Erdmantel

Dieser Text beschreibt Erdmantel.

 id:c1 value:rgb(1,0,0)
 id:c2 value:rgb(0.9,0,0)
 id:c3 value:rgb(0.8,0,0)
 id:c4 value:rgb(0.7,0,0)
 id:c5 value:rgb(0.6,0,0)
 id:c6 value:rgb(0,0,0)

 bar:Leaders width:25 align:left fontsize:S shift:(20,0)

 from:5100 till:6371 color:c1  text:"Innerer Erdkern~5100-6371 km"
 from:2900 till:5100 color:c2  text:"Äußerer Erdkern~2900-5100 km"
 from:900  till:2900 color:c3  text:"Unterer Mantel~900-2900 km"
 from:400  till:900  color:c4  text:"Oberer Mantel~400-900 km"
 from:40   till:400  color:c5  text:"Ãœberganszone~40-400 km"
 from:0    till:40   color:c6  text:"Erdkruste~0-40 km" shift:(-10,16)

Der Erdmantel genannt die Schale in dem Aufbau der Erde, die direkt unter der Erdkruste liegt. Der Erdmantel ist ebenso wie die Erdkruste fest, unterscheidet sich in seinen mechanischen Merkmalen und seiner chemischen Zusammensetzung aber erheblich von dieser.
Mantelgestein besteht aus Olivin, verschiedenen Pyroxenen und anderen mafischen Mineralen. Mantelgestein zeigt daher einen höheren Anteil an Eisen und Magnesium und einen kleineren Anteil an Silizium und Aluminium. Die Unterscheidung zwischen Erdkruste und Erdmantel beruht in dem wesentlichen auf dem unterschiedlichen Chemismus.

Im Erdmantel herrschen Temperaturen zwischen einigen 100 Â°C an der Mantelobergrenze und über 3500 Â°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 in dem Erdmantel verhindert die Bildung von Schmelzen, da Gestein in dem festen Zustand ein kleineres Volumen beansprucht als in dem flüssigen.

Druck- und Temperaturverhältnisse in dem Erdmantel führen dazu, dass das Mantelmaterial auch in dem 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 daher annehmen könnte, dass es unterhalb von ungefähr 300 km Tiefe keine Erdbeben mehr gibt, lassen sich dennoch Tiefenbeben zwischen 400 km und 670 km unter der Erdoberfläche registrieren.

Die Grenze zwischen dem plastischen Erdmantel und der äußeren, spröden, auch Lithosphäre genannten, 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 ein dünner, das heißt einige 10 km mächtiger, Bereich, der sich durch einen verhältnismäßig hohen Anteil an geschmolzenem Material auszeichnet (jedoch überwiegend aus festem Material besteht). Dieser Bereich wird als die Asthenosphäre oder auch, weil er sich durch auffällig kleine Geschwindigkeiten seismischer Wellen auszeichnet, als die low velocity zone genannt.

Bedingt durch den Temperaturunterschied zwischen der Erdkruste und dem äußeren Erdkern findet in dem 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 kleiner, 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 dadurch 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 ca. als ganzes bewegen kann. Die Kontinentaldrift ist daher ca. ein unscharfes Abbild der Bewegungen an der Obergrenze des Erdmantels. Die Konvektion des Erdmantels ist noch nicht in dem einzelnen geklärt. Es gibt verschiedene Theorien, nach denen der Erdmantel in verschiedene Stockwerke separater Konvektion unterteilt ist.