[科普中國(guó)]-榴輝巖圈

簡(jiǎn)介

自地殼以下至深度為1000km的地幔上部。厚度900多km，在上地幔中地震波速有幾處發(fā)生變化，特別是在約60～ 250 km之間波速減小，出現(xiàn)低速帶，其中，在100～150 km的深度內(nèi)波速最低。在400km深處又出現(xiàn)一次增速。按HB2模型，以400 km 的地震波增速帶為界，可將上地幔 分為B、C兩層，同時(shí)，又以巖石圈 底部為界，將B層分為B′層和B″ 層。根據(jù)與隕石成分的比較，以及根據(jù)上地幔的地震波速，密度數(shù)據(jù) 與實(shí)驗(yàn)室中各種硅酸鹽礦物組合在 高溫高壓下傳遞的地震波速和密度相比，發(fā)現(xiàn)上地幔物質(zhì)相當(dāng)于超基性巖類的由橄欖石 (55%)、輝石 (35%)、石榴子石(10%)組成的一 組混合物，因此認(rèn)為地表火山噴出物中的超基性巖來源于上地幔的B層中。因C層中的橄欖石和輝石在高溫高壓下將發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)上的變化，即相變，故C層又稱為 “相變 帶”。根據(jù)相變說的理論，這種相變過程所產(chǎn)生的能量，可以作為地球 內(nèi)部的能源之一。

成分物質(zhì)成分除硅、氧外，鐵、鎂顯著增加，鋁退居次位，由類似橄欖巖的超基性巖組成，平均密度3.8克/厘米^3，壓力約1.2～1.35GPa，溫度為400～3000℃，物質(zhì)狀態(tài)屬固態(tài)結(jié)晶質(zhì)，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(jié)構(gòu)表

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地幔物質(zhì)成分整個(gè)地幔物質(zhì)成分，一般認(rèn)為與球粒隕石相近，即以鐵、鎂、硅酸鹽為主。據(jù)高溫高壓實(shí)驗(yàn)資料推斷，上地幔B層以橄欖石結(jié)構(gòu)的鐵鎂硅酸鹽為主，硅氧四面體以孤島狀分布在金屬離子間，也稱島狀硅酸鹽。至C層，鐵鎂硅酸鹽變成以尖晶石結(jié)構(gòu)為特征。在670千米以下，則以鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鐵鎂硅酸鹽為特征。在地幔硅酸鹽晶格間或縫隙中，可能含有少量流體(即含有氮、鹵素、堿金屬、碳、氧、氦、硫的化合物)，有人稱為幔汁，引起地幔熱對(duì)流，使地幔內(nèi)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(guān)資料根據(jù)地球物理和地質(zhì)學(xué)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)在上地幔上部深度約60～250千米范圍內(nèi)，存在一不連續(xù)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，屬于軟流圈，巖石可以存在局部的熔融。橫波vS從相應(yīng)的4.6千米/秒降至4.0千米/秒。熱量約(1.1～1.5)×10^31焦，已高于物質(zhì)在該深度的熔點(diǎn)，局部呈熔融或軟化狀態(tài)。一般認(rèn)為這可能是基性或超基性巖漿的發(fā)源地，故稱軟流圈。深源地震也發(fā)生在上地幔中，最深達(dá)720千米。因此對(duì)上地幔的研究日益受到重視并有了很大的發(fā)展。

厚度為20～400千米。地震波速在其內(nèi)部隨深度增加的梯度較小，在60～150千米間，許多大洋區(qū)及晚期造山帶內(nèi)有一低速層，可能是由地幔物質(zhì)部分熔融造成的。1