地幔

地幔[1]（Mantle）

地殼下面是地球的中間層，叫做「地幔」，厚度約2865公里，主要由緻密的造岩物質構成，這是地球內部體積最大、質量最大的一層。地幔又可分成上地幔和下地幔兩層。

構造

上地幔頂部存在一個地震波傳播速度減慢的層（莫霍面），岩石圈（岩石圈指地殼和上層地幔頂部）以下稱為軟流層（Asthenosphere），推測軟流層是由於放射性元素大量集中，蛻變放熱，使岩石高溫軟化，並局部熔融造成的，很可能是岩漿（Magma）的發源地。軟流層以上的地幔是岩石圈的組成部分。下地幔溫度、壓力和密度均增大，物質呈可塑性固態。厚度約有2900公里。

最近，美國一些科學家用實驗方法推算出地幔與核交界處的溫度為3500℃以上，外核與內核交界處溫度為6300℃，核心溫度約6600℃。地幔的組成除了少數由玄武岩的捕獲體獲得外，因無法直接觀察，只能以間接的方法研究。研究方法包括地震波、重力和岩石的剛性和彈性反演，以及實驗岩石學研究。

成分

上地幔的組成可以從岩漿岩推知。源於地幔的基性岩、超基性岩（ultrabasicrock）以及金伯利岩等都具有共同的高鐵、鎂特徵，與地震波傳播速度也一致，結合地球化學研究，認為上地幔的成分接近於超基性岩即二輝橄欖岩的組成。它經由部分熔融而產生玄武岩漿，剩餘的為難熔的阿爾卑斯型橄欖岩。林伍德（Ringwood）認為上地幔的化學成分相當於由3份阿爾卑斯型橄欖岩（橄欖石79％、斜方輝石20%和尖晶石1％）和一份夏威夷型拉斑玄武岩組成。上地幔的理想成分為：SiO245.16％、TiO20.71％、Al2O33.54％、Fe2O30.46％、FeO8.04％、MnO0.14％、MgO37.47％、CaO3.08、Na2O0.51％、K2O0.13％、P2O50.06％、Cr2O30.43％、NiO20.20％。

地球

分層示意圖

地幔和地殼的分界面是莫霍洛維奇不連續面（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學家莫霍洛維奇於1909年發現，後者由美籍德國地震學家古登堡於1914年發現。

1914年B.古登堡根據地震波傳播速度測定地核的深度為2900千米，比現代精密測量的結果只差15千米。因此，地核－地幔邊界又稱古登堡不連續面。

探測地幔的最有力的工具是監測來自世界各地的地震波。地震時會產生兩種不同的地震波：P波（縱波）和S波（橫波）。這兩種波都是穿越地球內部的體波，它們分別對應於地震波通過岩石時產生的物理特性，縱波與聲波相似，速度比橫波快。橫波與抖動的繩子產生的波形相似，即橫波通過時岩石的震動方向與波的傳播方向垂直。像光波一樣，當穿越不同密度的岩石邊界時，地震波也會發生反射和折射。利用這些特性，我們就可以對地球內部成像。

我們用於探測地幔的方法足以與醫生檢查病人的超聲波照影媲美。經過一個世紀對地震數據的收集，我們已經有能力製作令人印象深刻的地幔圖。

2007年3月，科學家利用近地表石油和天然氣勘探的成像技術，繪製出了地球深部核幔邊界構造的高解像度三維圖像。這次繪圖使用了世界各地1000多個地震台站記錄的數千次地震的數據。這些數據使科學家能夠分辨有關核幔邊界構造的細節，這些構造反映出複雜的下地幔結構，這是先前從未見過的，也是第一次估計出核幔邊界附近的溫度大約為3700℃。