地幔(德语:Erdmantel[4];英语:Mantle[1]),地球内部结构模型中的中间层,位于地壳和地核之间,是地球内部三大圈层中体积最大、质量最大的圈层。[5]地幔的平均深度为地壳底界到地下2900千米左右,[1]体积约占地球总体积的82%,质量约为4.05×1021吨、占地球总质量的67.8%,[2]平均密度为4.5克/立方厘米。[3] 科学家们通过研究发现,地震波在地球中的传播,存在突然变化及不连续的现象,这证明地球内部可以划分为若干个同心的球形圈。[6]1909年,克罗地亚地球物理学家安德烈·莫霍洛维奇(克罗地亚语:Andrija Mohorovičić)通过研究大量的地震记录,界定出了地壳和地幔的边界,即“莫霍界面”。[7][8][9]1914年,美国地震学家本诺·古登堡(Beno Gutenberg)首先发现在距震中11500~16000千米的范围内存在地震波的影区;后来被证实这是地核与地幔的分界层,即“古登堡面”。[10][11]莫霍面与古登堡面之间的地幔,主要由以铁镁硅酸盐为主的矿物组成,如橄榄石、辉石;[1][12]在高温高压的条件下,它们处于第四种物态,即没有晶体结构或气体和冷流体状态的分子排列的混合物状态。[13] 地核内部不断产生的热量是地幔对流的动力,[14]而地幔对流则是板块构造、大陆形成和漂移、火山作用、地震和造山运动的根本原因,它是地球内部的重要动力学过程,使得地球内部热能向外传播、化学物质不断循环并在地球表面产生动力学地形。[15]人类历史上,为探测地幔进行了不少钻探研究,例如1958~1966年的“莫霍计划”、[16]1968~1983年的深海钻探项目(DSDP)、1984~2003年的远洋钻探计划(ODP),以及仍在进行中的国际大洋发现计划(IODP)。[17]2023年6月,国际大洋发现计划(IODP)的一艘名为乔迪斯·决心号(JOIDES Resolution,JR)的海洋钻探船在大西洋中部的海床下成 功采集到地幔岩石样本,这将极大促进人类在地球地质构造、岩浆及火山活动、远古生命起源以及地球物理等领域的研究。[18][19] 研究历程
1909年,克罗地亚地球物理学家安德烈·莫霍洛维奇通过研究萨格勒布(Zagreb)当地的地震记录时,发现一些地震产生的地震波到达仪器的速度比预期的要快得多。[7][8]分析研究后,莫霍洛维奇得出的结论是地震发生在地球最上层(即地壳)时会产生地震波,其中部分波会穿过位于更低位置的“较快”层(即地幔);在此过程中,他界定出了地壳和地幔的边界,即莫霍界面。[8]