1970 年，俄罗斯地质学家在科拉半岛的 波罗的海盾（一块拥有超过十亿年历史的地球地壳部分）钻了一个 9 英寸宽的孔，并开始尽可能深地挖掘。
20 年后，被称为 科拉超深钻孔 的钻孔达到了 40,230 英尺（约 7.62 英里）的地球表面最大深度。由于高温设备限制，钻探工作于 1992 年停止，但科拉超深钻孔至今仍是人类历史上最深的孔洞。
然而，令人惊叹的是，该项目的惊人深度仅占到地核距离的 0.2%，甚至不到科学家们所称的“上地幔”的一半。地球的这个特定部分——由地壳和软流圈这两个子部分组成——是构造板块移动、引发地震和火山喷发，以及大陆漂移和山脉形成的地方。
本质上，那里是“热”事件发生的地方。
地球的层有哪些？
地球的上地幔分为两层：岩石圈和软流圈，尽管岩石圈也包含了地壳。（来源：GraphicsRF.com/Shutterstock）
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正如你在科学课上可能记得的那样，地球有 三个主要层：地壳、地幔和地核。其中，地幔和地核都被确定为有两个不同的部分：上地幔和下地幔，以及外核和内核。
什么是地幔？
地幔是地球内部最厚的部分，延伸约 1800 英里，占地球总体积的 84%。
地幔由什么构成？
地幔 主要是由固体岩石 组成，这些岩石由硅酸盐（硅-氧化合物）组成，存在于大多数火成岩中，火成岩是由上地幔内产生的岩浆冷却形成的。这些岩石通常富含 橄榄石 和 辉石 等矿物质。
地幔的温度是多少？
地球被认为是太阳系中唯一一个地幔持续活跃的行星。我们的地幔不仅活跃且厚实；它还很热。其温度可能在地壳边界处的约 1800 华氏度到地核边界处的超过 6600 华氏度之间变化。越深入，温度和压力越高。
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什么是上地幔？
上地幔以其热量和压力引发地震、火山喷发等，从地壳延伸到地表以下约 255 英里。
什么是岩石圈？
在这 255 英里的范围内，前 62 英里属于岩石圈，其中包括地壳和地幔的最上层。
什么是构造板块？
岩石圈是地球上最冷、最坚硬的一层，它也是地球构造活动的关键参与者。事实上，岩石圈被分为几块巨大的板块，称为岩石圈板块或构造板块，它们相互作用，随着时间的推移而挤压和分离。
什么是莫霍面（Mohorovicic Discontinuity）？
在岩石圈内有一个被称为莫霍面（Mohorovicic discontinuity）或莫霍（Moho，显然更酷且更易于发音）的界面。莫霍面是地壳与地幔最上层之间的边界。由于均衡沉降（isostasy）——重力平衡使地壳能够基本“漂浮”在地幔之上——莫霍面存在于不均匀的深度。但总的来说，莫霍面位于海床下方约五英里处，位于大陆下方约 20 英里处。
软流圈
岩石圈下方是密度更大的软流圈，它延伸到岩石圈-软流圈边界（LAB）以下约 255 英里处。在这里，温度和压力导致岩石变得半熔融。因此，软流圈被认为更具延展性——即可塑且能够伸展。
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构造板块如何移动
构造活动发生的原因是岩石圈板块在地幔上移动。当这些 板块相互作用 时，地震可能在其边界发生，火山也可能在那里爆发。
有多少个构造板块？
你也可以将这些板块想象成岩石圈的 破碎碎片。总共有 15 个板块，包括七个主要板块和八个次要板块。它们向各个方向一起移动，也互相分离和相互覆盖。
为什么构造板块会移动？
需要注意的是，科学家们仍然不确定 板块为何会移动。观点各不相同，从长期以来认为地幔中基于热量的对流驱动其运动，到更近期的“板片拉力”理论，即随着年龄增长，海洋岩石圈的板片会变得更密集，并在“俯冲”区域沉入地幔，将周围的岩石圈拉动。
还有“洋脊推力”的概念，即在“洋脊”上方形成的岩石圈板块在形成后会从这些洋脊上滑落，将前方的板块推开。也就是说，无论其运动机制如何，这些板块的相互作用都可能引发地震和喷发，而这些事件对某些地区的影响比其他地区更大。
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什么是火山地震带（Ring of Fire）？
地震和火山喷发在火山地震带沿线很常见，它环绕着太平洋的大部分地区。（来源：Jones M/Shutterstock）
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约 90% 的地震和约 75% 的活火山位于 火山地震带，这是一条长约 25,000 英里的 环太平洋的线条，许多岩石圈板块在此汇聚。
火山地震带在哪里？
地理上，火山地震带包括南美洲、北美洲的沿海地区，并延伸到亚洲和澳大拉西亚（大洋洲的一个亚区域）。
为什么火山地震带如此危险？
火山地震带还拥有地球的许多断层线，这些断层线位于板块边界，在那里压力会累积并导致板块突然且剧烈地滑动。圣安德烈斯断层是最著名的断层之一：1906 年 旧金山大地震，该地震因倒塌的碎片和火灾摧毁了城市的大部分地区，就是由该断层的滑动引起的。
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什么是地幔柱？
一些火山活动并非发生在板块边界，而是在称为 热点 的区域发生，这些热点位于地球地壳之上，其下方是“地幔柱”，即软流圈中岩浆温度远高于地幔其他部分的区域。
这些地幔柱周围的热量会削弱其上方的地壳，造成裂缝并喷出岩浆。据 认为，这些岩浆是来自软流圈的熔融岩石，尽管它可能起源于地核本身。
世界各地有几十个热点，包括与冰岛、夏威夷和黄石国家公园的火山相关的热点。
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仍然有哪些地幔之谜？
研究上地幔的科学家们仍在不断发现新的信息，这些信息可以塑造他们对地球结构的认识。例如，今年早些时候，国际海洋发现计划的 JOIDES Resolution 号船上的研究人员 宣布，他们成功地从大西洋的海底钻探中回收了长约 3,300 英尺的岩芯。
正如 Johan Lissenberg——船上的火成岩学家——在五月份告诉 《科学》杂志 的那样，这块岩芯可以帮助研究人员了解岩浆如何从地幔流向地壳，同时也证明了这两个层具有不同的成分。此外，岩芯中的放射性元素可以增进对地幔实际温度的理解，并阐明对流可能支撑板块构造的理论。
这项工作提醒我们，我们脚下的力量仍然是一个令人兴奋的探索科学领域，上地幔还有很多未解之谜。
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