Tugas geokimia

Pengertian mantel bumi

http://hendersonearthspacescience.weebly.com/earth-structure.html

Selubung bumi atau yang biasa disebut mantel bumi ini merupakan lapisan yang menyelubungi

inti bumi dan merupakan bagian terbesar dari bagian bumi sekitar 83.2 persen dari volume dan

67.8 persen dari keseluruhan  masa bumi. Terdiri dari material yang berfasa cair ,sering pula

selubung bumi disebut sebagai lapisan astenosfer. Pada lapisan ini tempat terjadinya pergerakan-

pergerakan lempeng-lempeng yang disebabkan oleh gaya konveksi atau energi dari panas bumi.

pergerakan tersebut sangat mempengaruhi bentuk muka bumi. ketebalann selubung ini berkisar

2.883 km. Densitasnya berkisar dari 5.7 gr/cc dekat dengan inti dan 3.3 gr/cc didekat kerak bumi.

Pada wilayah selubung bagian atas akan mulai terbentuk intrusi magma yang diakibatkan oleh

batuan yang menyusup dan meleleh.

Mantle

Layer of the Earth's interior composed of mostly solid rock that extends from the base of crust

to a depth of about 2,900 kilometers.

Lapisan interior bumi terdiri dari sebagian besar batuan yang luas dari dasar kerak dengan

kedalaman sekitar 2.900 kilometer

Ciri – ciri geokimia mantel bumi

Kandungan mantel bumi : mantel bumi bersifat homogen, scr umum mantel mengandung :

besi,kalsium,alumuniun,natrium, dibagi : 1. Mantel atas mengandung ultrabasa yi dunit ( olivin)

, peridotit ( Olivin dan Piroksen ) Menurut Ringwood ( 1973 ) kandungan mantel 1/3 basalt, 2/3

dunit yg disebut pirolite. Pirolite ini berubah2 mjd 4 perubahan : 1. Olivin + amfibol —–

Amfibolite . 2. Olivin + Piroksen sedikit Al + Plagioklas ——Pirolite plagioklas. 3. Olivin +

piroksen kaya Al + Spinel —-Pirolite piroksen. 4. Olivin + piroksen sedikit Al + garnet —-

Pirolite garnet. 2. Zona peralihan atas dan bawah : tjd perubahan polimorf, MgSiO4 dr

piroksen mjd struktur ilmenit dan SiO2 mjd Struktur Rutil., berdasarkan kedlman atas-bawah dpt

dibagi mjd 4 : 1. 2MgSiO3 ( Piroksen ) = Mg2SiO4 (olivin)+ SiO2(Stishovite). 2.

Mg2SiO4(olivin)= Mg2SiO4(spinel). 3. Mg2SiO4(spinel) +SiO(stishovite)=

2MgSiO3(Ilmenite). 4. Mg2SiO4 (spinel) =MgSiO3( ilmenite)+ MgO(periklas). 3. Mantel

bawah mengandung : campuran ( Mg,Fe)SiO3 dgn struktur ilmenitedan (Mg,Fe) periklas.

The mantle is almost 2900 kilometers thick and comprises about 83% of the Earth's volume. It is

composed of several different layers. The upper mantle exists from the base of the crust

downward to a depth of about 670 kilometers. This region of the Earth's interior is thought to be

composed of peridotite, an ultramafic rock made up of the minerals olivine and pyroxene. The

top layer of the upper mantle, 100 to 200 kilometers below surface, is called the asthenosphere.

Scientific studies suggest that this layer has physical properties that are different from the rest of

the upper mantle. The rocks in this upper portion of the mantle are more rigid and brittle because

of cooler temperatures and lower pressures. Below the upper mantle is the lower mantle that

extends from 670 to 2900 kilometers below the Earth's surface. This layer is hot and plastic. The

higher pressure in this layer causes the formation of minerals that are different from those of the

upper mantle.

The lithosphere is a layer that includes the crust and the upper most portion of the mantle

(Figure 10h-2). This layer is about 100 kilometers thick and has the ability to glide over the rest

of the upper mantle. Because of increasing temperature and pressure, deeper portions of the

lithosphere are capable of plastic flow over geologic time. The lithosphere is also the zone of

earthquakes, mountain building, volcanoes, and continental drift.

The topmost part of the lithosphere consists of crust. This material is cool, rigid, and brittle. Two

types of crust can be identified: oceanic crust and continental crust (Figure 10h-2). Both of

these types of crust are less dense than the rock found in the underlying upper mantle layer.

Ocean crust is thin and measures between 5 to 10 kilometers thick. It is also composed of basalt

and has a density of about 3.0 grams per cubic centimeter.

The continental crust is 20 to 70 kilometers thick and composed mainly of lighter granite

(Figure 10h-2). The density of continental crust is about 2.7 grams per cubic centimeter. It is

thinnest in areas like the Rift Valleys of East Africa and in an area known as the Basin and

Range Province in the western United States (centered in Nevada this area is about 1500

kilometers wide and runs about 4000 kilometers North/South). Continental crust is thickest

beneath mountain ranges and extends into the mantle. Both of these crust types are composed of

numerous tectonic plates that float on top of the mantle. Convection currents within the mantle

cause these plates to move slowly across the asthenosphere.

Figure 10h-2: Structure of the Earth's crust and top most layer of the

upper mantle. The lithosphere consists of the oceanic crust, continental

crust, and uppermost mantle. Beneath the lithosphere is the

asthenosphere. This layer, which is also part of the upper mantle,

extends to a depth of about 200 kilometers. Sedimentary deposits are

commonly found at the boundaries between the continental and oceanic

crust. Mencari 10h-2: struktur kerak bumi dan lapisan paling atas mantel

atas. The litosfer terdiri dari kerak Samudera, kontinental, mantel teratas

kerak dan. Di bawah litosfer adalah astenosfer. Lapisan ini, yang juga

merupakan bagian dari atas mantel, meluas ke kedalaman sekitar 200

kilometer. Sedimen deposito biasanya ditemukan di batas-batas antara

kerak benua dan Kelautan.

