Le manteau est l'épaisse couche de roche solide et chaude entre le la croûte terrestre et le fer fondu coeur. Il constitue la majeure partie de la Terre, représentant les deux tiers de la masse de la planète. Le manteau commence environ 30 kilomètres plus bas et a une épaisseur d'environ 2 900 kilomètres.
La Terre a la même recette d'éléments que le Soleil et les autres planètes (en ignorant l'hydrogène et l'hélium, qui ont échappé à la gravité terrestre). En soustrayant le fer dans le noyau, nous pouvons calculer que le manteau est un mélange de magnésium, de silicium, de fer et d'oxygène qui correspond à peu près à la composition de grenat.
Mais exactement quel mélange de minéraux est présent à une profondeur donnée est une question complexe qui n'est pas résolue. Il est utile que nous ayons des échantillons du manteau, des morceaux de roche transportés dans certaines éruptions volcaniques, à des profondeurs comme 300 kilomètres et au-delà. Ceux-ci montrent que la partie supérieure du manteau se compose des types de roches
péridotite et eclogite. Pourtant, la chose la plus excitante que nous obtenons du manteau est diamants.La partie supérieure du manteau est lentement remuée par les mouvements de la plaque qui se produisent au-dessus. Cela est dû à deux types d'activité. Tout d'abord, il y a le mouvement vers le bas des plaques de subduction qui glissent les unes sous les autres. Deuxièmement, il y a le mouvement ascendant de la roche du manteau qui se produit lorsque deux plaques tectoniques se séparent et se dispersent. Cependant, toute cette action ne mélange pas complètement le manteau supérieur et les géochimistes considèrent le manteau supérieur comme une version rocheuse du gâteau de marbre.
le les modèles du volcanisme dans le monde reflètent l'action de tectonique des plaques, sauf dans quelques régions de la planète appelées points chauds. Les points chauds peuvent être un indice de la montée et de la chute de matériaux beaucoup plus profonds dans le manteau, peut-être de son fond. Ou ils ne le peuvent pas. Il y a une discussion scientifique vigoureuse sur les points chauds de nos jours.
Notre technique la plus puissante pour explorer le manteau est la surveillance des ondes sismiques des tremblements de terre du monde. Les deux différents types d'ondes sismiques, Les ondes P (analogues aux ondes sonores) et les ondes S (comme les ondes d'une corde secouée), répondent aux propriétés physiques des roches qu'elles traversent. Ces ondes réfléchissent certains types de surfaces et se réfractent (se courbent) lorsqu'elles heurtent d'autres types de surfaces. Nous utilisons ces effets pour cartographier l'intérieur de la Terre.
Nos outils sont assez bons pour traiter le manteau terrestre comme les médecins réalisent des images échographiques de leurs patients. Après un siècle de collecte de tremblements de terre, nous sommes en mesure de faire des cartes impressionnantes du manteau.
Les minéraux et les roches changent sous haute pression. Par exemple, le minéral du manteau commun olivine changements dans différentes formes cristallines à des profondeurs d'environ 410 kilomètres, puis à 660 kilomètres.
Nous étudions le comportement des minéraux dans les conditions du manteau avec deux méthodes: des modèles informatiques basés sur les équations de la physique des minéraux et des expériences de laboratoire. Ainsi, les études modernes sur le manteau sont menées par des sismologues, des programmeurs informatiques et des chercheurs de laboratoire qui peuvent reproduit maintenant les conditions n'importe où dans le manteau avec un équipement de laboratoire à haute pression comme l'enclume diamant cellule.
Un siècle de recherches nous a aidés à remplir certains des blancs du manteau. Il a trois couches principales. Le manteau supérieur s'étend de la base de la croûte (le Moho) jusqu'à 660 kilomètres de profondeur. La zone de transition est située entre 410 et 660 kilomètres, à laquelle les profondeurs des changements physiques majeurs se produisent aux minéraux.
Le manteau inférieur s'étend de 660 kilomètres à environ 2 700 kilomètres. À ce stade, les ondes sismiques sont si fortement affectées que la plupart des chercheurs pensent que les roches en dessous sont différentes dans leur chimie, pas seulement dans leur cristallographie. Cette couche controversée au bas du manteau, d'environ 200 kilomètres d'épaisseur, porte le nom étrange de "D-double-prime".
Parce que le manteau est la majeure partie de la Terre, son histoire est fondamentale pour la géologie. Pendant la naissance de la Terre, le manteau a commencé comme un océan de liquide magma au sommet du noyau de fer. En se solidifiant, des éléments qui ne rentraient pas dans les principaux minéraux recueillis sous forme d'écume sur le dessus - la croûte. Après cela, le manteau a commencé la lente circulation qu'il a eu pendant les quatre derniers milliards d'années. La partie supérieure du manteau s'est refroidie car elle est agitée et hydratée par les mouvements tectoniques des plaques de surface.
Dans le même temps, nous avons beaucoup appris sur la structure des planètes sœurs de la Terre Mercure, Vénus et Mars. Par rapport à eux, la Terre a un manteau lubrifié actif qui est très spécial grâce à l'eau, le même ingrédient qui distingue sa surface.