Температура мантии земли в градусах по цельсию


Структура Земли

Земля имеет тот же состав элементов, что и Солнце и другие планеты (не учитывая водород и гелий, которые улетучились из-за гравитации Земли). Не беря во внимание железо в ядре, мы можем подсчитать, что мантия представляет собой смесь магния, кремния, железа и кислорода, что примерно соответствует по составу минералам.

Но именно то, что смесь минералов присутствует на заданной глубине является сложным вопросом, который не достаточно обоснован. Мы можем получает образцы из мантии, куски пород, поднятые при определенных вулканических извержениях, с глубины около 300 километров, а иногда и гораздо глубже. Они показывают, что самая верхняя часть мантии состоит из перидотита и эклогита. Самое интересное, что мы получаем от мантии — это бриллианты.

Деятельность в мантии

Верхнюю часть мантии медленно перемешивают движения плит, проходящих над ней. Это вызвано двумя видами деятельности. Во-первых, происходит движение подвижных плит вниз, которые скользят друг под другом. Во-вторых, происходит восходящее движение мантийной породы, когда две тектонические плиты расходятся и раздвигаются. Тем не менее, все эти действие не полностью смешивает верхний слой мантии, и геохимики считают верхнюю мантию каменной версией мраморного пирога.


Мировые модели вулканизма отражают действие тектоники плит, за исключением нескольких областей планеты, называемых горячими точками. Горячие точки могут служить ключом к подъему и опусканию материалов гораздо глубже в мантии, возможно, с самого ее основания. В наши дни идет энергичная научная дискуссия о горячих точках планеты.

Изучение мантии с помощью сейсмических волн

Наш самый мощный метод изучения мантии — это мониторинг сейсмических волн от землетрясений в мире. Два разных вида сейсмичесих волн: волны P (аналогичные звуковым волнам) и волны S (например, волны от встряхиваемой веревки) отвечают физическим свойствам породы, через которую они проходят. Сейсмические волны отражают некоторые типы поверхностей и преломляют (изгибают) другие типы поверхностей, когда наносят по ним удар. Ученые используют эти эффекты для определения внутренних поверхностей Земли.

Наши инструменты достаточно хороши, чтобы рассматривать мантию Земли так, как врачи делают ультразвуковые снимки своих пациентов. После столетия сбора данных о землетрясениях мы можем сделать несколько впечатляющих карт мантии.

Моделирование мантии в лаборатории

Минералы и породы меняются под высоким давлением. Например, общий мантийный минерал — оливин преобразовывается в различные кристаллические формы на глубинах около 410 километров и снова на 660 километрах.


Изучение поведения минералов в условиях мантии происходит двумя способами: компьютерное моделирование, основанное на уравнениях физики минералов и лабораторных экспериментах. Таким образом, современные исследования мантии проводятся сейсмологами, программистами и лабораторными исследователями, которые теперь могут воспроизводить условия в любом месте мантии с помощью лабораторного оборудования под высоким давлением, такого как ячейка с алмазной наковальней.

Слои мантии и внутренние границы

Столетие исследований позволило заполнить некоторые пробелы в знаниях о мантии. Она имеет три основных слоя. Верхняя мантия простирается от основания коры (Мохоровичича) до глубины 660 километров. Переходная зона расположена между 410 и 660 километрами, где происходят значительные физические изменения минералов.

Нижняя мантия простирается от 660 до примерно 2700 километров. Здесь сейсмические волны сильно приглушены, и большинство исследователей считают, что породы под ними различны по химическому составу, а не только по кристаллографии. И последний спорный слой на дне мантии имеет толщину около 200 километров и является границей между ядром и мантией.

Почему мантия Земли особенная

Поскольку мантия является основной частью Земли, ее история имеет фундаментальное значение для геологии. Мантия сформировалась во время рождения Земли, как океан жидкой магмы на железном ядре. Поскольку она затвердевала, элементы, которые не вписывались в основные минералы, собрались в виде накипи на вершине коры. Затем, мантия начала медленную циркуляцию, которую продолжает последние 4 миллиарда лет. Верхняя часть мантии начала охлаждаться, потому что она перемешивалась и гидратировалась тектоническими движениями поверхностных плит.