Mantel hampir 2900 kilometer tebal dan terdiri dari sekitar 83% dari volume bumi. Ini terdiri

dari beberapa lapisan yang berbeda. Atas mantel ada dari dasar kerak ke bawah untuk kedalaman

sekitar 670 kilometer. Daerah ini interior bumi diperkirakan akan terdiri dari peridotit, batu

ultramafic yang terdiri dari mineral olivine dan pyroxene. Lapisan atas mantel atas, 100-200

kilometer di bawah permukaan, disebut astenosfer. Studi ilmiah menunjukkan bahwa lapisan ini

memiliki sifat-sifat fisik yang berbeda dari sisa atas mantel. Batu-batu di bagian atas mantel

lebih kaku dan rapuh karena suhu dingin dan tekanan yang rendah. Di bawah mantel atas adalah

mantel rendah yang meluas dari 670 ke 2900 kilometer di bawah permukaan bumi. Lapisan ini

panas dan plastik. Tekanan yang lebih tinggi dalam lapisan ini menyebabkan pembentukan

mineral yang berbeda atas mantel.

The litosfer adalah lapisan yang mencakup kerak dan bagian paling atas mantel (gambar 10h-2).

Lapisan ini adalah sekitar 100 kilometer tebal dan memiliki kemampuan untuk meluncur di atas

sisa atas mantel. Karena meningkatnya suhu dan tekanan, Bagian-bagian yang lebih dalam dari

litosfer mampu plastik aliran waktu geologi. The litosfer juga merupakan zona gempa, bangunan

gunung, gunung berapi dan pergeseran benua.

Bagian paling atas dari litosfer terdiri dari kerak. Bahan ini dingin, kaku, dan rapuh. Dua jenis

kerak dapat diidentifikasi: kerak Samudera dan kerak benua (gambar 10h-2). Jenis kerak

keduanya kurang padat daripada batu ditemukan di lapisan atas mantel. Kerak Samudera tipis

dan ukuran antara 5-10 kilometer tebal. Hal ini juga terdiri dari basalt dan memiliki kepadatan

sekitar 3.0 gram per sentimeter kubik.

Kerak benua adalah 20 hingga 70 kilometer tebal dan terdiri terutama dari granit ringan (gambar

10h-2). Kepadatan kerak benua adalah sekitar 2,7 gram per sentimeter kubik. Ini tertipis di

tempat-tempat seperti lembah retakan Afrika Timur dan di daerah yang dikenal sebagai Basin

dan berbagai provinsi di Barat Amerika Serikat (berpusat di Nevada daerah ini adalah sekitar

1500 kilometer lebar dan berjalan sekitar 4000 kilometer utara/selatan). Kerak benua tebal di

bawah pegunungan dan meluas ke dalam mantel. Kedua jenis kerak ini terdiri dari banyak

lempeng tektonik yang mengapung di atas mantel. Konveksi arus dalam mantel menyebabkan

lempeng ini bergerak perlahan-lahan di seluruh astenosfer.

Mantel Bumi, terletak di antara kerak dan inti luar bumi. Mantel bumi merupakan

batuan yang mengandung magnesium dan silikon. Suhu pada mantel bagian atas

±1.300°C-1.500°C dan suhu pada mantel bagian dalam ±1.500°C-3.000

Mantel atau dikenal dengan selubung/selimut bumi terletak/diapit oleh bagian luar

dari kerak bumi dengan lapisan yang tipis dan bagian dalam dibatasi oleh inti bumi bagian

luar, kedua bidang pemisah tersebut dikenal sebagai bidang diskontinuitas. Mantel sendiri

dibagi menjadi mantel bagian dalam yang disusun oleh unsur besi dan nikel dengan berat jenis

5-6 dan mantel bagian dalam yang tersusun oleh batuan peridotit dan dunit dengan berat

jenis 3,6 hingga 4.

The Mantle

Our knowledge of the upper mantle, including the tectonic plates, is derived from analyses of

earthquake waves (see figure for paths); heat flow, magnetic, and gravity studies; and laboratory

experiments on rocks and minerals. Between 100 and 200 kilometers below the Earth's surface,

the temperature of the rock is near the melting point; molten rock erupted by some volcanoes

originates in this region of the mantle. This zone of extremely yielding rock has a slightly lower

velocity of earthquake waves and is presumed to be the layer on which the tectonic plates ride.

Below this low-velocity zone is a transition zone in the upper mantle; it contains two

discontinuities caused by changes from less dense to more dense minerals. The chemical

composition and crystal forms of these minerals have been identified by laboratory experiments

at high pressure and temperature. The lower mantle, below the transition zone, is made up of

relatively simple iron and magnesium silicate minerals, which change gradually with depth to

very dense forms. Going from mantle to core, there is a marked decrease (about 30 percent) in

earthquake wave velocity and a marked increase (about 30 percent) in density.

Mantel

Pengetahuan kita tentang mantel atas, termasuk lempeng tektonik, berasal dari analisis

gelombang gempa (Lihat gambar untuk path); aliran panas, magnet, dan studi gravitasi; dan

percobaan laboratorium batuan dan mineral. Antara 100 dan 200 kilometer di bawah permukaan

bumi, suhu batu terletak di dekat titik lebur; batuan cair meletus oleh gunung berapi berasal dari

wilayah ini mantel. Zona ini sangat menghasilkan rock memiliki kecepatan yang sedikit lebih

rendah dari gelombang gempa dan dianggap menjadi lapisan yang lempeng tektonik naik. Di

bawah zona kecepatan rendah ini adalah zona transisi dalam mantel atas; ini berisi dua

diskontinuitas yang disebabkan oleh perubahan dari mineral kurang padat untuk lebih padat.

Komposisi kimia dan bentuk-bentuk kristal mineral ini telah diidentifikasi oleh Laboratorium

percobaan di tekanan tinggi dan temperatur. Mantel lebih rendah, di bawah zona transisi, terdiri

atas besi relatif sederhana dan magnesium mineral silikat, yang berubah secara bertahap dengan

kedalaman bentuk-bentuk yang sangat padat. Akan dari mantel inti, ada ditandai penurunan

(sekitar 30 persen) dalam kecepatan gelombang gempa dan peningkatan ketara (sekitar 30

persen) kepadatan.

This table of depths, densities, and composition is derived mostly from

information in a textbook by Don L. Anderson (see Suggested Reading).

Scientists are continuing to refine the chemical and mineral composition of the

Earth's interior by laboratory experiments, by using pressures 2 million times

the pressure of the atmosphere at the surface and temperatures as high as

20000C. Data pada bumi 's interior

Tabel ini kedalaman, kepadatan dan komposisi berasal sebagian besar dari

informasi dalam sebuah buku oleh Don L. Anderson (Lihat menyarankan

membaca). Para ilmuwan terus untuk memperbaiki komposisi kimia dan

mineral bumi interior oleh Laboratorium percobaan, dengan menggunakan

tekanan 2 juta kali tekanan atmosfer di permukaan dan suhu setinggi 20000C.

http://pubs.usgs.gov/gip/interior/

 Tatanan tektonik

Dalam geologi , subduksi adalah proses yang terjadi pada batas konvergen di mana satu lempeng

tektonik bergerak di bawah lempeng tektonik lain, tenggelam ke mantel Bumi , sebagai

berkumpul piring. Sebuah zona subduksi adalah area di bumi di mana dua lempeng tektonik

bergerak ke arah satu sama lain dan subduksi terjadi. Zona subduksi terjadi ketika lempeng

samudra bertabrakan dengan lempeng benua, dan menelusup ke bawah lempeng benua tersebut

ke dalam astenosfer. Lempeng litosfer samudra mengalami subduksi karena memiliki densitas

yang lebih tinggi. Lempeng ini kemudian mencair dan menjadi magma. Tingkat subduksi

biasanya diukur dalam sentimeter per tahun, dengan rata-rata konvergensi yang kira-kira 2

sampai 8 cm per tahun (sekitar tingkat kuku tumbuh) .

Penjelasan mengenai kerak benua dan kerak samudra:

a) Kerak benua mempunyai lapisan lebih tebal dibandingkan kerak samudra. Lapisan atas pada

kerak ini adalah berupa batuan granit, sedangkan lapisan dibawahnya berupa batuan basalt yang

lebih rapat. Lapisan-lapisan ini menurut peristiwa geologi terbentuk pada berbagai zaman

melalui berbagai macam proses. Batuan yang paling tua ditemukan pada perisai prokambium.

Batuan yang lebih muda terbentuk selama zaman-zaman pembentukan gunung.

b) Kerak samudra merupakan sedimen yang mempunyai ketebalan 800 meter. Kerak samudra

yang dibentuk letusan gunung api sepanjang celah-celah bawah laut disebut pematang tengah

samudra. Umurnya kurang dari 200 juta tahun. Secara geologis lebih muda dibandingkan dengan

kerak benua yang berumur 3,8 miliar tahun.

Zona subduksi melibatkan lempeng samudera geser di bawah baik pelat kontinental atau lain

lempeng samudera (yaitu, lempeng subduksi selalu samudera sedangkan Lempeng subduksi

mungkin atau mungkin tidak kelautan). zona subduksi sering dicatat untuk suku mereka yang

tinggi vulkanisme , gempa bumi , dan bangunan gunung . Hal ini karena proses subduksi

mengakibatkan meleleh dari mantel yang menghasilkan busur vulkanik sebagai batuan yang

relatif ringan secara paksa terendam.

Pada gambar diatas dapat diketahui bahwa arus konveksi dari bagian mantel telah mendorong

lempeng samudra secara vertikal sehingga lempeng samudra melengkung ke atas dan bagian

puncaknya patah. Pada lokasi itu, kemudian terbentuk pegunungan bawah laut atau punggung

bawah laut (mid oceanic ridge). Bagian puncak yang patah disusupi magma dari bawah sehingga

membentuk jalur gunung api bawah laut. Beberapa jalur gunung api bawah laut itu makin lama

makin bertambah tinggi dan puncaknya menyembul diatas permukaan laut sehingga membentuk

pulau-pulau gunung api.

Lempeng samudra yang patah, mengikuti arus konveksi, yaitu sebagian bergeser ke kiri dan

sebagian bergeser ke kanan. Lempeng samudra yang bergeser tersebut akhirnya menumbuk

lempeng benua dan menunjam ke bawah yang membentuk zona subduksi. Karena menunjam ke

bawah, lempeng samudera yang semula padat dan keras menjadi luluh atau lebur, sebab semakin

masuk ke dalam bumi suhunya semakin tinggi. Lempeng samudra yang luluh tersebut berubah

menjadi dua bentuk, yaitu massa cair dan gas yang menjadi sumber tenaga.

Di daerah subduksi, makin lama jumlah luluhan lempeng samudra makin bertambah banyak

sehingga terkumpullah massa cair dalam jumlah yang besar dan juga tertumpuk energi yang

makin lama makin besar dan kuat. Tumpukan energi yang besar itu akhirnya akan mampu

melepaskan diri dengan menjebol lapisan kulit bumi diatasnya. Akibat desakan arus konveksi ke

atas mengakibatkan kulit bumi retak dan membelah (divergensi). Kemudian, masing-masing

belahan bergeser ke kiri dan ke kanan secara horizontal tersebut bertumbukan dengan pecahan

kerak bumi lainnya.

Pada zona konvergensi ini, lempeng samudra (yang lebih berat) akan menyulap ke dalam

(subduksi) akan terangkat ke atas (overridge), melengkung, dan terpatah-patah (dislokasi),

gerakan yang timbul pada saat itu disebut gempa dislokasi atau gempa tektonik

Zona subduksi menandai situs konvektif downwelling dari bumi litosfer (yang kerak rapuh

ditambah bagian atas mantel atas). zona subduksi ada di batas lempeng konvergen di mana satu

piring dari litosfer samudera menyatu dengan plat lain. Turun-akan slab - tepi terkemuka dari

subduksi lempeng-dikalahkan oleh mutakhir dari pelat lain. Slab tenggelam pada sudut sekitar 25

sampai 45 derajat ke permukaan bumi. Pada kedalaman sekitar 80-120 km, basal pelat samudra

dikonversi menjadi batu metamorf disebut eclogite . Pada titik ini, kepadatan meningkat litosfer

samudra dan dilakukan ke dalam mantel oleh arus konvektif downwelling. Hal ini pada zona

subduksi bahwa bumi lithosfer, kerak samudera , sedimen lapisan, dan beberapa terjebak air

didaur ulang ke dalam mantel. Bumi adalah satu-satunya planet di mana subduksi diketahui

terjadi. Tanpa subduksi, lempeng tektonik tidak bisa eksis.

Subsidi sendimen biasanya kaya hydrous mineral dan tanah liat. Selama transisi dari basal ke

eclogite, bahan-bahan hydrous rusak, memproduksi jumlah berlebihan dari air, yang padakanan

yang begitu besar dan suhu ada sebagai fluida superkritis . Air superkritis, yang panas dan lebih

ringan dibandingkan dengan batuan sekitarnya, naik ke atasnya mantel mana menurunkan

tekanan dalam (dan dengan demikian suhu leleh) batuan mantel ke titik lebur yang sebenarnya,

menghasilkan magma. Magma ini, pada gilirannya, meningkat, karena mereka kurang padat dari

batuan mantel. Mantel magma ini yang diturunkan (yang basaltik dalam komposisi) dapat terus

meningkat, akhirnya ke permukaan bumi, mengakibatkan letusan gunung berapi. Dari lava

meletus tergantung pada sejauh mana yang diturunkan basalt mantel (a) berinteraksi dengan

(mencair) kerak bumi dan / atau (b) mengalami kristalisasi fraksional.

Diatas zona subduksi, gunung berapi yang ada di rantai panjang disebut busur vulkanik . Gunung

api yang ada di sepanjang busur cenderung menghasilkan letusan berbahaya karena mereka kaya

dalam air (dari pelat dan sedimen) dan cenderung menjadi sangat eksplosif. Krakatau, Nevado

del Ruiz, dan Gunung Vesuvius merupakan contoh gunung berapi busur. Busur juga diketahui

terkait dengan logam mulia seperti emas, perak dan tembaga - lagi diyakini dibawa oleh air dan

terkonsentrasi di sekitar gunung berapi tuan rumah mereka di batu disebut "bijih".

Panas dari inti bumi yang disampaikan kepada mantel menyebabkan mantel untuk convect

banyak cara yang mendidih convects air dalam panci di atas kompor. Mantel di batas inti-naik

sementara tenggelam mantel mantel dingin, menyebabkan sel konveksi terbentuk. Pada titik di

mana dua ke bawah bergerak convecting sel bertemu (dingin mantel sinking), konveksi dapat

terjadi, memaksa kerak samudera di bawah ini baik benua atau kerak samudera lainnya. kerak

Continental cenderung untuk mengesampingkan kerak samudera karena terdiri dari granit padat

kurang dibandingkan dengan basalt dari kerak samudera.

Zona subduksi adalah penting karena beberapa alasan:

1. Zona subduksi Fisika: Penenggelaman litosfer mantel adalah kekuatan terkuat (tetapi bukan

satu-satunya) yang diperlukan untuk mendorong gerakan piring dan modus dominan konveksi

mantel .

2. Zona subduksi Kimia: The subduksi pelat dingin tenggelam di zona subduksi rilis air ke dalam

mantel atasnya, menyebabkan mantel leleh dan fraksionasi unsur antara permukaan dan waduk

mantel dalam, menghasilkan busur pulau dan kerak benua .

3. Subduksi zona subduksi campuran sedimen, kerak samudera, dan mantel litosfer dengan

mantel dari pelat utama untuk menghasilkan cairan, calc-alkaline series mencair, deposito bijih,

dan kerak benua.

Zona subduksi juga telah dianggap sebagai mungkin lokasi pembuangan untuk limbah nuklir, di

mana tindakan itu akan membawa bahan ke dalam planet mantel , aman jauh dari kemungkinan

pengaruh terhadap kemanusiaan atau lingkungan permukaan, tetapi metode pembuangan saat ini

dilarang oleh kesepakatan internasional .

Di Indonesia terlihat di sepanjang pesisir barat Sumatra, selatan Jawa sampe ke Laut Banda.

Lempeng samudra dan benua yang dimaksud adalah Lempeng Australia yg menunjam ke bawah

Lempeng Eurasia (Eropa dan Asia, di mana Indonesia bagian barat termasuk di dalam-nya). Pada

gambar diatas, subduction zone ditandai dengan simbol segitiga. Segitiga yang "menghadap" ke

arah Indonesia maksudnya adalah menggambarkan Lempeng Australia yang masuk menunjam

ke bawah Lempeng Eurasia. Bisa di-liat bahwa pesisir barat Sumatra, selatan Jawa sampe ke

Laut Banda adalah jalur subduction. Artinya sepanjang daerah itu adalah daerah rawan gempa.

Keterkaitan subduction zona dengan gempa yaitu jalur gempa di dunia (atau istilah-nya adalah

benioff zone) akan mengikuti jalur subduction karena memang gempa adalah salah satu produk

dari jalur tersebut selain jalur gunung api dan juga semua hasil tambang bumi jadi kesimpulan

umum dari subduction zone tadi adalah bukan hanya menghasilkan gempa tetapi juga bisa

memberikan fenomena alam yang menakjubkan dan kekayaan hasil bumi yg menguntungkan

secara ekonomi.

Lempeng samudra yang menunjam tadi akan bergesekan dengan lempeng benua. Selama dia

menunjam, dua lempeng ini mempunyai daya elastic. Pada saat daya elastis-nya sudah melewati

batas, maka dia akan melepaskan energi berupa gempa. Jika dianalogikan dengan penggaris

adalah ketika si penggaris tadi sudah tidak bisa mempertahankan kelengkungannya dan patah.

Gambar penampang dari subduction zone terletak di samping kiri . Trench adalah palung, titik

pertemuan lempeng samudra dan lempeng benua, magma generation terbentuk karena suhu dan

tekanan tinggi akibat gesekan dua lempeng ini yang akhirnya membuat batuan di kedalaman itu

meleleh dan karena suhu tekanan tinggi pula magma ini berusaha naik ke atas permukaan bumi

melalui gunung api.

Isostacy

One interesting property of the continental and oceanic crust is that these tectonic plates have

the ability to rise and sink. This phenomenon, known as isostacy, occurs because the crust floats

on top of the mantle like ice cubes in water. When the Earth's crust gains weight due to mountain

building or glaciation, it deforms and sinks deeper into the mantle (Figure 10h-3). If the weight

is removed, the crust becomes more buoyant and floats higher in the mantle.

This process explains recent changes in the height of sea-level in coastal areas of eastern and

northern Canada and Scandinavia. Some locations in these regions of the world have seen sea-

level fall by as much as one meter over the last one hundred years. This fall is caused by

isostatic rebound. Both of these areas where covered by massive glacial ice sheets about 10,000

years ago. The weight of the ice sheets pushed the crust deeper into the mantle. Now that the ice

is gone, these areas are slowly increasing in height to some new equilibrium level.

Satu properti yang menarik dari kerak benua dan Kelautan adalah bahwa lempeng tektonik

memiliki kemampuan untuk bangkit dan tenggelam. Fenomena ini, yang dikenal sebagai

isostacy, terjadi karena kerak mengapung di atas mantel seperti es batu dalam air. Ketika kerak

bumi keuntungan berat karena Gunung bangunan atau glaciation, itu deforms dan semakin

tenggelam dalam mantel (gambar 10 h-3). Jika berat dihapus, kerak bumi menjadi lebih ringan

dan mengapung lebih tinggi dalam mantel.

Proses ini menjelaskan perubahan pada ketinggian permukaan laut di daerah pantai timur dan

Utara Kanada dan Scandinavia. Beberapa lokasi di daerah ini di dunia telah melihat permukaan

laut jatuh oleh sebanyak satu meter selama seratus tahun. Musim gugur ini disebabkan oleh

isostatik rebound. Kedua daerah ini mana ditutupi oleh lembaran es es besar-besaran sekitar

10.000 tahun yang lalu. Berat lapisan es didorong kerak lebih dalam ke dalam mantel. Sekarang

bahwa es itu pergi, daerah-daerah tersebut perlahan-lahan meningkat tinggi untuk beberapa

tingkat keseimbangan baru.

Gambar 10h-3: penambahan glasial es di permukaan bumi menyebabkan kerak untuk cacad dan

tenggelam (). Ketika es mencair, isostatik rebound terjadi dan kerak naik ke posisi mantan

sebelum glaciation (b dan c). Proses serupa terjadi dengan gunung bangunan dan erosi gunung

(lihat topik 10l).

The mantle is the mostly-solid bulk of Earth’s interior. The mantle lies between Earth’s dense,

super-heated core and its thin outer layer, the crust. The mantle is about 2,900 kilometers (1,802

miles) thick, and makes up a whopping 84% of Earth’s total volume. 

 

Figure 10h-3: The addition of glacial ice on the Earth's surface causes

the crust to deform and sink (a).When the ice melts, isostatic rebound

occurs and the crust rises to its former position before glaciation (b and

c). A similar process occurs with mountain building and mountain

erosion (see topic 10l).

As Earth began to take shape about 4.5 billion years ago, iron and nickel quickly separated from

other rocks and minerals to form the core of the new planet. The molten material that surrounded

the core was the early mantle. 

 

Over millions of years, the mantle cooled. Water trapped inside minerals erupted with lava, a

process called “outgassing.” As more water was outgassed, the mantle solidified.

 

The rocks that make up Earth’s mantle are mostly silicates—a wide variety of compounds that

share a silicon and oxygen structure. Common silicates found in the mantle include olivine,

garnet, and pyroxene. The other major type of rock found in the mantle is magnesium oxide.

Other mantle elements include iron, aluminum, calcium, sodium, and potassium.

 

The temperature of the mantle varies greatly, from 1000° Celsius (1832° Fahrenheit) near its

boundary with the crust, to 3700° Celsius (6692° Fahrenheit) near its boundary with the core. In

the mantle, heat and pressure generally increase with depth. The geothermal gradient is a

measurement of this increase. In most places, the geothermal gradient is about 25° Celsius per

kilometer of depth (1° Fahrenheit per 70 feet of depth).

 

The viscosity of the mantle also varies greatly. It is mostly solid rock, but more viscous at

tectonic plate boundaries and mantle plumes. Mantle rocks there are soft and able to move

plastically (over the course of millions of years) at great depth and pressure.

 

The transfer of heat and material in the mantle helps determine the landscape of Earth. Activity

in the mantle drives plate tectonics, contributing to volcanoes, seafloor spreading, earthquakes,

and orogeny (mountain-building).

 

The mantle is divided into several layers: the upper mantle, the transition zone, the lower mantle,

and D” (D double-prime), the strange region where the mantle meets the outer core.

 

Upper Mantle

 

The upper mantle extends from the crust to a depth of about 410 kilometers (255 miles). The

upper mantle is mostly solid, but its more malleable regions contribute to tectonic activity.

 

Two parts of the upper mantle are often recognized as distinct regions in Earth’s interior: the

lithosphere and the asthenosphere.

 

Lithosphere

The lithosphere is the solid, outer part of the Earth, extending to a depth of about 100 kilometers

(62 miles). The lithosphere includes both the crust and the brittle upper portion of the mantle.

The lithosphere is both the coolest and the most rigid of Earth’s layers. 

 

The most well-known feature associated with Earth’s lithosphere is tectonic activity. Tectonic

activity describes the interaction of the huge slabs of lithosphere called tectonic plates. The

lithosphere is divided into 15 major tectonic plates: the North American, Caribbean, South

American, Scotia, Antarctic, Eurasian, Arabian, African, Indian, Philippine, Australian, Pacific,

Juan de Fuca, Cocos, and Nazca.

 

The division in the lithosphere between the crust and the mantle is called the Mohorovicic

discontinuity, or simply the Moho. The Moho does not exist at a uniform depth, because not all

regions of Earth are equally balanced in isostatic equilibrium. Isostasy describes the physical,

chemical, and mechanical differences that allow the crust to “float” on the sometimes more

malleable mantle. The Moho is found at about 8 kilometers (5 miles) beneath the ocean and

about 32 kilometers (20 miles) beneath continents.

 

Different types of rocks distinguish lithospheric crust and mantle. Lithospheric crust is

characterized by gneiss (continental crust) and gabbro (oceanic crust). Below the Moho, the

mantle is characterized by peridotite, a rock mostly made up of the minerals olivine and

pyroxene.

 

Asthenosphere

The asthenosphere is the denser, weaker layer beneath the lithospheric mantle. It lies between

about 100 kilometers (62 miles) and 410 kilometers (255 miles) beneath Earth’s surface. The

temperature and pressure of the asthenosphere are so high that rocks soften and partly melt,

becoming semi-molten.

 

The asthenosphere is much more ductile than either the lithosphere or lower mantle. Ductility

measures a solid material’s ability to deform or stretch under stress. The asthenosphere is

generally more viscous than the lithosphere, and the lithosphere-asthenosphere boundary (LAB)

is the point where geologists and rheologists—scientists who study the flow of matter—mark the

difference in ductility between the two layers of the upper mantle.

 

The very slow motion of lithospheric plates “floating” on the asthenosphere is the cause of plate

tectonics, a process associated with continental drift, earthquakes, the formation of mountains,

and volcanoes. In fact, the lava that erupts from volcanic fissures is actually the asthenosphere

itself, melted into magma.

 

Of course, tectonic plates are not really floating, because the asthenosphere is not liquid.

Tectonic plates are only unstable at their boundaries and hot spots. 

 

Transition Zone

 

From about 410 kilometers (255 miles) to 660 kilometers (410 miles) beneath Earth’s surface,

rocks undergo radical transformations. This is the mantle’s transition zone. 

 

In the transition zone, rocks do not melt or disintegrate. Instead, their crystalline structure

changes in important ways. Rocks become much, much more dense.

 

The transition zone prevents large exchanges of material between the upper and lower mantle.

Some geologists think that the increased density of rocks in the transition zone prevents

subducted slabs from the lithosphere from falling further into the mantle. These huge pieces of

tectonic plates stall in the transition zone for millions of years before mixing with other mantle

rock and eventually returning to the upper mantle as part of the asthenosphere, erupting as lava,

becoming part of the lithosphere, or emerging as new oceanic crust at sites of seafloor spreading.

 

Some geologists and rheologists, however, think subducted slabs can slip beneath the transition

zone to the lower mantle. Other evidence suggests that the transition layer is permeable, and the

upper and lower mantle exchange some amount of material. 

 

Water

Perhaps the most important aspect of the mantle’s transition zone is its abundance of water.

Crystals in the transition zone hold as much water as all the oceans on Earth’s surface.

 

Water in the transition zone is not “water” as we know it. It is not liquid, vapor, solid, or even

plasma. Instead, water exists as hydroxide. Hydroxide is an ion of hydrogen and oxygen with a

negative charge. In the transition zone, hydroxide ions are trapped in the crystalline structure of

rocks such as ringwoodite and wadsleyite. These minerals are formed from olivine at very high

temperatures and pressure.

 

Near the bottom of the transition zone, increasing temperature and pressure transform

ringwoodite and wadsleyite. Their crystal structures are broken and hydroxide escapes as “melt.”

Melt particles flow upwards, toward minerals that can hold water. This allows the transition zone

to maintain a consistent reservoir of water. 

 

Geologists and rheologists think that water entered the mantle from Earth’s surface during

subduction. Subduction is the process in which a dense tectonic plate slips or melts beneath a

more buoyant one. Most subduction happens as an oceanic plate slips beneath a less-dense plate.

Along with the rocks and minerals of the lithosphere, tons of water and carbon are also

transported to the mantle. Hydroxide and water are returned to the upper mantle, crust, and even

atmosphere through mantle convection, volcanic eruptions, and seafloor spreading. 

 

Lower Mantle

 

The lower mantle extends from about 660 kilometers (410 miles) to about 2,700 kilometers

(1,678 miles) beneath Earth’s surface. The lower mantle is hotter and denser than the upper

mantle and transition zone.

 

The lower mantle is much less ductile than the upper mantle and transition zone. Although heat

usually corresponds to softening rocks, intense pressure keeps the lower mantle solid.

 

Geologists do not agree about the structure of the lower mantle. Some geologists think that

subducted slabs of lithosphere have settled there. Other geologists think that the lower mantle is

entirely unmoving and does not even transfer heat by convection.

 

D Double-Prime (D’’)

 

Beneath the lower mantle is a shallow region called D'', or “d double-prime.” In some areas, D’’

is a nearly razor-thin boundary with the outer core. In other areas, D’’ has thick accumulations of

iron and silicates. In still other areas, geologists and seismologists have detected areas of huge

melt. 

 

The unpredictable movement of materials in D’’ is influenced by the lower mantle and outer

core. The iron of the outer core influences the formation of a diapir, a dome-shaped geologic

feature (igneous intrusion) where more fluid material is forced into brittle overlying rock. The

iron diapir emits heat and may release a huge, bulging pulse of either material or energy—just

like a Lava Lamp. This energy blooms upward, transferring heat to the lower mantle and

transition zone, and maybe even erupting as a mantle plume.

 

At the base of the mantle, about 2,900 kilometers (1,802 miles) below the surface, is the core-

mantle boundary, or CMB. This point, called the Gutenberg discontinuity, marks the end of the

mantle and the beginning of Earth’s liquid outer core.

 

Mantle Convection

 

Mantle convection describes the movement of the mantle as it transfers heat from the white-hot

core to the brittle lithosphere. The mantle is heated from below, cooled from above, and its

overall temperature decreases over long periods of time. All these elements contribute to mantle

convection.

 

Convection currents transfer hot, buoyant magma to the lithosphere at plate boundaries and hot

spots. Convection currents also transfer denser, cooler material from the crust to Earth’s interior

through the process of subduction.

 

Earth's heat budget, which measures the flow of thermal energy from the core to the atmosphere,

is dominated by mantle convection. Earth’s heat budget drives most geologic processes on Earth,

although its energy output is dwarfed by solar radiation at the surface. 

 

Geologists debate whether mantle convection is “whole” or “layered.” Whole-mantle convection

describes a long, long recycling process involving the upper mantle, transition zone, lower

mantle, and even D’’. In this model, the mantle convects in a single process. A subducted slab of

lithosphere may slowly slip into the upper mantle and fall to the transition zone due to its relative

density and coolness. Over millions of years, it may sink further into the lower mantle.

Convection currents may then transport the hot, buoyant material in D’’ back through the other

layers of the mantle. Some of that material may even emerge as lithosphere again, as it is spilled

onto the crust through volcanic eruptions or seafloor spreading.

 

Layered-mantle convection describes two processes. Plumes of superheated mantle material may

bubble up from the lower mantle and heat a region in the transition zone before falling back.

Above the transition zone, convection may be influenced by heat transferred from the lower

mantle as well as discrete convection currents in the upper mantle driven by subduction and

seafloor spreading. Mantle plumes emanating from the upper mantle may gush up through the

lithosphere as hot spots.

 

Mantle Plumes

A mantle plume is an upwelling of superheated rock from the mantle. Mantle plumes are the

likely cause of “hot spots,” volcanic regions not created by plate tectonics. As a mantle plume

reaches the upper mantle, it melts into a diapir. This molten material heats the asthenosphere and

lithosphere, triggering volcanic eruptions. These volcanic eruptions make a minor contribution to

heat loss from Earth’s interior, although tectonic activity at plate boundaries is the leading cause

of such heat loss.

 

The Hawaiian hot spot, in the middle of the North Pacific Ocean, sits above a likely mantle

plume. As the Pacific plate moves in a generally northwestern motion, the Hawaiian hot spot

remains relatively fixed. Geologists think this has allowed the Hawaiian hot spot to create a

series of volcanoes, from the 85-million-year-old Meiji Seamount near Russia’s Kamchatka

Peninsula, to the Loihi Seamount, a submarine volcano southeast of the “Big Island” of Hawaii.

Loihi, a mere 400,000 years old, will eventually become the newest Hawaiian island.

 

Geologists have identified two so-called “superplumes.” These superplumes, or large low shear

velocity provinces (LLSVPs), have their origins in the melt material of D’’. The Pacific LLSVP

influences geology throughout most of the southern Pacific Ocean (including the Hawaiian hot

spot). The African LLSVP influences the geology throughout most of southern and western

Africa.

 

Geologists think mantle plumes may be influenced by many different factors. Some may pulse,

while others may be heated continually. Some may have a single diapir, while others may have

multiple “stems.” Some mantle plumes may arise in the middle of a tectonic plate, while others

may be “captured” by seafloor spreading zones.

 

Some geologists have identified more than a thousand mantle plumes. Some geologists think

mantle plumes don’t exist at all. Until tools and technology allow geologists to more thoroughly

explore the mantle, the debate will continue.

 

Exploring the Mantle

 

The mantle has never been directly explored. Even the most sophisticated drilling equipment has

not reached beyond the crust.

 

Drilling all the way down to the Moho (the division between the Earth's crust and mantle) is an

important scientific milestone, but despite decades of effort, nobody has yet succeeded. In 2005,

scientists with the Integrated Ocean Drilling Project drilled 1,416 meters (4,644 feet) below the

North Atlantic seafloor and claimed to have come within just 305 meters (1,000 feet) of the

Moho.

 

Xenoliths

Many geologists study the mantle by analyzing xenoliths. Xenoliths are a type of intrusion—a

rock trapped inside another rock.

 

The xenoliths that provide the most information about the mantle are diamonds. Diamonds form

under very unique conditions: in the upper mantle, at least 150 kilometers (93 miles) beneath the

surface. Above depth and pressure, the carbon crystallizes as graphite, not diamond. Diamonds

are brought to the surface in explosive volcanic eruptions, forming “diamond pipes” of rocks

called kimberlites and lamprolites.

 

The diamonds themselves are of less interest to geologists than the xenoliths some contain.

These intrusions are minerals from the mantle, trapped inside the rock-hard diamond. Diamond

intrusions have allowed scientists to glimpse as far as 700 kilometers (435 miles) beneath Earth’s

surface—the lower mantle.

 

Xenolith studies have revealed that rocks in the deep mantle are most likely 3-billion-year old

slabs of subducted seafloor. The diamond intrusions include water, ocean sediments, and even

carbon. 

 

Seismic Waves

Most mantle studies are conducted by measuring the spread of shock waves from earthquakes,

called seismic waves. The seismic waves measured in mantle studies are called body waves,

because these waves travel through the body of the Earth. The velocity of body waves differs

with density, temperature, and type of rock.

 

There are two types of body waves: primary waves, or P-waves, and secondary waves, or S-

waves. P-waves, also called pressure waves, are formed by compressions. Sound waves are P-

waves—seismic P-waves are just far too low a frequency for people to hear. S-waves, also called

shear waves, measure motion perpendicular to the energy transfer. S-waves are unable to

transmit through fluids or gases. 

 

Instruments placed around the world measure these waves as they arrive at different points on

the Earth’s surface after an earthquake. P-waves (primary waves) usually arrive first, while s-

waves arrive soon after. Both body waves “reflect” off different types of rocks in different ways.

This allows seismologists to identify different rocks present in Earth’s crust and mantle far

beneath the surface. Seismic reflections, for instance, are used to identify hidden oil deposits

deep below the surface.

 

Sudden, predictable changes in the velocities of body waves are called “seismic discontinuities.”

The Moho is a discontinuity marking the boundary of the crust and upper mantle. The so-called

“410-kilometer discontinuity” marks the boundary of the transition zone. 

 

The Gutenberg discontinuity is more popularly known as the core-mantle boundary (CMB). At

the CMB, S-waves, which can’t continue in liquid, suddenly disappear, and P-waves are strongly

refracted, or bent. This alerts seismologists that the solid and molten structure of the mantle has

given way to the fiery liquid of the outer core.

 

Mantle Maps

Cutting-edge technology has allowed modern geologists and seismologists to produce mantle

maps. Most mantle maps display seismic velocities, revealing patterns deep below Earth’s

surface.

