A Föld köpeny a geoszférának az a része, amely a földkéreg és a mag között helyezkedik el. A bolygó teljes anyagának nagy részét tartalmazza. A köpeny tanulmányozása nemcsak a Föld belső szerkezetének megértése szempontjából fontos. Fényt deríthet a bolygó kialakulására, hozzáférést biztosít ritka vegyületekhez és kőzetekhez, segíthet megérteni a földrengések mechanizmusát és a litoszféra lemezek mozgását. A köpeny összetételéről és jellemzőiről azonban nem könnyű információt szerezni. Az emberek még nem tudják, hogyan kell ilyen mély kutakat fúrni. A Föld köpenyét ma főleg szeizmikus hullámok segítségével tanulmányozzák. És a laboratóriumi modellezéssel is.
A Föld szerkezete: köpeny, mag és kéreg
A modern elképzelések szerint bolygónk belső szerkezete több rétegre tagolódik. A felső a földkéreg, majd a köpeny és a Föld magja fekszik. A kéreg kemény héj, amely óceánira és kontinentálisra oszlik. A Föld köpenyét az úgynevezett határvonal választja el tőleMohorovicic (a helyét a horvát szeizmológusról nevezték el), amelyet a kompressziós szeizmikus hullámok sebességének ugrásszerű növekedése jellemez.
A köpeny a bolygó tömegének körülbelül 67%-át teszi ki. A modern adatok szerint két rétegre osztható: felső és alsó. Az elsőben a Golitsyn réteg vagy a középső köpeny is megkülönböztethető, amely egy átmeneti zóna a felsőtől az alsó felé. Általában a köpeny 30-tól 2900 km-ig terjed.
A bolygó magja a modern tudósok szerint főként vas-nikkel ötvözetekből áll. Ez is két részre oszlik. A belső mag szilárd, sugarát 1300 km-re becsülik. Külső - folyékony, sugara 2200 km. Ezen részek között átmeneti zóna van megkülönböztetve.
Litoszféra
A Föld kérgét és felső köpenyét egyesíti a „litoszféra” fogalma. Ez egy kemény héj, stabil és mozgékony területekkel. A bolygó szilárd héja litoszféra lemezekből áll, amelyeknek az asztenoszférán kell áthaladniuk - egy meglehetősen képlékeny réteg, valószínűleg viszkózus és erősen felmelegített folyadék. A felső köpeny része. Meg kell jegyezni, hogy az asztenoszféra folytonos viszkózus héj létezését szeizmológiai vizsgálatok nem erősítik meg. A bolygó szerkezetének tanulmányozása lehetővé teszi több hasonló, függőlegesen elhelyezkedő réteg azonosítását. Vízszintes irányban az asztenoszféra láthatóan állandóan megszakad.
A köpeny tanulmányozásának módszerei
A kéreg alatti rétegek nem érhetők eltanulmány. A hatalmas mélység, a hőmérséklet állandó emelkedése és a sűrűségnövekedés komoly problémát jelent a köpeny és a mag összetételére vonatkozó információk megszerzésében. A bolygó szerkezetét azonban még mindig el lehet képzelni. A köpeny tanulmányozása során a geofizikai adatok válnak a fő információforrássá. A szeizmikus hullámok sebessége, az elektromos vezetőképesség és a gravitáció lehetővé teszi a tudósok számára, hogy feltételezéseket tegyenek az alatta lévő rétegek összetételéről és egyéb jellemzőiről.
Ezenkívül bizonyos információk nyerhetők magmás kőzetekről és köpenykőzettöredékekről. Utóbbiak közé tartoznak a gyémántok, amelyek még az alsó köpenyről is sokat elárulhatnak. A köpenykőzetek a földkéregben is megtalálhatók. Tanulmányuk segít megérteni a köpeny összetételét. Ezek azonban nem helyettesítik a közvetlenül a mélyrétegekből vett mintákat, mivel a kéregben lezajló különféle folyamatok következtében összetételük eltér a köpenyétől.
Földköpeny: Összetétel
A meteoritok egy másik információforrás a köpenyről. A modern elképzelések szerint a kondritok (a bolygó leggyakoribb meteoritcsoportja) összetételükben közel állnak a földköpenyhez.
