Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fließvorgänge im Erdmantel hängen nur unwesentlich vom Wassergehalt ab

18.06.2013
Seit fast 50 Jahren vertreten Mineralogen und Geophysiker die Meinung, dass bereits geringe Anteile von Wasser im Erdmantel erhebliche Auswirkungen auf die physikalischen Eigenschaften von Mineralen und Gesteinen haben.

Ein höherer Anteil an gelöstem Wasser setze die Festigkeit der Gesteine im oberen Erdmantel stark herab; dadurch würden plattentektonische Vorgänge bis hin zum Driften der Kontinente auf der Erdoberfläche möglich.

Eine neue Studie unter Federführung des Bayerischen Geoinstituts, eines Forschungszentrums der Universität Bayreuth (BGI), stellt diese Sichtweise jedoch infrage. Im Forschungsmagazin "Nature" berichten die Wissenschaftler über ihre Ergebnisse.

Den Hauptbestandteil des oberen Erdmantels, der direkt unterhalb der Erdkruste in einer Tiefe von rund 40 km beginnt und bis etwa 410 km reicht, bilden Olivine. Es handelt sich dabei um Minerale, die der Mineralklasse der Silikate angehören. Sie verdanken ihren Namen, der sich von dem lateinischen Wort "oliva" (Olive) herleitet, ihrer zumeist oliv- bis flaschengrünen Farbe.

Wie stabil diese Minerale bei hohen Temperaturen bleiben, hängt insbesondere davon ab, wie beweglich die in ihnen enthaltenen Silizium-Atome sind. Chemisch gesprochen, ist es die Silizium-Diffusion, die bei hohen Temperaturen den größten Einfluss auf die Stabilität von Olivinen hat. Sie wird durch den Diffusionskoeffizienten mathematisch beschrieben.

Im Rahmen seiner Dissertation am Bayerischen Geoinstitut (BGI) hat Hongzhan Fei den Diffusionskoeffizienten von Silizium in Olivinen bestimmt, und zwar in Abhängigkeit vom Wassergehalt der Olivine. Dabei hat sich herausgestellt, dass die Silizium-Atome in den Olivinen mit steigendem Wassergehalt zwar beweglicher werden, die Silizium-Diffusion also ansteigt. Doch dieser Anstieg fällt sehr gering aus – viel geringer als erwartet.
Hongzhan Fei und die weiteren Autoren der in „Nature“ veröffentlichten Studie kommen deshalb zu dem Schluss, dass der Einfluss des Wassers auf Prozesse im oberen Erdmantel bisher überschätzt wurde. Wie es aussieht, hat das Wasser insbesondere für die Plattentektonik nicht die zentrale Bedeutung, die ihm in der geowissenschaftlichen Forschung bisher zugeschrieben wurde.

Bei den differenzierten Untersuchungen zur Stabilität der Olivine kamen die modernen Forschungstechnologien im Bayerischen Geoinstitut zum Einsatz, die Experimente bei sehr hohen Drücken und Temperaturen ermöglichen. Hongzhan Fei hat dabei eng mit Prof. Dr. Tomoo Katsura zusammengearbeitet, der seit 2010 die Professur für Struktur und Dynamik der Erdmaterie an der Universität Bayreuth innehat. Externe Forschungspartner bei der jetzt in "Nature" veröffentlichten Studie waren das Helmholtz-Zentrum Potsdam (Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ) sowie das Institute for Study of the Earth’s Interior an der Okayama University in Japan.

Zur Person:

Hongzhan Fei hat 2008 an der Zhejiang University in China ein Bachelor-Studium der Geologie abgeschlossen. Anschließend hat er am Institute for Study of the Earth's Interior an der Okayama University in Japan mit den Forschungsarbeiten für eine Dissertation begonnen. Seit 2010 setzt er sein Projekt am Bayerischen Geoinstitut (BGI) der Universität Bayreuth fort.
Veröffentlichung:

Hongzhan Fei, Michael Wiedenbeck, Daisuke Yamazaki and Tomoo Katsura,
Small effect of water on upper-mantle rheology based on silicon self-diffusion coefficients,
in: Nature, 498, 213–215, (13 June 2013)
DOI:10.1038/nature12193

Ansprechpartner:

Prof. Dr. Tomoo Katsura
Bayerisches Geoinstitut (BGI)
Universität Bayreuth
D-95440 Bayreuth
Tel.: +49 (0)921 55 3791
E-Mail: tomo.katsura@uni-bayreuth.de

Hongzhan Fei, B.Sc.
Bayerisches Geoinstitut (BGI)
Universität Bayreuth
D-95440 Bayreuth
Tel.: +49 (0)921 55 3735
E-Mail: hongzhan.fei@uni-bayreuth.de

Christian Wißler | Universität Bayreuth
Weitere Informationen:
http://www.uni-bayreuth.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Weniger Sauerstoff in allen Meeren
16.02.2017 | GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

nachricht Wie viel Biomasse wächst in der Savanne?
16.02.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Im Focus: Sensoren mit Adlerblick

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kniffe mit Wirkung in der Biotechnik

21.02.2017 | Veranstaltungen

Wie ehrlich sind unsere Lebensmittel?

21.02.2017 | Veranstaltungen

Die Welt der keramischen Werkstoffe - 4. März 2017

20.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Kleine Moleküle gegen altersbedingte Erkrankungen

21.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Baukasten-System für die Linienfertigung: Die VL-Baureihe von EMAG

21.02.2017 | Maschinenbau

RWI/ISL-Containerumschlag-Index: Aufwärtstendenz setzt sich fort

21.02.2017 | Wirtschaft Finanzen