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Erdmantel

Der Erdmantel bezeichnet die Schicht der Erde, die direkt unter der Erdkruste liegt. Er liegt zwischen 30 bis 2.900 km unterhalb der Oberfläche. Die Trennschicht zwischen Erdkruste und Erdmantel wird als Mohorovicic-Diskontinuität ( Moho ) bezeichnet und ist wischen 25 - 70 km mächtig. ( nach neueren Forschungen zwischen 70 - 150 km unterhalb der Erdkruste ). Die Trennschicht zwischen Erdmantel und Erdkern bei ca. 2.900 km heißt Gutenberg-Diskontinuität und bildet wahrscheinlich eine Fest-/Flüssiggrenze.

Die Grenze zwischen dem plastischen Erdmantel und der äußeren, spröden, als Lithosphäre bezeichneten Hülle fällt nicht mit der Grenze zwischen der (chemisch definierten) Erdkruste und dem Erdmantel zusammen, verläuft vielmehr innerhalb des Erdmantels. Die Lithosphäre umfasst neben der spröden Erdkruste auch die äußersten, ebenfalls spröden, Bereiche des (chemisch definierten) Erdmantels. Die Grenze zwischen Lithosphäre und dem Erdmantel ist eine ca. 100 - 200 km mächtige ( tw. bis 400 km ) Zone, die sich durch einen verhältnismäßig hohen Anteil an geschmolzenem Material auszeichnet (jedoch überwiegend aus festem Material besteht). Dieser Bereich wird als Asthenosphäre oder auch, weil er sich durch auffällig geringe Geschwindigkeiten seismischer Wellen auszeichnet, als die Low velocity zone bezeichnet.


Zusammensetzung des Erdmantels

Der Erdmantel ist ebenso wie die Erdkruste fest, unterscheidet sich in seinen mechanischen Eigenschaften und seiner chemischen Zusammensetzung aber erheblich von dieser. Der wesentliche Unterschied zwischen Erdkruste und Erdmantel sind dessen mechanische Eigenschaften und seine chemische Zusammensetzung. Das Mantelgestein wird aus verfestigten, basaltischen Gesteinen gebildet, welche tw. mit der Erdkruste verschmolzen sind, jedoch gleichzeitig durch die Moho von ihr getrennt sind. Die Hauptmineralkomponenten sind Olivin, verschiedene Pyroxene und andere mafische Mineralien. Die typischen Mantelgesteine sind Peridotit, Dunit, Lherzolith und Eklogit und besitzen einen höheren Anteil an Eisen und Magnesium sowie einen geringeren Anteil an Silizium und Aluminium als die Erdkruste.


Temperatur und Druck

Im Erdmantel herrschen Temperaturen zwischen einigen 100°C an der Mantelobergrenze und über 3500°C an der Mantel-Kern-Grenze. Obwohl diese Temperaturen insbesondere in tieferen Bereichen den Schmelzpunkt des Mantelmateriales bei weitem übersteigt, besteht der Erdmantel fast ausschließlich aus festem Gestein. Der enorme lithostatische Druck im Erdmantel verhindert die Bildung von Schmelzen, da Gestein im festen Zustand ein geringeres Volumen beansprucht als im flüssigen.

Druck- und Temperaturverhältnisse im Erdmantel führen dazu, daß das Mantelmaterial auch im festen Zustand fließfähig ist. Mantelgestein ist daher auch nicht mehr spröde (im Gegensatz zu Krustengesteinen) sondern plastisch verformbar (wie z. B. Knetmasse), und zerbricht deswegen auch nicht. Obwohl man annehmen könnte, daß es unterhalb von ca. 300 km Tiefe keine Erdbeben mehr gibt, lassen sich dennoch Tiefenbeben zwischen 400 km und 670 km unter der Erdoberfläche registrieren.


Konvektion des Erdmantels

Bedingt durch den Temperaturunterschied zwischen der Erdkruste und dem äußeren Erdkern findet im Erdmantel eine konvektive Stoffzirkulation statt, die nicht zuletzt durch die Fließfähigkeit des Mantelmateriales ermöglicht wird. Dabei steigt heißes Material von der Kern-Mantel-Grenze als Diapir in höhere Bereiche des Erdmantels auf, während kühleres (und schwereres) Material nach unten sinkt. Während des Aufstieges kühlt das Mantelmaterial adiabatisch ab, d.h. seine Temperatur wird geringer, da sich aufgrund der mit dem Aufstieg verbundenen Druckentlastung seine Wärmemenge auf ein größeres Volumen verteilt. In der Nähe der Lithosphäre kann die Druckentlastung dazu führen, das Material des Manteldiapirs partiell aufschmilzt (und Vulkanismus und Plutonismus verursacht).

Die Konvektion des Erdmantels ist ein chaotischer (im Sinne der Strömungsmechanik) Prozess, der die Kontinentaldrift antreibt. Die Bewegungen der Kontinente und des Erdmantels sind dabei partiell entkoppelt, da aufgrund der Rigidität der Erdkruste sich eine Krustenplatte nur als ganzes bewegen kann. Die Kontinentaldrift ist daher nur ein unscharfes Abbild der Bewegungen an der Obergrenze des Erdmantels. Die Konvektion des Erdmantels ist noch nicht im einzelnen geklärt. Es gibt verschiedene Theorien, nach denen der Erdmantel in verschiedene Stockwerke separater Konvektion unterteilt ist.


Plumes / Mantle Plumes

Plumes sind aufsteigende Ströme heißen Materials aus dem Erdmantel, welche sich säulenartig zur Erdoberfläche hin bewegen. Es wird angenommen, daß sie sich im Bereich der Gutenberg-Diskontinuität ( thermische oder "D" - Grenzschicht in ca. 2.900 km Tiefe ), nach neueren Erkenntnissen jedoch in oder direkt unterhalb der Mantelübergangszone ( 410 km bis 660 km Tiefe)entstehen und den zähplastischen Erdmantel durchqueren und sich anschließend pilzförmig unter der Lithosphäre verbreitern.

siehe > Plume


Mantelquelle

Bezeichnung für die Herkunft von Schmelzen aus dem Erdmantel (keine manifestierten oder krustalen Schmelzen ).

Links: > Erdkruste, Erde, Plattentektonik, Magnetismus, Diskontinuität, Mantelquelle, Magma, Plume


Quellangaben

  • Erweitert (Diskontinuität, Plume, neue Erkenntnisse u.a.): Collector

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