Fascynujące fakty na temat płaszcza Ziemi

Płaszcz Ziemi  to gruba warstwa gorącej, stałej skały, znajdująca się między skorupą ziemską a płynnym jądrem żelaznym. Stanowi większą część Ziemi i odpowiada za dwie trzecie masy planety. Płaszcz zaczyna się na głębokości około 30 km i ma grubość około 2900 km.

Ciekawostki o geologii

• Powłoki mineralne
• Działania w geologii
• Badanie powierzchni Ziemi za pomocą fal sejsmicznych
• Pobieranie próbek powłok laboratoryjnych
• Warstwy płaszcza i granice wewnętrzne

Powłoki mineralne

Ziemia ma ten sam wzór pierwiastków co Słońce i inne planety (z wyłączeniem wodoru i helu, które uciekły spod grawitacji Ziemi). Odejmując żelazo zawarte w jądrze, możemy obliczyć, że płaszcz jest mieszaniną magnezu, krzemu, żelaza i tlenu, czyli ma mniej więcej taki sam skład jak granat.

Jednakże to, jaka dokładnie mieszanka minerałów występuje na danej głębokości, jest złożonym pytaniem, na które jak dotąd nie ma ostatecznej odpowiedzi. Przydatne jest to, że mamy próbki z płaszcza, skał wydobytych podczas erupcji wulkanicznych, z głębokości 300 km i więcej. Próbki te wskazują, że górna część płaszcza składa się ze skał perydotytowych i eklogitowych. Jednak najciekawszą rzeczą, jaką otrzymujemy z tej powłoki, są diamenty.

Działania w geologii

Górna część płaszcza jest powoli mieszana przez ruchy płyt tektonicznych zachodzące nad nią. Dzieje się tak z powodu dwóch typów operacji. Po pierwsze, występuje ruch płyt nośnych w dół, przesuwających się jedna pod drugą. Po drugie, występuje ruch skał płaszcza w górę, który następuje, gdy dwie płyty tektoniczne oddzielają się i rozprzestrzeniają. Jednakże cała ta aktywność nie powoduje dokładnego wymieszania górnego płaszcza i geochemicy uważają, że górny płaszcz jest skalistą wersją ciasta marmurkowego.

Wzory aktywności wulkanicznej na całym świecie odzwierciedlają aktywność płyt tektonicznych, z wyjątkiem kilku obszarów planety znanych jako punkty gorące. Punkt gorący może być wskazówką dotyczącą wznoszenia się i opadania materiału znacznie głębiej w płaszczu, być może od jego samego dna. Albo i nie.

Badanie powierzchni Ziemi za pomocą fal sejsmicznych

Najskuteczniejszą obecnie dostępną techniką badania płaszcza jest monitorowanie fal sejsmicznych wytwarzanych przez trzęsienia ziemi na całym świecie. Istnieją dwa różne rodzaje fal sejsmicznych, fale P (podobne do fal dźwiękowych) i fale S (podobne do fal w drgającej strunie), które reagują na właściwości fizyczne skały, przez którą przechodzą. Fale te odbijają się od niektórych rodzajów powierzchni i załamują się (uginają), gdy uderzają w inne rodzaje powierzchni. Efekt ten wykorzystuje się do mapowania wnętrza Ziemi.

Pobieranie próbek powłok laboratoryjnych

Minerały i skały zmieniają się pod wpływem wysokiego ciśnienia. Na przykład powszechnie występujący w płaszczu minerał oliwin przybiera różne formy krystaliczne na głębokości około 410 km, a następnie na głębokości 660 km.

Naukowcy badają zachowanie się minerałów w warunkach płaszcza, stosując dwie metody: modele komputerowe oparte na równaniach geofizycznych i eksperymenty laboratoryjne. Współczesne badania płaszcza prowadzą sejsmolodzy, programiści komputerowi i badacze laboratoryjni, którzy potrafią odtworzyć warunki panujące w dowolnym miejscu płaszcza, wykorzystując w tym celu wysokociśnieniowy sprzęt laboratoryjny, taki jak ogniwa kowadełkowo-diamentowe.

Warstwy płaszcza i granice wewnętrzne

Stuletnie badania pozwoliły nam wypełnić niektóre luki w płaszczu. Powłoka ta składa się z trzech głównych warstw. Górny płaszcz rozciąga się od podstawy skorupy ziemskiej (Moho) do głębokości 660 km. Strefa przejściowa znajduje się na głębokości od 410 do 660 km. Na tej głębokości zachodzą duże zmiany fizyczne w minerałach.

Dolny płaszcz rozciąga się na głębokość od 660 km do około 2700 km. W tym momencie fale sejsmiczne były już tak silne, że większość badaczy uważa, iż skały poniżej miały inny skład chemiczny, a nie tylko krystalograficzny. Ta kontrowersyjna warstwa na spodzie płaszcza, o grubości około 200 km, nosi dziwną nazwę „D-double-prime”.