上地幔
upper mantle;outer mantle
物質成分除
矽、
氧外,
鐵、
鎂顯著增加,
鋁退居次位,由類似
橄欖岩的
超基性岩組成,平均
密度3.8克/厘米^3,壓力約1.2~1.35GPa,溫度為400~3000℃,物質狀態屬固態結晶質,但具較大的
塑性;
地震波的
P波速度約為8.10千米/秒,
S波速度約為4.7千米/秒。
固體地球結構表
地球圈層名稱 | 深度 (公里) | 地 震 縱波速度 (公里/秒) | 地 震 橫波速度 (公里/秒) | 密度(克/立方厘米) | 物 質 狀 態 |
一級 分層 | 二級 分層 | 傳統 分層 |
外 球 | 地 殼 | 地 殼 | 0—33 | 5.6—7.0 | 3.4—4.2 | 2.6—2.9 | 固態物質 |
外 過 渡 層 | 外過渡層 (上) | 上地幔 | 33—980 | 8.1—10.1 | 4.4—5.4 | 3.2—3.6 | 部 分 熔融物質 |
外過渡層 (下) | 下地幔 | 980—2900 | 12.8—13.5 | 6.9—7.2 | 5.1—5.6 | 液態—固態 物 質 |
液 態 層 | 液 態 層 | 外地核 | 2900—4700 | 8.0—8.2 | 不能通過 | 10.0—11.4 | 液態物質 |
內 球 | 內 過 度 層 | 過度層 | 4700—5100 | 9.5—10.3 | | 12.3 | 液態—固態 物 質 |
地 核 | 內地核 | 5100—6371 | 10.9—11.2 | | 12.5 | 固態物質 |
地幔物質成分
整個
地幔物質成分,一般認為與
球粒隕石相近,即以鐵、鎂、
矽酸鹽為主。據高溫高壓實驗資料推斷,上地幔B層以
橄欖石結構的鐵鎂矽酸鹽為主,
矽氧四面體以孤島狀分布在
金屬離子間,也稱島狀矽酸鹽。至C層,鐵鎂矽酸鹽變成以尖晶石結構為特徵。在670千米以下,則以
鈣鈦礦結構鐵鎂矽酸鹽為特徵。在地幔
矽酸鹽晶格間或縫隙中,可能含有少量流體(即含有
氮、
鹵素、
鹼金屬、
碳、氧、
氦、
硫的化合物),有人稱為幔汁,引起地幔
熱對流,使
地幔內部溫度變化較小,平均每向下1千米,溫度僅增加1℃左右。
地幔相關資料
根據地球物理和地質學研究結果發現在上地幔上部深度約60~250千米範圍內,存在一不連續
低速帶,
地震波速(vP)在深60千米處,從8.2千米/秒,下降到深150千米處的7.7千米/秒,在深250千米處又上升為8.2千米/秒,屬於
軟流圈,
岩石可以存在局部的
熔融。
橫波vS從相應的4.6千米/秒降至4.0千米/秒。熱量約(1.1~1.5)×10^31焦,已高於物質在該深度的
熔點,局部呈熔融或
軟化狀態。一般認為這可能是基性或
超基性岩漿的發源地,故稱軟流圈。
深源地震也發生在上地幔中,最深達720千米。因此對上地幔的研究日益受到重視並有了很大的發展。