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 Biber verändern das Gesicht der Arktis
16.07.2018 | Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung

nachricht Drohnen zählen Tiere in Afrika
11.07.2018 | Schweizerischer Nationalfonds SNF

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungen

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

Vernetzte Beleuchtung: Weg mit dem blinden Fleck

18.07.2018 | Energie und Elektrotechnik

BIAS erhält Bremens größten 3D-Drucker für metallische Luffahrtkomponenten

18.07.2018 | Verfahrenstechnologie

Verminderte Hirnleistung bei schwachem Herz

18.07.2018 | Medizin Gesundheit

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