Zemljin omotač
Mantl ili omotač jezgra je debela ljuska, sastavljena od gustih stena, koja okružuje spoljnje tečno jezgro, a nalazi se direktno ispod relativno tanke Zemljine kore. Proteže se do 2.900 km dubine,[1] što čini oko 84% Zemljine zapremine. On ima masu od 4,01 × 1024 kg i tako čini 67% mase Zemlje.[1] Pretežno je čvrst, ali u geološkom vremenu ponaša se kao viskozna tečnost, koja se ponekad opisuje kao konzistencija karamele.[2][3] Delimično topljenje plašta na srednjookeanskim grebenima stvara okeansku koru, a delimično topljenje plašta u zonama subdukcije daje kontinentalnu koru.[4]
Struktura[uredi | uredi izvor]
Na osnovu rezultata seizmoloških istraživanja mantl je podeljen na više slojeva. Ti slojevi su sledeći: gornji omotač (33–410 km) (20-254 milja), prelazna zona (410–660 km), donji omotač (660–2891 km), i na dnu poslednjeg nalazi se tzv. D" sloj promenljive debljine (prosečne debljine ~200 km).[5][6][7]
Područje ispod litosfere koje se proteže do dubine od oko 250 km naziva se astenosfera. U tom području seizmički talasi putuju sporije, pa se još naziva zona sporijih brzina (LVZ – eng. low velocity zone). Po nekim pretpostavkama do usporavanja dolazi jer su stene u astenosferi bliže tački topljenja nego one iznad ili ispod, a neki geolozi smatraju da su stene u astenosferi delimično rastopljene. Ako je to tačno, onda je ta zona važna iz dva razloga: to je zona gde se stvara magma, i stene u to zoni imaju relativno malu gustinu i zato mogu lakše plutati, što znači da astenosfera deluje kao lubrikant za litosferne ploče.
Mineraloška struktura[uredi | uredi izvor]
Granica između kore i mantla naziva se Mohorovičićev diskontinuitet, skraćeno moho.[8][9] Moho je granica na kojoj se brzina seizmičkih talasa naglo menja. Dubina na kojoj se nalazi moho varira od 5 km ispod okeana do 80 km u nekim planinskim regijama poput Tibeta. Deo mantla koji se nalazi tačno ispod kore sastavljen je od relativno hladnih stena mantla. Ovaj snažni sloj izgrađen od kore i gornjeg mantla naziva se litosfera i čija debljina takođe varira, ali u proseku se proteže do 100 km dubine.
Gornji plašt je dominantno peridotit, sastavljen prvenstveno od promenljivih proporcija minerala olivina, klinopiroksena, ortopiroksena i aluminijske faze. Aluminijumska faza je plagioklas u najgornjem omotaču, zatim spinel, a zatim granat ispod ~100 km.[10] Postepeno kroz gornji omotač, pirokseni postaju manje stabilni i transformišu se u majoritski granat.[11]
Na vrhu prelazne zone, olivin prolazi kroz izohemijske fazne prelaze u vadslijit i ringvudit. Za razliku od nominalno anhidrovanog olivina, ovi polimorfi olivina pod visokim pritiskom imaju veliki kapacitet da skladište vodu u svojoj kristalnoj strukturi. Ovo je dovelo do hipoteze da prelazna zona može ugostiti veliku količinu vode.[12] U podnožju prelazne zone, ringvudit se razlaže na bridžmanit (ranije nazvan magnezijum silikat perovskit) i feroperiklaz. Granat takođe postaje nestabilan na ili malo ispod baze prelazne zone.[13]
Donji plašt je prvenstveno sastavljen od bridžmanita i feroperiklaza, sa manjim količinama kalcijum perovskita, kalcijum-ferit strukturiranog oksida i stišovita. U najnižim ~200 km plašta, bridžmanit se izohemijski transformiše u postperovskit.[14]
Karakteristike[uredi | uredi izvor]
Plašt se razlikuje od kore po svojim mehaničkim svojstvima i hemijskim sastavom. Zapravo, kora je prvenstveno produkt topljenja plašta. Parcijalno taljenje materijala plašta uzrokuje pojavu da se inkompatibilni elementi izdvoje iz stena plašta i zajedno s ređim materijalom otplutaju do površine, gde se hlade i učvršćavaju. Tipične stene plašta imaju povišenu koncentraciju željeza i magnezijuma, a manju koncentraciju silicijuma i aluminijuma u odnosu na koru.
