Η Δομή της Γης (Συνοπτική παρουσίαση) και η ασυνέχεια Repetti.

ΔΟΜΗ ΤΗΣ ΓΗΣ (Συνοπτική παρουσίαση)

και η ασυνέχεια Repetti

Το εσωτερικό της Γης διαχωρίζεται σε στρώματα τα οποία καθορίζονται από την μεταβολή της ταχύτητας των σεισμικών κυμάτων αλλά και της πυκνότητας καθώς οι μεταβολές της ταχύτητας των Ρ κυμάτων βρίσκονται σε γραμμική σχέση με την πυκνότητα.

Ο κατά Bullen (1930) διαχωρισμός του εσωτερικού της Γης: Α για φλοιό, B, C, D για μανδύα και E, F, G για πυρήνα, παραμένει ως αποδεκτός, σε γενικές γραμμές, μέχρι σήμερα.

Η ασυνέχεια Moho χωρίζει τον φλοιό, μέσου πάχους 35χλμ, από τον μανδύα. Ο ηπειρωτικός φλοιός διαχωρίζεται με την ασυνέχεια Conrad σε “όξινό” γρανιτικό σώμα (SIAL) και σε “βασικό” βασαλτικό (SIMA). Στο σχήμα σημειώνεται η διαφορά των Ρ ταχυτήτων.

SIAL 800°C (όξινο περιβάλλον- Si>60%)	SIMA 1000°C (βασικό περιβάλλον- Si<50%)
Αργιλοπυριτικά  Si & Al Καλιούχους άστριους (ορθόκλαστο σανίδινο). Όξινα πλαγιόκλαστα (αλβίτης). Μαρμαρυγίες (μοσχοβίτης).	Αργιλοπυριτικά πλούσια σε Fe & Mg. Περιδοτίτες: ολιβίνης και πυρόξενοι (αυγίτης). Βασικά πλαγιόκλαστα (ανορθίτης) Κεροστίλβη.

Ο παραπάνω διαχωρισμός δεν είναι απόλυτος, διότι λόγω της ανομοιογένειας του φλοιού η ασυνέχεια Conrad δεν είναι ευκρινής κατά μήκος του συνόλου του ηπειρωτικού φλοιού και γι’ αυτό το λόγο τα όριά της θεωρούνται ανεπαρκώς καθορισμένα. Ουσιαστικά πρόκειται για ένα μεταβατικό όριο μεταξύ των δύο στρωμάτων.

Στον ωκεάνιο φλοιό, μέσου πάχους 6 χλμ., δεν συνεχίζει το “γρανιτικό” τμήμα. Το “βασαλτικό” μεταξύ Conrad και Moho αποτελείται από ένα ιζηματογενές στρώμα το οποίο, συνήθως, υπέρκειται ηφαιστειογενών και ολιβινικών γαββρικών στρωμάτων. Επικρατούν οι θολεϊτικοί MORB βασάλτες καθώς ο ωκεάνιος φλοιός δημιουργείται στις μεσοωκεάνειες ράχες.

Η λιθόσφαιρα, έως τα 80χλμ περίπου, περιλαμβάνει το φλοιό και μέρος του στερεού ανώτερου μανδύα. Η ασυνέχεια Moho, η οποία τη διαχωρίζει από τον φλοιό είναι κατ’ ουσία, το όριο αλλαγής φάσης από τους βασάλτες (ολιβίνης, πυρόξενοι, πλαγιόκλαστα) σε εκλογίτες, οι οποίοι αποτελούνται από γρανάτες, αργιλούχους πυρόξενους και χαλαζία. Δηλαδή στην περιοχή μετά την ασυνέχεια Moho έχουμε διεργασίες σταδιακής κρυστάλλωσης που αρχίζουν από ολιβίνη και καταλήγουν, με βαθμιαία αντικατάσταση (Fe²⁺→Al³⁺ ), σε γρανάτη (πυραλσπίτες).

Η ασθενόσφαιρα  χωρίζεται από την λιθόσφαιρα με την ισόθερμη των 1300°C, χαρακτηρίζεται από μάγμα με υψηλό ιξώδες (εύπλαστο ή όλκιμοι βράχοι) είναι ζώνη χαμηλής ταχύτητας (LVZ) των σεισμικών κυμάτων Όσο αφορά τη σύσταση αυτού του μάγματος, υπενθυμίζουμε ότι ο άνω μανδύας είναι περιδοτικής σύστασης και αποτελείται από δουνίτη (100% ολιβίνη), χαρζβουργίτη (80% ολιβίνη και 20% ορθοπυρόξενους) και από λεζόρλιθο (60% ολιβίνη και το υπόλοιπο μοιράζεται μεταξύ σπινέλιου, γρανάτων και πλαγιόκλαστων). Στην περιοχή των 80χλμ έχουμε μερικώς τηγμένο σπινελιούχο λεζόρλιθο ο οποίος μετατρέπεται σταδιακά, μέχρι τα 220χλμ περίπου, σε γρανατούχο δι’ αντικαταστάσεως του Mg από Fe²⁺ και του Al από Fe³⁺. Δηλαδή στο εύρος της ασθενόσφαιρας έχουμε φάση τήξης του περιδοτίτη ο οποίος περνά σε στερεή φάση μετά τα 220χλμ  λόγω αύξησης της πίεσης.

