המעטפת היא השכבה העבה של סלע חם ויציב בין קרום כדור הארץ והברזל המותך הליבה. הוא מהווה את עיקר כדור הארץ, ומהווה שני שליש מכמות כדור הארץ. המעטפת מתחילה כ -30 ק"מ למטה ועבה כ -2,900 ק"מ.
לכדור הארץ יש אותו מתכון של יסודות כמו השמש וכוכבי הלכת האחרים (תוך התעלמות ממימן והליום, שנמלטו מכובד כדור הארץ). מחיסור הברזל בליבה, אנו יכולים לחשב כי המעטפת היא תערובת של מגנזיום, סיליקון, ברזל וחמצן התואמים בערך את ההרכב של גרנט.
אבל בדיוק איזה תערובת של מינרלים קיימת בעומק נתון היא שאלה מורכבת שאינה מסודרת היטב. זה עוזר שיהיו לנו דגימות מהמעיל, נתחי סלע הנישאים בהתפרצויות וולקניות מסוימות, מעומקים כמו 300 קילומטרים ומעלה. אלה מראים כי החלק העליון של המעטפת מורכב מסוגי הסלע פרידוטיט ו אקולוגיט. ובכל זאת, הדבר הכי מרגש שאנו מקבלים מהמלבשה הוא יהלומים.
החלק העליון של המעטפת מוקפץ לאט על ידי תנועות הצלחת המתרחשות מעליו. זה נגרם על ידי שני סוגים של פעילות. ראשית, ישנה תנועה כלפי מטה של צלחות תת-מוליכות המחליקות זו תחת זו. שנית, יש תנועה כלפי מעלה של סלע המעטפת המתרחשת כאשר שתי לוחות טקטוניים נפרדים ומתפשטים זה מזה. עם זאת, כל הפעולה הזו לא מערבבת את המעטפת העליונה ביסודיות, וגיאוכימאים חושבים על המעטפת העליונה כגרסה סלעית של עוגת שיש.
ה דפוסי הגעש בעולם משקף את הפעולה של טקטוניקת צלחות, למעט באזורים מעטים בכוכב הלכת הנקראים נקודות חמות. נקודות חמות עשויות להוות רמז לעלייתו ונפילתו של חומר עמוק הרבה יותר בתוך המעטפת, אולי ממש בקרקעיתו. או שהם עשויים שלא. בימים אלה מתקיים דיון מדעי נמרץ על נקודות חמות.
הטכניקה החזקה ביותר שלנו לבדיקת המעטפת היא ניטור גלים סיסמיים מרעידות האדמה בעולם. השניים שונים סוגים של גל סייסמי, גלי P (מקבילים לגלי קול) וגלי S (כמו הגלים בחבל מזועזע), מגיבים לתכונות הפיזיקליות של הסלעים שהם עוברים. גלים אלה משקפים סוגים מסוימים של משטחים ונשברים (מתכופפים) כאשר הם פוגעים במשטחים אחרים. אנו משתמשים באפקטים אלה למיפוי פנים כדור הארץ.
הכלים שלנו מספיק טובים כדי לטפל במעטפת כדור הארץ באופן בו רופאים מציגים תמונות אולטרסאונד של מטופליהם. לאחר מאה שנים של איסוף רעידות אדמה, אנו יכולים להכין כמה מפות מרשימות של המעטפת.
מינרלים וסלעים משתנים בלחץ גבוה. למשל, המינרל המעטה הנפוץ אוליבין משתנה לצורות קריסטל שונות בעומקים של 410 ק”מ, ושוב על 660 ק”מ.
אנו חוקרים את התנהגותם של מינרלים בתנאי מעטפת בשתי שיטות: מודלים ממוחשבים המבוססים על המשוואות של פיזיקת המינרלים, וניסויי מעבדה. כך, מחקרי המעטפת המודרנית נערכים על ידי סייסמולוגים, מתכנת מחשבים וחוקרי מעבדה שיכולים לעשות זאת עכשיו לשחזר תנאים בכל מקום במעטפת עם ציוד מעבדה בלחץ גבוה כמו סדן היהלום תא.
מאה שנות מחקר עזרו לנו למלא כמה מן החסר במעטפת. יש לו שלוש שכבות עיקריות. המעטפת העליונה משתרעת מבסיס הקרום (המוהו) עד לעומק של 660 קילומטרים. אזור המעבר ממוקם בין 410 ל 660 ק"מ, בו מתרחשים שינויים גופניים גדולים במינרלים.
המעטפת התחתונה משתרעת מ -660 ק"מ למטה לכ -2,700 ק"מ. בשלב זה, הגלים הסיסמיים מושפעים עד כדי כך שרוב החוקרים מאמינים כי הסלעים שמתחתם שונים בכימיה שלהם, ולא רק בקריסטלוגרפיה שלהם. לשכבה השנויה במחלוקת זו בתחתית המעטפת, בעובי של כ -200 ק"מ, יש את השם המוזר "D-double-prime."
מכיוון שהמעטפת היא חלק הארי של כדור הארץ, הסיפור שלה הוא בסיסי לגיאולוגיה. במהלך לידתו של כדור הארץ, המעטפת החלה כאוקיאנוס של נוזלים מאגמה בראש ליבת הברזל. כשהוא התמצק, אלמנטים שלא השתלבו במינרלים העיקריים שנאספו כחלאט מלמעלה - הקרום. לאחר מכן החל המעטפת את המחזור האיטי שהיה לו בארבעת מיליארד השנים האחרונות. החלק העליון של המעטפת התקרר מכיוון שהוא מערבב ומתייבש על ידי התנועות הטקטוניות של לוחות השטח.
במקביל, למדנו רבות על מבנה כוכבי הלכת של אחות כדור הארץ, מרקורי, ונוס ומאדים. בהשוואה אליהם, לכדור הארץ יש מעטפת פעילה ומשומנת שהיא מיוחדת מאוד בזכות מים, אותו מרכיב המבדיל את פני השטח שלו.