Stene plašta pliće od 400 km većinom se sastoje od olivina, piroksena, spinela i garneta; tipične stene su peridotiti, duniti, i eklogiti. Između 400 i 670 km dubine olivin nije stabilan pa nastaju minerali iste kompozicije, ali stabilnije strukture pri uslovima visokog pritiska i temperature. Ispod 670 km svi minerali iz gornjeg plašta postaju nestabilni. Prevladavaju minerali strukture perovskita. Te promene u mineraloškoj strukturi plašta vrlo lako se mogu uočiti promenom u brzini seizmičkih talasa. One mogu uticati na konvekciju plašta, jer rezultiraju promenama u gustini i stoga se može apsorbovati ili otpustiti latentna toplota kao i smanjiti ili povećati dubina polimorfnih faznih prelaza za područja različitih temperatura.
Unutrašnje jezgro je kruta, spoljašnja tekuća, a plašt krut/plastičan, zato što agregatno stanje zavisi od relativne tačke tališta različitih slojeva (jezgro se sastoji većinom od željeza i nikla, a plašt i kora od silikata ), ali i od povišenja temperature i pritiska s povećanjem dubine. Na površini su legure željeza i nikla te silikati dovoljno hladni da bi se nalazili u krutom stanju. U gornjem plaštu silikati su većinom kruti, iako postoje manja područja rastopljene materije (tzv. magmatske komore), a kako je gornji plašt vruć i pod relativnom malim pritiskom, stene tog područja imaju relativno malu viskoznost. Nasuprot tome, donji plašt je pod visokim pritiscima i stoga ima veću viskoznost nego gornji. Metalno spoljašnje jezgro je u tečnom stanju usprkos većem pritisku nego u plaštu, jer su za nikal i željezo tačke topljenja ispod onih za silikate. Unutrašnje jezgro je u čvrstom stanju zbog ogromnih pritisaka u središtu Zemlje.
Temperatura[uredi | uredi izvor]
U plaštu se temperature kreću od 500 °C do 900 °C na granici s korom do više od 4000 °C na granici s jezgrom. Uprkos tome što su tako velike temperature daleko veće od temperatura tališta na površini, plašt je gotovo u potpunosti krut. Ogromni litostatski pritisak u plaštu sprečava topljenje, zato što temperatura tališta raste s porastom pritiska.
Kretanje[uredi | uredi izvor]
Zbog temperaturne razlike između Zemljine površine i sposobnosti spoljašnjeg jezgra kristalizovanih stena da na visokim temperaturama i pritisku podležu sporim, viskoznim deformacijama, u plaštu postoji cirkulirajući mehanizam konvekcije. Vrući materijal se izdiže, verovatno s granice spoljašnjeg jezgra, dok hladniji i teži materijal tone. Za vreme uzdizanja materijal se hladi i adijabatski i kondukcijom u hladnije delove plašta koji ga okružuju. Temperatura pada sa smanjenjem pritiska (koje je povezano s manjom dubinom), te se toplota materijala raspodeljuje na veću zapreminu. Pošto temperature topljenja opadaju sa smanjenjem pritiska, moguće je da se parcijalno topljenje događa tačno ispod litosfere, što uzrokuje vulkanizam i plutonizam.
Konvekcija plašta je haotičan proces (u smislu dinamike fluida) i sastavni je deo tektonike ploča. Tektonika ploča se nikako ne bi smela mešati sa starijim terminom pomeranje kontinenata. Kretanje litosfere i plašta na kojem leži su povezani, jer je litosfera koja tone dominantna sila za pokretanje konvekcije u plaštu. Tektonika ploča je komplikovana veza između sila koje uzrokuju da okeanska kora tone i kretanja unutar plašta.
