전이대(Transition zone)는 지구의 맨틀 중 상부 맨틀과 하부 맨틀 사이에 위치한 구간이다. 가장 엄격하게는 약 410~660km 깊이의 지진 불연속면 사이로 정의되며, 더 넓게는 이 불연속면들을 포함하는 약 300~850km 깊이 사이의 구역으로 정의되기도 한다. 맨틀 전이대(mantle transition zone, MTZ)라고도 불린다.
위치와 범위
지구의 맨틀은 지진파 속도의 갑작스러운 변화(불연속면)를 기준으로 상부 맨틀, 전이대, 하부 맨틀로 구분된다. 전이대는 약 410km 깊이의 불연속면과 약 660km 깊이의 불연속면 사이에 해당한다.
주요 특징
410km 불연속면
약 410km 깊이에서 감람석(α-Mg₂SiO₄)이 와즐리석(β-Mg₂SiO₄)으로 상전이(phase transition)하는 지점이다. 이 상전이는 압력 증가에 따라 광물 결정 구조가 더 조밀하게 재배열되면서 발생한다. 클라페롱 기울기(Clapeyron slope)에 따르면, 섭입대와 같은 차가운 지역에서는 더 얕은 깊이에서, 맨틀 플룸과 같은 뜨거운 지역에서는 더 깊은 깊이에서 이 불연속면이 나타난다.
660km 불연속면
약 660km 깊이에서 링우다이트(γ-Mg₂SiO₄)가 브리지마나이트와 페리클레이스로 상전이하는 지점이다. 이 반응은 흡열 반응이며 점성 점프(viscosity jump)를 유발한다. 차가운 하강 물질(섭입하는 판)이 이 경계면 위에 고이거나 통과하지 못하고 정체되는 현상이 관찰된다.
520km 불연속면
약 520km 깊이에서 감람석의 β상에서 γ상으로의 전이 및 석류석의 상전이와 관련된 또 다른 불연속면이 존재하나, 지진학 데이터에서 간헐적으로만 관찰된다.
구성 물질
전이대를 포함한 지구의 맨틀은 주로 초고철질 화성암인 감람암(peridotite)으로 구성되어 있다. 전이대 깊이의 고압 환경에서는 감람석이 와즐리석, 링우다이트 등 더 조밀한 고압 광물로 변환된다.
지구역학적 중요성
전이대는 지구 내부의 물질 이동과 열전달 시스템에서 중요한 역할을 한다. 섭입하는 판이 전이대에 도달하여 정체되거나 통과하는 과정은 맨틀 대류와 화산 활동에 영향을 미친다. 또한 전이대는 지구 내부의 물(수산기, OH⁻)을 저장하는 중요한 저장소 역할을 할 수 있는 것으로 연구되고 있다.
