基本信息
地幔地幔分為上下兩層。上地幔深度在地下33～1000千米，主要由橄欖岩組成，故也稱“橄欖岩層”。該層岩石比較軟些，為地球岩漿的發源地，也稱做“軟流圈”。火山噴發、地震活動、地殼運動等現象的發生，都與它有著很大幹系。下地幔深度為從深處1000～2900千米，主要由金屬硫化物和氧化物組成，因鐵鎳成分顯著增加，故又稱“金屬硫化物—氧化物層”。地幔的密度，從上部的 3.32克/厘米3，向下可遞增到5.66克/厘米3。底界面上的壓力，也增大了很多，高達140萬大氣壓。溫度從上部的1200℃到下部增到 2000℃。
溫度
美國一些科學家用實驗方法推算出地幔與核交界處的溫度為3500℃以上，外核與核心交界處溫度為6300℃，核心溫度約6600℃。地幔的組成除了少數由玄武岩的捕獲體獲得外，因無法直接觀察，只能以間接的方法研究。研究方法包括地震波、重力和岩石的剛性和彈性反演，以及實驗岩石學研究。結構
地幔上地幔的組成可以從岩漿岩推知。源於地幔的基性、超基性岩以及金伯利岩等都具有共同的高鐵、鎂特徵，與地震波傳播速度也一致，結合地球化學研究，認為上地幔的成分接近於超基性岩即二輝橄欖岩的組成。它經由部分熔融而產生玄武岩漿，剩餘的為難熔的阿爾卑斯型橄欖岩。林伍德（Ringwood）認為上地幔的化學成分相當於由3份阿爾卑斯型橄欖岩（橄欖石79％、斜方輝石20%和尖晶石1％）和一份夏威夷型拉斑玄武岩組成。上地幔的理想成分為：SiO2 45.16％、TiO2 0.71％、Al2O3 3.54％、Fe2O3 0.46％、FeO 8.04％、MnO 0.14％、MgO 37.47％、CaO 3.08、Na2O 0.51％、K2O 0.13％、P2O5 0.06％、Cr2O3 0.43％、NiO2 0.20％。
1914年B. 古登堡根據地震波傳播速度測定地核的深度為2900千米，比現代精密測量的結果只差15千米。因此，地核-地幔邊界又稱古登堡不連續面。
上地幔頂部存在一個地震波傳播速度減慢的層（古登堡低速層），一般又稱為軟流層，推測是由於放射性元素大量集中，蛻變放熱，使岩石高溫軟化，並局部熔融造成的，很可能是岩漿的發源地。軟流層以上的地幔是岩石圈的組成部分。下地幔溫度、壓力和密度均增大，物質呈可塑性固態。
表現形式
地幔（1）DM 虧損地幔，是洋中脊玄武源區的主要成分，主要特徵是低Rb/Sr,高Sm/Nd;143Nd/144Nd比值高，87Sr/86Sr比值低，其&Nd(t)為高正值，&Sr(t)為負值。
（2）EMI I型富集地幔，特點是Rb/Sr比值較高，Sm/Nd比值較低；Ba/Th和Ba/La比值高，87Sr/86Sr比值變化大；143Nd/144Nd比值較低。對於給定的206Pb/204Pb,其207Pb/204Pb和208Pb/204Pb比值高。
（3）EMII II型富集地幔，特點是Rb/Sr比值高，Sm/Nd比值低，Th/Nd K/Nb和Th/La比值較高。143Nd/144Nd和87Sr/86Sr比值均高於EMI。EMII具有殼幔相聯繫的交代成因。EMII與上部陸殼有親緣關係，可能代表了陸源沉積岩 陸殼 蝕變地大洋地殼或洋島玄武岩的再循環作用，也可能是次大陸岩石圈進入地幔與之混合。
（4）HIMU 高U/Pb比值的地幔，U和Th相對於Pb是富集的.HIMU的成因可能是由於蝕變地大洋地殼進入地幔並與之混合，丟失的鉛進入地核，地幔中交代流體使Pb和Rb流失。
（5）PREMA prevalent mantle 的縮寫，稱為流行或普遍地幔，為經常觀察到的普通地幔成分。特點是206Pb/204Pb為18.2-18.5，高於DM 和EMI，低於EMII和HIMU地幔；87Sr/86Sr低於EMI和EMII,高於DM.143Nd/144Nd高於EMI和 EMII，低於DM。