В то же время мы многое узнали о структуре других планет земной группы (Меркурия, Венеры и Марса). По сравнению с ними, у Земли есть активная смазанная мантия, которая является особенной благодаря тому же элементу, который отличает ее поверхность: воде.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Источник: NatWorld.info

Согласно опубликованным 26 апреля результатам научных исследований в журнале Science, оказывается, что температура ядра нашей планеты на 1000 градусов выше, чем предполагалось ранее. Благодаря этим наблюдениям у ученых появилась возможность лучше понять то, как наша Земля создает магнитное поле.

» />


Группа, проводившая новые исследования, измерила в лабораторных условиях показатели высшей точки кипения железа и, сопоставив полученные результаты с показателями внешнего и внутреннего ядра, пришла к выводу, что их температура составляет порядка 6000 градусов Цельсия. То есть почти столько же, как и температура Солнца.

Факт различия в температурных показателях очень важен для ученых. Ведь это помогает объяснить то, как Земля генерирует магнитное поле. Твердое ядро Земли находится внутри внешнего жидкого ядра, сверху которого, в свою очередь, расположен твердый, но в то же время текучий слой мантии. Благодаря разнице температуры между слоем мантии и внутренним ядром, которая составляет порядка 2700 градусов Цельсия, а также за счет движения мантии и вращения планеты и создается магнитное поле.

Для нового эксперимента использовалась новая рентгеновская техника, которая позволяет намного быстрее производить расчеты, чем раньше. В обычных лабораторных условиях временной интервал процесса сжатия железа, который смог бы показать является ли его структура по-прежнему твердой или же железо начинает плавиться, был возможен только в течение нескольких секунд. Новый же метод ученых основан на дифракции, которая образуется тогда, когда рентгеновские лучи или любая другая форма света сталкивается с препятствием и огибает его.

Эксперименты показали, что при давлении в 2,2 миллиона раз выше, чем обычное давление на уровне моря точка плавления железа составляет 4800 градусов Цельсия. Опираясь на результаты полученных исследований, ученые пришли к выводу, что температура между внешним и внутренним ядром Земли при давлении в 3,3 миллиона атмосфер (в 3,3 миллиона раз выше, чем атмосферное давление на уровне моря) составляет 6000 градусов, плюс-минус 500 градусов.


В исследованиях принимали участие такие организации как CEA (французская национальная технологическая исследовательская организация), Французский национальный центр научных исследований, а также Европейский исследовательский ускорительный комплекс (ESRF).

Источник: Hi-News.ru

МА́НТИЯ ЗЕМЛИ́, гео­сфе­ра, рас­по­ло­жен­ная ме­ж­ду зем­ной ко­рой и ядром Зем­ли. Со­став­ля­ет ок. 84% объ­ё­ма и 67% мас­сы Зем­ли. Верх­няя гра­ни­ца про­хо­дит на глу­би­не от не­сколь­ких км под океа­на­ми до 70 км под кон­ти­нен­та­ми по Мо­хо­ро­ви­чи­ча гра­ни­це, ниж­няя – на глу­би­не 2980 км. Осн. све­де­ния о строе­нии М. З. по­лу­че­ны на ос­но­ве из­ме­ре­ния вре­ме­ни про­хо­ж­де­ния сейс­мич. волн, по ко­то­ро­му на­хо­дят ско­ро­сти про­доль­ных и по­пе­реч­ных сейс­мич. волн, за­ви­ся­щие от плот­но­сти и уп­ру­гих мо­ду­лей ве­ще­ст­ва ман­тии. Та­ким спо­со­бом ман­тию «про­све­чи­ва­ют» и по­лу­ча­ют её трёх­мер­ную сейс­мо­то­мо­гра­фич.


