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地幔(德語:Erdmantel;英語:mantle;法語:manteau;原於拉丁語:mantellum,意為斗篷),臺灣稱作地函,位於地殼之下,地核之上,和地殼以莫氏不連續面為界,和地核間則以古氏不連續面為界。厚度約2900公里。化學成分主要是含的矽酸鹽,平均密度是3.3–5.5 g/cm3。地幔含石榴子石、輝石橄欖石及其他類型的岩石。占地球體積的83%,總品質的68%。由於P波及S波皆可通過地幔,故推測地幔主要為固體構成。地幔可分成上部地幔、過渡帶及下部地幔。

結構

上部地幔

上部地幔約為地殼以下至深度400公里處,包含部分岩石圈及軟流圈,岩石圈部分厚約100公里。

古登堡認為上部地幔有一激波低速帶(low-velocity zone, LVZ),此帶的P波及S波的波速皆越深越慢,其頂端約在地面以下70至100公里,底部則約200至250公里深處,激波低速帶的上方為岩石圈,此帶相當於軟流圈[1]。P波及S波的波速減慢表示岩石的剛性降低,岩石部分融熔為較具有塑性的岩石,可能是岩漿出現或是有極熱的岩石存在。於低速帶以下的波速又會開始增加。

上部地幔的組成方式有兩種說法,一說為由雙輝橄欖岩所組成,礦物以輝石及橄欖石為主,並含有少量尖晶石及石榴子石,相當於澳洲地球內部學家泰德‧林伍德所創立的玄橄岩成分,為玄武岩及橄欖岩以1:3所組成的結合體。另一說為由榴輝石所組成,含有約等量的石榴子石及輝石。

過渡帶

過渡帶頂部約地表以下360至400公里,底部約深650至700公里處,P波及S波的波速在此帶突然增加,此帶也是最深震源所存在之處。此帶的形成和主要化學成分的變化無關,而是和結晶構造或相的變化有關。於過渡帶的下部因壓力增加使橄欖石分解為密度較大的簡單氧化物,如氧化鐵氧化矽氧化鎂等,但詳細的礦物組成仍在研究中。此處的礦物因高壓而變得較有彈性,密度加大,進而增加了波速。

下部地幔

下部地幔為地表下700至2900公里深處,其下方即為地核。越往深處波速緩慢增加,是因壓力增大所造成,岩石的化學成分及岩相則少有變化。主要組成成分可能為密度高的矽酸鹽或矽、鎂的氧化物(氧化鎂、氧化矽),氧化鐵占約10至12%[2],另含有少量的氧化鈣氧化鋁氧化鈉等。

地幔組成元素

地幔組成元素與其氧化物組成重量百分比

元素 百分比 氧化物
44.8
21.5 氧化矽
22.8 氧化鎂
5.8 氧化鐵
2.2 氧化鋁
2.3 氧化鈣
0.3 鈉氧化物
0.03 鉀氧化物
總計 99.7 總計

視頻

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地殼是人類和其他生物所生活的地方,那麼地幔和地核呢

參考文獻

  1. 地幔環流說解貝尼奧夫帶,新浪博客,2009-10-25
  2. 地幔礦物Bridgmanite占地球總體積的38%_,生物幫,2018-12-22