In der Welt der Erdwissenschaften ist der Erdmantel wahrscheinlich eines der am wenigsten verstandenen Gebiete. In diesem Artikel wird dieser geheimnisvolle, unter der Erdkruste liegende Teil unseres Planeten detailliert beleuchtet. Es wird nicht nur geklärt, was der Erdmantel ist, sondern auch seine Funktionen im Sonnensystem und eine vereinfachte Erklärung dieses komplexen geographischen Phänomens. Des Weiteren wird der Aufbau des Erdmantels mit einem Blick auf seine verschiedenen Schichten, sowie seine Eigenschaften, wie Temperatur und Dicke, untersucht. Aktuelle Forschungen und Entdeckungen, insbesondere im Bereich der Erdmantelbohrung, runden diesen umfassenden Überblick ab.
Was ist der Erdmantel? - Definition
Der Erdmantel ist die Schicht der Erde, die sich zwischen der dünnen äußeren Erdkruste und dem inneren Erdkern befindet. Es ist der umfangreichste Teil der Erde, der etwa 84% des Planetenvolumens und etwa 67% der Masser der Erde ausmacht.
Geographisch betrachtet, ist der Erdmantel der Ort, an dem die meiste geologische Aktivität stattfindet. Hier entstehen Gesteine, die durch den Prozess der Konvektion an die Oberfläche gelangen und an bestimmten Punkten auf der Erde als Vulkanismus erscheinen.
Die Funktion des Erdmantels für das Sonnensystem
Im Kontext des Sonnensystems spielt der Erdmantel eine entscheidende Rolle, da er zur Temperaturkontrolle und Stabilität der Erde beiträgt.
Beispielsweise wirkt der Mantel als Wärmeisolation für den Erdkern. Durch die hohe mächtigkeit des Erdmantels wird die Wärmeleitung stark verlangsamt und die innere Hitze wird erhalten. Dies hält den Erdkern vor Abkühlung und damit den Ausfall des Geodynamo-Effekts ab, der das Erdmagnetfeld erzeugt.
Eine außergewöhnliche Funktion des Erdmantels ist die Konvektion sowie die Platten-Tektonik, die die Oberfläche der Erde ständig verändert und an einer Vielzahl von natürlichen Phänomenen, wie Erdbeben und Vulkanismus, beteiligt ist.
Erdmantel einfach erklärt - eine kurze Einführung
Beim Erdmantel handelt es sich um eine feste, aber plastische Schicht. Er wird in den oberen Mantel und den unteren Mantel unterteilt, getrennt durch die sogenannte Übergangszone.
- Der obere Erdmantel erstreckt sich von der Mohorovičić-Diskontinuität (oder kurz Moho, die die Erdkruste vom Erdmantel trennt) bis in eine Tiefe von etwa 410 Kilometern. Magma, welches in Vulkanen an die Oberfläche kommt, stammt meist aus dem oberen Mantel.
- Der untere Erdmantel erstreckt sich von der Untergrenze der Übergangszone bis hin zur Gutenberg-Diskontinuität (oder G-Diskontinuität), welche die Grenze zum äußeren Erdkern markiert, in einer Tiefe von etwa 660 bis 2900 Kilometer.
Es ist interessant zu betonen, dass trotz der hohen Temperaturen im Mantel das Gestein nicht schmilzt. Der hohe Druck hält die Atome zusammen und verhindert ein Aufschmelzen. Nur an Stellen, wo der Druck sinkt, kann das Gestein aufschmelzen und Magma bilden.
Konvektionsströmungen im Erdmantel sind ein klassisches Beispiel für die Dynamik im Erdinneren. Durch die Hitze des Erdkerns erwärmt sich der Mantel, dehnt sich aus und steigt aufgrund der geringeren Dichte auf. Sobald es die Oberfläche erreicht, kühlt es ab, verdichtet sich und sinkt erneut in den Mantel hinein. Dieser Zyklus wiederholt sich ständig und treibt die Plattentektonik der Erde an.
Der Aufbau des Erdmantels
Nimmst du eine Zwiebel, lässt dich jeder Schnitt in eine tiefere Schicht blicken, ähnlich verhält es sich mit dem Erdmantel. Der Erdmantel ist der Teil der Erde, der sich zwischen der Erdkruste und dem Erdkern erstreckt und ist, im Gegensatz zur Erdkruste und zum Erdkern, relativ gleichförmig zusammengesetzt. Im Wesentlichen besteht er aus Gesteinen, die reich an Silikaten sind.
