Onze planeet bestaat uit drie hoofddelen (geosferen). De kern bevindt zich in het midden, erboven strekt zich een dichte en stroperige mantel uit en de vrij dunne korst is de bovenste laag van het vaste lichaam van de aarde. De grens tussen de korst en de mantel wordt het Mohorovichic-oppervlak genoemd. De diepte van het voorkomen is niet hetzelfde in verschillende regio's: onder de continentale korst kan het 70 km bereiken, onder de oceanische - slechts ongeveer 10. Wat is deze grens, wat weten we ervan en wat weten we niet, maar kunnen we aannemen?
Laten we beginnen met de geschiedenis van het probleem.
Opening
Het begin van de 20e eeuw werd gekenmerkt door de ontwikkeling van wetenschappelijke seismologie. Een reeks krachtige aardbevingen die verwoestende gevolgen hadden, droegen bij aan de systematische studie van dit formidabele natuurverschijnsel. Het catalogiseren en in kaart brengen van de bronnen van instrumenteel geregistreerde aardbevingen begon en de kenmerken van seismische golven werden actief bestudeerd. De snelheid van hun voortplanting hangt af van de dichtheid en elasticiteitomgeving, die het mogelijk maakt om informatie te verkrijgen over de eigenschappen van gesteenten in de ingewanden van de planeet.
Openingen lieten niet lang op zich wachten. In 1909 verwerkte de Joegoslavische (Kroatische) geofysicus Andrija Mohorovichic gegevens over een aardbeving in Kroatië. Het bleek dat de seismogrammen van dergelijke ondiepe aardbevingen, verkregen op stations ver van het epicentrum, twee (of zelfs meer) signalen van één aardbeving dragen - direct en gebroken. Deze laatste getuigde van een abrupte (van 6,7-7,4 tot 7,9-8,2 km/sec voor longitudinale golven) snelheidstoename. De wetenschapper associeerde dit fenomeen met de aanwezigheid van een bepaalde grens die de lagen van de ondergrond met verschillende dichtheden scheidt: de dieper gelegen mantel, die dichte rotsen bevat, en de korst - de bovenste laag, bestaande uit lichtere rotsen.
Ter ere van de ontdekker is het grensvlak tussen de korst en de mantel naar hem vernoemd en staat al meer dan honderd jaar bekend als de Mohorovichic (of gewoon Moho) grens.
De dichtheid van de rotsen gescheiden door de Moho verandert ook abrupt - van 2,8-2,9 tot 3,2-3,3 g/cm3. Het lijdt weinig twijfel dat deze verschillen wijzen op verschillende chemische samenstellingen.
Pogingen om rechtstreeks naar de bodem van de aardkorst te komen zijn tot dusver echter mislukt.
Mohole Project - Beginnend over de oceaan
De eerste poging om de mantel te bereiken werd gedaan door de VS in 1961-1966. Het project kreeg de naam Mohole - van de woorden Moho en gat "gat, gat". Het moest het doel bereiken door in de oceaanbodem te boren,geproduceerd vanaf een drijvend testplatform.
Het project kwam in ernstige moeilijkheden, er was teveel geld uitgegeven en na de voltooiing van de eerste fase van het werk werd Mohol gesloten. Resultaten van het experiment: vijf putten werden geboord, gesteentemonsters werden verkregen uit de bas altlaag van de oceanische korst. We hebben op 183 m in de bodem kunnen boren.
Kola Superdeep – boor door het continent
Tot op de dag van vandaag is haar record niet verbroken. Het diepste onderzoek en de diepste verticale put werd in 1970 gelegd, tot 1991 werd er met tussenpozen aan gewerkt. Het project had veel wetenschappelijke en technische taken, waarvan sommige met succes werden opgelost, unieke monsters van rotsen van de continentale korst werden gedolven (de totale lengte van de kernen was meer dan 4 km). Bovendien werden tijdens de boring een aantal nieuwe onverwachte gegevens verkregen.
Het ophelderen van de aard van Moho en het vaststellen van de samenstelling van de bovenste lagen van de mantel behoorden tot de taken van de Kola Superdeep, maar de put bereikte de mantel niet. Het boren is gestopt op een diepte van 12.262 m en is niet hervat.
