай балқыған күйде болады. Қысым астында тереңірек ол қатты болады.
Мантия мен Мохорович шекарасын зерттеу
Жер мантиясы ғалымдарды ұзақ уақыт бойы қуантады. Зертханаларда мантияның құрамы мен ерекшеліктерін түсінуге мүмкіндік беретін, болжам бойынша жоғарғы және төменгі қабаттардың бөлігі болып табылатын тау жыныстарында эксперименттер жүргізілуде. Осылайша жапон ғалымдары төменгі қабатта кремнийдің көп мөлшері бар екенін анықтады. Жоғарғы мантияда су қоры бар. Ол келедіжер қыртысы, сонымен қатар осы жерден жер бетіне өтеді.
Мохоровичичтің беті ерекше қызығушылық тудырады, оның табиғаты толық зерттелмеген. Сейсмологиялық зерттеулер жер бетінен 410 км төмен деңгейде тау жыныстарының метаморфтық өзгерісі (олар тығызырақ болады), бұл толқындар жылдамдығының күрт өсуімен көрінеді деп болжайды. Мохорович шекарасындағы базальт жыныстары эклогитке айналады деп болжануда. Бұл жағдайда мантияның тығыздығы шамамен 30% -ға артады. Басқа нұсқа бар, оған сәйкес сейсмикалық толқындардың жылдамдығының өзгеруінің себебі тау жыныстарының құрамының өзгеруінде жатыр.
Цикю Хаккен
2005 жылы Жапонияда арнайы жабдықталған Чикю кемесі жасалды. Оның міндеті – Тынық мұхитының түбінде рекордтық терең құдық жасау. Ғалымдар планетаның құрылымына қатысты көптеген сұрақтарға жауап алу үшін жоғарғы мантияның және Мохорович шекарасының тау жыныстарының үлгілерін алуды ұсынады. Жоба 2020 жылға жоспарланған.
Айта кететін жайт, ғалымдар мұхиттың тереңдігіне ғана назар аударған жоқ. Зерттеулерге сәйкес, теңіз түбіндегі жер қыртысының қалыңдығы материктердегіден әлдеқайда аз. Айырмашылық айтарлықтай: мұхиттағы су бағанының астында кейбір аудандарда магманы еңсеру үшін небәрі 5 км, ал құрлықта бұл көрсеткіш 30 км-ге дейін артады.
Қазір кеме жұмыс істеп тұр: көмірдің терең қабаттарының үлгілері алынды. Жобаның негізгі мақсатын жүзеге асыру Жер мантиясының қалай орналасқанын, не екенін түсінуге мүмкіндік бередізаттар мен элементтер оның өтпелі аймағын құрайды, сондай-ақ планетада тіршіліктің таралуының төменгі шегін анықтау үшін.
Жердің құрылымы туралы біздің түсінігіміз әлі толық емес. Мұның себебі - ішекке енудің қиындығы. Дегенмен, технологиялық прогресс бір орнында тұрмайды. Ғылымның жетістіктері мантияның сипаттамалары туралы жақын арада көбірек білетін болатындығын көрсетеді.