­дель. В гео­фи­зич. мо­де­ли строе­ния Зем­ли, пред­ло­жен­ной ав­ст­рал. сейс­мо­ло­гом К. Е. Бул­ле­ном в 1940-х гг. и по­лу­чив­шей ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние, М. З. раз­де­ле­на на слои B, C, D (по­след­ний вклю­ча­ет слои D′ и D″), ко­то­рые от­ли­ча­ют­ся сейс­мич. ха­рак­те­ри­сти­ка­ми (см. в ст. Зем­ля, раз­дел Строе­ние твёр­дой зем­ли). В нач. 21 в. ис­поль­зу­ют и др. схе­мы раз­де­ле­ния Зем­ли на зо­ны. В од­ной из мо­де­лей М. З. де­лят на 4 час­ти: верх­няя ман­тия до глу­би­ны 410 км, пе­ре­ход­ная зо­на в ин­тер­ва­ле глу­бин 410–660 км, ниж­няя ман­тия ни­же глу­би­ны 660 км до т. н. слоя D″ на гра­ни­це ме­ж­ду ман­ти­ей и ядром, имею­ще­го пе­ре­мен­ную тол­щи­ну (в ср. 250 км).

Ско­ро­сти рас­про­стра­не­ния про­доль­ных сейс­мич. волн при пе­ре­се­че­нии гра­ни­цы зем­ной ко­ры и ман­тии скач­ко­об­раз­но воз­рас­та­ют с 7,5–7,8 км/с до 8,1–8,2 км/с. В верх­ней ман­тии сейс­мич. ско­ро­сти и плот­ность ве­ще­ст­ва рас­тут с глу­би­ной в осн. за счёт сжа­тия под дав­ле­ни­ем. В пе­ре­ход­ной зо­не ве­ще­ст­во уп­лот­ня­ет­ся так­же и за счёт фа­зо­вых пе­ре­хо­дов ми­не­ра­лов в бо­лее плот­ные мо­ди­фи­ка­ции; сейс­мич. ско­ро­сти рез­ко воз­рас­та­ют. Слой D″ хи­ми­че­ски не­од­но­ро­ден, по­это­му сейс­мич. ско­ро­сти и плот­ность ве­ще­ст­ва в нём рез­ко ме­ня­ют­ся с глу­би­ной и по ла­те­ра­ли. На гра­ни­це М. З. и яд­ра ско­рость про­хо­ж­де­ния про­доль­ных сейс­мич. волн рез­ко сни­жа­ет­ся с 13,6 км/с до 8,1 км/с.


от­ность ве­ще­ст­ва М. З. уве­ли­чи­ва­ется с глу­би­ной от зна­че­ний 3100–3500 кг/м3, дос­ти­гая у гра­ни­цы с ядром 5600 кг/м3. О др. фи­зич. ха­рак­те­ри­сти­ках М. З. (ус­ко­ре­ние си­лы тя­же­сти, дав­ле­ние, темп-ра, вяз­кость) и их из­ме­не­нии с глу­би­ной см. в ст. Зем­ля в раз­де­ле Фи­зи­че­ские ха­рак­те­ри­сти­ки твёр­дой Зем­ли.

М. З. в це­лом име­ет си­ли­кат­ный со­став. Хи­мич., ми­не­ра­ло­гич. и фа­зо­вый со­ста­вы оп­ре­де­ля­ют пу­тём срав­не­ния плот­но­сти и уп­ру­гих мо­ду­лей ве­ще­ст­ва, из­ме­рен­ных в ла­бо­ра­то­рии под прес­сом и оп­ре­де­лён­ных по сейс­мич. дан­ным. Верх­няя ман­тия сло­же­на в осн. оли­ви­ном и пи­рок­се­на­ми, пе­ре­ход­ная зо­на – оли­ви­ном (60%) и гра­на­том (40%). В пе­ре­ход­ной зо­не на глу­би­не 410 км оли­вин пе­ре­хо­дит в вадс­ле­ит, ко­то­рый на глу­би­не 520 км пе­ре­хо­дит в рин­гву­дит. Ниж­няя ман­тия со­сто­ит из пе­ров­ски­та и маг­не­зио­вю­сти­та, в ко­то­рые на глу­би­не 660–700 км пре­вра­ща­ют­ся рин­гву­дит и гра­нат с сум­мар­ным скач­ком плот­но­сти 9%. На верх­ней гра­ни­це слоя D″ пе­ров­скит пе­ре­хо­дит в ещё бо­лее плот­ную мо­ди­фи­ка­цию – пост­пе­ров­скит. По­сколь­ку глу­би­на (дав­ле­ние) это­го пе­ре­хо­да в зна­чит. сте­пе­ни за­ви­сит от темп-ры, то верх­няя гра­ни­ца слоя D″ очень не­ров­ная.