（6）FOZO 地幔集中帶。它在DM-EMI-HIMU所構成三角形底部，它是DM和HIMU的混合物，可能源於下地幔，由起源於核-幔邊界的地幔熱柱捕獲。
地幔弦動
地幔弦動科學家們發現，地球核心的鏇轉速度每年要比地幔和地殼快0.3到0.5度，也就是說，地球核心比地球表面構造板塊的運動速度快5萬倍，新發現有助於科學家們解釋地球磁場是怎樣產生的。美國伊利諾伊大學地球物理學家宋曉東教授是這項研究工作的負責人，他們的成果發表在2005年8月26日出版的美國《科學》雜誌上。新發現也結束了一場為期9年的爭論。宋曉東說：“我們相信我們得到 了確鑿的證據。”
加州大學聖克魯斯分校的地球科學教授加里·格拉茲麥爾說：“這是一項有意義的發現，它減少了一個領域 中的不確定性，你能從中學到新東西。”同期的《科學》雜誌專門為這一發現配發評述文章，美國的《紐約時報》、《國家地理》雜誌和英國的《物理學世界》等對這一發現進行了詳細報導。美國國家科學基金會和 中國國家自然科學基金會為這項工作提供了資助。
研究歷史
早在1996年，宋曉東和保羅·理察還是紐約哥倫比亞大學拉蒙特―多爾蒂地球觀測站的地震學家，通過對穿越地球的地震波的分析，他們第一次提出了地球核心的鏇轉速度比其它部分快的觀點。但這在當時有相當爭議，部分地震學家懷疑推導出結果的數據有誤，或是假象；也有科學家曾試圖證明地球核心的運動速度並 不比其它部分快；部分科學家說，雖然核心在鏇轉，但它的速度比哥倫比亞學者提出的速度慢多了；有人則說，他們沒有發現跡象表明核心比地球的其它部分轉得快。
之後，宋曉東到伊利諾伊大學地質系做教授，他和仍在哥倫比亞大學的理察共同領導了一項新研究，他們的研究將消除人們對這個結論的任何懷疑。宋曉東說：“儘管還不能精確地測定出核心鏇轉的速度，但我們的論文表明這個速度不可能是零。”地球在 一天時間裡自轉一次，或360度，新研究表明，地球核心的鏇轉速度每年比其它部分快0.3到0.5度。這個更為精確的發現比他們1996年提出的快1.1度慢一點。
通過對歷史上地震波穿過地球液體核和固體核心的數據進行對比，宋曉東等發現了令人信服的證據，表明地球的固體核心確實以不同的速度在鏇轉。從大西洋的南桑威奇群島地區到美國南部海岸線，他們對18個相似地震進行了觀察。相似地震也稱為波形地震對(earthquake waveform doublet), 在同一台站記錄的一對地 震的波形完全一樣，說明這兩個地震發生在同一地點。宋曉東等發現, 這些地震對在阿拉斯加州及靠近的地方的58個地震台站都有記錄，地震對的間隔時間跨越0到35年，從而讓研究人員能觀察地震波隨時間的變化 。
華盛頓大學的地震學家肯尼思·克里傑對這一發現進行評論說：“這一發現消除了地球核心是否與地幔以不同的速度鏇轉的僅存不多的懷疑。” 格拉茲麥爾說，他和同事的計算機模擬顯示，地球核心確實比外部鏇轉得快，但由於缺少詳細的數據，模型 沒有得出究竟快多少。
探索
2012年10月，科學家們計畫進行有史以來首次地幔層探索，國際海洋鑽探計畫的一個國際科學家團隊將開始一項耗資十億美元的探險來鑽孔到達地幔層進行有史以來的第一次取樣。團隊在太平洋選擇了三個合適的位置，這些位置地殼是由蔓延的海嶺形成而且是地殼最薄的位置。一旦鑽探設備成功穿過海水抵達海底，他們將在海洋盆地鑽出一個只有30厘米寬的孔洞。鑽頭需要每工作50至60個小時就更換一次，新鑽頭從4公里上方的船上被引導進入30厘米的孔也為這個項目增加了難度。
