Нижняя мантия

Мантия Земли в представлении художника (в центральной части показан плюм — мантийный поток, движущийся от ядра к литосфере)

Толщина слоя: примерно 2000 км.

Масса: около 3,34×10²⁴ кг (56,45 % массы Земли).

Плотность: 5,5–5,8 т/м³.

Давление: до 1,4 млн атм (140 ГПа).

Состав: диоксид кремния (SiO₂) — 44,8 %, оксид магния (MgO) — 37,8 %, оксид железа (FeO) — 7,5 %, оксид алюминия (Al₂O₃) — 4,2 %, оксид кальция (CaO) — 3,2 %, оксид натрия (Na₂O) — 0,4 %, оксид калия (K₂O) — 0,04 %.

Нижняя мантия — это пассивный слой планеты, не принимающий никакого участия в тектонической деятельности. Верхняя граница нижней мантии образована слоем Голицина, расположенного на глубине около 675 км. Именно на этой глубине происходит очередное резкое повышение скорости сейсмических волн, связанное с резким увеличением плотности планетообразующих пород. В отличие от вышележащих слоев, нижняя мантия изучена довольно плохо — до сих пор нет достоверных сведений о ее составе и протекающих в ней физических процессах. Известно лишь, что это чрезвычайно плотные силикатные породы. В самой нижней части мантии учеными выделен пограничный «слой D», в котором силикатные породы мантии расплавляются под действием восходящих от ядра раскаленных жидких потоков железа и никеля.

В 1969 году канадский геофизик Дж. Т. Уилсон предложил теорию плюмов — горячих мантийных потоков, которые движутся от основания мантии к литосфере, образуя у поверхности так называемые «горячие точки». Предполагается, что зарождение плюма происходит в слое D. Скопление расплавленной породы нижней мантии — «линза» — постепенно увеличивается в размерах, после чего начинает подниматься сквозь мантию, словно всплывающий со дна водоема воздушный пузырь. Только в отличие от пузыря, плюм не отрывается полностью от нижнего слоя, а растягивается в длинный «гриб» с тонкой ножкой и круглой шляпкой. Расплавляя на своем пути мантийные породы, плюм поднимается до тех пор, пока не упирается в тугоплавкую литосферу, растекаясь под нею в стороны. Именно под воздействием плюма расплавляются твердые породы верхней мантии, образуя под земной корой заполненные магмой полости — магматические камеры. Со временем магма прожигает расположенные выше тонкие слои океанической литосферы и прорывается на поверхность в виде извержений вулканов, сосредоточенных в тех самых «горячих точках» тектонических плит. Весь процесс занимает не один миллион лет и приводит к разрушению тектонических плит, образуя на планете новые континенты и океаны. В качестве современного примера можно назвать Гавайский плюм, расположенный под одноименным архипелагом — скоплением островов вулканического происхождения. Здесь сосредоточено большое количество действующих вулканов, самый большой из которых — Мауна-Лоа — имеет 120 км в длину и 50 км в ширину, занимая по площади 5200 км², а самый высокий — Мауна-Кеа — его верхушка возвышается над океаном на 4205 м, а остальные 6 км — скрыты под водой.

Схема зарождения плюма в нижней мантии

Эта статья из крутого проекта «Умный плакат Планета Земля»! Хочешь узнать о нем подробнее? Тогда жми сюда!

А еще у нас есть увлекательные плакаты «Солнечная система» и «Глубины океана».