Тем­пе­ра­ту­ра в М. З. ни­же темп-ры плав­ле­ния гор­ных по­род. Не­смот­ря на это, в ман­тии воз­ни­ка­ют очень мед­лен­ные те­че­ния, обу­слов­лен­ные на­ли­чи­ем в кри­стал­лич. струк­ту­ре ве­ще­ст­ва т. н. де­фек­тов – ва­кан­сий и дис­ло­ка­ций, ко­то­рые мо­гут пе­ре­ме­щать­ся под влия­ни­ем сдви­го­во­го на­пря­же­ния. По мере рос­та темп-ры с глу­би­ной вяз­кость ве­ще­ст­ва ман­тии силь­но па­да­ет и не­мно­го рас­тёт с уве­ли­че­ни­ем дав­ле­ния. Вяз­кость са­мо­го верх­не­го от­но­си­тель­но хо­лод­но­го слоя верх­ней ман­тии тол­щи­ной до 100 км очень вы­со­кая (до 1025 П). Этот твёр­дый слой вхо­дит в ли­то­сфе­ру; на­зы­ва­ет­ся ли­то­сфер­ной ман­ти­ей. На глу­би­не 100–200 км темп-ра в М. З. воз­раста­ет до 1300–1500 К, при этом дав­ле­ние ос­та­ёт­ся от­но­си­тель­но не­вы­со­ким, по­это­му в верх­ней ман­тии воз­ни­ка­ет слой с по­ни­жен­ной вяз­ко­стью 1018 П – ас­те­но­сфе­ра. Вяз­кость ос­таль­ной час­ти верх­ней ман­тии ок. 1021 П, а ниж­ней ман­тии – ори­ен­ти­ро­воч­но в 30 раз боль­ше.

В свя­зи с тем что в М. З. име­ет­ся пе­репад темп-ры на глу­би­не, то бо­лее го­ря­чее и, со­от­вет­ст­вен­но, ме­нее плот­ное ве­ще­ст­во, на­хо­дя­щее­ся в ниж­ней час­ти ман­тии, стре­мит­ся под­нять­ся вверх.


ре­зуль­та­те в М. З. воз­ни­ка­ет те­п­ло­вая кон­век­ция со сред­ней ско­ро­стью 3 см/год (ок. 1 нм/с). Кон­век­ция при­мер­но в 20 раз ус­ко­ря­ет вы­нос те­п­ла и ос­ты­ва­ние недр Зем­ли. Ман­тий­ная кон­век­ция пред­став­ля­ет со­бой сис­те­му го­ря­чих вос­хо­дя­щих (см. Мантийный плюм) и хо­лод­ных нис­хо­дя­щих по­то­ков ве­ще­ст­ва. Ра­нее (до 2002) рас­смат­ри­ва­лась ги­по­те­за о двухъ­я­рус­ной кон­век­ции (от­дель­но в верх­ней и в ниж­ней ман­тии), обу­слов­лен­ной фа­зо­вым пе­ре­хо­дом в оли­ви­не на глу­би­не 660 км, тор­мо­зя­щем кон­век­цию. Од­на­ко про­ве­дён­ные ис­сле­до­ва­ния по­ка­за­ли, что фа­зо­вый пе­ре­ход в гра­на­те вы­зы­ва­ет про­ти­во­по­лож­ный эф­фект. Вслед­ст­вие че­го вос­хо­дя­щие ман­тий­ные по­то­ки бес­пре­пят­ст­вен­но про­хо­дят че­рез гра­ни­цу 660 км (да­же ус­ко­ря­ют­ся). Нис­хо­дя­щие ман­тий­ные по­то­ки лишь вре­мен­но за­дер­жи­ва­ют­ся в отд. мес­тах на этой гра­ни­це.

