Planeten vår består av tre hoveddeler (geosfærer). Kjernen ligger i sentrum, en tett og tyktflytende mantel strekker seg over den, og den ganske tynne skorpen er det øverste laget av jordens faste legeme. Grensen mellom skorpen og mantelen kalles Mohorovichic-overflaten. Dybden av dens forekomst er ikke den samme i forskjellige regioner: under kontinentalskorpen kan den nå 70 km, under havbunnen - bare rundt 10. Hva er denne grensen, hva vet vi om den og hva vet vi ikke, men kan vi anta?
La oss starte med historien til problemet.
Åpning
Begynnelsen av det 20. århundre var preget av utviklingen av vitenskapelig seismologi. En rekke kraftige jordskjelv som fikk ødeleggende konsekvenser bidro til den systematiske studien av dette formidable naturfenomenet. Kataliseringen og kartleggingen av kildene til instrumentelt registrerte jordskjelv begynte, og egenskapene til seismiske bølger begynte å bli aktivt studert. Hastigheten på deres forplantning avhenger av tettheten og elastisitetenmiljø, som gjør det mulig å få informasjon om egenskapene til bergarter i planetens tarm.
Åpningene lot ikke vente på seg. I 1909 behandlet den jugoslaviske (kroatiske) geofysikeren Andrija Mohorovichic data om et jordskjelv i Kroatia. Det ble funnet at seismogrammene til slike grunne jordskjelv, oppnådd ved stasjoner fjernt fra episenteret, bærer to (eller enda flere) signaler fra ett jordskjelv - direkte og brutt. Sistnevnte vitnet om en brå (fra 6,7-7,4 til 7,9-8,2 km/s for langsgående bølger) hastighetsøkning. Forskeren assosierte dette fenomenet med tilstedeværelsen av en viss grense som skiller lagene i undergrunnen med forskjellige tettheter: mantelen som ligger dypere, inneholder tette bergarter, og skorpen - det øvre laget, sammensatt av lettere bergarter.
Til ære for oppdageren ble grensesnittet mellom skorpen og mantelen oppk alt etter ham og har vært kjent som Mohorovichic (eller ganske enkelt Moho) grensen i mer enn hundre år.
Tettheten til bergartene atskilt av Moho endres også brått – fra 2,8-2,9 til 3,2-3,3 g/cm3. Det er liten tvil om at disse forskjellene er tegn på ulike kjemiske sammensetninger.
Forsøk på å komme direkte til bunnen av jordskorpen har imidlertid så langt mislyktes.
Mohole Project - Starting Across the Ocean
Det første forsøket på å nå mantelen ble gjort av USA i 1961-1966. Prosjektet fikk navnet Mohole - fra ordene Moho og hole "hole, hole." Det var ment å oppnå målet ved å bore havbunnen,produsert fra en flytende testplattform.
Prosjektet havnet i alvorlige vanskeligheter, midler ble brukt for mye, og etter fullføringen av den første fasen av arbeidet ble Mohol stengt. Resultater av eksperimentet: fem brønner ble boret, steinprøver ble tatt fra bas altlaget i havskorpen. Vi var i stand til å bore i bunnen på 183 m.
Kola Superdeep – bor gjennom kontinentet
Til i dag har ikke rekorden hennes blitt slått. Den dypeste forskningen og den dypeste vertikale brønnen ble lagt i 1970, arbeidet med den ble utført med jevne mellomrom frem til 1991. Prosjektet hadde mange vitenskapelige og tekniske oppgaver, noen av dem ble vellykket løst, unike prøver av bergarter av den kontinentale skorpen ble utvunnet (den totale lengden på kjernene var over 4 km). I tillegg ble det innhentet en rekke nye uventede data under boringen.
Å klargjøre Mohos natur og etablere sammensetningen av de øvre lagene av mantelen var blant oppgavene til Kola Superdeep, men brønnen nådde ikke mantelen. Boringen stoppet på 12 262 meters dyp og er ikke gjenopptatt.
