Ik wil alles weten

Mantel (geologie)

Pin
Send
Share
Send


Waarom zijn de binnenkern vast, de buitenkern vloeibaar en de mantel vast / plastic? Het antwoord hangt zowel af van de relatieve smeltpunten van de verschillende lagen (nikkel-ijzer kern, silicaat korst en mantel) als van de toename in temperatuur en druk als men dieper de aarde ingaat. Aan het oppervlak zijn zowel nikkel-ijzerlegeringen als silicaten voldoende koel om vast te zijn. In de bovenmantel zijn de silicaten in het algemeen vast (gelokaliseerde gebieden met kleine hoeveelheden smelt bestaan); omdat de bovenmantel echter zowel heet als onder relatief weinig druk is, heeft het gesteente in de bovenmantel een relatief lage viscositeit. De onderste mantel daarentegen staat onder enorme druk en heeft daarom een ​​hogere viscositeit dan de bovenste mantel. De metallische nikkel-ijzer buitenkern is vloeibaar ondanks de enorme druk omdat het een smeltpunt heeft dat lager is dan de mantelsilicaten. De binnenste kern is solide vanwege de overweldigende druk in het midden van de planeet13.

Temperatuur

In de mantel variëren temperaturen tussen 500 ° C tot 900 ° C (932 ° F-1.652 ° F) aan de bovengrens met de korst tot meer dan 4000 ° C (7200 ° F) op de grens met de kern.13 Hoewel de hogere temperaturen de smeltpunten van de mantelrotsen aan het oppervlak ver overtreffen (ongeveer 1200 ° C voor representatieve peridotiet), is de mantel bijna uitsluitend solide.13 De enorme lithostatische druk op de mantel voorkomt smelten, omdat de temperatuur waarbij het smelten begint (de solidus) toeneemt met de druk.

Beweging

Vanwege het temperatuurverschil tussen het aardoppervlak en de buitenkern, en het vermogen van de kristallijne rotsen bij hoge druk en temperatuur om gedurende miljoenen jaren langzame, kruipende, viskeuze vervormingen te ondergaan, is er een convectieve materiaalcirculatie in de mantel3. Heet materiaal stijgt op als een plutonische diapir (enigszins verwant aan een lavalamp), misschien vanaf de rand met de buitenste kern (zie mantelpluim), terwijl koeler (en zwaarder) materiaal naar beneden zinkt. Dit is vaak in de vorm van grootschalige lithosferische downwellings aan plaatgrenzen die subductiezones worden genoemd 3. Tijdens het opstijgen koelt het materiaal van de mantel zowel adiabatisch als door geleiding in de omringende koelmantel. De temperatuur van het materiaal daalt met de drukontlasting verbonden met de opstijging en de warmte verdeelt zich over een groter volume. Omdat de temperatuur waarbij het smelten begint sneller afneemt met de hoogte dan een stijgende hete pluim, kan gedeeltelijk smelten net onder de lithosfeer optreden en vulkanisme en plutonisme veroorzaken.

De convectie van de aardmantel is een chaotisch proces (in de zin van vloeistofdynamica), waarvan wordt gedacht dat het een integraal onderdeel is van de beweging van platen. Plaatbeweging moet niet worden verward met de oudere term continentale drift die puur van toepassing is op de beweging van de aardkorstcomponenten van de continenten. De bewegingen van de lithosfeer en de onderliggende mantel zijn gekoppeld, aangezien de dalende lithosfeer een essentieel onderdeel van convectie in de mantel is. De waargenomen continentale drift is een gecompliceerde relatie tussen de krachten die ervoor zorgen dat de oceaanlithosfeer zinkt en de bewegingen in de aardmantel.

Hoewel er een neiging is tot grotere viscositeit op grotere diepte, is deze relatie verre van lineair en vertoont lagen met een dramatisch verminderde viscositeit, in het bijzonder in de bovenmantel en op de grens met de kern.14 De mantel binnen ongeveer 200 km boven de kern-mantelgrens lijkt duidelijk verschillende seismische eigenschappen te hebben dan de mantel op iets geringere diepten; dit ongewone mantelgebied net boven de kern wordt genoemd D" ("D double-prime" of "D prime prime"), een nomenclatuur die meer dan 50 jaar geleden werd geïntroduceerd door de geofysicus Keith Bullen15. D" kan bestaan ​​uit materiaal van onderworpen platen die zijn afgedaald en tot rust zijn gekomen aan de kern-mantelgrens en / of uit een nieuwe minerale polymorf die is ontdekt in perovskiet, post-perovskiet genoemd.