Η μεταβατική ζώνη ορειοθετείται από δύο ασυνέχειες: των 410 και 660χλμ., η οποία συντελεί στην αλλαγή φάσης των ορυκτών του άνω μανδύα (ολιβίνης, πυρόξενοι γρανάτες) ώστε ο κάτω μανδύας να αποτελείται κυρίως από περοβσκίτη (perovskite CaTiO₃) καθώς και από μαγνησιοβουστίτη (magnesiowustite MgFeO) και κορούνδιο (Al₂O₃) (όλα μεγάλης ανισοτροπίας).

Αυξανόμενου του βάθους αυξάνεται η ανισοτροπία μέχρι την ασυνέχεια Gutenberg η οποία είναι το όριο του μανδύα (κατώτερο τμήμα) από τον εξωτερικό πυρήνα.

Ένα στρώμα πάχους 300χλμ περίπου, πριν την ασυνέχεια Gutenberg, ορίζεται ως Στρώμα D'', συστάσεως μετα-περοβσκίτη (post-perovskite ή ppv: MgSiO₃), το οποίο διαχωρίζει μανδύα – πυρήνα και έχει την ικανότητα να απορροφά σίδηρο από τον ρευστό εξωτερικό πυρήνα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τον χαρακτηρισμό του στρώματος ως ULVZ (Ultra-Low Velocity Zone) και θεωρείται ως το πλέον ανισότροπο τμήμα του εσωτερικού της Γης.
LLSVP: Large Low Shear-wave Velocity Provinces (βλέπε ανάρτηση: Μεγάλες Πυριγενείς Επαρχίες – Tuzo & Jason – Θερμές Κηλίδες)

Η ασυνέχεια Lehman διαχωρίζει στα 5100χλμ. τον εξωτερικό (υγρός Fe – S) από τον εσωτερικό (στερεός Fe-Ni) πυρήνα. Το κράμα σιδήρου – νικελίου είναι στερεό στην θερμοκρασία των 5400°C καθώς το σημείο τήξης έχει αυξηθεί λόγω της υψηλής πίεσης (3500000 atm).

Η ταχύτητα (α) των διαμήκων κυμάτων παρουσιάζει συνεχή αύξηση σ’ όλο το εύρος του εξωτερικού πυρήνα εως στα 4700χλμ. Από εκεί και μέχρι την Lehman, στα 5100χλμ., παραμένει σταθερή. Η ταχύτητα (β) των εγκάρσιων κυμάτων είναι μηδενική στον εξωτερικό πυρήνα και επανεμφανίζεται στον εσωτερικό. Η περιοχή μεταξύ των 4700 και 5100χλμ, ή στρώμα F κατά Bullen, αποτελεί μεταβατική ζώνη μεταξύ εξωτερικού και εσωτερικού πυρήνα.

Ασυνέχεια Repetti.

Αυτή η ασυνέχεια εντοπίστηκε εντός του κάτω μανδύα από τη αύξηση των ταχυτήτων βάθους των σεισμικών κυμάτων. Αναφέρθηκε από τον William C Repetti (1930) στην διδακτορική του έρευνα γεωφυσικής στο Πανεπιστήμιο St Louis. Η αιτία αυτής της ασυνέχειας είναι ασαφής και εντοπίστηκε σε ελάχιστες παρατηρήσεις οι οποίες έγιναν σε ζώνες υποβύθισης και έδειξαν μια ασυνέχεια σε μεγάλο σχετικά εύρος (900-1080χλμ). Άλλες έρευνες όμως δεν την εντόπισαν ως μία παγκόσμια ασυνέχεια και ως εκ τούτου παραμένει αμφισβητήσιμη.

Θα πρέπει όμως να ληφθεί υπόψη ότι στην περιοχή των 900 – 1000χλμ και κάτω από ζώνες υποβύθισης, υπάρχουν λιθοσφαιρικά τεμάχη (slabs) τα οποία έχουν αποκοπεί από τη ζώνη και έχουν υποβυθιστεί σ’ αυτό αλλά και σε μεγαλύτερο βάθος και έχουν εντοπιστεί με την αύξηση της ταχύτητας των Ρ. (Δείτε και το άρθρο/post «Ιμαλάια  – Ν Θιβέτ: ηπειρωτική σύγκρουση μακράς διάρκειας - Βυθισμένες πλάκες της Τηθύος κάτω από την Ινδία»).

Παρατηρήθηκε ότι στη σχετική συγγραμματολογία, αβίαστα, αναφέρεται ότι η ασυνέχεια Repetti διαχωρίζει τον άνω από τον κάτω μανδύα στο όριό της (900χλμ) και αλλού ότι  ταυτίζεται με την ασυνέχεια των 660 αφού αυτή θεωρείται το όριο άνω – κάτω μανδύα, αγνοώντας την αρχική μελέτη του Repetti η οποία αναφέρεται και ως «ασυνέχεια των 920».