Yer kabuğu Dünya'nın en dış katı kabuğu olmasına rağmen, gezegenin hacminin yalnızca çok küçük bir yüzdesini (%2) temsil eder. Altındaki katman olan manto ile kıyaslandığında bu hiçbir şeydir. Bu katman Dünya'nın hacminin %82'sini ve toplam kütlesinin %65'ini temsil eder. Kabuğun tabanından (Dünya yüzeyinin 7 ila 80 kilometre altında) dış çekirdeğin çatısına, ayaklarımızın 2.900 kilometre altına kadar uzanır.
Büyük Dünya Kabuğu Hala Yeterince Tanımlanamadı
Manto bu nedenle Dünya'nın ana kabuğudur. Hacim, kütle ve içinde işleyen fiziko-kimyasal mekanizmalar açısından önemi nedeniyle, Dünya'nın genel dinamiklerinde büyük ve temel bir rol oynar. Bununla birlikte, Dünya'nın kabuğu hala yeterince anlaşılamamıştır ve bunun iyi bir nedeni vardır: Şu anda onu tanımlamak için sahip olduğumuz tüm veriler dolaylı gözlemlere dayanmaktadır. Çekirdekte olduğu gibi, şu anda hiçbir in situ ölçüm bulunmamaktadır.
Bu nedenle mantonun bileşimi ve onu yönlendiren mekanizmalara ilişkin anlayışımız yalnızca sismoloji, gravimetri, jeomanyetizma, ısı akısı ölçümleri, lav ve magmatik kayaların jeokimyasal analizi gibi çok sayıda yöntemle elde edilen veriler temelinde oluşturulan modellere dayanmaktadır.
Bununla birlikte, bu çeşitli gözlem ve verilerin çapraz referanslanması, giderek daha güçlü ve doğru sayısal modellerin geliştirilmesiyle birlikte, bize mantonun bileşimi ve her şeyden önce karmaşıklığı hakkında makul bir fikir vermektedir.
Silikat Manto: Katı ve Şekil Değiştirebilir
Sert kabuğun aksine, manto esnek bir zarftır, yani sünme yoluyla deformasyona uğrayabilir. Ancak bu reolojik özellik bizi mantonun sıvı olduğuna inandırmamalıdır. Oluştuğu kayalar aslında katıdır ve malzemenin sünmesi, minerallerin kristal yapısı içindeki boşlukların yer değiştirmesi yoluyla atomik ölçekte gerçekleşir.
Küresel bir perspektiften bakıldığında kimyasal bileşimin kendisi nispeten basittir. Manto kimyasına bir düzineden daha az element hakimdir. Listenin başında %44,7'lik (ağırlıkça) bir orana sahip olan oksijen yer almaktadır. Ardından magnezyum (%22,9), silika (%21,6), demir (%5,9), kalsiyum (%2,3), alüminyum (%2,2), sodyum (%0,2) ve potasyum (%0,02) gelmektedir. Oksijen ve silikanın baskınlığını ortaya koyan bu kimyasal bileşim, mantonun bir silikat zarf olarak kabul edildiği anlamına gelir.
Baskı Altındaki Mineraller
Ancak bu kimyasal elementler, dünyanın mantosunu oluşturan mineralleri oluşturmak için çeşitli şekillerde düzenlenmiştir. İşte bu noktada işler karışıyor. Üst mantonun mineralojisi, yaklaşık 200 kilometre derinliğe kadar, oldukça iyi bilinirken, daha derin seviyelerin bileşimi zayıf bir şekilde sınırlandırılmıştır.
Mantonun en üst kısmı çoğunlukla peridotit olarak bilinen ve esas olarak olivin, piroksen ve granat minerallerinden oluşan bir kayadan oluşur. Bu bileşim, esas olarak üst mantonun kısmi erimesinden kaynaklanan volkanik kayaçların analizi ile belirlenmiştir ve bu şekilde üretilen magma, kabuk kayaçlarından volkanlar yoluyla yüzeye yükselir.
Öte yandan, alt mantodaki mineralojik bileşim modelleri, esas olarak bu çok derin seviyelerde bulunan basınç ve sıcaklık koşullarını yeniden üretmek için tasarlanmış laboratuvar deneylerine dayanmaktadır. Sonrasında peridotitlerin bu koşulların bir parçası olarak nasıl evrimleştiğini gözlemliyoruz.
Bridgmanite: Dünya Üzerinde En Bol Bulunan Mineral
Bu deneyler bir dizi faz geçişini ortaya çıkarmıştır. Basınç derinlikle birlikte arttıkça, mineralleri oluşturan atomlar yeniden düzenlemeye uğrar ve bu da daha yoğun bir şekilde sıkışmış kristal kafesle sonuçlanır. Sonuç olarak, olivin wadsleyite dönüşür ve ardından ringwoodite geçiş yapar. Dünya yüzeyinin yaklaşık 660 kilometre altında, üst ve alt manto arasındaki sınırda, ringwoodit ayrışmaya uğrayarak iki farklı fazın ortaya çıkmasına neden olur: günümüzde bridgmanit olarak bilinen bir silikat fazı ve magnezyum oksit ve demir oksit karışımına magnezyovüstit veya feroperiklaz.
Son derece yüksek basınç gerektiren ve ilk kez 2009 yılında doğada keşfedilen bir mineral olan bridgmanitin şu anda alt mantoda en yaygın mineral olduğu bilinmektedir. Aslında, Dünya'da en bol bulunan minerallerden biri konumuna gelmiştir. Sadece birkaç yıl öncesine kadar bilinmeyen bu mineralin tek başına Dünya'nın hacminin %40'ından fazlasını oluşturduğunu düşünmek oldukça dikkat çekici.
Kapak görseli: Kelvinsong