Mantija yra storas karštos, kietos uolienos sluoksnis tarp Žemės pluta ir išlydyta geležis branduolys. Tai sudaro didžiąją dalį Žemės, sudarančią du trečdalius planetos masės. Mantija prasideda maždaug 30 kilometrų žemyn ir yra apie 2 900 kilometrų storio.
Žemėje yra tas pats elementų receptas, kaip ir Saulėje bei kitose planetose (nekreipiant dėmesio į vandenilį ir helį, kurie pabėgo iš Žemės gravitacijos). Atėmus geležį šerdyje, galime apskaičiuoti, kad apvalkalas yra magnio, silicio, geležies ir deguonies mišinys, kuris maždaug atitinka granatas.
Bet būtent tai, koks mineralų mišinys yra tam tikrame gylyje, yra sudėtingas klausimas, kuris nėra tvirtai išspręstas. Tai padeda, kad turime pavyzdžių iš mantijos, uolienų gabaliukų, nešamų tam tikruose ugnikalnių išsiveržimuose, iš tokių gylių kaip 300 km ir toliau. Tai rodo, kad viršutinę mantijos dalį sudaro uolienų rūšys peridotitas ir eklogitas. Vis dėlto pats įdomiausias dalykas, kurį mes gauname iš mantijos deimantai.
Viršutinė mantijos dalis lėtai maišoma plokštelės judesiais, vykstančiais virš jos. Tai lemia dvi veiklos rūšys. Pirma, yra žemyn esančių subdukcinių plokščių, kurios slysta viena po kitos, judesys žemyn. Antra, yra mantijos uolos judėjimas aukštyn, kuris įvyksta, kai dvi tektoninės plokštės atsiskiria ir išsiskiria. Vis dėlto šis veiksmas gerai nemaišo viršutinės mantijos, o geochemikai mano, kad viršutinė mantija yra akmeninė marmurinio torto versija.
pasaulio modelių vulkanizmas atspindi veiksmų plokštelinė tektonika, išskyrus keletą planetos sričių, vadinamų „karstais“. „Hotspots“ gali būti nuoroda į medžiagos kilimą ir kritimą daug giliau į mantiją, galbūt iš pačios jos dugno. Arba jie negali. Šiomis dienomis vyksta energinga mokslinė diskusija apie interneto prieigos taškus.
Mūsų galingiausia mantijos tyrinėjimo technika yra seisminių bangų stebėjimas iš pasaulio žemės drebėjimų. Du skirtingi seisminių bangų rūšys, P bangos (analogiškos garso bangoms) ir S bangos (kaip ir bangos, susuktos virve) reaguoja į uolienų, kurias jos praeina, fizines savybes. Šios bangos atspindi kai kuriuos paviršių tipus ir lūžia (lenkiasi), kai atsitrenkia į kitų tipų paviršius. Šiuos efektus naudojame žemės vidų žemėlapiams nustatyti.
Mūsų įrankiai yra pakankamai geri, kad būtų galima gydyti Žemės mantiją taip, kaip gydytojai daro ultragarsinius pacientų vaizdus. Po šimtmečio, kai rinkome žemės drebėjimus, mes galime padaryti keletą įspūdingų mantijos žemėlapių.
Mineralai ir uolienos keičiasi esant aukštam slėgiui. Pavyzdžiui, paprastasis mantijos mineralas olivinas keičiasi skirtingomis kristalų formomis maždaug 410 kilometrų gylyje ir vėl 660 kilometrų gylyje.
Mes tiriame mineralų elgseną mantijos sąlygomis dviem metodais: kompiuteriniais modeliais, pagrįstais mineralų fizikos lygtimis, ir laboratoriniais eksperimentais. Taigi šiuolaikinius mantijos tyrimus atlieka seismologai, kompiuterių programuotojai ir laboratorijų tyrėjai, kurie gali Dabar atkurkite sąlygas bet kurioje mantijos dalyje, naudodami aukšto slėgio laboratorinę įrangą, tokią kaip deimantinis priešpilnis ląstelė.
Šimtmečio tyrinėjimai padėjo mums užpildyti kai kurias tuščias mantijos dalis. Jis turi tris pagrindinius sluoksnius. Viršutinis apvalkalas tęsiasi nuo plutos pagrindo (Moho) iki 660 kilometrų gylio. Pereinamoji zona yra nuo 410 iki 660 kilometrų, jos gylyje esminiai mineralų fizikiniai pokyčiai.
Apatinė mantija tęsiasi nuo 660 kilometrų iki maždaug 2700 kilometrų. Šiuo metu seisminės bangos yra paveiktos taip stipriai, kad dauguma tyrėjų mano, kad po akmenimis esančios cheminės medžiagos skiriasi ne tik kristalografija. Šis prieštaringai vertinamas sluoksnis mantijos apačioje, maždaug 200 kilometrų storio, turi keistą pavadinimą „D-dvigubas gruntas“.
Kadangi mantija yra didžioji Žemės dalis, jos istorija yra labai svarbi geologijai. Žemės gimimo metu, mantija prasidėjo kaip skysčio vandenynas magma ant geležies šerdies. Kai jis sukietėjo, elementai, kurie netelpa į pagrindinius mineralus, susikaupė kaip žvynas ant viršaus - pluta. Po to mantija pradėjo lėtą apyvartą, kurią turėjo per pastaruosius keturis milijardus metų. Viršutinė mantijos dalis atvėsta, nes ji maišoma ir hidratuojama paviršiaus plokštelių tektoniniais judesiais.
Tuo pačiu metu mes daug sužinojome apie Žemės seserų planetų Merkurijus, Venera ir Marsas struktūrą. Palyginti su jais, Žemė turi aktyvią, suteptą mantiją, kuri yra ypatinga vandens dėka, tuo pačiu ingredientu, kuris išskiria jo paviršių.