地幔是莫霍面与古登堡面之间的地球部分，是地壳与地核之间的物质层。地幔的成分不同于地壳，是一种难熔的镁铁硅酸盐组合，与镁铁质—超镁铁质岩相当。地幔的密度、温度、压力都是随深度的增加而增加的。密度大约从3.32g/cm3增加到5.70g/cm3，平均为4.50g/cm3；温度，地幔上部为1200～1500℃，下部为1500～2000℃；压力，在古登堡面附近约为1.4×105MPa。以670km为界（MB670km）可以把地幔分为上地幔和下地幔。上地幔的成分相当于橄榄岩，故也简称为橄榄岩质层，下地幔以金属氧化物和金属硫化物为主，铬、铁、镍的含量显著增加。

地幔是不均一的。根据波速在400km和670km处分别有两个厚50～100km的特高速波速梯度带（不连续面），又可将地幔分为B，C，D三层，C层（400～670km）为过渡层（转换带），之上为上地幔（B），之下至2900（2891）km为下地幔（D）。B层波速随深度增深而波速梯度增加较小，但在60～150km之间的许多大洋区及某些大陆上的晚期造山带内有低速层存在，据此又可将B层细分为B′，B″和B″′三层，B″层即60～150km之间的低速层，之上为B′层，波速较上、下层均高，是具有较大刚性的盖层；之下为B″′层，即均匀波速层。B″之所以低速，据信是由少量（0.1％～6％）熔融物质存在所造成的。C层是物相转变所引起的，是橄榄石、辉石转变为高压下稳定矿物相的结果。C层波速随深度而加大的梯度大于上地幔和下地幔。D层的波速变化相对比较均匀，是地幔中最厚的一层。

由前述可知，地幔是地球物质层的主体（体积占83.3％，质量占68.4％），也是当前地球动力学最激动人心的研究领域。目前已发现包括地幔顶、底界面共4个主要不连续面，它们是莫霍面、400km和670km不连续面以及核幔边界面，其中670km不连续面附近是上、下地幔之间的地幔边界层（MB670km），具有控制地幔对流的重要作用。CMB是核幔边界面之上的核幔边界层（CMB2900km），表现为一个截然界线（能有效反射高频地震波）。地幔基底之上的D″层仍然是非常复杂的，地震资料进一步表明，在D″层内局部是分层的，也就是说D″层内存在相变或化学不均一性，这种化学不均一性可能是地幔早期分异，俯冲板片下沉或核—幔间不断进行的化学反应的结果。CMB是下地幔流动体系的底边界。

3．地核

地核是地球内部位于地幔之下的核心部分。地核的半径为3471km，比月球还小30％，但密度则比月球大30％，由此可知，地核物质非常致密。

地核与地幔的界面为深约2900km的古登堡不连续面，在此深度上，VP由13.7km/s突然下降到8.0km/s左右，界面之下S波不能通过，直到5149km，VP才又有所增加，这个界面即莱曼面，被认为是地球内核的上界。地球内核是地球的一个圈层，而内核（Inner Core）与外核（Outer Core）之间，即5149～4750km之间是其过渡带。

地核的物质成分，一般认为，外核是由液态铁及一些轻元素（如S，Si，O，K，H等）所组成的，它把地核与由岩石组成的地幔分隔开来，二者的边界，即核—幔边界层（CMB2900km），是一个不均一的热边界和化学边界层，存在着很强的相互作用，超级幔柱和地幔对流就是从这里开始和形成的。内核则为刚性很高，在极高压（3.3×1011Pa～3.6×1011Pa）下结晶的固态铁或铁镍合金。

地球内核发现于1936年，在地球内核发现60年之后的1996年，美国哥伦比亚大学的宋晓东博士和Paul Richards又发现了内核差速旋转的惊人的地震学证据。地球内核以约1°/a（或1.1°/a）的差速旋转速率相对于地幔向东旋转（图1.11），估计自1900年到1996年的96年间，内核已旋转了1/4圈多。大约每300～400年，内核就要相对地幔和地壳多转一圈。在内核赤道面上，内核自转速率与幔—壳自转速率的差，相当于数量级约为20km/a的线速率，这一线速率要比板块运动的线速率的最大值（20cm/a）快10万倍。这一发现对于地球磁场的起源、倒转，以及地球演化的诸多问题意义重大。由于内核位于粘滞度极低的液体外核中，故内核旋转并不困难。

内核差速旋转的观测基础是内核弹性的各向异性，这种各向异性被认为是各向异性的六面体的密集堆积即HCP铁晶体的有序排列所造成的，但HCP铁晶体的有序排列机制目前还不清楚。

关于内核的分层，宋晓东又和加州理工学院的地震学家DonV．Helmberger利用历史上11次地震资料推断出内核亦由两个明显不同的上、下层（G′，G″′）和其间的过渡层（G″）所组成。G′位于内核表面至200km处，是一个界面凹凸不平，各向同性的物质层，铁晶物质是随机排列的；之下是过渡层G″，厚约50km；G″′亦是一个界面凹凸不平，但各向异性的物质层，铁晶物质呈南北向有序排列。为什么会形成如此的分层？尽管现在还不很清楚，但他们认为此与地核内部的温度、压力和磁力等的作用所造成内核缓幔变形和不同深度的不同晶格排列有关。

地核内部的温度分布还了解不多，其温度梯度大约在每千米20～40℃之间，但延续不会太深，否则物质将熔化而不能传导地震波。推测数值，幔—核界面上的温度约为3700℃，低速层的温度约为1200℃，内核温度大约为5500℃。

以上固体地球的壳—幔—核三大圈层划分，很明显是20世纪早期所发现的两个主要波速间断面（M面和CMB2900面）的直接结果。然而，当今的行星比较学的研究表明，这种三圈层的地球内部结构是行星老化阶段的产物，并不能完全反映现实地质作用强烈的固体地球特征。因此，从地球动力学角度看，不宜将它们作为地球内部相对运动的组成要素。那么地球相对运动的要素是什么呢？以下6个子系统可以作为地球内部相对运动的组成要素。它们是岩石圈、软流圈、中幔圈、外核、内核和全球流体通道网络，其中岩石圈、中幔圈和内核是三个相对刚性的圈层，软流圈和外核是夹在它们之间的两个Qs（S波的Q值）小的“软”圈层，全球流体通道网络则是连通外核、中幔圈、软流圈和岩石圈的流体通道网，它像人体的“动脉”一样是整体连通的，随着地球的热演化把外核和软流圈内的流体缓慢地向外传送，它的活动性是地球演化中的一个相当关键的因素。

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①   1bar＝105Pa.