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地球地幔

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地球内部结构与大气分层示意图

地球的地幔层位于地壳之下,地核之上,和地壳以莫氏不连续面为界,和地核间则以古氏不连续面为界。厚度约2900公里。化学成分主要是含硅酸盐,平均密度是3.3–5.5 g/cm3。地幔含石榴子石辉石橄榄石及其他类型的岩石。[1]占地球体积的83%,总质量的68%。[2]由于P波S波皆可通过地幔,故推测地幔主要为固体构成。地幔可分成上部地幔过渡带下部地幔

结构

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地球内部激波传播图

上部地幔

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上部地幔(Upper mantle)约为地壳以下至深度400公里处,包含部分岩石圈软流圈,岩石圈部分厚约100公里。

古登堡认为上部地幔有一激波低速带(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,激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,矿物以辉石橄榄石为主,并含有少量尖晶石石榴子石,相当于澳洲地球内部学家泰德‧林伍德英语Ted 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

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过渡带(Transition zone)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

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下部地幔(Lower mantle)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氧化钠等。

地幔组成元素

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地幔组成元素与其氧化物组成重量百分比[3][来源请求]
元素 百分比 氧化物 百分比
44.8
21.5 氧化硅 46
22.8 氧化镁 37.8
5.8 氧化铁 7.5
2.2 氧化铝 4.2
2.3 氧化钙 3.2
0.3 氧化钠 0.4
0.03 氧化钾 0.04
总计 99.7 总计 99.1

参看

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参考资料

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  1. ^ Markl, Gregor. Minerale und Gesteine: Mineralogie - Petrologie - Geochemie, 3. Auflage. Springer Spektrum, Berlin, 2014, Seiten 435-438
  2. ^ 何春荪,普通地质学,国立编译馆主编,五南图书出版公司印行,1981,页373
  3. ^ Mantle@Everything2.com页面存档备份,存于互联网档案馆). Retrieved 2008-09-06.