 | ПОВЕРХНОСТЬ МОХОРОВИЧИЧА И СОСТАВ ВЕРХНЕЙ МАНТИИ |
ПОВЕРХНОСТЬ МОХОРОВИЧИЧА И СОСТАВ ВЕРХНЕЙ МАНТИИ
Граница между корой и мантией (граница Мохоровичича) обычно четко выраженная скачком скоростей продольных волн от 7,5—7,7 до 7,9—8,2 км/с. В океанах эта граница отвечает переходу от 3-го слоя габброидов к серпентинизированным перидотитам (гарцбургитам, лерцолитам) и дунитам, местами выступающим на поверхность дна, а в скалах Сан-Паулу в Атлантике против берегов Бразилии и на о. Забаргад в Красном море, возвышающимся над поверхностью океана. Граница Мохо в океанах несет следы сильной тектонизации и можно предполагать, что вдоль нее происходят значительные подвижки и даже срывы коры относительно мантии.
Верхи океанической мантии можно наблюдать на суше в составе низов офиолитовых комплексов. Их мощность в Омане достигает 8 км, а в Папуа-Новой Гвинее - 12 км. Сложены они перидотитами, в основном гарцбургитами. По мнению некоторых исследователей, в океанах и вулканических дугах сейсмическая граница Мохо не совпадает с петрологической и проходит выше последней.
На континентах поверхность Мохо недоступна непосредственному изучению и существуют основания полагать, что здесь переход от коры к мантии носит более сложный характер, тем более что на ряде профилей ГСЗ обнаруживается не одна, а несколько границ М1, М2, М3, которые интерпретируются как результат перескока поверхности М с одного уровня на другой вследствие фазовых превращений. Тем не менее изучение включений в лавах и кимберлитах показывает, что и под континентами верхняя мантия сложена перидотитами, причем, как и под океанами в верхней части это шпинелевые перидотиты, а ниже — гранатовые. Но в континентальной мантии кроме перидотитов в подчиненном количестве присутствуют глубокометаморфизованные эклогиты как реликты океанической коры, затащенные в мантию в процессе субдукции.
Верхняя часть мантии обеднена кремнеземом, щелочами, ураном, торием, редкими землями и другими некогерентными элементами благодаря выплавлению из нее базальтовых пород земной коры. Эта «истощенная» («деплетированная») мантия простирается под океанами и под континентами, причем под континентами она простирается на очень большую глубину, охватывая почти всю ее литосферную часть и затем сменяется «неистощенной» мантией. Средний первичный состав мантии близок к шпинелевому лерцолиту или гипотетической смеси перидотита и базальта в пропорции 3:1, названной пиролитом.
МАНТИЯ ЗЕМЛИ
На глубине около 400 км начинается быстрое возрастание скорости сейсмических волн; отсюда до 670 км простирается слой средней мантии, носящий имя слой Голицына. Это переходная зона между верхней и нижней мантией. Возрастание скоростей упругих колебаний в слое Голицына объясняется увеличением плотности вещества мантии примерно на 10% в связи с переходом одних минеральных видов в другие, с более плотной упаковкой атомов: оливина в шпинель, пироксена в гранат.
Нижняя мантия начинается с 670 км. Моделирование показывает, что нижняя мантия сложена перовскитом (MgSiO3) и магнезиовюститом (Fe,Mg)O — продуктами дальнейшего изменения минералов, слагающих среднюю мантию. Но те же эксперименты обнаружили, что этих фазовых превращений недостаточно, чтобы обеспечить реально наблюдаемую плотность вещества нижней мантии, и заставили предполагать некоторое изменение ее химического состава, а именно увеличение отношения Fe/Mg.
Ядро Земли в своей внешней части, по данным сейсмологии, является жидким, а внутреннее — снова твердым. Конвекция во внешнем ядре генерирует главное магнитное поле Земли. Состав ядра подавляющим большинством геофизиков принимается железным. Но опять же по экспериментальным данным приходится допустить некоторую примесь никеля, а также серы, либо кислорода, либо кремния, чтобы объяснить пониженную плотность ядра по сравнению с определенной для чистого железа.
По данным сейсмотомографии, поверхность ядра является неровной и образует выступы и впадины с амплитудой до 5—6 км. На границе мантии и ядра выделяют переходный слой с индексом D’’( индексы взяты из схемы К. Буллена, обозначившего кору индексом А, верхнюю мантию — В, среднюю — С, нижнюю — D, верхнюю часть нижней мантии D’). Мощность слоя D" Местами достигает 300 км (Т. Джордан и др.). Эти данные имеют существенное значение для геодинамики и плюм-тектоники, указывая на активное взаимодействие между мантией и ядром.