الوشاح هو طبقة سميكة من الصخور الساخنة والصلبة بين قشرة الأرض والحديد المصهور النواة. وهي تشكل الجزء الأكبر من الأرض ، وهو ما يمثل ثلثي كتلة الكوكب. يبدأ الوشاح حوالي 30 كيلومترًا لأسفل ويبلغ سمكه حوالي 2900 كيلومتر.
تحتوي الأرض على نفس وصفة عناصر الشمس والكواكب الأخرى (تجاهل الهيدروجين والهيليوم ، اللذين هربا من جاذبية الأرض). بطرح الحديد في القلب ، يمكننا حساب أن الوشاح هو مزيج من المغنيسيوم والسيليكون والحديد والأكسجين الذي يطابق تقريبًا تكوين العقيق.
لكن بالضبط ما هو مزيج المعادن الموجود في عمق معين هو سؤال معقد لم يتم تسويته بحزم. يساعدنا في الحصول على عينات من الوشاح ، قطع من الصخور التي يتم حملها في بعض الانفجارات البركانية ، من أعماق مثل 300 كيلومتر وما بعدها. تظهر هذه أن الجزء العلوي من الوشاح يتكون من أنواع الصخور الزبرجد و eclogite. لا يزال ، الشيء الأكثر إثارة الذي نحصل عليه من الوشاح هو الماس.
يتم تحريك الجزء العلوي من الوشاح ببطء من خلال حركات اللوحة التي تحدث فوقه. يحدث هذا بسبب نوعين من النشاط. أولاً ، هناك الحركة الهابطة للوحات الانزلاق التي تنزلق تحت بعضها البعض. ثانيًا ، هناك الحركة الصاعدة لصخور الوشاح التي تحدث عندما تنفصل صفحتان تكتونيتان وتنتشران. كل هذا العمل لا يمزج الوشاح العلوي تمامًا ، ومع ذلك ، يعتقد الجيوكيميائيون الوشاح العلوي كنسخة صخرية من كعكة الرخام.
ال أنماط البراكين في العالم تعكس عمل الصفائح التكتونية، باستثناء مناطق قليلة من الكوكب تسمى النقاط الساخنة. قد تكون النقاط الساخنة دليلاً على ارتفاع وسقوط المواد بشكل أعمق في الوشاح ، ربما من أسفلها. أو ربما لا. هناك نقاش علمي قوي حول النقاط الساخنة هذه الأيام.
إن أقوى تقنية لدينا لاستكشاف الوشاح هي مراقبة الموجات الزلزالية من زلازل العالم. الاثنان مختلفان أنواع الموجات الزلزالية، تستجيب موجات P (مشابهة لموجات الصوت) وموجات S (مثل الموجات في حبل مهتز) للخصائص الفيزيائية للصخور التي تمر بها. تعكس هذه الموجات بعض أنواع الأسطح وتنكسر (تنحني) عندما تضرب أنواعًا أخرى من الأسطح. نستخدم هذه التأثيرات لرسم خريطة باطن الأرض.
أدواتنا جيدة بما يكفي لعلاج عباءة الأرض بالطريقة التي يصنع بها الأطباء صور الموجات فوق الصوتية لمرضاهم. بعد قرن من جمع الزلازل ، أصبح بإمكاننا عمل بعض الخرائط الرائعة للوشاح.
المعادن والصخور تتغير تحت ضغط مرتفع. على سبيل المثال ، الوشاح المعدني المشترك زيتوني تغييرات على أشكال بلورية مختلفة في الأعماق حوالي 410 كيلومترات ، ومرة أخرى عند 660 كيلومترًا.
ندرس سلوك المعادن تحت ظروف الوشاح مع طريقتين: نماذج الكمبيوتر على أساس معادلات فيزياء المعادن ، والتجارب المخبرية. وبالتالي ، يتم إجراء دراسات الوشاح الحديثة من قبل علماء الزلازل ومبرمجي الكمبيوتر والباحثين المختبرين الذين يمكنهم ذلك الآن إعادة إنتاج الظروف في أي مكان في الوشاح باستخدام معدات مخبرية عالية الضغط مثل السندان الماسي زنزانة.
ساعدنا قرن من البحث في ملء بعض الفراغات في الوشاح. لديها ثلاث طبقات رئيسية. يمتد الوشاح العلوي من قاعدة القشرة (Moho) إلى عمق 660 كيلومترًا. تقع المنطقة الانتقالية بين 410 و 660 كيلومترًا ، حيث تحدث أعماق تغيرات فيزيائية كبيرة على المعادن.
يمتد الوشاح السفلي من 660 كيلومترًا إلى حوالي 2700 كيلومترًا. في هذه المرحلة ، تتأثر الموجات الزلزالية بشدة لدرجة أن معظم الباحثين يعتقدون أن الصخور الموجودة تحتها مختلفة في كيميائها ، وليس فقط في علم البلورات. هذه الطبقة المثيرة للجدل في الجزء السفلي من الوشاح ، التي يبلغ سمكها حوالي 200 كيلومتر ، تحمل الاسم الغريب "D-double-prime".
لأن الوشاح هو الجزء الأكبر من الأرض ، فإن قصته أساسية للجيولوجيا. أثناء ولادة الأرض، بدأ الوشاح كمحيط من السائل الصهارة فوق النواة الحديدية. كما أنها عززت ، العناصر التي لا تتناسب مع المعادن الرئيسية التي تم جمعها على شكل حثالة في الأعلى - القشرة. بعد ذلك ، بدأ الوشاح بالتدوير البطيء الذي كان عليه طوال الأربعة بلايين سنة الماضية. تم تبريد الجزء العلوي من الوشاح لأنه تم تقليبه وترطيبه بواسطة الحركات التكتونية للصفائح السطحية.
في الوقت نفسه ، تعلمنا الكثير عن هيكل الكواكب الشقيقة للأرض عطارد والزهرة والمريخ. مقارنة بهم ، فإن الأرض لها عباءة نشطة ومشحمة خاصة جدًا بفضل الماء ، وهو نفس المكون الذي يميز سطحه.