下地幔

曾稱硫氧化物圈(sulpho oxidized sphere)。地幔的一部分，即D層(670～2885千米)，物質成分主要為硅酸鹽，此外還有金屬氧化物與硫化物，特別是鐵、鎳顯著增加，主要為鎂方鐵礦，具石鹽結構，硅酸鹽，具鈣鈦礦結構，它們是下地幔的主要礦物相。平均密度5.7克/釐米³，壓力約135 吉帕，温度約1850～4400℃，物質狀態屬固態。化學作用向深處逐漸減弱，以致很難進行，放射性物質含量很低。 ^[1] 

地球下地幔位於660～ 2 890 km 深度， 厚度達2230 km。過去一般認為下地幔的物質橫向變化較小，是一個相當均勻的物質層。

新一代的地震層析成像揭示出下地幔並不像以前想象的那樣均勻，它的下部特別是靠近核幔邊界的底層，是一個極其不均勻的物質層，其橫向變化及各向異性的程度甚至超過了地球表層的岩石圈。

在下地幔中部(1 350 km ) 顯示了高速異常分佈在地中海—喜馬拉雅—印度尼西亞一帶，以及北美洲的中、東部至中美洲加勒比海一帶。它們與古生代以來海洋岩石圈板塊向下地幔俯衝的的位置十分一致。Caro lina 等根據熱點的歷史軌跡(海底火山鏈及海山分佈走向)，可以追溯120M a 以來的板塊俯衝史。岩石圈主要沿環太平洋及特提斯帶俯衝到下地幔的底部，因而可以計算出它們在不同時期到達不同深度的位置。

在下地幔2750 km 深處太平洋西緣至東亞有大片高速異常分佈。這一成片的高速異常，推測是古海洋板片在過去1～ 2 億年俯衝到下地幔， 在核幔邊界積聚成毯狀的岩石圈殘留物。在這一深度北美洲及中美洲也分佈有片狀高速異常區，但其規模較小，推測也是古海洋板片俯衝到下地幔底部形成的殘留岩石圈。

在太平洋中南部的社會羣島還發現一個從地表一直通到下地幔2 500 km 深處的低速異常。 ^[1] 

位於核幔邊界之上的下地幔D″層，是20 世紀70 年代提出並於80 年代得到證實，由於D″層在地球動力學上有重大意義，因而一直是地震學研究的熱點。不過， 由於它的複雜性且捉摸不定，不同研究者得到的結果往往大相徑庭，使我們仍難窺其全貌。

首先是其厚度不確定，可以在100～ 450 km 之間變化，平均厚度約250～ 265 km，利用D″中的散射波， 可以發現該層中S 波速度變化可達±5%， 而P 波速度變化為±2. 5%。此外，D″層的頂部速度隨深度增大， 而在其下部速度隨深度減小。D″層在地理位置上的分佈也是變化莫測的，在沿CMB 追蹤時，它時隱時現， 它可能在十分短的距離(10～ 100km ) 中斷， 也可能連續長距離出現(1 000 km )。在阿拉斯加及加勒比地區能得到很好的D″層的觀測結果，那裏是中生代岩石圈板塊的俯衝帶。 ^[1] 

探測地幔的最有力的工具是監測來自世界各地的地震波。地震時會產生兩種不同的地震波：P波（縱波）和S波（橫波）。這兩種波都是穿越地球內部的體波，它們分別對應於地震波通過岩石時產生的物理特性，縱波與聲波相似，就是傳播方向與波動方向在同一水平線上，速度比橫波快。橫波與抖動的繩子產生的波形相似，即橫波通過時岩石的震動方向與波的傳播方向垂直。像光波一樣，當穿越不同密度的岩石邊界時，地震波也會發生反射和折射。利用這些特性，我們就可以對地球內部成像。

2007年3月，科學家利用近地表石油和天然氣勘探的成像技術，繪製出了地球深部核幔邊界構造的高解析度三維圖像。這次繪圖使用了世界各地1000多個地震台站記錄的數千次地震的數據。這些數據使科學家能夠分辨有關核幔邊界構造的細節，這些構造反映出複雜的下地幔結構，這是先前從未見過的，也是第一次估計出核幔邊界附近的温度大約為3700℃。

2015年12月2日，美國、英國、中國等12個國家的30名科學家登上美國“決心”號鑽探船，準備在西南印度洋開展打穿地球殼幔邊界的第一次大洋鑽探。