Vår planet består av tre huvuddelar (geosfärer). Kärnan ligger i mitten, en tät och trögflytande mantel sträcker sig ovanför den, och den ganska tunna skorpan är det översta lagret av jordens fasta kropp. Gränsen mellan skorpan och manteln kallas Mohorovichic-ytan. Djupet av dess förekomst är inte detsamma i olika regioner: under kontinentalskorpan kan den nå 70 km, under oceanen - bara cirka 10. Vad är denna gräns, vad vet vi om det och vad vet vi inte, men kan vi anta?
Låt oss börja med problemets historia.
Invigning
Början av 1900-talet präglades av utvecklingen av vetenskaplig seismologi. En serie kraftiga jordbävningar som fick förödande konsekvenser bidrog till att systematiskt studera detta formidabla naturfenomen. Katalogeringen och kartläggningen av källorna till instrumentellt registrerade jordbävningar började, och egenskaperna hos seismiska vågor började aktivt studeras. Hastigheten på deras utbredning beror på densiteten och elasticitetenmiljö, vilket gör det möjligt att få information om egenskaperna hos stenar i planetens tarmar.
Vernissage lät inte vänta på sig. År 1909 bearbetade den jugoslaviska (kroatiska) geofysikern Andrija Mohorovichic data om en jordbävning i Kroatien. Det visade sig att seismogrammen för sådana grunda jordbävningar, erhållna vid stationer på avstånd från epicentrum, bär två (eller till och med fler) signaler från en jordbävning - direkt och bruten. Den senare vittnade om en abrupt (från 6,7-7,4 till 7,9-8,2 km/s för longitudinella vågor) hastighetsökning. Forskaren associerade detta fenomen med närvaron av en viss gräns som skiljer skikten av underjorden med olika tätheter: manteln som ligger djupare och innehåller täta stenar, och skorpan - det övre lagret, som består av lättare bergarter.
För att hedra upptäckaren uppkallades gränssnittet mellan skorpan och manteln efter honom och har varit känd som Mohorovichic (eller helt enkelt Moho) gränsen i mer än hundra år.
Tätheten hos stenarna som separeras av Moho ändras också abrupt - från 2,8-2,9 till 3,2-3,3 g/cm3. Det råder ingen tvekan om att dessa skillnader tyder på olika kemiska sammansättningar.
Försök att ta sig direkt till botten av jordskorpan har dock hittills misslyckats.
Mohole Project - Starting Across the Ocean
Det första försöket att nå manteln gjordes av USA 1961-1966. Projektet fick namnet Mohole - från orden Moho och hål "hål, hål." Det var tänkt att uppnå målet genom att borra havsbotten,producerad från en flytande testplattform.
Projektet hamnade i allvarliga svårigheter, medlen spenderades för mycket och efter att den första fasen av arbetet hade slutförts stängdes Mohol. Resultat av experimentet: fem brunnar borrades, bergprover togs från bas altskiktet i oceanskorpan. Vi kunde borra i botten vid 183 m.
Kola Superdeep – borra genom kontinenten
Fram till denna dag har hennes rekord inte slagits. Den djupaste forskningen och den djupaste vertikala brunnen lades 1970, arbetet med den utfördes intermittent fram till 1991. Projektet hade många vetenskapliga och tekniska uppgifter, några av dem löstes framgångsrikt, unika prover av bergarter av den kontinentala skorpan bröts (den totala längden på kärnorna var över 4 km). Dessutom erhölls ett antal nya oväntade data under borrningen.
Att klargöra Mohos natur och fastställa sammansättningen av de övre lagren av manteln var bland uppgifterna för Kola Superdeep, men brunnen nådde inte manteln. Borrningen avbröts på ett djup av 12 262 m och har inte återupptagits.
Moderna projekt är fortfarande på andra sidan havet
Trots de ytterligare utmaningarna med djuphavsborrning planerar nuvarande program att nå Moho-gränsen genom havsbotten, eftersom jordskorpan är mycket tunnare här.
För närvarande kan inget land genomföra ett så storskaligt projekt som ultradjupa borrningar för att nå mantelns tak på egen hand. Sedan 2013 inom ramen för det internationella programmetIODP (International Ocean Discovery Program: Exploring the Earth Under the Sea) genomför projektet Mohole to Mantle. Bland hans vetenskapliga mål är att få prover av mantelmaterial genom att borra en ultradjup brunn i Stilla havet. Huvudverktyget i detta projekt är det japanska borrfartyget "Tikyu" - "Earth", som kan ge ett borrdjup på upp till 10 km.
Vi kan bara vänta, och om allt går bra kommer vetenskapen 2020 äntligen att få en bit av manteln utvunnen från själva manteln.
Fjärranalys kommer att förtydliga egenskaperna för Mohorovicic-gränsen
Eftersom det fortfarande är omöjligt att direkt studera undergrunden på djup som motsvarar förekomsten av jordskorpans sektion, baseras idéer om dem på data erhållna med geofysiska och geokemiska metoder. Geofysik förser forskare med djupa seismiska sondering, djupa magnetotelluriska studier, gravimetriska studier. Geokemiska metoder gör det möjligt att studera fragment av mantelbergarter - xenoliter som tagits upp till ytan och bergarter som trängt in i jordskorpan under olika processer.
Så det har fastställts att Mohorovichic-gränsen separerar två medier med olika densitet och elektrisk ledningsförmåga. Det är allmänt accepterat att denna egenskap återspeglar Mohos kemiska natur.
Ovanför gränssnittet finns det relativt lätta stenar i den nedre skorpan, som har den huvudsakligasammansättning (gabbroider), - detta lager kallas konventionellt "bas alt". Under gränsen finns bergarter av den övre manteln - ultramafiska peridotiter och duniter, och i vissa områden under kontinenterna - eklogiter - djupt omvandlade mafiska stenar, möjligen reliker från den antika havsbotten, som förs in i manteln. Det finns en hypotes att Moho på sådana ställen är gränsen för fasövergången för ett ämne med samma kemiska sammansättning.
En intressant egenskap hos Moho är att formen på gränsen är kopplad till reliefen av jordytan, vilket speglar den: under fördjupningarna höjs gränsen och under bergskedjorna böjer den sig djupare. Följaktligen realiseras jordskorpans isostatiska jämvikt här, som om den var nedsänkt i den övre manteln (låt oss för tydlighetens skull påminna om ett isberg som flyter i vatten). Jordens gravitation "röstar" också för denna slutsats: Mohorovichic-gränsen är nu glob alt kartlagd på djupet tack vare resultaten av gravitationsobservationer från den europeiska GOCE-satelliten.
Det är nu känt att gränsen är rörlig, den kan till och med kollapsa under stora tektoniska processer. Vid en viss nivå av tryck och temperatur bildas den igen, vilket indikerar stabiliteten hos detta fenomen av jordens inre.
Varför behövs det
Forskarnas intresse för Moho är ingen tillfällighet. Utöver den stora betydelsen för grundvetenskapen är det mycket viktigt att klargöra denna fråga för tillämpade kunskapsområden, såsom farliga naturliga processer av geologisk karaktär. Interaktionen mellan materia på båda sidor av skorpan-mantelsektionen, själva mantelns komplexa liv, har ett avgörande inflytande på allt som händer på vår planets yta - jordbävningar, tsunamier, olika manifestationer av vulkanism. Och att förstå dem bättre innebär att förutsäga mer exakt.