Vanwege de relatief lage viscositeit in de bovenste mantel zou men kunnen redeneren dat er geen aardbevingen onder ongeveer 300 km diepte mogen zijn. In subductiezones kan de geothermische gradiënt echter worden verlaagd waar koel materiaal van het oppervlak naar beneden zinkt, waardoor de sterkte van de omringende mantel toeneemt en aardbevingen kunnen plaatsvinden tot een diepte van 400 km en 670 km.

De druk aan de onderkant van de mantel is ~ 136 GPa (1,4 miljoen atm).5 Er is een toenemende druk naarmate men dieper in de mantel reist, omdat het materiaal eronder het gewicht van al het materiaal erboven moet dragen. Er wordt echter nog steeds gedacht dat de gehele mantel vervormt als een vloeistof op lange tijdschalen, met permanente plastische vervorming die wordt opgevangen door de beweging van punt-, lijn- en / of planaire defecten door de vaste kristallen die de mantel vormen. Schattingen voor de viscositeit van het bovenste mantelbereik tussen 1019 en 1024 Pa • s, afhankelijk van de diepte,14 temperatuur, samenstelling, stressstatus en tal van andere factoren. Aldus kan de bovenste mantel slechts zeer langzaam stromen. Wanneer echter grote krachten op de bovenste mantel worden uitgeoefend, kan deze zwakker worden en men denkt dat dit effect belangrijk is om de vorming van tektonische plaatgrenzen mogelijk te maken.

Exploration

Exploratie van de mantel wordt over het algemeen uitgevoerd op de zeebodem in plaats van op land vanwege de relatieve dunheid van de oceanische korst in vergelijking met de aanzienlijk dikkere continentale korst.

De eerste poging tot mantelonderzoek, bekend als Project Mohole, werd in 1966 verlaten na herhaalde mislukkingen en kostenoverschrijdingen. De diepste penetratie was ongeveer 180 m (590 ft). In 2005 bereikte het derde diepste oceanische boorgat 1416 meter (4.644 voet) onder de zeebodem van het oceaanboorschip JOIDES Resolution.

Op 5 maart 2007 is een team van wetenschappers aan boord van de RRS James Cook begonnen aan een reis naar een gebied van de Atlantische zeebodem waar de mantel bloot ligt zonder korstbedekking, halverwege tussen de Kaapverdische eilanden en de Caribische Zee. De blootgestelde site ligt ongeveer drie kilometer onder het oceaanoppervlak en beslaat duizenden vierkante kilometers.1617

Een relatief moeilijke poging om monsters uit de aardmantel te halen was gepland voor later in 2007.18 Als onderdeel van de Chikyu Hakken-missie was het om het Japanse schip 'Chikyu' te gebruiken om tot 7000 m (23.000 ft) onder de zeebodem te boren. Dit is bijna drie keer zo diep als voorafgaande oceaanboringen.

Een nieuwe methode voor het verkennen van de bovenste honderden km van de aarde is onlangs geanalyseerd, bestaande uit een kleine, dichte, warmtegenererende sonde die zich een weg smelt door de korst en de mantel, terwijl zijn positie en voortgang worden gevolgd door akoestische signalen die worden gegenereerd in de rotsen.19 De sonde bestaat uit een buitenste bol van wolfraam met een diameter van ~ 1 m die een radioactieve warmtebron van 60Co is. Er werd berekend dat een dergelijke sonde de oceanische Moho in minder dan 6 maanden zal bereiken en minimale diepten van meer dan 100 km zal bereiken in een paar decennia onder zowel de oceanische als continentale lithosfeer.20