Állítólag olyan elemeket tartalmaz, amelyek szilárd vagy szilárd állapotban voltak a bolygó kialakulása során. Ezek közé tartozik a szilícium, a vas, a magnézium, az oxigén és néhány más. A köpenyben szilícium-dioxiddal egyesülve szilikátokat képeznek. NÁL NÉLmagnézium-szilikátok a felső rétegben helyezkednek el, a vas-szilikát mennyisége a mélységgel nő. Az alsó köpenyben ezek a vegyületek oxidokra bomlanak (SiO2, MgO, FeO).
A tudósok számára különösen érdekesek azok a kőzetek, amelyek nem találhatók meg a földkéregben. Feltételezhető, hogy sok ilyen vegyület (groszpiditok, karbonatitok stb.) található a köpenyben.
Rétegek
Nézzük meg közelebbről a köpenyrétegek hosszát. A tudósok szerint a felsők körülbelül 30-400 km távolságot foglalnak el a Föld felszínétől. Következik az átmeneti zóna, amely további 250 km-en keresztül mélyül a mélységbe. A következő réteg az alsó. Határja körülbelül 2900 km mélységben található, és érintkezik a bolygó külső magjával.
Nyomás és hőmérséklet
Ahogy mélyebbre kerülsz a bolygón, a hőmérséklet emelkedik. A Föld köpenyére rendkívül nagy nyomás nehezedik. Az asztenoszféra zónában a hőmérséklet hatása felülmúlja, így itt az anyag úgynevezett amorf vagy félolvadt állapotban van. Mélyebb nyomás alatt megszilárdul.
A köpeny és a Mohorovic-határ tanulmányozása
A Föld köpenye meglehetősen hosszú ideig kísérti a tudósokat. Laboratóriumokban olyan kőzeteken végeznek kísérleteket, amelyek feltehetően a felső és alsó réteg részét képezik, lehetővé téve a köpeny összetételének és jellemzőinek megértését. Így a japán tudósok azt találták, hogy az alsó réteg nagy mennyiségű szilíciumot tartalmaz. A felső köpeny víztartalékokat tartalmaz. onnan jöna földkéregbe, és innen a felszínre is behatol.
Mohorović felszíne különösen érdekes, amelynek természete nem teljesen ismert. Szeizmológiai vizsgálatok arra utalnak, hogy a felszín alatt 410 km-rel a kőzetek metamorf változása következik be (sűrűbbé válnak), ami a hullámsebesség meredek növekedésében nyilvánul meg. Feltételezik, hogy a Mohorović-határ környékén a baz altkőzetek eklogittá alakulnak. Ebben az esetben a köpeny sűrűsége körülbelül 30%-kal nő. Van egy másik változat is, amely szerint a szeizmikus hullámok sebességének változásának oka a kőzetek összetételének változásában rejlik.
Cikyu Hakken
2005-ben egy speciálisan felszerelt Chikyu hajó épült Japánban. Az a küldetése, hogy rekordmélységű kutat készítsen a Csendes-óceán fenekén. A tudósok azt javasolják, hogy vegyenek mintát a felső köpeny és a Mohorovich-határ kőzeteiből, hogy választ kapjanak a bolygó szerkezetével kapcsolatos számos kérdésre. A projekt tervezett időpontja 2020.
Meg kell jegyezni, hogy a tudósok nem csak az óceáni mélységekre fordították figyelmüket. Tanulmányok szerint a tengerek fenekén a kéreg vastagsága sokkal kisebb, mint a kontinenseken. A különbség jelentős: az óceánban a vízoszlop alatt egyes területeken csak 5 km a magma legyőzése, míg a szárazföldön ez a szám 30 km-re nő.
Most a hajó már működik: minták érkeztek a mély szénrétegekből. A projekt fő céljának megvalósítása lehetővé teszi annak megértését, hogyan van elrendezve a Föld köpeny, mianyagok és elemek alkotják az átmeneti zónát, valamint az élet elterjedésének alsó határát a bolygón.
A Föld szerkezetének megértése még korántsem teljes. Ennek oka a belekbe való behatolás nehézsége. A technológiai fejlődés azonban nem áll meg. A tudomány fejlődése azt sugallja, hogy a közeljövőben sokkal többet fogunk tudni a köpeny jellemzőiről.
