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(
2015年 11月
)
|
地球의 斷面
맨틀
(
英語
:
mantle
)은
地球
에서는
遲刻
바로 아래에 있으면서 外核을 둘러싸고 있는 두꺼운 암석층이다. 다른
行星
의 境遇에도 金屬質의 核을 둘러싸고 있는 두꺼운 암석층을 맨틀이라고 부른다. 地球의 境遇에는 地表面으로부터 깊이 30-2,900킬로미터의 範圍에 分布하며, 地球 부피의 80%假量 차지한다.
地殼과 맨틀의 境界面은 發見者의 이름을 따
모호로비치치 不連續面
이라고 부르며, 普通은 줄여서
모호면
이라고도 한다. 地震波의 모호면은
地震波
速度가 갑자기 빨라지는 곳을 境界로 한다. 맨틀의 최상부는 溫度가 낮아 딱딱하게 굳어있는데, 이 部分과 地殼을 합쳐서
巖石圈
이라고 부른다. 巖石圈에서는 主로
熱傳導
에 依하여 熱이 傳達된다.
맨틀과 知覺은 크게 化學的 組成의 差異에 依해 區分된다. 知覺은 事實上 맨틀의 最初 鎔融物質이 굳은 것이라고 생각할 수 있다. 맨틀 巖石은
橄欖石
, 여러 種類의
輝石
과 다른
古鐵질 鑛物
로 되어있다.
페리도타이트
,
더나이트
,
에클로자이트
等으로 區分되는 맨틀 巖石은 地殼에 비하여
철
과
마그네슘
의 含量이 높고
硅素
와
알루미늄
의 含量은 낮다. 맨틀의 溫度는 最上部에서
攝氏
100度 程度이지만 核果의 境界面에서는 4,000度에 肉薄한다. 이 程度 溫度에서 巖石은 鎔融狀態이다.
軟弱圈
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이 部分의 本文은
軟弱圈
입니다.
巖石圈
으로부터 250km 아래 까지를
軟弱圈
이라고 한다. 軟弱圈에서는 主로
熱對流
에 依하여 熱이 傳達된다. 軟弱圈에서는 地震波의 速度가 若干 減少하기 때문에 低速度層이라고 부른다. 이렇듯 速度가 낮아지는 理由에 對하여서는 若干의 論爭이 있지만 現在에는 溫度와 壓力의 關係에서 部分的으로 鎔融된 部分이 存在하기 때문에 地震波의 速度가 느려진다고 생각하고 있다.
熱對流
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巖石은 熱 傳導率이 낮기 때문에, 巖石으로 이루어진 맨틀은 熱傳導 (thermal conduction) 보다는 主로
熱對流
를 통해 地表面으로 熱을 發散하고 있다. 金屬은 大體로 높은 熱傳導率을 가지므로 液狀의 鐵質人 外核에서는 熱對流의 寄與度가 相對的으로 낮은 代身 鐵에 녹아 있는 가벼운 元素들이 對流 (chemical convection)를 돕고 있는 것으로 보인다. 反面 表面에서 식은 무거운 物質은 아래로 沈降한다. 外核의 對流는 地磁氣 (geomagnetic field)를 만드는 原因으로 생각된다. 차가운 物質들은 代替로 收斂境界를 통해서 맨틀로 들어온 巖石圈의 物質들이다. 上昇하는 맨틀物質들은
斷熱過程
을 통한 膨脹을 하면서 溫度가 낮아진다. 壓力이 낮아지면 부피가 增加하면서 元來 가지고 있던 熱을 보다 넓은 空間으로 分配하게 된다. 巖石圈 近處에서 壓力이 낮아짐에 따라 上昇하는 맨틀物質의 一部는 部分的으로 鎔融되고 火山活動을 일으키게 된다.