Zie ook

Notes

  1. ↑ Andrew Alden, 2007. Zes dingen om te weten over de aardmantel. About.com. Ontvangen op 15 november 2008.
  2. 2.0 2.1 De structuur van de aarde. Moorland School. Ontvangen op 15 november 2008.
  3. 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 Andrew Alden, 2007. Today's Mantle: een rondleiding. About.com. Ontvangen op 15 november 2008.
  4. ↑ Earth cutaway (afbeelding). Denk aan Quest. Ontvangen op 15 november 2008.
  5. 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 Roger George Burns, 1993. Mineralogische toepassingen van kristalveldtheorie. (Cambridge, VK: Cambridge University Press. ISBN 0521430771), 354. Ontvangen op 15 november 2008.
  6. ↑ Istrië op internet - prominente Istriërs - Andrija Mohorovicic. Istrianet.org. Ontvangen op 15 november 2008.
  7. ↑ Michael Carlowicz, 2005. Inge Lehmann biografie. American Geophysical Union, Washington, DC. Ontvangen op 15 november 2008.
  8. ↑ De interne structuur van de aarde - Crust Mantle Core. Geology.com. Ontvangen op 15 november 2008.
  9. ↑ Geowetenschap: de aarde: structuur… Australian Museum. Ontvangen op 15 november 2008.
  10. ↑ I. Kantor, L. Dubrovinsky en C. McCammon. 2007. Door druk veroorzaakte spin-crossover in ferropericlase: een alternatief concept. Geofysische onderzoekssamenvattingen 9: 06070. Ontvangen op 15 november 2008.
  11. ↑ Andrew Alden, The Big Squeeze: Into the Mantle. About.com. Ontvangen op 15 november 2008.
  12. ↑ Mantel. Everything2.com. Ontvangen op 15 november 2008.
  13. 13.0 13.1 13.2 J. Louie, 1996. Het interieur van de aarde. Universiteit van Nevada, Reno. Ontvangen op 15 november 2008.
  14. 14.0 14.1 Mantelviscositeit en de dikte van de convectieve downwellings. igw.uni-jena.de. Ontvangen op 15 november 2008.
  15. ↑ Andrew Alden, The End of D-Double-Prime Time? About.com. Ontvangen op 15 november 2008.
  16. ↑ Ker Than, 2007. Wetenschappers bestuderen snee op de Atlantische zeebodem. Msnbc.com. Op 15 november 2008 opgehaald. "Een team van wetenschappers zal volgende week op reis gaan om een" open wond "op de Atlantische zeebodem te bestuderen waar het diepe binnenste van de aarde bloot ligt zonder korstbedekking."
  17. ↑ Aardkorst ontbreekt in Midden-Atlantische Oceaan. Wetenschap dagelijks. Op 15 november 2008 opgehaald. "Wetenschappers van Cardiff University vertrekken binnenkort (5 maart) om een ​​verrassende ontdekking in de diepten van de Atlantische Oceaan te onderzoeken."
  18. ↑ Japan hoopt 'Big One' te voorspellen met een reis naar het centrum van de aarde. PhysOrg.com. Ontvangen op 15 november 2008. "Een ambitieus door Japan geleid project om dieper in het aardoppervlak te graven dan ooit tevoren, zal een doorbraak zijn in het detecteren van aardbevingen, waaronder Tokio's gevreesde" Big One ", zeiden ambtenaren donderdag."
  19. ↑ M.I. Ojovan, F.G.F. Gibb, P.P. Poluektov en E.P. Emets. 2005. Onderzoek van de binnenste lagen van de aarde met zelfzinkende capsules. Atoom Energie 99:556-562.
  20. ↑ M.I. Ojovan en F.G.F. Gibb. "De aardkorst en mantel verkennen met behulp van zelfdalende, door straling verwarmde, sondes en monitoring van akoestische emissie." Hoofdstuk 7, in Arnold P. Lattefer, 2008. Onderzoek naar nucleair afval: situering, technologie en behandeling. (New York, NY: Nova Science Publishers. ISBN 9781604561845.)

Referenties

  • Burns, Roger George. 1993. Mineralogische toepassingen van kristalveldtheorie. Cambridge, VK: Cambridge University Press. ISBN 0521430771.
  • Coltorti, M. en M. Gregoire. 2008. Metasomatism in oceanische en continentale lithosferische mantel. Londen, VK: Geological Society Pub House. ISBN 1862392420
  • Condie, Kent C. 2001. Mantelpluimen en hun record in de geschiedenis van de aarde. Cambridge, VK: Cambridge University Press. ISBN 0521014727
  • Condie, Kent C. 2005. Aarde als een evoluerend planetair systeem. Amsterdam: Elsevier Academic Press. ISBN 978-0120883929
  • Ojovan, M.I. en F.G.F. Gibb. "De aardkorst en mantel verkennen met behulp van zelfdalende, door straling verwarmde, sondes en monitoring van akoestische emissie." Hoofdstuk 7, in Arnold P. Lattefer, 2008. Onderzoek naar nucleair afval: situering, technologie en behandeling. New York, NY: Nova Science Publishers. ISBN 9781604561845.
  • Van der Pluijm, Ben A. en Stephen Marshak. 2004. Aardestructuur: een inleiding tot structurele geologie en tektoniek, 2e ed. New York: W.W. Norton. ISBN 039392467X
  • Vogt, Gregory. 2007. Earth's Core and Mantle: Heavy Metal, Moving Rock. Minneapolis, MN: Twenty-First Century Books. ISBN 978-0761328377

Pin
Send
Share
Send