Những sự thật hấp dẫn về lớp phủ Trái đất

Lớp phủ Trái Đất là lớp đá rắn, nóng dày nằm giữa lớp vỏ Trái Đất và lõi sắt nóng chảy. Nó tạo nên phần lớn Trái Đất, chiếm hai phần ba khối lượng của hành tinh. Lớp phủ bắt đầu ở độ sâu khoảng 30 km và dày khoảng 2.900 km.

Lớp phủ có chứa khoáng chất

Trái đất có cùng công thức của các nguyên tố như Mặt trời và hành tinh khác (không tính hydro và heli, những chất đã thoát khỏi lực hấp dẫn của Trái đất). Trừ đi sắt trong lõi, chúng ta có thể tính toán rằng lớp phủ là hỗn hợp của magiê, silic, sắt và oxy, gần giống với thành phần của garnet.

Nhưng chính xác thì hỗn hợp khoáng chất nào có ở độ sâu nhất định là một câu hỏi phức tạp chưa được giải đáp chắc chắn. Thật hữu ích khi chúng ta có các mẫu từ lớp phủ, các khối đá được đưa lên trong một số vụ phun trào núi lửa, từ độ sâu như 300 km trở lên. Những mẫu này cho thấy phần trên cùng của lớp phủ bao gồm loại đá peridotit và eclogit. Tuy nhiên, thứ thú vị nhất mà chúng ta thu được từ lớp phủ là kim cương.

Hoạt động trong địa chất

Phần trên cùng của lớp phủ bị khuấy động chậm bởi các chuyển động mảng xảy ra phía trên nó. Điều này là do hai loại hoạt động. Đầu tiên, có chuyển động hướng xuống của các mảng hút chìm trượt xuống dưới nhau. Thứ hai, có chuyển động hướng lên của đá lớp phủ xảy ra khi hai mảng kiến ​​tạo tách ra và lan rộng ra. Tuy nhiên, tất cả hoạt động này không trộn lẫn lớp phủ trên một cách triệt để, và các nhà địa hóa học coi lớp phủ trên như một phiên bản đá của bánh đá cẩm thạch.

Các mô hình núi lửa trên thế giới phản ánh hoạt động của kiến ​​tạo mảng, ngoại trừ một số khu vực trên hành tinh được gọi là điểm nóng. Điểm nóng có thể là manh mối cho sự trỗi dậy và sụp đổ của vật chất sâu hơn nhiều trong lớp phủ, có thể là từ chính đáy của nó. Hoặc có thể không.

Khám phá lớp phủ bằng sóng động đất

Kỹ thuật mạnh mẽ nhất hiện tại để khám phá lớp phủ là theo dõi sóng địa chấn từ các trận động đất trên thế giới. Hai loại sóng địa chấn khác nhau, sóng P (tương tự như sóng âm) và sóng S (giống như sóng trong một sợi dây rung), phản ứng với các đặc tính vật lý của đá mà chúng đi qua. Các sóng này phản xạ khỏi một số loại bề mặt và khúc xạ (bẻ cong) khi chúng chạm vào các loại bề mặt khác. Hiệu ứng này được sử dụng để lập bản đồ bên trong Trái đất.

Tạo mẫu lớp phủ trong phòng thí nghiệm

Khoáng vật và đá thay đổi dưới áp suất cao. Ví dụ, khoáng vật olivin phổ biến trong lớp phủ thay đổi thành các dạng tinh thể khác nhau ở độ sâu khoảng 410 km và một lần nữa ở độ sâu 660 km.

Các nhà khoa học nghiên cứu hành vi của khoáng vật trong điều kiện lớp phủ bằng hai phương pháp: mô hình máy tính dựa trên các phương trình địa vật lý và các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. Do đó, những nghiên cứu lớp phủ hiện đại được thực hiện bởi các nhà địa chấn học, lập trình viên máy tính và nhà nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, những người hiện có thể tái tạo các điều kiện ở bất kỳ đâu trong lớp phủ bằng thiết bị phòng thí nghiệm áp suất cao như ô kim cương-đe.

Các lớp của lớp phủ và ranh giới bên trong

Một thế kỷ nghiên cứu đã giúp chúng ta lấp đầy một số khoảng trống trong lớp phủ. Lớp phủ này có ba lớp chính. Lớp phủ trên kéo dài từ đáy của lớp vỏ (Moho) xuống độ sâu 660 km. Vùng chuyển tiếp nằm giữa 410 và 660 km, tại độ sâu này, những thay đổi vật lý lớn xảy ra với các khoáng chất.

Lớp phủ dưới kéo dài từ 660 km xuống khoảng 2.700 km. Tại thời điểm này, sóng địa chấn bị ảnh hưởng mạnh đến mức hầu hết nhà nghiên cứu tin rằng các loại đá bên dưới có thành phần hóa học khác nhau, không chỉ khác về tinh thể học. Lớp gây tranh cãi này ở dưới cùng của lớp phủ, dày khoảng 200 km, có tên gọi kỳ lạ là "D-double-prime".