地球地幔

地球內部的一部分

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

地球内部结构与大气分层示意图

结构

 
地球内部激波传播图

上部地幔

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

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

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

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

参考资料

  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. ^ [email protected]页面存档备份,存于互联网档案馆). Retrieved 2008-09-06.