第八章你了解地殼和地幔嗎 3、你了解地幔嗎
如前所述，地球表麵是由各種構造單元構成的，各構造單元的地殼厚度及速度結構都不相同。下麵將探討各構造單元的差異所涉及的深度問題，然後討論可能對構造運動起重要作用的低速層的結構和分布，進一步闡明包括日本列島在內的構造運動十分活躍的島弧深部構造。
1.地幔構造的地區性差異
近年來，從體波和麵波的分析確認，大陸和大洋的上地幔構造不同(金森，1970)。例如，洋底50公裏以下S波的低速層極為發育，而大陸S波的低速層很薄，有的地帶還缺乏此層。有人指出，在大陸地區上，下地幔的速度差異很小。這些結果主要是根據麵波的反射求得的，並被地球自由振動觀測結果證實。
以下討論稍深部的深部構造。在深源地震的譜相中經常記錄到ScS波，這是S波從地核表麵反射折回的地震波，解析這種波形並比較大陸和海洋區的S波走時曲線，發現這種波在海洋的走時要多5秒左右(Sipkin and Joroan，1975)。賽普肯和喬丹(Sipkin and Jordan，1975)在分析了上述成果和麵波反射資料後指出，大陸和大洋構造的差異可深及400公裏以上的深度，並設想這種差異可深及整個上地幔即1 000公裏以上的深度。
下麵是有關大陸和海洋區域各構造單元的上地幔構造問題。地台和造山帶構造單元的地震波速度結構差異一般可深及200公裏(金森，1971)。例如，日本及美國西部構造運動活躍的年青造山帶內，可見P波的速度小於8.0公裏／秒的低速部分，並有明顯的低速層分布，而在亞洲中部及美國中部構造運動不活躍的地台區域，P波速度卻大於8.0公裏／秒。美國中西部構造運動中等程度的地區，P波速度結構也是居於中間。
下地幔較之上地幔變化小，地區性的差異也較小，因此要查明下地幔的地區性差異就很困難(金森，1970)。但是，最近有人指出下地幔也有地區性差異。喬丹和林恩(Jordan and Lynn，1974)在分析了南美深源地震走時後指出，在加勒比海下深400公裏至1 100公裏的地幔中，地震波速比周圍快百分之一左右。朱利安和森厄普塔(Julian and Sengvpta,1973)解析通過地球內部不同途徑的深源地震走時異常(與傑弗裏斯.布倫的標準走時差相比較)後指出，下地幔存在範圍達1 000公裏的速度異常區域。根據他們的研究結果表明，在千島和阿留申群島的下地幔較淺處地震波速快，夏威夷西北地區的下地幔雖有地震波速快的地區，但夏威夷群島附近的下地幔地震波速慢，中美洲周圍的下地幔地震波速快。
亞曆山大和菲尼(Alexander and Phinney，1966)研究地核附近的P波折射後指出，更深部也存在地震波速度結構的地區性差異。例如,太平洋下的地核一地幔邊界附近的速度結構就與北大西洋及非洲的速度結構不同。
綜上所述，近年來已經大量論及到自上地幔深及下地幔的深部構造問題。但是，有關大陸和大洋？造山帶和地台？以及造山帶為更小的構造單元相對應的深部構造問題，仍是今後有待研究的課題。
2.地幔的低速層
古登堡於1939年雖然提出了在上地幔中也存在較上下層位的地震波速較小的層位，因為這是單純地通過解析一般走時曲線不能定論的問題，所以，長期以來未能被確認。但是根據麵波的頻散、地球自由振動、走時曲線斜率等資料的詳細解析，以及對地震波振幅和振動數等的討論，低速層的存在已無疑問，並且明確了低速層的分布具有地區性的特征。
這種低速層在海洋下位於50公裏以下的深部，大陸區位於100公裏左右的深度，說明低速層在海洋位置較淺，而在大陸位置較深。但大陸區低速層一般發育不好，似乎不是普遍存在。例如：據自帕米爾高原通過天山、阿爾泰山、薩顏嶺山脈至貝加爾湖的人工地震資料，這一地區似乎沒有低速層的存在(Alekseev等，1973)。