✨Lớp phủ (địa chất)

Mặt cắt của [[Trái Đất từ lõi tới tầng ngoài (quyển ngoài) của khí quyển.
1. Crust-Lớp vỏ (địa chất)
2. Upper Mantle-Quyển Manti trên
3. Mantle-Quyển Manti dưới
4. Outer core-Lõi ngoài
5. Inner core-Lõi trong]] Lớp phủ hay quyển manti là một phần trong cấu trúc của một số vật thể thiên văn tương tự Trái Đất. Phần bên trong của Trái Đất, tương tự như các hành tinh đất đá khác, về mặt hóa học chia ra thành các lớp. Lớp phủ là lớp có độ nhớt cao nhất nằm phía dưới lớp vỏ và phía trên lõi ngoài. Lớp phủ của Trái Đất là lớp vỏ đá dày khoảng 2.900 km (1.800 dặm Anh) chiếm khoảng gần 70% thể tích Trái Đất. Nó chủ yếu là dạng rắn và nằm trên một lõi giàu sắt của Trái Đất, chiếm khoảng gần 30% thể tích Trái Đất. Các giai đoạn nóng chảy và núi lửa trong quá khứ tại các điểm nông hơn của lớp phủ đã tạo ra một lớp vỏ rất mỏng chứa các sản phẩm nóng chảy đã kết tinh gần bề mặt, mà trên đó diễn ra mọi dạng sự sống. Các loại khí thoát ra trong quá trình nóng chảy của lớp phủ Trái Đất có ảnh hưởng lớn tới thành phần và độ phổ biến của các chất khí có trong khí quyển Trái Đất.

Cấu trúc

Lớp phủ được chia ra thành các đoạn dựa trên các kết quả từ địa chấn học. Các lớp này cùng độ sâu của chúng là như sau:

• Lớp phủ trên (33–410 km hay 20-255 dặm Anh)
• Vùng chuyển tiếp (410–670 km hay 255-416 dặm Anh)
• Lớp phủ dưới (670–2.798 km hay 416-1.739 dặm Anh)
• Lớp D" (2.798–2.998 km hay 1.739-1.863 dặm Anh).

Đỉnh của lớp phủ được xác định bằng sự gia tăng đột ngột của tốc độ địa chấn, lần đầu tiên được Andrija Mohorovičić đề cập tới năm 1909; ranh giới này hiện nay được đề cập tới như là "Moho". Phần trên cùng nhất của lớp phủ cùng với lớp vỏ nằm trên là tương đối cứng và tạo thành thạch quyển, một lớp không đồng đều với độ dày tối đa đạt tới khoảng 200 km. Phía dưới thạch quyển thì phần còn lại của lớp phủ trên là dẻo hơn trong lưu biến học của nó. Tại một số khu vực phía dưới thạch quyển thì tốc độ địa chấn bị giảm đi; đới tốc độ thấp này (LVZ) trải dài xuống phía dưới tới độ sâu vài trăm km. Inge Lehmann đã phát hiện thấy điểm gián đoạn địa chấn ở độ sâu khoảng 220 km; mặc dù điểm gián đoạn này cũng đã được tìm thấy trong các nghiên cứu khác nhưng vẫn không rõ là điểm gián đoạn này có mặt ở mọi nơi hay không. Vùng chuyển tiếp là khu vực có độ phức tạp lớn; nó chia tách lớp phủ trên và lớp phủ dưới về mặt vật lý, pyroxen, spinel và thạch lựu; các kiểu đá điển hình được cho là peridotit,.

