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榴辉岩圈,是上地幔的重要组成部分,大多数地球物理学家认为上地幔主要由橄榄岩所组成。[1]亦 称“榴辉岩层”。按岩石成分而划分的地幔上部圈层。上地幔100~1200km的深度范围内,化学组成除了硅、氧外,主要是以铁、镁质构造的榴辉岩,铝已退居次要的地位。[2]

简介

自地壳以下至深度为1000km的地幔上部。厚度900多km,在上地幔中地震波速有几处发生变化,特别是在约60~ 250 km之间波速减小,出现低速带,其中,在100~150 km的深度内波速最低。在400km深处又出现一次增速。按HB2模型,以400 km 的地震波增速带为界,可将上地幔 分为B、C两层,同时,又以岩石圈 底部为界,将B层分为B′层和B″ 层。根据与陨石成分的比较,以及根据上地幔的地震波速,密度数据 与实验室中各种硅酸盐矿物组合在 高温高压下传递的地震波速和密度相比,发现上地幔物质相当于超基性岩类的由橄榄石 (55%)、辉石 (35%)、石榴子石(10%)组成的一 组混合物,因此认为地表火山喷出物中的超基性岩来源于上地幔的B层中。因C层中的橄榄石和辉石在高温高压下将发生晶体结构上的变化,即相变,故C层又称为 “相变 带”。根据相变说的理论,这种相变过程所产生的能量,可以作为地球 内部的能源之一。

成分

物质成分除外,显著增加,退居次位,由类似橄榄岩的超基性岩组成,平均密度3.8克/厘米^3,压力约1.2~1.35GPa,温度为400~3000℃,物质状态属固态结晶质,但具较大的塑性地震波P波速度约为8.10千米/秒,S波速度约为4.7千米/秒。

地幔物质成分

整个地幔物质成分,一般认为与球粒陨石相近,即以铁、镁、硅酸盐为主。据高温高压实验资料推断,上地幔B层以橄榄石结构的铁镁硅酸盐为主,硅氧四面体以孤岛状分布在金属离子间,也称岛状硅酸盐。至C层,铁镁硅酸盐变成以尖晶石结构为特征。在670千米以下,则以钙钛矿结构铁镁硅酸盐为特征。在地幔硅酸盐晶格间或缝隙中,可能含有少量流体(即含有卤素碱金属、氧、氦、硫的化合物),有人称为幔汁,引起地幔热对流,使地幔内部温度变化较小,平均每向下1千米,温度仅增加1℃左右。

地幔相关资料

根据地球物理和地质学研究结果发现在上地幔上部深度约60~250千米范围内,存在一不连续低速带,地震波速(vP)在深60千米处,从8.2千米/秒,下降到深150千米处的7.7千米/秒,在深250千米处又上升为8.2千米/秒,属于软流圈,岩石可以存在局部的熔融横波vS从相应的4.6千米/秒降至4.0千米/秒。热量约(1.1~1.5)×10^31焦,已高于物质在该深度的熔点,局部呈熔融或软化状态。一般认为这可能是基性或超基性岩浆的发源地,故称软流圈。深源地震也发生在上地幔中,最深达720千米。因此对上地幔的研究日益受到重视并有了很大的发展。

厚度为20~400千米。地震波速在其内部随深度增加的梯度较小,在60~150千米间,许多大洋区及晚期造山带内有一低速层,可能是由地幔物质部分熔融造成的。

参考文献