Верхня мантія Землі
За даними різних наук відома модель багатоповерхового пристрою Землі: кора, що залягає від поверхні до 15-70 км, потім мантія, яка нижче 2900 км змінюється ядром планети. Мантія за густиною поділяється на три частини: верхня або астеносфера (50-400 км), середня або перехідна (400-1000 км), нижня (1000-2900 км).
Чи можна довіряти такій статичній та одновимірній моделі Землі? Принаймні сумніватися в ній тільки на тій підставі, що її не можна перевірити візуально, немає сенсу. Але останнім часом стала популярна гіпотеза руху плит земної кори, які рухають гігантські потоки пластичної речовини мантії, своєрідні кам'яні вихори. Мантійні кругообіги народжують нагрівання її речовини тепловими потоками, які йдуть від ядра планети: більш гарячі легкі маси спливають, а більш важкі холодні занурюються. У прямій залежності від напрямку сусідніх вихорів відбувається або зближення плит земної кори, зіткнення їх, затягування однієї під іншу, спучування, або плити розходяться, утворюючи в земній корі глибокі провали, западини. Словом, кора нашої планети плаває бурхливими хвилями верхньої мантії Землі. І цей глобальний дрейф пов'язаний із грандіозними геологічними процесами: землетрусами, народженням вулканів та утворенням гір. Вогнища більшості з них розташовані у верхній мантії Землі.
Але тут виявилася дивна обставина. Одні вчені стверджували, що верхня мантія Землі має шари зниженої густини, інші зовсім відкидали існування у верхній мантії розущільнених зон. Нарешті, були й такі фахівці, які стверджували, ніби верхня мантія Землі має області не зниженої, а підвищеної густини!
Виявилося, верхня мантія Землі влаштована складніше, ніж припускали навіть найсміливіші дослідники. Вона неоднорідна, за густиною, а можливо, і за складом. Вона, на повну протилежність земної корі, під океанами зазвичай значно потужніша, ніж під материками, і у зонах переходу від материка до океану верхня мантія Землі влаштована найскладніше. Але що в ній відбувається і за якими законами рухається її речовина? Не маючи просторової картини, зрозуміти поведінку верхньої мантії Землі неможливо.
Тому постала проблема створення об'ємної моделі верхньої мантії. Для цього почали зводити горизонтальні профілі землі. Квадрат земної поверхні площею кілька кілометрів перекривали густою мережею сейсмографів. Надра просвічували серіями синхронізованих вибухів. Сейсмографи записували відбиті від різних глибинних верств сигнали. Запис кожного приладу проходив через фільтр перешкод, який пропускав дані відображення від площини на заданій глибині. Ці фільтровані дані сейсмографів фактично давали інформацію про розподіл неоднорідності в площині на потрібній глибині. Обробивши дані окремих сейсмографів, комп'ютер синтезував повну картину розподілу неоднорідностей у заданій площині – її фотографію. Але до самої мантії дістатися поки що не вдалося. При вибуху лише мала частина енергії спалаху випромінюється в надра, а велика просто йде на марний струс повітря.
Наразі вчені ведуть інтенсивні роботи з чисельного моделювання та застосування принципів оптичної голографії. На відміну від оптики, яка використовує два пучки когерентного світла – предметний та опорний, сейсмогографія може використовувати лише предметний пучок, а опорний відтворювати штучно під час обробки даних на ЕОМ. І тоді перед очима вчених висвітлена променем лазера, запрограмованого комп'ютером, постане одразу об'ємна картина соляного купола, покладів нафти, руди, невідома поки що верхня мантія Землі!
