Zemský plášť je část geosféry, která se nachází mezi kůrou a jádrem. Obsahuje velký podíl celé hmoty planety. Studium pláště je důležité nejen z hlediska pochopení vnitřní stavby Země. Může vrhnout světlo na formování planety, zpřístupnit vzácné sloučeniny a horniny, pomoci porozumět mechanismu zemětřesení a pohybu litosférických desek. Získat informace o složení a vlastnostech pláště však není snadné. Lidé ještě nevědí, jak vrtat studny tak hluboko. Zemský plášť je nyní studován hlavně pomocí seismických vln. A také modelováním v laboratoři.
Struktura Země: plášť, jádro a kůra
Podle moderního pojetí je vnitřní struktura naší planety rozdělena do několika vrstev. Horní je kůra, pak leží plášť a jádro Země. Kůra je tvrdá skořápka rozdělená na oceánskou a kontinentální. Zemský plášť je od něj oddělen tzv. hranicíMohorovicic (pojmenovaný po chorvatském seismologovi, který určil jeho polohu), který se vyznačuje náhlým zvýšením rychlostí kompresních seismických vln.
Plášť tvoří asi 67 % hmotnosti planety. Podle moderních údajů lze rozdělit na dvě vrstvy: horní a spodní. V první se rozlišuje i vrstva Golitsyn neboli střední plášť, což je přechodová zóna svrchní ke spodní. Obecně platí, že plášť sahá od 30 do 2900 km.
Jádro planety se podle moderních vědců skládá hlavně ze slitin železa a niklu. Je také rozdělena na dvě části. Vnitřní jádro je pevné, jeho poloměr se odhaduje na 1300 km. Vnější - kapalina, má poloměr 2200 km. Mezi těmito částmi se rozlišuje přechodová zóna.
Litosféra
Kůra a svrchní plášť Země jsou sjednoceny konceptem „litosféry“. Jedná se o tvrdou skořepinu se stabilními a mobilními plochami. Pevný obal planety tvoří litosférické desky, které se mají pohybovat astenosférou - spíše plastická vrstva, pravděpodobně viskózní a vysoce zahřátá kapalina. Je součástí horního pláště. Je třeba poznamenat, že existence astenosféry jako souvislého viskózního obalu není potvrzena seismologickými studiemi. Studium struktury planety nám umožňuje identifikovat několik podobných vrstev umístěných vertikálně. V horizontálním směru je astenosféra zjevně neustále přerušována.
Metody studia pláště
Vrstvy pod kůrou jsou nepřístupnéstudie. Obrovská hloubka, neustálý nárůst teploty a nárůst hustoty jsou vážným problémem pro získání informací o složení pláště a jádra. Stále je však možné si představit strukturu planety. Při studiu pláště se hlavním zdrojem informací stávají geofyzikální data. Rychlost seismických vln, elektrická vodivost a gravitace umožňují vědcům dělat předpoklady o složení a dalších vlastnostech podkladových vrstev.
Navíc lze některé informace získat z vyvřelých hornin a úlomků plášťových hornin. Mezi posledně jmenované patří diamanty, které mohou mnohé napovědět i o spodním plášti. Plášťové horniny se nacházejí i v zemské kůře. Jejich studium pomáhá pochopit složení pláště. Nenahradí však vzorky odebrané přímo z hlubokých vrstev, protože v důsledku různých procesů probíhajících v kůře je jejich složení odlišné od pláště.
Zemský plášť: složení
Meteority jsou dalším zdrojem informací o tom, co je plášť. Podle moderních konceptů jsou chondrity (nejběžnější skupina meteoritů na planetě) svým složením blízké zemskému plášti.
Má obsahovat prvky, které byly v pevném skupenství nebo byly v pevném skupenství při formování planety. Patří mezi ně křemík, železo, hořčík, kyslík a některé další. V plášti se spojují s oxidem křemičitým za vzniku silikátů. Vkřemičitany hořečnaté jsou umístěny v horní vrstvě, množství křemičitanu železa s hloubkou stoupá. Ve spodním plášti se tyto sloučeniny rozkládají na oxidy (SiO2, MgO, FeO).
Pro vědce jsou zvláště zajímavé horniny, které se nenacházejí v zemské kůře. Předpokládá se, že takových sloučenin (grospiditů, karbonatitů atd.) je v plášti mnoho.
Vrstvy
Pojďme se blíže podívat na délku vrstev pláště. Podle vědců ty horní zaujímají dosah přibližně 30 až 400 km od zemského povrchu. Následuje přechodová zóna, která jde hlouběji do hloubky dalších 250 km. Další vrstva je spodní. Její hranice se nachází v hloubce asi 2900 km a je v kontaktu s vnějším jádrem planety.
Tlak a teplota
Jak se pohybujete hlouběji na planetě, teplota stoupá. Zemský plášť je pod extrémně vysokým tlakem. V zóně astenosféry převažuje vliv teploty, takže zde je látka v tzv. amorfním nebo poloroztaveném stavu. Hlouběji pod tlakem ztuhne.
Studie pláště a hranice Mohorovicic
Plášť Země pronásleduje vědce poměrně dlouho. V laboratořích se provádějí experimenty na horninách, které jsou pravděpodobně součástí horní a spodní vrstvy, což nám umožňuje pochopit složení a vlastnosti pláště. Japonští vědci tak zjistili, že spodní vrstva obsahuje velké množství křemíku. Svrchní plášť obsahuje zásoby vody. Ona pochází zzemskou kůrou a také odtud proniká na povrch.
Obzvláště zajímavý je Mohorovicicův povrch, jehož povaha není zcela objasněna. Seismologické studie naznačují, že v úrovni 410 km pod povrchem dochází k metamorfní změně hornin (stávají se hustšími), což se projevuje prudkým zvýšením rychlosti vln. Předpokládá se, že čedičové horniny v oblasti Mohorovićovy hranice přecházejí v eklogit. V tomto případě se hustota pláště zvýší asi o 30%. Existuje další verze, podle které důvod změny rychlosti seismických vln spočívá ve změně složení hornin.
Cikyu Hakken
V roce 2005 byla v Japonsku postavena speciálně vybavená loď Chikyu. Jeho úkolem je vytvořit rekordní hluboký vrt na dně Tichého oceánu. Vědci navrhují odebrat vzorky hornin svrchního pláště a mohorovičské hranice, aby získali odpovědi na mnoho otázek souvisejících se strukturou planety. Projekt je naplánován na rok 2020.
Je třeba poznamenat, že vědci neobrátili svou pozornost pouze na oceánské hlubiny. Podle studií je tloušťka kůry na dně moří mnohem menší než na kontinentech. Rozdíl je značný: pod vodním sloupcem v oceánu je v některých oblastech k překonání magmatu pouhých 5 km, zatímco na souši se toto číslo zvyšuje na 30 km.
Nyní už loď funguje: byly přijaty vzorky hlubokých uhelných slojí. Realizace hlavního cíle projektu umožní pochopit, jak je uspořádán zemský plášť, colátky a prvky tvoří její přechodovou zónu, stejně jako zjistit spodní hranici šíření života na planetě.
Naše chápání struktury Země není zdaleka úplné. Důvodem je obtížný průnik do útrob. Technologický pokrok však nezůstává stát. Pokrok ve vědě naznačuje, že v blízké budoucnosti budeme vědět mnohem více o charakteristikách pláště.
