Мантия Земли

Согласно геофизическим данным и теоретическим расчетам, твердая часть планеты Земля подразделяется на 3 основных оболочки (геосферы): земную кору, мантию и ядро. Мантия представляет собой весь вещественный комплекс Земли, расположенный между земной корой и ядром. Граница между корой и мантией пролегает на глубине от 5 км до 70 км и называется границей Мохоровичича (Мохо или границей М). Граница между мантией и ядром находится на глубине 2900 км и называется границей Вихерта-Гутенберга. Кроме этих границ, выделяют еще несколько, обусловленных фазовыми переходами и изменениями свойств вещества, слагающего планету. Мантия - самая крупная геосфера Земли, она составляет 83% объема планеты и 66% ее массы. Плотность вещества увеличивается с глубиной: в пределах мантии она изменяется от 3,64 г/см³ в верхней её части до 5,6 г/см³ – в нижней, у границы с земным ядром. Имеет место непрерывный процесс дифференциации вещества: более легкие и легкоплавкие массы поднимаются к поверхности Земли, а более тяжелые опускаются к ее ядру.
Мантия подразделяется на верхнюю (до глубины около 410 км), среднюю или переходную (до глубины около 670 км) и нижнюю (до 2900 км). В пределах верхней мантии находится слой пониженной вязкости – астеносфера. Самая верхняя часть мантии вместе с земной корой образуют, в противоположность пластичной астеносфере, жесткую оболочку - литосферу.
Температура в сравнении с земной корой в мантии существенно выше. Уже в верхней ее части, на глубинах более 100 км она оценивается величинами порядка 1000 - 1200°С. У нижней границы мантии температура достигает примерно 4000°С. Давление при этом достигает величин порядка 13 млн. атмосфер. Согласно теоретическим и экспериментальным данным, на глубине 410 км на границе верхней - средней мантии под воздействием колоссальных давлений структура оливина — главного минерала, слагающего мантию, при неизменном составе уплотняется, и образуется новый минерал — вадслеит. На глубине 520 км в условиях средней мантии вадслеит переходит в рингвудит — минерал с еще более плотной структурой. На границе средней - нижней мантии на глубине 670 км рингвудит и гранат переходят в магнезиовюстит и акимотоит - «Mg-Si-перовскит», обладающий строением оксида, а не силиката. Эти переходы на соответствующих глубинах осуществляются скачкообразно, что отражается на резком изменении скоростей сейсмических волн. На этих явлениях и базируется разделение мантии на верхнюю, среднюю и нижнюю.
В условиях существующих в мантии высоких температур и давлений даже твёрдое кристаллическое вещество способно к медленному пластическому течению со скоростями порядка нескольких сантиметров в год. Именно благодаря такой способности внутри мантии возможен конвекционный перенос вещества и тепловой энергии из глубинных частей к поверхности.