Lý giải cho việc tại sao lớp lõi trong rắn, lớp lõi ngoài lỏng còn lớp phủ thì ở dạng rắn/dẻo là do sự phụ thuộc vào điểm nóng chảy tương đối của các lớp khác nhau (lớp lõi niken-sắt, lớp vỏ và lớp phủ là silicat) cũng như do sự gia tăng về nhiệt độ và áp suất khi di chuyển xuống sâu hơn vào bên trong Trái Đất. Ở bề mặt cả hợp chất của niken-sắt lẫn các silicat đều đủ nguội để là chất rắn. Trong lớp phủ trên, các silicat nói chung đều ở dạng rắn (ở một số chỗ với các lượng nhỏ ở dạng nóng chảy); tuy nhiên, do lớp phủ trên vừa nóng vừa chịu một áp suất chưa quá lớn, nên đá trong lớp phủ trên có độ hớt tương đối thấp. Ngược lại, lớp phủ dưới chịu áp lực mạnh hơn và vì thế có độ nhớt cao hơn so với lớp phủ trên. Lõi ngoài bằng niken-sắt kim loại là dạng lỏng cho dù phải chịu một áp suất rất lớn do nó có điểm nóng chảy thấp hơn so với các silicat lớp phủ. Lõi trong là chất rắn do áp suất cực lớn ở gần về tâm Trái Đất.

Nhiệt độ

Trong lớp phủ, nhiệt độ nằm trong khoảng từ 500 °C tới 900 °C (932 °F–1.652 °F) ở ranh giới trên với lớp vỏ cho tới trên 4.000 °C (7.200 °F) ở ranh giới với lớp lõi.. Lớp phủ trong phạm vi độ sâu khoảng 200 km phía trên ranh giới lõi-lớp phủ dường như là có các tính chất địa chấn khác biệt đặc trưng hơn so với lớp phủ ở các độ sâu nhỏ hơn; khu vực lớp phủ bất thường nằm ngay phía trên lõi này được gọi là lớp D″ ("D phẩy phẩy" hay "D phẩy kép"), một tên gọi được giới thiệu đã trên 50 năm của nhà địa vật lý Keith Bullen. D″ có thể bao gồm vật liệu từ các miếng ẩn chìm đã hạ thấp xuống và đi vào trạng thái nghỉ tại ranh giới lõi-lớp phủ và/hoặc từ đa hình khoáng vật mới được phát hiện trong perovskit, gọi là hậu perovskit.

Do độ nhớt tương đối thấp tại lớp phủ ngoài nên có thể nghĩ rằng ở đây không thể có các trận động đất phía dưới độ sâu khoảng 300 km. Tuy nhiên, trong các đới ẩn chìm, gradient địa nhiệt có thể bị hạ thấp, nơi mà vật liệu nguội từ bề mặt chìm xuống, làm tăng độ đặc của lớp phủ bao quanh, và cho phép các trận động đất có thể xảy ra ở độ sâu tới khoảng 400–670 km.

Áp suất tại đáy lớp phủ khoảng 136 GPa (1,4 triệu át mốt phe)

Cố gắng tương đối khó khăn để lấy mẫu từ lớp phủ Trái Đất được lập lịch trình muộn hơn năm 2007. Như một phần của sứ mệnh Chikyu Hakken, là sử dụng tàu 'Chikyu' của Nhật Bản để khoan sâu tới 7.000 m (23.000 ft) dưới đáy đại dương. Nó gần như ba lần sâu hơn so với các mũi khoan đại dương trước đó.

Một phương pháp mới trong thăm dò hàng trăm kilômét trên nhất của Trái Đất đã được phân tích gần đây, bao gồm máy dò sinh nhiệt nhỏ, dày dặc, làm nóng chảy đường đi của nó xuống phía dưới xuyên qua lớp vỏ và lớp phủ trong khi vị trí và tiến độ của nó được theo dõi bằng các tín hiệu âm thanh sinh ra trong đá Máy dò này bao gồm lớp vỏ ngoài bằng wolfram đường kính khoảng 1 m, bên trong đó là nguồn sinh nhiêt bằng Co⁶⁰ phóng xạ. Người ta tính toán rằng máy dò như thế sẽ đạt tới Moho đại dương trong ít hơn 6 tháng và trong vài thập niên sẽ đạt được độ sâu tối thiểu của lỗ khoan là trên 100 km ở phía dưới của cả thạch quyển đại dương lẫn thạch quyển lục địa