Склад та властивості мантії

Ключовою проблемою фізики мантії є проблема про фізичну природу шару “С” (при досить однорідному складі шарів “В” і “D”), який характеризується ненормально швидким зростанням швидкостей, щільності та електропровідності. Існує ряд припущень щодо природи цього перехідного шару [4, 6, 10, 11, 20, 24-27].

Припущення того, що швидкий ріст щільності (рис. 1.24) пов’язаний із збільшенням вмісту важких елементів з глибиною не є протиріччям умовам рівноваги в гравітаційному полі. Але це припущення дуже суперечить ходу швидкостей сейсмічних хвиль. Єдиний досить розповсюджений важкий елемент в Землі – залізо. Але збільшення його вмісту в породах завжди веде до зниження швидкостей. Таким чином, припущення про хімічну неоднорідність шару “С” відпадає. Швидкості в шарі “D” також абсолютно не відповідають залізистим мінералам. На сьогоднішній день найбільшим визнанням користуються різноманітні гіпотези про те, що в шарі “С” відбувається фазовий (поліморфічний) перехід без суттєвої зміни хімічного складу. Доказом такої можливості служать дані проведеного експерименту по стисканню габро (магматична порода основного складу). Цю гіпотезу вперше представив Бернал у 1936 р. Інше припущення пов’язане з розпадом силікатів на оксиди під дією високого тиску (Магницький, 1952, 1955; Shimazu, 1958).

Спираючись на два способи визначення складу мантії (на хондритову модель Землі та на дані сейсмічних досліджень), можна припустити, що мантія має ультраосновний склад, подібний до складу перидотиту або силікатній фазі хондритів (рис. 1.25) Звідси виходить, що на невеликих глибинах домінуючими мінералами є багатий Mg олівін і в менших кількостях багаті Mg піроксени. Але Ловеринг вважає, що ахондрити, ймовірно, краще підходять для моделі мантії, і не перидотити, а еклоґіти залягають під границею Мохо.

Рисунок 1.24 – Розподіл щільності за глибиною

в мантії та ядрі (за даними М. Ботта)

Рінгвуд і його колеги запропонували свою модель складу мантії. Цей склад включає три частини середнього безводного дуніту і одну частину середнього базальту. Ця суміш утворює гіпотетичний тип перидотиту, названий авторами “піролітом” (рис. 1.26). За своїм складом піроліт дуже близький до хондритової моделі мантії А. Рінгвуда. А.Рінгвуд прийняв за основу середній склад силікатної фази хондритів і зменшив вміст заліза. Таким чином він отримав відносний вміст Fe та Mg з 1 до 5, тобто довів його у відповідність у співвідношенні цих елементів у включеннях в базальтах. Крім того, зменшив вміст кремнезему на 15% і отримав реальне співвідношення олівіну та піроксену (надлишок Fe та Si перейшов у ядро).

Хімічний склад визначається оксидами Si, Mg, Al, Сa та ін. Виходячи з припущення, що мінеральний склад мантії більш-менш однорідний, границі розподілу в мантії Землі вчені пов’язують з фазовим станом речовини.

Рисунок 1.25 – Розріз Землі за Булленом та хімічним складом (за густиною)

Рисунок 1.26 – Петрологічна модель верхньої мантії

(за І. Кларком та А. Рінгвудом)

Розглянемо детальніше властивості різних зон мантії за схемою (рис. 1.27).

Рисунок 1.27 – Будова мантії Землі (за М. Боттом, 1978)

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Геодинаміка мантії	\|	Верхня мантія

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.