Oberer Erdmantel - unmittelbar unter der Erdkruste
Der obere Erdmantel beginnt dort, wo die Erdkruste endigt, an einer Grenze, die als Mohorovičić-Diskontinuität bekannt ist. Diese diskontinuität ist die Trennlinie zwischen Erdkruste und Erdmantel und wurde nach dem kroatischen Seismologen Andrija Mohorovičić benannt, der sie entdeckte.
Die Gesteine des oberen Erdmantels sind überwiegend Peridotite, die aus Mineralen wie Olivin und Pyroxen bestehen. Der obere Erdmantel erstreckt sich bis zu einer Tiefe von etwa 410 Kilometern unter der Erdoberfläche. Hier beginnt die sogenannte Übergangszone zum unteren Mantel. Im oberen Mantel bewegen sich die Erdplatten, was zu tektonischen Aktivitäten wie Erdbeben und Vulkanismus führt.
Unterer Erdmantel - der Weg zur Erdmitte
Unterhalb der Übergangszone beginnt der untere Earthemantel. Dieser erstreckt sich bis zu einer Tiefe von etwa 2900 Kilometern. In dieser Region des Erdmantels überwiegen Mineralien wie Bridgmanit und Ferroperiklas, die durch starken Druck bei hohen Temperaturen entstehen.
Obwohl der untere Erdmantel aus ähnlichen Materialien wie der obere Erdmantel besteht, ändern sich die Eigenschaften dieser Materialien unter dem extremen Druck und den hohen Temperaturen. Der untere Erdmantel ist starrer und weniger plastisch als der darüber liegende obere Mantel. Tiefer gelegene Bereiche sind in permanenter Bewegung und komplexen Konvektionsströmungen unterworfen.
Erdmantel Schichten
Eine detaillierte Betrachtung des Erdmantels zeigt eine Ergänzung zum allgemeinen Modell von oberem und unterem Mantel. So ermöglicht es die Seismologie, weitere Unterteilungen vorzunehmen:
- Die asthenosphärische Schicht, die sich von 100 bis 350 Kilometern erstreckt, ist eine Zone geringerer Härte und spielt eine wichtige Rolle in der Plattentektonik, da sich hier die tektonischen Platten quasi "auf ihr abstützen" können.
- Die lithosphärische Schicht, die ersten 100 Kilometer unter der Erdoberfläche, umfasst die äußere Erdkruste sowie den obersten Teil des Erdmantels.
Unterschiede in Resonanzfrequenzen, die von Seismographen aufgezeichnet werden, weisen auf deutliche Trennungen zwischen diesen Schichten hin. By using seismic wave measurements, scientists can establish models for mantle’s properties at various depths, helping us understand the dynamic mechanism much better.
Wenn du die Schichten des Erdmantels mit einer Zwiebelschale vergleichen möchtest, kannst du dir die lithosphärische und die asthenosphärische Schicht wie die Außenhülle der Zwiebel vorstellen, die aus leicht unterschiedlichen Materialien bestehen und unterschiedliche Funktionen für die Zwiebel und die Erde übernehmen.
Eigenschaften des Erdmantels
Denken wir an den Erdmantel, so stellen sich Fragen zu seiner Dicke, seiner Temperatur und Spannungen seiner Erforschung. Alle diese Aspekte erzählen uns mehr über diesen faszinierenden Teil der Erde, der eine wichtige Rolle in physischen und geodynamischen Prozessen spielt.
Erdmantel Temperatur
Die Temperatur im Erdmantel hängt von der Tiefe und der geologischen Aktivität ab. Generell gilt, je tiefer man unter die Erdoberfläche gelangt, desto höher die Temperatur. Dies liegt an der erhöhten radioaktiven Zersetzung und dem Druck, der Wärme erzeugt.
Die Temperatur am oberen Rand des Erdmantels liegt etwa bei 500 bis 900 Grad Celsius. Mit zunehmender Tiefe steigt die Temperatur an. In der Übergangszone, die in einer Tiefe von 400 bis 700 Kilometer liegt, wird es schon etwa 1.000 bis 1.500 Grad heiß. Am unteren Rand des Erdmantels, der an den äußeren Erdkern grenzt, kann die Temperatur sogar auf über 4.000 Grad Celsius ansteigen, nahe der Temperatur an der Oberfläche der Sonne.
