Erdmantel

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Der innere Aufbau der Erde mit den wichtigsten Schalen und ihrer durchschnittlichen Tiefe (chemisches und rheologisches Modell vermischt)

Der Erdmantel wird die mittlere Schale im chemischen Modell vom inneren Aufbau des Erdkörpers. Sie liegt zwischen Erdkruste und Erdkern und ist bei einer durchschnittlichen Mächtigkeit von 2.850 km (Tiefe der Mantel-Kern-Grenze: 2.898 km) die voluminöseste und massereichste dieser drei Schalen. Während die Kruste zu großen Teilen aus relativ aluminiumreichen Gesteinen granitischer (kontinentale Oberkruste) und basaltischer (ozeanische Kruste sowie kontinentale Unterkruste) Zusammensetzung besteht, ist das Material des Erdmantels aluminiumarm und dafür relativ eisen- und magnesiumreich. Das entsprechende ultramafische Gestein des Oberen Mantels wird als Peridotit bezeichnet. Der tiefere Mantel besteht aus Hochdruckäquivalenten des Peridotits. Der Großteil des Erdmantels ist, abgesehen von kleineren Regionen, in dem partielle Schmelzen vorkommen, fest, verhält sich jedoch über geologische Zeiträume hinweg betrachtet plastisch.

Entstehung, Aufbau und Eigenschaften

Der Erdmantel existiert vermutlich bereits seit 4,45 Milliarden Jahren, seit die flüchtigen Elemente größtenteils in die Atmosphäre entgast und die siderophilen metallischen Elemente größtenteils zum damals noch vollständig flüssigen Erdkern abgesunken waren.[1] Seitdem verarmt der Mantel an inkompatiblen Elementen, welche bevorzugt in Schmelze gehen und in die Kruste eingebaut werden, sowie an siderophilen Elementen, welche an der Kern-Mantel-Grenze in den flüssigen äußeren Erdkern übergehen.

Die Masse des Erdmantels beträgt ca. 4,08 · 1024 kg und damit rund 68 % der Gesamtmasse der Erde. Es herrschen Temperaturen zwischen mindestens mehreren 100 °C an der Mantelobergrenze und über 3500 °C an der Mantel-Kern-Grenze.

Obwohl diese Temperaturen insbesondere in tieferen Bereichen den Schmelzpunkt des Mantelmaterials bei atmosphärischen Bedingungen bei weitem übersteigen, besteht der Erdmantel fast ausschließlich aus festem Gestein. Der enorme lithostatische Druck im Erdmantel verhindert die Bildung von Schmelzen.

Mantelkonvektion

Bedingt durch einen Dichteunterschied (welcher vermutlich aus einem Temperaturunterschied resultiert) zwischen der Erdkruste und dem äußeren Erdkern findet im Erdmantel eine konvektive Stoffzirkulation statt, die nicht zuletzt durch die Fließfähigkeit des festen, duktilen Mantelmaterials über Jahrmillionen hinweg ermöglicht wird. Dabei steigt heißes Material aus der Nähe der Kern-Mantel-Grenze als Diapir in höhere Bereiche des Erdmantels auf, während kühleres (und dichteres) Material nach unten sinkt. Während des Aufstieges kühlt das Mantelmaterial adiabatisch ab. In der Nähe der Lithosphäre kann die Druckentlastung dazu führen, dass Material des Manteldiapirs partiell aufschmilzt (und dadurch Vulkanismus und Plutonismus verursacht).

Die Mantelkonvektion ist ein im Sinne der Strömungsmechanik chaotischer Prozess und ein Antrieb der Plattentektonik, wobei sowohl langzeitstabile als auch instabile Konvektionsmodelle diskutiert werden. Dafür ist auch das Absinken der alten, kalten und schweren ozeanischen Kruste an den Subduktionszonen bedeutsam. Die Bewegungen der Lithosphärenplatten des Erdmantels sind dabei partiell entkoppelt, da aufgrund der Rigidität der Lithosphäre sich eine solche Platte (die meisten umfassen sowohl kontinentale als auch ozeanische Kruste) nur als Ganzes bewegen kann. Die Lageänderungen der Kontinente liefern 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.

Siehe auch

Literatur

  • Johann Wolfgang von Goethe, Dankmar Bosse (Hrsg.): Die Metamorphose des Granits. Substanz- und Gestaltbildung des Erdorganismus, Verlag Freies Geistesleben, Stuttgart 1994 (Hrsg.) ISBN 978-3772505485
  • Walther Cloos: Lebensstufen der Erde. Beiträge zu einer organischen Gesteins- und Mineralkunde, Verlag Freies Geistesleben, Stuttgart 1984 ISBN 978-3772504853
  • Wolfhard Wimmenauer: Zwischen Feuer und Wasser: Gestalten und Prozesse im Mineralbereich, Urachhaus Verlag, Stuttgart 1992 ISBN 978-3878389453
  • Dankmar Bosse: Die gemeinsame Evolution von Erde und Mensch: Entwurf einer Geologie und Paläontologie der lebendigen Erde, Verlag Freies Geistesleben, Stuttgat 2002, ISBN 978-3772515934
  • Dankmar Bosse: Die Lebenssphäre der Erde: Ihre Evolution in den geologischen Phänomenen, Rudolf Steiners Forschungen und in Goethes Studien, Verlag Freies Geistesleben, Stuttgart 2012. ISBN 978-3905919370
  • Dankmar Bosse: Goethes Initiation und die Ursphäre der Erde, Verlag Freies Geistesleben, Stuttgart 1995 ISBN 978-3772500701

Weblinks

 Wiktionary: Erdmantel – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. Claude Allègre, Gérard Manhès, Christa Göpel. The age of the Earth, Geochimica et Cosmochimica Acta, Volume 59, Issue 8, April 1995, S. 1445–1456, ISSN 0016-7037, doi:10.1016/0016-7037(95)00054-4.
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