地球에서 맨틀의 對流는
流體力學的
觀點으로 보았을 때
混沌 過程
이다. 또한 맨틀의 對流는 판 運動의 原動力으로 여겨진다. 판 運動은 예전의 槪念의
大陸 漂移說
과 區分된다. 大陸 漂移說은 純全히 表面에서 知覺의 움직임만을 考慮하였기 때문이다. 巖石圈과 그 아래 맨틀 部分의 움직임은 部分的으로는 獨立的이다. 덩어리를 지어서 움직일 수 있는 部分은 剛體로 行動하는 巖石圈이기 때문이다. 맨틀의 對流는 아직까지 明確하고 仔細하게 알려져 있지 않다. 맨틀이 獨立的인 對流現象이 일어나는 몇 個의 層으로 나뉘어 있다는 說도 있다.
粘性
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맨틀의 粘性은 10
19
Pa·s에서 10
24
Pa·s 사이에서 變하는 것으로 생각된다. 맨틀의 粘性은 깊이와 함께 增加하는 傾向을 보이나 그 關係가 非線形的이고, 特히 上部 맨틀과 核果의 境界部分에서는 粘性이 甚하게 낮아지는 層도 있다. 上部 맨틀의 相對的으로 낮은 粘性때문에 300km보다 깊은 곳에서는 地震이 일어나지 않을 것으로 생각할 수 있다 하지만 攝入代에서는 차가운 巖石圈의 物質이 깊은 곳으로 내려가고 있기 때문에 溫度 勾配가 낮아지고, 周圍 맨틀의 强度가 높아진다. 670km 깊이에서도 地震이 일어날 수 있다.
壓力
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맨틀 바닥 部分의 壓力은 140萬 氣壓이다. 壓力은 깊이와 함께 增加한다. 하지만 맨틀은 긴 時間尺度에서는 流體처럼 變形될 수 있다고 여겨지고 있다. 하지만 粘性이 매우 높기 때문에 上部 맨틀이라도 變形되는 比率은 매우 느리다. 그러나 큰 힘이 最上部 맨틀에 作用하면 맨틀이 弱해질 수 있는데, 이런 現象은 版 境界가 形成되는 데에 重要한 役割을 하는 것으로 여겨지고 있다.
內核과 外核의 差異
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內核은 固體이고, 外核은 液體이며, 맨틀은 可塑性 固體의 性質을 보이는 理由는 各 層의 녹는點에 달려있고, 녹는點은 다시 溫度와 壓力의 函數로 깊이에 따라 變해간다. 地球 表面에서는 硅酸鹽과 철-니켈 合金이 固體로 存在할 만큼 充分히 溫度가 낮다. 上部 맨틀은 溫度가 높지만 相對的으로 壓力이 낮아서 硅酸鹽 鑛物의 一部는 部分的으로 鎔融되어있고 相對的으로 粘性이 낮다. 反面에 下部 맨틀은 엄청난 壓力을 받고 있기 때문에 上部 맨틀보다 粘性이 높아진다. 철-니켈 合金으로 되어있는 外核은 높은 壓力에도 不拘하고 녹는點이 맨틀에 비해 낮기 때문에 液體로 存在할 수 있다. 內核은 地球 中心部의 宏壯한 壓力 때문에 固體로 存在한다. 그러나 正確히 말하자면 液體인 同時에 固體인 超이온 狀態이다.
기타
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맨틀 巖石을 採取하려는 두 番째 試圖가
2007年
에 計劃되고 있다.
日本
의 海洋 探査船 지큐 號를 利用하여 大洋底로부터 7000미터를 試錐하는 計劃이다. 이 깊이는 只今까지 있었던 最大 海洋 試錐 깊이의 3倍에 達한다. 맨틀 巖石을 採取하는 데에 海洋地殼을 試錐하는 理由는 海洋地殼이 더 얇기 때문이다. 맨틀 巖石을 採取하기 위한 첫 番째 試圖는
某홀 프로젝트
였는데, 거듭되는 失敗와 치솟는 費用 때문에
1966年
에 中斷되었다. 이때 판 깊이는 고작 180미터에 不過했다.
같이 보기
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