Zbog relativno niske viskoznosti u gornjem plaštu, moglo bi se pretpostaviti da nema potresa ispod dubine od 300 km. Međutim, u zonama subdukcije, geotermalni gradijent može se smanjiti gde hladni površinski materijal tone, što povećava snagu stena plašta i uzrokuje pojavljivanje potresa na dubinama od 400 km do 600 km.
Pritisak na bazi plašta iznosi približno 136 GPa. Pritisak se povećava s povećanjem dubine, jer donji materijal mora da drži težinu materijala iznad sebe. Celi plašt se deformiše kao tečnost na dugim vremenskim skalama. Pretpostavlja se da viskoznost plašta iznosi između 1019 i 1024 Pa, zavisno od temperature, sastava, stanja pritiska i mnogim drugim faktorima. Uprkos tome, gornji plašt teče vrlo sporo. Pod uticajem snažnih sila može postati slabiji, što je možda jako važno u formiranju granica između litosfernih ploča.
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ a b Lodders, Katharina (1998). The planetary scientist's companion. Fegley, Bruce. New York: Oxford University Press. ISBN 1-4237-5983-4. OCLC 65171709.
- ^ „PDS/PPI Home Page”. pds-ppi.igpp.ucla.edu. Pristupljeno 2021-01-29.
- ^ „In Depth | Earth”. NASA Solar System Exploration. Arhivirano iz originala 12. 02. 2021. g. Pristupljeno 2021-01-29.
- ^ „What is the Earth's Mantle Made Of? - Universe Today”. Universe Today (na jeziku: engleski). 2016-03-26. Pristupljeno 2018-11-24.
- ^ „The structure of the Earth”. Moorland School. 2005. Arhivirano iz originala 13. 10. 2007. g. Pristupljeno 26. 12. 2007.
- ^ Earth cutaway (image) Arhivirano na sajtu Wayback Machine (27. jul 2009). Retrieved 2007-12-25.
- ^ Burns, Roger George (1993). Mineralogical Applications of Crystal Field Theory. Cambridge University Press. str. 354. ISBN 978-0-521-43077-7. Pristupljeno 26. 12. 2007.[mrtva veza]
- ^ Alden, Andrew (2007). „Today's Mantle: a guided tour”. About.com. Arhivirano iz originala 02. 09. 2016. g. Pristupljeno 2007-12-25.
- ^ „Istria on the Internet – Prominent Istrians – Andrija Mohorovicic”. 2007. Pristupljeno 2007-12-25.
- ^ McDonough, William F.; Rudnick, Roberta L. (1998-12-31). Hemley, Russell J, ur. „Chapter 4. Mineralogy and composition of the upper mantle”. Ultrahigh Pressure Mineralogy: 139—164. ISBN 9781501509179. doi:10.1515/9781501509179-006.
- ^ van Mierlo, W. L.; Langenhorst, F.; Frost, D. J.; Rubie, D. C. (maj 2013). „Stagnation of subducting slabs in the transition zone due to slow diffusion in majoritic garnet”. Nature Geoscience. 6 (5): 400—403. Bibcode:2013NatGe...6..400V. doi:10.1038/ngeo1772.
- ^ Bercovici, David; Karato, Shun-ichiro (septembar 2003). „Whole-mantle convection and the transition-zone water filter”. Nature (na jeziku: engleski). 425 (6953): 39—44. Bibcode:2003Natur.425...39B. ISSN 0028-0836. PMID 12955133. S2CID 4428456. doi:10.1038/nature01918.
- ^ Anderson, Don L.; Bass, Jay D. (mart 1986). „Transition region of the Earth's upper mantle”. Nature. 320 (6060): 321—328. Bibcode:1986Natur.320..321A. S2CID 4236570. doi:10.1038/320321a0.
- ^ Tsuchiya, Taku; Tsuchiya, Jun; Umemoto, Koichiro; Wentzcovitch, Renata M. (avgust 2004). „Phase transition in MgSiO3 perovskite in the earth's lower mantle”. Earth and Planetary Science Letters. 224 (3–4): 241—248. Bibcode:2004E&PSL.224..241T. doi:10.1016/j.epsl.2004.05.017.