Moderne projecten zijn nog steeds aan de overkant van de oceaan
Ondanks de extra uitdagingen van diepzeeboren, zijn de huidige programma's van plan om de Moho-grens via de oceaanbodem te bereiken, aangezien de aardkorst hier veel dunner is.
Momenteel kan geen enkel land zo'n grootschalig project uitvoeren als ultradiep boren om op eigen kracht het dak van de mantel te bereiken. Sinds 2013 in het kader van het Internationaal ProgrammaIODP (International Ocean Discovery Program: Exploring the Earth Under the Sea) voert het Mohole to Mantle-project uit. Een van zijn wetenschappelijke doelen is het verkrijgen van monsters van mantelmaterie door een ultradiepe put in de Stille Oceaan te boren. Het belangrijkste gereedschap in dit project is het Japanse boorschip "Tikyu" - "Earth", dat een boordiepte tot 10 km kan bieden.
We kunnen alleen maar wachten, en als alles goed gaat, zal de wetenschap in 2020 eindelijk een stuk van de mantel hebben gewonnen uit de mantel zelf.
Remote sensing zal de eigenschappen van de Mohorovicische grens verduidelijken
Omdat het nog steeds onmogelijk is om de ondergrond rechtstreeks te bestuderen op diepten die overeenkomen met het voorkomen van de korstmantelsectie, zijn ideeën hierover gebaseerd op gegevens die zijn verkregen door geofysische en geochemische methoden. Geofysica biedt onderzoekers diep seismisch klinkend, diep magnetotellurisch klinkend, gravimetrisch onderzoek. Geochemische methoden maken het mogelijk om fragmenten van mantelgesteenten te bestuderen - xenolieten die naar de oppervlakte zijn gebracht en rotsen die tijdens verschillende processen in de aardkorst zijn binnengedrongen.
Er is dus vastgesteld dat de Mohorovichische grens twee media met verschillende dichtheid en elektrische geleidbaarheid scheidt. Het is algemeen aanvaard dat dit kenmerk de chemische aard van Moho weerspiegelt.
Boven de interface bevinden zich relatief lichte rotsen van de onderste korst, die de belangrijkste hebbensamenstelling (gabbroids), - deze laag wordt conventioneel "bas alt" genoemd. Onder de grens zijn rotsen van de bovenste mantel - ultramafische peridotieten en dunieten, en in sommige gebieden onder de continenten - eklogieten - diep gemetamorfoseerde mafische rotsen, mogelijk overblijfselen van de oude oceaanbodem, in de mantel gebracht. Er is een hypothese dat Moho op dergelijke plaatsen de grens is van de faseovergang van een stof met dezelfde chemische samenstelling.
Een interessant kenmerk van Moho is dat de vorm van de grens verbonden is met het reliëf van het aardoppervlak, dat het weerspiegelt: onder de depressies wordt de grens verhoogd en onder de bergketens buigt hij dieper. Bijgevolg wordt hier het isostatische evenwicht van de korst gerealiseerd, alsof deze is ondergedompeld in de bovenmantel (laten we ons voor de duidelijkheid een ijsberg herinneren die in water drijft). De zwaartekracht van de aarde "stemt" ook voor deze conclusie: de Mohorovichic-grens is nu wereldwijd diepgaand in kaart gebracht dankzij de resultaten van zwaartekrachtwaarnemingen van de Europese GOCE-satelliet.
Het is nu bekend dat de grens mobiel is, hij kan zelfs instorten tijdens grote tektonische processen. Bij een bepaald druk- en temperatuurniveau wordt het weer gevormd, wat de stabiliteit van dit fenomeen van het binnenste van de aarde aangeeft.
Waarom is het nodig
De interesse van wetenschappers in Moho is niet toevallig. Naast het grote belang voor de fundamentele wetenschap, is het van groot belang om dit vraagstuk voor toegepaste kennisgebieden, zoals gevaarlijke natuurlijke processen van geologische aard, te verhelderen. De interactie van materie aan beide zijden van de korst-mantelsectie, het complexe leven van de mantel zelf, heeft een beslissende invloed op alles wat er op het oppervlak van onze planeet gebeurt - aardbevingen, tsunami's, verschillende manifestaties van vulkanisme. En om ze beter te begrijpen, betekent nauwkeuriger voorspellen.