Moderne prosjekter er fortsatt over havet
Til tross for de ekstra utfordringene med dyphavsboring, planlegger nåværende programmer å nå Moho-grensen gjennom havbunnen, siden jordskorpen er mye tynnere her.
For øyeblikket kan ingen land gjennomføre et så storstilt prosjekt som ultradyp boring for å nå taket av mantelen på egen hånd. Siden 2013 innenfor rammen av det internasjonale programmetIODP (International Ocean Discovery Program: Exploring the Earth Under the Sea) implementerer Mohole to Mantle-prosjektet. Blant hans vitenskapelige mål er å skaffe prøver av mantelmateriale ved å bore en ultradyp brønn i Stillehavet. Hovedverktøyet i dette prosjektet er det japanske boreskipet "Tikyu" - "Earth", som er i stand til å gi en boredybde på opptil 10 km.
Vi kan bare vente, og hvis alt går bra, vil vitenskapen i 2020 endelig få en del av mantelen utvunnet fra selve mantelen.
Fjernmåling vil klargjøre egenskapene til Mohorovicic-grensen
Siden det fortsatt er umulig å direkte studere undergrunnen på dybder som tilsvarer forekomsten av jordskorpe-manteldelen, er ideer om dem basert på data innhentet ved geofysiske og geokjemiske metoder. Geofysikk gir forskere dyp seismisk sondering, dyp magnetotellurisk sondering, gravimetriske studier. Geokjemiske metoder gjør det mulig å studere fragmenter av mantelbergarter – xenolitter brakt til overflaten, og bergarter som har trengt inn i jordskorpen under ulike prosesser.
Så det er fastslått at Mohorovichic-grensen skiller to medier med forskjellig tetthet og elektrisk ledningsevne. Det er generelt akseptert at denne funksjonen gjenspeiler Mohos kjemiske natur.
Over grensesnittet er det relativt lette bergarter i den nedre skorpen, som har den viktigstesammensetning (gabbroider), - dette laget kalles konvensjonelt "bas alt". Under grensen er bergarter i den øvre mantelen - ultramafiske peridotitter og dunitter, og i noen områder under kontinentene - eklogitter - dypt metamorfoserte mafiske bergarter, muligens relikvier fra den gamle havbunnen, brakt inn i mantelen. Det er en hypotese om at på slike steder er Moho grensen for faseovergangen til et stoff med samme kjemiske sammensetning.
Et interessant trekk ved Moho er at formen på grensen er forbundet med relieff av jordoverflaten, og speiler den: under forsenkningene heves grensen, og under fjellkjedene bøyer den seg dypere. Følgelig realiseres den isostatiske likevekten til skorpen her, som om den er nedsenket i den øvre mantelen (la oss huske et isfjell som flyter i vann for klarhetens skyld). Jordens gravitasjon "stemmer" også for denne konklusjonen: Mohorovichic-grensen er nå glob alt kartlagt i dybden takket være resultatene av gravitasjonsobservasjoner fra den europeiske GOCE-satellitten.
Det er nå kjent at grensen er mobil, den kan til og med kollapse under store tektoniske prosesser. Ved et visst nivå av trykk og temperatur dannes det igjen, noe som indikerer stabiliteten til dette fenomenet i jordens indre.
Hvorfor trengs det
Forskeres interesse for Moho er ikke tilfeldig. I tillegg til den store betydningen for grunnleggende vitenskap, er det svært viktig å avklare denne problemstillingen for anvendte kunnskapsområder, som for eksempel farlige naturlige prosesser av geologisk karakter. Samspillet mellom materie på begge sider av skorpe-mantelseksjonen, det komplekse livet til selve mantelen, har en avgjørende innflytelse på alt som skjer på overflaten av planeten vår - jordskjelv, tsunamier, forskjellige manifestasjoner av vulkanisme. Og å forstå dem bedre betyr å forutsi mer nøyaktig.