Die genaue Temperatur im Erdmantel zu messen, ist eine Herausforderung und es ist wichtig zu beachten, dass die genannten Zahlen auf Modellen und Schätzungen basieren. Durch das Studieren von Erdbebenwellen, Hochdruck-Labor-Experimenten und Computersimulationen können Wissenschaftler ziemlich genaue Vorstellungen entwickeln, die immer weiter verfeinert und angepasst werden.
Erdmantel Dicke - Wie dick ist der Erdmantel wirklich?
Die Dicke des Erdmantels beträgt etwa 2.900 Kilometer und stellt damit den größten Teil der Erde dar. Um ein bisschen Kontext zu geben, die durchschnittliche Dicke der Erdkruste beträgt nur etwa 30 Kilometer.
Er besteht aus zwei Hauptteilen, dem oberen und dem unteren Erdmantel. Der obere Erdmantel reicht von der Mohorovičić-Diskontinuität an der Unterseite der Erdkruste bis in eine Tiefe von etwa 410 Kilometern. Der untere Erdmantel erstreckt sich von dort bis zu der Gutenberg-Diskontinuität, die den Erdmantel vom Erdkern abgrenzt.
Um sich die Dicke des Erdmantels vorzustellen, kann man sich vor Augen halten, dass die Distanz von der Erdoberfläche bis zum tiefsten Punkt des Ozeanbodens, dem Marianengraben, lediglich etwa 11 Kilometer beträgt, weniger als 0,4 Prozent der gesamten Dicke des Erdmantels.
Erdmantel Bohrung
Die Durchführung einer Erdmantel Bohrung stellt eine der großen Herausforderungen in der Geowissenschaft dar. Bis heute ist es noch nicht gelungen, bis in den Erdmantel vorzudringen. Der tiefste Punkt, der bisher erreicht wurde, liegt in der Kola-Superdeep-Bohrung in Russland mit einer Tiefe von 12 Kilometern.
Trotzdem haben Wissenschaftler wertvolle Erkenntnisse über die Zusammensetzung des Erdmantels gewonnen. Eine Quelle von Information sind Peridotite, Gesteine die aus dem Erdmantel stammen und etwa 40 Kilometer unter der Erdoberfläche gefunden werden können. Außerdem geben Kimberlite, vulkanische Gesteine, die zu den tiefsten der Erde zählen und Diamanten enthalten können, Aufschluss über den Erdmantel.
In den kommenden Jahren und Jahrzehnten wird es spannend bleiben, welche Fortschritte die Wissenschaft im Bezug auf die Erdmantel Bohrung macht. Jeder Fortschritt hier kann unser Verständnis von Erdprozessen wie Vulkanismus und Erdbeben erweitern und uns dabei helfen, bessere Modelle der Erdstruktur und -dynamik zu entwickeln.
Erdmantel - Das Wichtigste
- Der Erdmantel ist der größte Teil der Erde, der zwischen der Erdkruste und dem Erdkern liegt und meiste geologische Aktivität stattfindet.
- Der Erdmantel spielt eine kritische Rolle im Kontext des Sonnensystems, indem er zur Temperaturregelung und Stabilität der Erde beiträgt. Der Mantel funktioniert auch als Wärmeisolator für den Erdkern.
- Der Erdmantel ist in oberen und unteren Mantel geteilt, getrennt durch die Übergangszone. Der obere Mantel erstreckt sich bis zu einer Tiefe von etwa 410 Kilometern und der untere Mantel von etwa 660 bis 2900 Kilometer.
- Trotz hoher Temperaturen schmilzt das Gestein im Erdmantel nicht aufgrund des hohen Drucks. Nur an Stellen, wo der Druck sinkt, kann das Gestein aufschmelzen und Magma bilden.
- Erdmantel besteht aus Gesteinen, reich an Silikaten. Der obere Erdmantel besteht hauptsächlich aus Peridotiten, während der untere Erdmantel vor allem Mineralien wie Bridgmanit und Ferroperiklas enthält.
- Die Temperatur im Erdmantel steigt mit zunehmender Tiefe von etwa 500 bis 900 Grad Celsius an der Oberfläche bis auf über 4000 Grad Celsius am unteren Rand.
- Die Dicke des Erdmantels beträgt etwa 2900 Kilometer, was etwa 84% des Planetenvolumens ausmacht.
- Bis heute ist es noch nicht gelungen, bis in den Erdmantel vorzudringen. Der tiefste Punkt, der bisher erreicht wurde, liegt in der Kola-Superdeep-Bohrung in Russland mit einer Tiefe von 12 Kilometern.
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