Большая советсткая энциклопедия Мантия Земли

Мантия Земли

Мантия Земли, оболочка "твёрдой" Земли, расположенная между земной корой и ядром Земли. Занимает 83 % Земли (без атмосферы) по объёму и 67 % по массе. От земной коры её отделяет Мохоровичича поверхность, на которой скорость продольных сейсмических волн при переходе из коры в М. З. возрастает скачком с 6,7—7,6 до 7,9—8,2 км/сек; от ядра Земли мантию отделяет поверхность (на глубине около 2900 км), на которой скорость сейсмических волн падает с 13,6 до 8,1 км/сек. М. З. делится на нижнюю и верхнюю мантию. Последняя, в свою очередь, делится (сверху вниз) на субстрат, слой Гутенберга (слой пониженных скоростей сейсмических волн) и слой Голицына (иногда называется средней мантией). У подошвы М. З. выделяется слой толщиной менее 100 км, в котором скорости сейсмических волн не растут с глубиной или даже слегка понижаются.

Предполагается, что М. З. слагается теми химическими элементами, которые во время образования Земли находились в твёрдом состоянии или входили в состав твёрдых химических соединений. Из этих элементов преобладают: О, Si, Mg, Fe. Согласно современным представлениям, состав М. З. считается близким к составу каменных метеоритов. Из каменных метеоритов наиболее близкий к М. З. состав имеют хондриты. Предполагают, что непосредственными образцами вещества мантии являются обломки пород среди базальтовой лавы, вынесенные на поверхность Земли; их находят также вместе с алмазами в трубках взрыва (см. Диатремы). Считают также, что обломки пород, поднятые драгой со дна рифтов Срединно-океанических хребтов, представляют собой вещество мантии.

Образцы самой верхней части М. З. состоят преимущественно из пород ультраосновного (перидотит и пироксенит) и основного (эклогит) состава. Обычно считается, что М. З. почти полностью сложена оливином [(Mg, Fe)₂SiO₄], в котором сильно преобладает магниевая компонента (форстерит), но с глубиной, быть может, возрастает доля железной составной части (фаялита). Австралийский петрограф Рингвуд предполагает, что М. З. сложена гипотетической породой, которую он назвал пиролитом и которая по составу соответствует смеси из 3 частей периодита и 1 части базальта. Теоретические расчёты показывают, что в нижней М. З. минералы должны распадаться на окислы. К началу 70-х годов 20 века появились также данные, указывающие на наличие в М. З. горизонтальных неоднородностей.

Характерной чертой М. З. являются, по-видимому, фазовые переходы. Экспериментально установлено, что в оливине под большим давлением изменяется структура кристаллической решётки, появляется более плотная упаковка атомов, так что объём минерала заметно уменьшается. В кварце такой фазовый переход наблюдается дважды по мере роста давления; самая плотная модификация на 65 °C плотнее обычного кварца. Такие фазовые переходы считаются главной причиной того, что в слое Голицына скорости сейсмических волн очень быстро возрастают с глубиной.

Несомненно, что земная кора выделилась из М. З.; процесс дифференциации М. З. продолжается и сейчас. Есть предположение, что и земное ядро разрастается за счёт М. З. Процессы в земной коре и М. З. тесно связаны; в частности, энергия для тектонических движений земной коры, по-видимому, поступает из М. З.

Лит.: Магницкий В. А., Внутреннее строение и физика Земли, М., 1965; Проблемы строения земной коры и верхней мантии. Сборник статей, М., 1970.

Е. Н. Люстих.