Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stabile Bewegungszentren im Erdmantel

27.06.2013
Eine neuartige Beschreibung der Plattentektonik lässt die Stabilität darunterliegender Mantelströmungen erkennen

Seit rund 250 Millionen Jahren verhalten sich die Auf- und Abwärtsströmungen im Erdmantel sehr stabil. Diese für die Bewegung der tektonischen Platten verantwortlichen Konvektionsströmungen im halbflüssigen Gestein unterhalb der Erdkruste konnten nun zu den Bewegungsmustern auf der Erdoberfläche in Beziehung gesetzt werden, wie in der aktuellen Ausgabe von Nature (Nr, 498, 27 June 2013) berichtet wird.


© Clint Conrad / University of Hawaii
Vereinfachte Darstellung des Zusammenhangs zwischen Plattenbewegungen, Mantelkonvektion und Large Low Shear Velocity Provinces (in rot).


© Clint Conrad / University of Hawaii
Plattentektonischer Dipol und Quadrupol während der letzten 250 Millionen Jahre. Die konvergenten Pole werden durch ein Plus, die divergenten Pole durch ein Minus symbolisiert. Die Größe der Symbole zeigt die Stärke des Dipol- und Quadrupolmoments an.

Zugleich ergaben sich Hinweise darauf, dass auch die bei der Beobachtung von Erdbebenwellen festgestellten Anomalien der Wellenausbreitung im Erdmantel mit diesen Mustern verknüpft sind.

Kontinentalplatten werden durch Konvektion im darunterliegenden Erdmantel angetrieben, allerdings lässt sich das Konvektionsmuster nicht direkt bestimmen, wenn man nur die Plattenbewegungen kennt. „Die Idee war deshalb, aus Rekonstruktionen von Plattenbewegungen in der geologischen Vergangenheit Informationen zu extrahieren, die auf das darunterliegende Mantelströmungsfeld schliessen lassen“, erläutert Co-Autor Bernhard Steinberger vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ.

Dazu wurden zunächst zwei Bezugspunkte, Dipole, bestimmt, welche die durchschnittliche Bewegung der Platten von einer Hemisphäre weg und zur anderen hin beschreiben. Weiterhin wurden "Quadrupole" bestimmt: Damit können die Bewegungen von zwei gegenüberliegenden Punkten weg (divergente Pole) zu zwei 90 Grad davon entfernten Punkten hin (konvergente Pole) beschrieben werden. Dipol und Quadrupol sind Bestimmungsgrößen in einer mathematischen Methode, die schon häufig zur Beschreibung physikalischer Beobachtungen, z.B. der Abläufe im Erdmagnetfeld, Anwendung fand.

Dieses Verfahren wurde hier erstmals auf die Plattentektonik angewandt. Eine solche Betrachtungsweise konnte gewählt werden, weil zum gegenwärtigen Zeitpunkt Dipol und Quadrupol der Plattenbewegungen jeweils sehr gut mit den entsprechenden Größen der unterliegenden Antriebskräfte durch Strömungen im Erdmantel und in den Mantel abtauchenden Lithosphärenplatten übereinstimmt. Es liegt deshalb nahe, eine entsprechend gute Übereinstimmung auch für die Vergangenheit anzunehmen, für die es keine Möglichkeit gibt, Mantelströmungen direkt aus Beobachtungen zu ermitteln.

Diese neuartige Beschreibung der Plattentektonik ergab erstaunliche Resultate. Die Konvektionsmuster im Erdmantel erweisen sich als sehr stabil: „Gegenwärtig stimmen die konvergenten Pole gut mit großräumigen Abwärtsströmungen im Mantel überein, und die divergenten Pole mit Aufwärtsströmungen“, erläutert GFZ-Forscher Steinberger.

„Während der letzten 250 Millionen Jahre hat sich der konvergente Dipol immer im Gebiet von Asien befunden, während sich die divergenten Quadrupole immer in den Gebieten des gegenwärtigen östlichen Afrika und östlichen Pazifiks befunden haben. Wir schliessen daraus, dass die darunterliegenden Auf- und Abströme auch entsprechend stabil waren.“

Ein weiteres Ergebnis der Studie ist, dass die in der globalen Seismologie beobachteten Geschwindigkeitsanomalien der von Erdbeben ausgehenden Scherwellen im Erdmantel mit diesen Mustern gut übereinstimmen. Die divergenten Quadrupole befinden sich jeweils oberhalb des östlichen Randes einer der grossräumigen Scherwellengeschwindigkeitsanomalien (Large Low Shear Velocity Provinces, LLSVPs) im untersten Erdmantel. Steinberger: „Unsere Ergebnisse liefern deshalb ein weiteres Indiz dafür dass die LLSVPs ebenfalls für mindestens 250 Millionen Jahre stabil in ihrer gegenwärtigen Lage waren, und möglicherweise die Mantelkonvektion aktiv beeinflussen.“

Clinton P. Conrad, Bernhard Steinberger and Trond H. Torsvik,
Stability of active mantle upwelling revealed by net characteristics of plate tectonics, Nature, 498, 27 June 2013, doi: 10.1038/nature12203

Franz Ossing | GFZ Potsdam
Weitere Informationen:
http://www.gfz-potsdam.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Klimawandel schwächt tropische Windsysteme
20.10.2017 | MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen

nachricht An der Wurzel des Amazonas: Bodentiefe bestimmt Vegetationstyp
20.10.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise