Płaszcz jest grubą warstwą gorącej, litej skały między skorupa Ziemska i stopione żelazo rdzeń. Stanowi większość Ziemi, stanowiąc dwie trzecie masy planety. Płaszcz zaczyna się około 30 kilometrów w dół i ma około 2900 kilometrów grubości.
Ziemia ma taką samą recepturę pierwiastków jak Słońce i inne planety (ignorując wodór i hel, które uciekły przed grawitacją Ziemi). Odejmując żelazo w rdzeniu, możemy obliczyć, że płaszcz jest mieszanką magnezu, krzemu, żelaza i tlenu, która z grubsza odpowiada składowi granat.
Ale dokładnie to, jaka mieszanka minerałów jest obecna na danej głębokości, jest skomplikowanym pytaniem, które nie jest mocno rozstrzygnięte. Pomaga to, że mamy próbki z płaszcza, kawałków skał unoszonych podczas niektórych erupcji wulkanicznych, z głębokości takich jak 300 kilometrów i dalej. Pokazują one, że najwyższa część płaszcza składa się z rodzajów skał perydotyt i eklogit. Jednak najbardziej ekscytującą rzeczą, jaką otrzymujemy z płaszcza, jest diamenty.
Górna część płaszcza jest powoli mieszana przez ruchy płyty występujące nad nim. Jest to spowodowane dwoma rodzajami aktywności. Po pierwsze, następuje ruch w dół płyt subducting, które ślizgają się pod sobą. Po drugie, występuje ruch w górę skały płaszcza, który występuje, gdy dwie płyty tektoniczne oddzielają się i rozpadają. Cała ta czynność nie miesza jednak dokładnie górnego płaszcza, a geochemicy uważają górny płaszcz za skalistą wersję marmurowego ciasta.
The światowe wzorce wulkanizmu odzwierciedlają działanie Płyty tektoniczne, z wyjątkiem kilku obszarów planety zwanych hotspotami. Punkty aktywne mogą być wskazówką do wznoszenia się i opadania materiału znacznie głębiej w płaszczu, być może od samego dołu. A może nie. Obecnie trwa ożywiona dyskusja naukowa na temat hotspotów.
Naszą najpotężniejszą techniką eksploracji płaszcza jest monitorowanie fal sejsmicznych spowodowanych trzęsieniami ziemi na świecie. Dwa różne rodzaje fali sejsmicznejFale P (analogiczne do fal dźwiękowych) i F (jak fale wstrząsanej liny) odpowiadają na właściwości fizyczne skał, przez które przechodzą. Fale te odbijają się od niektórych rodzajów powierzchni i załamują się (zginają), gdy uderzają w inne typy powierzchni. Używamy tych efektów do mapowania wnętrz Ziemi.
Nasze narzędzia są wystarczająco dobre, aby leczyć płaszcz Ziemi w sposób, w jaki lekarze robią zdjęcia ultrasonograficzne swoich pacjentów. Po wieku gromadzenia trzęsień ziemi jesteśmy w stanie wykonać imponujące mapy płaszcza.
Minerały i skały zmieniają się pod wysokim ciśnieniem. Na przykład wspólny minerał płaszcza oliwin zmiany w różnych formach kryształów na głębokościach około 410 kilometrów i ponownie na 660 kilometrach.
Badamy zachowanie minerałów w warunkach płaszczowych za pomocą dwóch metod: modeli komputerowych opartych na równaniach fizyki minerałów oraz eksperymentów laboratoryjnych. Tak więc współczesne badania płaszczowe są prowadzone przez sejsmologów, programistów komputerowych i badaczy laboratoryjnych, którzy potrafią teraz odtwarzają warunki w dowolnym miejscu płaszcza za pomocą wysokociśnieniowego sprzętu laboratoryjnego, takiego jak kowadło diamentowe komórka.
Wiek badań pomógł nam wypełnić niektóre puste miejsca w płaszczu. Ma trzy główne warstwy. Płaszcz górny rozciąga się od podstawy skorupy (Moho) do głębokości 660 kilometrów. Strefa przejściowa znajduje się na długości od 410 do 660 kilometrów, na głębokościach występują duże zmiany fizyczne w minerałach.
Dolny płaszcz rozciąga się od 660 kilometrów do około 2700 kilometrów. W tym momencie fale sejsmiczne ulegają tak silnemu oddziaływaniu, że większość badaczy uważa, że skały pod nimi różnią się pod względem chemicznym, a nie tylko krystalograficznym. Ta kontrowersyjna warstwa na spodzie płaszcza, o grubości około 200 kilometrów, ma dziwną nazwę „podwójna liczba pierwsza D”.
Ponieważ płaszcz stanowi większość Ziemi, jego historia ma fundamentalne znaczenie dla geologii. Podczas narodzin Ziemipłaszcz zaczął się jako ocean cieczy magma na szczycie żelaznego rdzenia. Gdy zestalił się, pierwiastki, które nie pasowały do głównych minerałów zebranych jako szumowiny na wierzchu - skorupa. Następnie płaszcz zaczął się powolnym krążeniem przez ostatnie cztery miliardy lat. Górna część płaszcza ostygła, ponieważ jest mieszana i nawadniana przez ruchy tektoniczne płyt powierzchniowych.
Jednocześnie dowiedzieliśmy się wiele o strukturze siostrzanych planet Ziemi: Merkurego, Wenus i Marsa. W porównaniu z nimi Ziemia ma aktywny, smarowany płaszcz, który jest wyjątkowy dzięki wodzie, tej samej substancji, która wyróżnia jej powierzchnię.