Literatura[uredi | uredi izvor]
- Burns, Roger George (1993). Mineralogical Applications of Crystal Field Theory. Cambridge University Press. str. 354. ISBN 978-0-521-43077-7. Pristupljeno 26. 12. 2007.[mrtva veza]
- Petsko, Gregory A. (28. 4. 2011). „The blue marble”. Genome Biology. 12 (4): 112. PMC 3218853
. PMID 21554751. doi:10.1186/gb-2011-12-4-112. - „Apollo Imagery – AS17-148-22727”. NASA. 1. 11. 2012. Arhivirano iz originala 20. 4. 2019. g. Pristupljeno 22. 10. 2020.
- The Astronomical Almanac Online, USNO–UKHO, Arhivirano (PDF) iz originala 2016-12-24. g., Pristupljeno 2016-02-18
- „Planetary Fact Sheet”. Lunar and Planetary Science. NASA. Arhivirano iz originala 24. 3. 2016. g. Pristupljeno 2. 1. 2009.
- Montagner, Jean-Paul (2011). „Earth's structure, global”. Ur.: Gupta, Harsh. Encyclopedia of solid earth geophysics. Springer Science & Business Media. ISBN 9789048187010.
- Andrei, Mihai (21. 8. 2018). „What are the layers of the Earth?”. ZME Science. Arhivirano iz originala 12. 5. 2020. g. Pristupljeno 28. 6. 2019.
- Chinn, Lisa (25. 4. 2017). „Earth's Structure From the Crust to the Inner Core”. Sciencing. Leaf Group Media. Arhivirano iz originala 30. 7. 2020. g. Pristupljeno 28. 6. 2019.
- Rogers, N., ur. (2008). An Introduction to Our Dynamic Planet. Cambridge University Press and The Open University. str. 19. ISBN 978-0-521-49424-3. Arhivirano iz originala 2016-05-02. g. Pristupljeno 2022-08-08.
- Jackson, Julia A., ur. (1997). „mafic”. Glossary of geology. (Fourth izd.). Alexandria, Virginia: American Geological Institute. ISBN 0922152349.
- Schmidt, Victor A.; Harbert, William (1998). „The Living Machine: Plate Tectonics”. Planet Earth and the New Geosciences (3rd izd.). str. 442. ISBN 978-0-7872-4296-1. Arhivirano iz originala 2010-01-24. g. Pristupljeno 2008-01-28. „Unit 3: The Living Machine: Plate Tectonics”. Arhivirano iz originala 2010-03-28. g.
- Kearey, P.; Klepeis K.A.; Vine F.J. (2009). Global Tectonics (3 izd.). John Wiley & Sons. str. 19—21. ISBN 9781405107778. Pristupljeno 30. 6. 2012.
- Lowrie, W. (1997). Fundamentals of Geophysics. Cambridge University Press. str. 149. ISBN 9780521467285. Pristupljeno 30. 6. 2012.
- Himiyama, Yukio; Satake, Kenji; Oki, Taikan, ur. (2020). Human Geoscience. Singapore: Springer Science+Business Media. str. 27. ISBN 978-981-329-224-6. OCLC 1121043185.
- Rudnick, R. L.; Gao, S. (2003-01-01), Holland, Heinrich D.; Turekian, Karl K., ur., „3.01 – Composition of the Continental Crust”, Treatise on Geochemistry, Pergamon, 3: 659, Bibcode:2003TrGeo...3....1R, ISBN 978-0-08-043751-4, doi:10.1016/b0-08-043751-6/03016-4, Pristupljeno 2019-11-21
- RB Cathcart; Ćirković, MM (2006). Viorel Badescu; Richard Brook Cathcart; Roelof D Schuiling, ur. Macro-engineering: a challenge for the future. Springer. str. 169. ISBN 978-1-4020-3739-9.
Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]
- The Biggest Dig: Japan builds a ship to drill to the earth's mantle – Scientific American (September 2005)
- Information on the Mohole Project
