Мантия Земли

Мантия Земли включает весь вещественный комплекс, залегающий между границей Мохоровичича (30–35 км) — подошвой земной коры и границей Вихерта — Гутенберга (2900 км) — внешней границей ядра. Некоторые исследователи включают в понятие «мантия Земли» и земную кору. Понятие введено Вихертом в 1896 году на основании распределения плотности в Земле. До 1950-х годов в отечественной литературе употреблялись синонимы мантии Земли: «каменная оболочка» и «оболочка Земли».

  • Состав и источники данных. Основные объективные сведения о составе мантии Земли дают продукты вулканической деятельности и каменные метеориты, а о структуре — данные сейсмологии.
  • Сейсмические характеристики. Скорости продольных волн (Vp) в мантии Земли возрастают в среднем от 8,0 км/с (7,8–8,5) до 13,6 км/с на внешней границе ядра; скорости поперечных волн (*Vs~*) — соответственно от 4,4 до 7,3 км/с. Существуют мнения как о непрерывном изменении скоростей в мантии Земли (Гутенберг, Саваренский), так и о существовании в ней резких границ раздела скоростей (границ первого рода).
  • Плотность. Вертикальное распределение плотности (ρ) мантии Земли по расчётам (в предположении непрерывности изменения и горизонтальной однородности слоёв) изменяется от 3,3–3,5 г/см³ под земной корой до 5,6–5,9 г/см³ на внешней границе ядра.
  • Сила тяжести и давление. Вычисленные значения силы тяжести (g) для мантии Земли позволяют считать их практически неизменными — g ≈ const, около 1000 см/с². Распределение давления (p) в мантии Земли определяется интегрированием уравнения (где r — радиус Земли) на основе принятого распределения плотностей. Под земной корой давление составляет около 1,3–1,4 млн атм, причём под океанами оно значительно меньше, чем под континентальной корой.
  • Электропроводность. О распределении электропроводности (σ) мантии Земли достоверно известно лишь её быстрое возрастание на глубинах n·10² км: от 10⁻¹⁵–10⁻¹³ CGSM в верхней мантии Земли до 10⁻⁸–10⁻¹⁰ CGSM в нижней. Характер её изменения неизвестен.
  • Температура. Распределение температур в мантии Земли наиболее неопределённо. Результаты зависят от многих теоретических допущений и неизвестных величин. Разными авторами температура у подошвы мантии оценивается цифрами 1500–10 000 °C; в предположении среднего постоянного температурного градиента 0,6 °C/км — 3000 °C. По-видимому, температура поверхности мантии Земли близка к интервалу температур плавления.

В настоящее время наиболее распространено разделение мантии Земли на три области (Булден, 1956):

  • область В — верхняя мантия Земли (от 35 до 500 км);
  • область С — средняя мантия Земли, иногда называемая «промежуточным», или «переходным», слоем (300–950 км);
  • область Д = Д¹ + Д² — нижняя мантия Земли (950–2900 км).

Иногда понятием «верхняя мантия» объединяются области В + С, и средняя мантия не выделяется (Магницкий, Белоусов, Деменицкая и другие).

Автор: Г.Я. Мартынова