Источник: bigenc.ru

Строение мантии ученые могут только предполагать, так как методов, которые бы однозначно дали ответ на данный вопрос, пока что не существует. Но, проведенные исследования дали возможность предположить, что данный участок нашей планеты состоит из таких слоев:

  • первый, наружный – он занимает от 30 до 400 километров земной поверхности;
  • переходная зона, которая расположена сразу за наружным слоем – по предположениям ученых она уходит вглубь примерно на 250 километров;
  • нижний слой – его протяжность самая большая, около 2900 километров. Он начинается сразу после переходной зоны и идет прямо к ядру.

Следует отметить, что в мантии планеты есть такие горные породы, которых нет в земной коре.

Само собой, что точно установить из чего состоит мантия нашей планеты, нельзя, так как добраться туда невозможно. Поэтому, все, что удается изучить ученым, происходит при помощи обломков этого участки, которые периодически появляются на поверхности.

Так, после ряда исследований удалось выяснить, что этот участок Земли черно-зеленого цвета. Основной состав — это горные породы, которые состоят из таких химических элементов:

  • кремний;
  • кальций;
  • магний;
  • железо;
  • кислород.

По внешнему виду, а в чем-то даже и по составу, она очень похожа на каменные метеориты, которые также периодически попадают на нашу планету.

Вещества, которые находятся в самой мантии, жидкие, вязкообразные, так как температура на данном участке превышает тысячи градусов. Ближе к коре Земли температура снижается. Таким образом, происходит некоторый круговорот – те массы, которые уже охладились, спускаются вниз, а разогретые до предела попадают наверх, поэтому процесс «смешивания» никогда не прекращается.

Периодически, такие разогретые потоки попадают в самую кору планеты, в чем им оказывают содействие действующие вулканы.

Само собой разумеется, что слои, которые находятся на большой глубине достаточно сложно изучать и не только потому, что не такой техники. Усложняется процесс еще и тем, что температура практически постоянно повышается, а вместе с тем возрастает и плотность. Поэтому, можно сказать, что глубина нахождения слоя, является наименьшей проблемой, в этом случае.

Вместе с тем, ученым все же удалось продвинуться в изучении данного вопроса. Для исследования этого участка нашей планеты, главным источником информации были выбраны как раз геофизические показатели. Кроме этого, в ходе исследования, ученые используют и такие данные:

  • скорость сейсмических волн;
  • сила тяжести;
  • характеристики и показатели электропроводности;
  • изучение магматических пород и обломков мантии, которые редко, но все же удается найти на поверхности Земли.

Что касается последнего, то здесь особенного внимания ученых заслуживают именно алмазы – по их мнению, изучая состав и строение этого камня, можно выяснить много интересного даже о нижних слоях мантии.

Изредка, но встречаются мантийные породы. Их изучение также позволяет добыть ценную информацию, но в той или иной степени все же будут присутствовать искажения. Обусловлено это тем, что в коре происходят различные процессы, которые несколько отличаются от тех, которые происходят в глубинах нашей планеты.

Отдельно следует рассказать о технике, при помощи которой ученые пытаются достать оригинальные породы мантии. Так, в 2005 году в Японии было возведено специальное судно, которое, по мнению самих разработчиков проекта, сможет сделать рекордно глубокую скважину. На данный момент работы еще идут, а старт проекта намечен уже на 2020 год – ждать осталось не так уж и много.

Сейчас же все изучения строения мантии происходят в рамках лаборатории. Ученые уже точно установили, что нижний слой этого участка планеты, практически весь состоит из кремния.

Распределение давления в пределах мантии неоднозначно, собственно как и температурного режима, но обо всем по порядку. На долю мантии приходится больше половины веса планеты, а если сказать точнее, то 67%. В участках под земной корой давление составляет около 1,3-1,4 млн.атм., при этом, следует отметить, что в местах, где расположены океаны, уровень давления существенно спадает.

Что же касается температурного режима, то здесь данные вовсе неоднозначны и базируются только на теоретических предположениях. Так, у подошвы мантии предполагается температура в 1500-10 000 градусов по Цельсию. В целом, ученые предположили, что температурный уровень на данном участке планеты более близок к температуре плавления.

Источник: ECOportal.info


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.