text: 上地幔。 其溫度範圍從大約 200 °C (392 °F) 到大約 900 °C (1,650 °F)。 出露到地表的地幔物質含 55% 的橄欖石、35% 的輝石和 5% 至 10% 的氧化鈣和氧化鋁礦物，如斜長石、尖晶石或石榴石上地幔的成分隨深度而變化。地球的密度是根據地震波速度來推定的。 因受到上載岩石重量的壓縮，其密度隨深度也增加。 成分變化時，也能導緻密度發生突變。 在上地幔中的內部運動是引起板塊構造移動的主要原因。地殼和地幔的區分是根據成分不同，而岩石圈和軟流圈的區分則根據其機械性質。安德里亞·莫霍羅維奇在 1909 年首先發現地震波達到地幔的頂界時，其速度會突然增加，後此介面就被稱為莫氏不連續面Mohorovičić 不連續面或“Moho” 。莫氏不連續面也是地殼的底部介面，因為地殼厚度不同，此不連續面分佈深度也不一樣，由地球表面以下 10 公里，上地幔僅佔地幔總厚度的 20% 左右。上地幔和下地幔之間的邊界是一個 670 公里深。萊曼不連續面.萊曼不連續面位於 220 公里深，由於在此深度 P 波和 S 波的速度突然增加而被認出此不連續面.過渡區.上地幔和下地幔之間屬過渡帶，深度介於 410 公里之間。 由於地層壓力增加，橄欖石在此深度，它的晶粒會重新排列，能形成更緻密的晶體結構。 例如尖晶橄欖石 變為布里奇曼石bridgmanite 和方鎂石。地震的體波也會在此介面形成轉換波、反射或折射。從礦物物理學也能預測到此介面，因為相變隨溫度和密度而變，因此亦隨深度而變。410公里不連續面.地震資料中在 410 公里的礦物相變。根據克勞修斯－克拉佩龍方程，這不連續面在寒冷地區較深，如俯衝板片，而在較暖地區，如地幔柱這不連續面較淺。670公里不連續面.這不連續面比較複雜，是上地幔和下地幔之間的介面。PP 。根據克勞修斯－克拉佩龍方程的預測，在較冷地區此介面較深，而在較熱地區此介面較淺。通常尖晶橄欖石 ringwoodite在此介面相變到布里奇曼石和方鎂石 periclase。這種相變在熱力學上是一種吸熱反應，而且粘度會跳躍增加。這兩個特徵是建造地球動力學模型中的主要因素。其他不連續面.另一個主要的相變在地幔 520 公里和石榴石的轉變。 這相變只是偶爾在地震資料中可觀察到。 其他非全球性的相變，在各種深度都有被發現.溫度和壓力.地幔的溫度範圍從上邊界的200 °C 到核幔邊界的4,000 °C 。 上地幔的最高溫度為 900 °C (1,650 °F)。此高溫範圍，若在地表，地幔巖已被熔化。但地幔幾乎完全是固體。 這是因為固體開始熔化的溫度，隨壓力而增加。在地幔上所承受的巨大岩石靜壓，阻止了地幔在深處的熔化。在長時間內。整個地幔能像流體一樣變形，具有永久的塑性變形。上地幔的最高壓力為 24.0 GPa。 根據深度,溫度、成分、應力狀態和許多其他因素，估計上地幔的粘度範圍在 1019 和 1024 Pa•s 之間。上地幔的流動非常緩慢。當對最上地幔施加較大的壓力時，它會變得更弱，這種效應被認為是形成構造板塊邊界的重要因素。 雖然粘度隨深度而增加，但這種關係遠非線性，並且有粘度顯著降低的層次，特別是在上地幔和與地核的邊界處。運動.地幔中的對流物質迴圈運動，是起由於地球表面和外核之間的溫差，以及在高壓和高溫下，結晶能夠在數百萬年內經歷緩慢、蠕變、粘性狀的變形。 熱的物質上升，而較冷，並有熱點火山活動。礦物成分.地震資料不能判斷地幔的成分。但其成分可由岩石露頭和其他證據分析而得，上地幔主要為鎂鐵質礦物的橄欖石和輝石，密度約為 3.33 g/cm3以下為石榴石。 在上地幔深處，輝石變得不穩定並多數轉變為石榴石。在加壓實驗中，橄欖石和輝石的礦物結構會發生變化。當轉變為更緻密的礦物結構時，密度曲線及地震速度會產生不連續面。在過渡帶的頂部，橄欖石會進行等化學相，轉變為瓦士利石(wadsleyite)和尖晶橄欖石(ringwoodite)。這些高壓橄欖石的多晶型礦物，在其晶體結構中具有很大的儲水能力。這和無水橄欖石不同，這引起在過渡帶可能擁有大量水的假設。在地球內部，橄欖石的穩定深度在 410 公里和鐵方鎂石。石榴石在過渡區底部或略低於過渡區底部也不穩定。金伯利岩從地球內部溢位時，有時會攜帶岩石碎片。一些捕虜岩碎片含鑽石，鑽石是在地殼下方的高壓區產生的。伴隨鑽石而來的岩石通常是超鎂鐵質結核和橄欖巖。化學成分.地幔成分與地殼非常相似。但地幔的岩石和礦物往往比地殼含有更多的鎂，而矽和鋁則更少。上地幔中最豐富的前四種元素是氧、鎂、矽和鐵.探勘.大洋地殼比大陸地殼相對較薄，因此地幔的勘探通常在海床而不是在陸地上進行。 第一次地幔勘探計劃，Mohole，經過多次失敗和成本超支後，於 1966 年被放棄。最深的鉆深約為 180 m (590 ft)。 2005 年，海洋鑽探船 JOIDES Resolution 鑽探深度達到了海底以下 1,416 米。2007 年 3 月 5 日，RRS 詹姆斯庫克號，在位於維德角群島和加勒比海之間的大西洋海底鑽探，那裡地幔暴露在於海面以下約 3 公里處，沒有任何地殼覆蓋。地幔覆蓋數千平方公里.Chikyu Hakken 用日本船隻 Chikyū ，於2012 年 4 月 27 日，鑽探到海平面以下 7,740 米的深度，創造了深海鑽探的新世界紀錄。此後，該記錄被命運多舛的Deepwater Horizon移動海上鑽井船超越，該鑽井船在美國墨西哥灣密西西比峽谷油田的臺伯礦區作業，創造了垂直鑽柱總長度10,062 米的世界紀錄。之前美國船隻 Glomar Challenger ，曾於 1978 年在馬裡亞納海溝的海平面以下 7,049.5 米處鑽探。2012 年 9 月 6 日，科學深海鑽探船 Chikyū 在太平洋西北部，日本下北半島的海床以下 2,111 米深處，採集到岩石樣本，創造了新的世界紀錄。2005 年探索地球最上層幾百公里的一種新方法被提出，該方法由一個小型、緻密、發熱的探測器組成，該探測器能透過融化而鉆穿地殼和地幔，同時能利用聲學訊號跟蹤，鑽頭在岩石中位置和進展。鑽頭由直徑約 1 米的鎢質外球組成，內部有鈷 60 作為放射性熱源。要鑽半年才能鑽到洋殼下的莫霍面。 利用計算機模擬也可以探索地幔的演化。 2009 年，一個超級計算機應用程式，建立了對45 億年前地幔發育時礦床分佈，尤其是對鐵同位素的分佈有創新見解。
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