 

Geoscientists hope that sophisticated mantle maps can plot the body waves of as many as 6,000

earthquakes with magnitudes of at least 5.5. These mantle maps may be able to identify ancient

slabs of subducted material and the precise position and movement of tectonic plates. Many

geologists think mantle maps may even provide evidence for mantle plumes and their structure.

Mantel ini sebagian besar sebagian besar-padat interior bumi. Mantel terletak di antara bumi

padat, dipanaskan Super inti dan lapisan luar yang tipis, kerak. Mantel adalah sekitar 2.900

kilometer (1,802 miles) tebal, dan membentuk sebuah kekalahan 84% dari volume total bumi.

Ketika bumi mulai terbentuk sekitar 4,5 milyar tahun yang lalu, besi dan nikel cepat dipisahkan

dari batuan dan mineral untuk membentuk inti dari planet baru lainnya. Bahan cair yang

mengelilingi inti adalah mantel awal.

Selama jutaan tahun, mantel didinginkan. Air terperangkap di dalamnya mineral meletus dengan

lava, proses yang disebut "outgassing." Seperti lebih banyak air outgassed, mantel dipadatkan.

Batu yang membentuk bumi mantel yang kebanyakan silikat — berbagai macam senyawa yang

berbagi struktur silikon, dan oksigen. Umum silikat yang ditemukan dalam mantel termasuk

olivine, garnet, dan pyroxene. Jenis utama lain dari batu yang ditemukan dalam mantel adalah

magnesium oksida. Unsur-unsur mantel lain termasuk besi, aluminium, kalsium, sodium, dan

kalium.

Suhu mantel sangat, bervariasi dari 1000° Celcius (1832° Fahrenheit) dekat batas dengan kerak,

ke 3700° Celcius (6692° Fahrenheit) dekat batas dengan inti. Dalam mantel, panas dan tekanan

biasanya meningkat dengan kedalaman. Panas bumi adalah pengukuran peningkatan ini. Di

kebanyakan tempat, panas bumi adalah sekitar 25° Celcius per kilometer dari kedalaman (1°

Fahrenheit per 70 kaki kedalaman).

Viskositas mantel juga sangat bervariasi. Hal ini sebagian besar batuan, tetapi lebih kental pada

batas lempeng tektonik dan mantel bulu. Mantel mampu bergerak plastically (selama jutaan

tahun) pada kedalaman besar dan tekanan.

Transfer panas dan bahan dalam mantel membantu menentukan lanskap bumi. Aktivitas dalam

mantel drive lempeng tektonik, berkontribusi gunung berapi, penyebaran dasar laut, gempa

bumi, dan orogeny (Gunung-bangunan).

Mantel ini dibagi menjadi beberapa lapisan: atas mantel, zona transisi, mantel yang lebih rendah,

dan D "(D ganda-Prima), wilayah aneh yang mana mantel memenuhi luar inti.

Mantel atas

Mantel atas memanjang dari kerak ke kedalaman sekitar 410 kilometer (255 miles).

Mantel atas kebanyakan padat, tapi wilayah lebih cair berkontribusi aktivitas tektonik.

Dua bagian atas mantel sering dikenal sebagai daerah-daerah yang berbeda di bumi interior:

litosfer dan astenosfer.

Litosfer

Litosfer adalah bagian padat, luar bumi, meluas sampai ke kedalaman sekitar 100 kilometer (62

mil). Litosfer termasuk kerak dan bagian atas rapuh mantel, litosfer adalah yang paling tegar dan

paling kaku lapisan bumi.

Fitur yang paling terkenal yang terkait dengan litosfer bumi adalah aktivitas tektonik. Aktivitas

tektonik menjelaskan interaksi lembaran besar litosfer disebut lempeng tektonik. The litosfer

terbagi lempeng tektonik utama 15: Amerika Utara, Caribbean, Amerika Selatan, Scotia,

Antartika, Eurasia, Arab, Afrika, India, Filipina, Australia, Pasifik, Juan de Fuca, Kepulauan

Cocos dan Nazca.

Divisi di litosfer antara kerak dan mantel disebut diskontinuitas Mohorovicic, atau hanya Mold.

Mold tidak ada pada kedalaman seragam, karena tidak semua daerah bumi yang sama seimbang

dalam kesetimbangan isostatik. Isostasy menggambarkan bentuk fisik, kimia, dan perbedaan

mekanik yang memungkinkan kerak "mengapung" kadang-kadang lebih lunak mantel. Mold

ditemukan di sekitar 8 kilometer (5 mil) di bawah laut dan sekitar 32 kilometer (20 mil) di bawah

benua.

Berbagai jenis batuan membedakan lithospheric kerak dan mantel. Lithospheric kerak ditandai

oleh Gneis (kerak benua) dan gabro (kerak Samudera). Di bawah Mold, mantel ini ditandai

dengan peridotit, sebuah batuan yang sebagian besar terdiri dari mineral olivine dan pyroxene.

Astenosfer

Astenosfer adalah lapisan padat, di bawah mantel lithospheric. Terletak antara sekitar 100

kilometer (62 mil) dan 410 kilometer (255 miles) di bawah permukaan bumi. Suhu dan tekanan

astenosfer yang begitu tinggi bahwa batuan melebur dan sebagian mencair, menjadi semi-cair.

Astenosfer jauh lebih elastis daripada litosfer atau mantel yang lebih rendah. Daktilitas

mengukur bahan padat kemampuan untuk merusak atau peregangan di bawah tekanan.

Astenosfer umumnya lebih kental daripada litosfer, dan batas litosfer-astenosfer (LAB) adalah

titik mana geologi dan rheologists-ilmuwan yang mempelajari aliran masalah — menandai

perbedaan daktilitas antara dua lapisan atas mantel.

Gerakan lambat sangat lithospheric piring "mengambang" pada astenosfer adalah penyebab

lempeng tektonik, sebuah proses yang terkait dengan pergeseran benua, gempa bumi,

pembentukan pegunungan, dan gunung berapi. Pada kenyataannya, lava yang meletus dari

gunung berapi fissur