地幔

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  地幔汉语拼音:Diman;英语:earth mantle),地壳地核之间的中间层。平均厚度为2800余千米。

构造

  上部地幔

  上部地幔约为地壳以下至深度400公里处,包含部分岩石圈及软流圈,岩石圈部分厚约100公里。

  古登堡(Gutenberg)认为上部地幔有一震波低速带(Low-Velocity Zone,LVZ),此带的P波及S波的波速皆越深越慢,其顶端约在地面以下70至100公里,底部则约200至250公里深处,震波低速带的上方为岩石圈,此带相当于软流圈。P波及S波的波速减慢表示岩石的刚性降低,岩石部分融熔为较具有塑性的岩石,可能是岩浆出现或是有极热的岩石存在。于低速带以下的波速又会开始增加。

  上部地幔的组成方式有两种说法,一说为由双辉橄榄岩所组成,矿物以辉石及橄榄石为主,并含有少量尖晶石及石榴子石,相当于澳洲林伍(Ringwood)所创立的玄橄岩成分,为玄武岩及橄榄岩以1:3所组成的结合体。另一说为由榴辉石所组成,含有约等量的石榴子石及辉石。

  过渡带

  过渡带顶部约地表以下360至400公里,底部约深650至700公里处,P波及S波的波速在此带突然增加,此带也是最深震源所存在之处。此带的形成和主要化学成分的变化无关,而是和结晶构造或相的变化有关。于过渡带的下部因压力增加使橄榄石分解为密度较大的简单氧化物,如氧化铁、氧化硅、氧化镁等,但详细的矿物组成仍在研究中。此处的矿物因高压而变得较有弹性,密度加大,进而增加了波速。

  下部地幔

  下部地幔为地表下700至2900公里深处,其下方即为地核。越往深处波速缓慢增加,是因压力增大所造成,岩石的化学成分及岩相则少有变化。主要组成成分可能为密度高的硅酸盐或硅、镁的氧化物(氧化镁、氧化硅),氧化铁占约10至12%,另含有少量的氧化钙、氧化铝及氧化钠等。

探测

  地幔和地壳的分界面是莫霍洛维奇不连续面(莫霍面),地幔和地核的分界面是古登堡面。前者由南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇于1909年发现,后者由美籍德国地震学家古登堡于1914年发现。1914 年 B. 古登堡根据地震波传播速度测定地核的深度为2900千米,比现代精密测量的结果只差15千米。因此,地核-地幔边界又称古登堡不连续面。

  探测地幔的最有力的工具是监测来自世界各地的地震波。地震时会产生两种不同的地震波:P波(纵波)和S波(横波)。这两种波都是穿越地球内部的体波,它们分别对应于地震波通过岩石时产生的物理特性,纵波与声波相似,就是传播方向与波动方向在同一水平线上,速度比横波快。横波与抖动的绳子产生的波形相似,即横波通过时岩石的震动方向与波的传播方向垂直。像光波一样,当穿越不同密度的岩石边界时,地震波也会发生反射和折射。利用这些特性,就可以对地球内部成像。