Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Stau im Erdmantel

01.04.2013
Mineralogen der Universitäten Jena und Bayreuth erklären im Fachmagazin „Nature Geoscience“, warum die Plattentektonik mancherorts zum Stillstand kommt

Die Erde ist in Bewegung. Was wir als festen Boden unter unseren Füßen wahrnehmen, verändert sich in Wahrheit ständig: Innerhalb eines Jahres driften Afrika und Amerika am mittelatlantischen Rücken einige Zentimeter auseinander, während sich der Boden des Pazifiks unter den südamerikanischen Kontinent schiebt.

„In ein paar Millionen Jahren wird Afrika auseinandergebrochen sein und Nordaustralien am Äquator liegen“, sagt Prof. Dr. Falko Langenhorst von der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Die Plattentektonik führe zu einer permanenten Erneuerung der Ozeanböden, erläutert der Mineraloge. Die Lücken zwischen den driftenden Platten werden durch aufsteigendes geschmolzenes Gestein gefüllt und neue Ozeankruste entsteht. In anderen Regionen tauchen die Platten tief ins Innere der Erde ab und vermischen sich mit dem umgebenden Erdmantel.

Als einziger Planet unseres Sonnensystems betreibt die Erde ein solches regelmäßiges „Face Lifting“. Doch das ständige Auf und Ab der Erdkruste verläuft nicht überall reibungslos. „Seismische Messungen zeigen, dass in manchen Regionen, wo sich eine Platte unter eine andere schiebt, die Bewegung stagniert, sobald das Gestein eine bestimmte Tiefe erreicht hat“, sagt Prof. Langenhorst. Was den „Stau“ in den sogenannten Subduktionszonen verursacht, war bislang ungeklärt. In der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Nature Geoscience“ legen Prof. Langenhorst und Geowissenschaftler der Uni Bayreuth nun erstmals eine Erklärung für dieses Phänomen vor (DOI: 10.1038/NGEO1772).

Demnach bleibt das Gestein der abtauchenden Ozeanplatte in 440 bis 650 Kilometern Tiefe – in der Übergangszone zwischen oberem und unterem Erdmantel – einfach stecken. „Der Grund dafür ist in der langsamen Diffusion und Umwandlung von Mineralkomponenten zu finden“, erklärt Mineraloge Langenhorst. Anhand von Hochdruckexperimenten konnten die Forscher zeigen, dass unter den vorherrschenden Druck- und Temperaturverhältnissen in dieser Tiefe der Elementaustausch zwischen den Hauptmineralen der subduzierten Ozeanplatte, Pyroxen und Granat, extrem verlangsamt ist. „Die Auflösung der Pyroxen-Komponente im Granat ist so langsam, dass das abtauchende Gestein nicht mehr an Dichte zunimmt und deshalb stagniert“, sagt der Jenaer Forscher.

Interessanterweise staut es sich im Erdmantel gerade dort, wo der Ozeanboden besonders schnell ins Erdinnere abtaucht. „Im Tonga-Graben vor Japan zum Beispiel ist die Subduktionsgeschwindigkeit sehr hoch“, weiß Prof. Langenhorst. Dadurch bleibt das absinkende Gestein der ozeanischen Platte länger relativ kalt, was den Elementaustausch zwischen den Mineralkomponenten besonders erschwert. „Bis sich nur 1 mm kleine Pyroxen-Kristalle im Granat lösen, dauert es rund 100 Millionen Jahre, so lange stagniert die abtauchende Platte“, beschreibt Langenhorst den Gesteinsstau. Der kann sich erst an der Grenze zum unteren Erdmantel wieder auflösen. Dann nämlich wandelt sich Pyroxen aufgrund des höheren Drucks, der in 650 Kilometern Tiefe vorherrscht, in das Mineral Akimotoit um. „Das könnte zu einem schlagartigen Anstieg der Gesteinsdichte führen und würde das Absinken in größere Tiefen ermöglichen.“

Original-Publikation:
Van Mierlo VL et al. Stagnation of subducting slabs in the transition zone due to slow diffusion in the majoritic garnet. Nature Geoscience, DOI: 10.1038/NGEO1772
Kontakt:
Prof. Dr. Falko Langenhorst
Institut für Geowissenschaften der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Carl-Zeiss-Promenade 10, 07745 Jena
E-Mail: falko.langenhorst[at]uni-jena.de

Dr. Ute Schönfelder | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-jena.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht AWI-Forscher messen Rekordkonzentration von Mikroplastik im arktischen Meereis
25.04.2018 | Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

nachricht Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas
20.04.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neuer Impfstoff-Kandidat gegen Malaria erfolgreich in erster klinischer Studie untersucht

25.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Erkheimer Ökohaus-Pionier eröffnet neues Musterhaus „Heimat 4.0“

25.04.2018 | Architektur Bauwesen

Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

25.04.2018 | Energie und Elektrotechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics