地球的地幔有多长?

2025-04-06 23:34:48
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地幔(Mantle):地质学专业术语,是指地壳下面是地球的中间层,厚度约2865公里,主要由致密的造岩物质构成,这是地球内部体积最大、质量最大的一层。 地幔又可分成上地幔和下地幔两层。上地幔上部存在一个地震波传播速度减慢的层,一般又称为软流层,推测是由于放射性元素量集中,蜕变放热,使岩石高温软化,并局部熔融造成的,很可能是岩浆的发源地。软流层以上的地幔是岩石圈的组成部分。下地幔温度、压力和密度均增大,物质呈可塑性固态。

形成原因

编辑在距今46亿(?)年前,在太阳系外的宇宙空间,由铁镍物质组成的地核俘获宇宙高温熔融物质和少量塑性物质、固态物质、气体和液体,在地核外形成高温熔融物质巨厚层。地核与高温熔融物质间形成内过渡层。地球外表温度降低,熔融物质凝固,形成地球最原始的外壳。外壳与高温熔融物质间形成外过渡层。高温熔融物质形成液态层。在这一地质时期,地球形成分层结构,由内向外:地核、内过渡层、液态层、外过渡层、外壳。在地球表面,由于熔融物质凝固和收缩,形成张裂、沟谷、高山。由于宇宙天体撞击,在地表形成大坑洼地。

主要构造

编辑地幔上地幔顶部存在一个地震波传播速度加快的层(莫霍面),岩石圈(岩石圈指地壳和上层地幔顶部)以下称为软流层(Asthenosphere),推测软流层是由于放射性元素大量集中,蜕变放热,使岩石高温软化,并局部熔融造成的,很可能是岩浆(Magma)的发源地。软流层以上的地幔是岩石圈的组成部分。下地幔温度、压力和密度均增大,物质呈可塑性固态。厚度约有2900公里。美国一些科学家用实验方法推算出地幔与地核交界处的温度为3500℃以上,外核与内核交界处温度为6300℃,核心温度约6600℃。地幔的组成除了少数由深源岩浆岩(玄武岩、富碱斑岩、金伯利岩等)的捕虏体获得外,因无法直接观察,只能以间接的方法研究。研究方法包括地震波、重力和岩石的刚性和弹性反应,以及实验岩石学研究。一般而言,基于地球化学特征的地幔模式下,地幔在两个圈层中对流,然而多数地球物理证据和数值模拟强烈支持整体地幔对流。认识这些不同对了解地球火山活动和热演化而言非常重要。固 体 地 球 结 构 表

地球圈层名称    深度(公里)    地 震纵波速度(公里/秒)    地 震横波速度(公里/秒)    密度(克/立方厘米)    物 质状 态    

一级分层    二级分层    传统分层    

外球    地 壳    地 壳    0—33    5.6—7.0    3.4—4.2    2.6—2.9    固态物质    

外过渡层    外过渡层(上)    上地幔    33—980    8.1—10.1    4.4—5.4    3.2—3.6    部 分熔融物质    

外过渡层(下)    下地幔    980—2900    12.8—13.5    6.9—7.2    5.1—5.6    液态—固态 物 质    

液态层    液 态 层    外地核    2900—4700    8.0—8.2    不能通过    10.0—11.4    液态物质    

内球    内 过度 层    过度层    4700—5100    9.5—10.3    
      12.3    液态—固态 物 质    

地 核    内地核    5100—6371    10.9—11.2    
      12.5    固态物质    

成分

岩石

上地幔的组成可以从岩浆岩推知。源于地幔的基性岩、超基性岩(ultrabasic rock)以及金伯利岩等都具有共同的高铁、镁特征,与地震波传播速度也一致,结合地球化学研究,认为上地幔的成分接近于超基性岩即二辉橄榄岩的组成。它经由部分熔融而产生玄武岩浆,剩余的为难熔的阿尔卑斯型橄榄岩。林伍德(Ringwood)认为上地幔的化学成分相当于由3份阿尔卑斯型橄榄岩(橄榄石79%、斜方辉石20%和尖晶石1%)和一份夏威夷型拉斑玄武岩组成。上地幔的理想成分为:SiO2 45.16%、TiO2 0.71%、Al2O3 3.54%、Fe2O3 0.46%、FeO 8.04%、MnO 0.14%、MgO 37.47%、CaO 3.08、Na2O 0.51%、K2O 0.13%、P2O5 0.06%、Cr2O3 0.43%、NiO2 0.20%。

元素

地幔组成元素与其氧化物组成重量百分比