Welchen Aggregatzustand hat der obere Erdmantel?
Die Lithosphäre, die feste äußere Hülle unseres Planeten, umfasst sowohl die Erdkruste als auch den oberen Teil des Erdmantels. Dieser erstreckt sich bis in etwa 700 Kilometer Tiefe und besteht aus festem, wenn auch plastisch verformbarem Gestein, das tektonischen Bewegungen unterliegt.
Der obere Erdmantel: Fest, aber nicht starr
Die Frage nach dem Aggregatzustand des oberen Erdmantels ist nicht mit einem einfachen “fest” zu beantworten. Während er im Vergleich zum flüssigen äußeren Erdkern zweifellos fest ist, besitzt er eine entscheidende Besonderheit: seine duktile Verformbarkeit. Diese macht ihn zu einem geologisch aktiven Bereich, der die Plattentektonik antreibt.
Die oben genannte Aussage, der obere Erdmantel sei “fest, wenn auch plastisch verformbar”, trifft den Nagel auf den Kopf. Das Gestein im oberen Erdmantel besteht hauptsächlich aus Silikatmineralien wie Olivin und Pyroxenen. Im Gegensatz zum spröden Verhalten der Erdkruste, die bei Spannung bricht, verformt sich das Gestein des oberen Erdmantels unter langsamem, anhaltendem Druck und hohen Temperaturen duktil. Man kann sich das vorstellen wie Knete: Sie ist fest, lässt sich aber über lange Zeiträume verformen, ohne zu zerbrechen.
Die Duktilität des oberen Erdmantels resultiert aus der Kombination von Druck und Temperatur in dieser Tiefe. Der immense lithostatische Druck verhindert ein Aufschmelzen des Gesteins, während die hohen Temperaturen die Kristallstruktur der Minerale schwächen und ihre Verformbarkeit erhöhen. Diese Verformung geschieht auf geologischen Zeitskalen, also über Millionen von Jahren. Es handelt sich nicht um ein Fließen wie bei einer Flüssigkeit, sondern um eine extrem langsame, interne Umlagerung von Gesteinsmaterial.
Diese duktile Verformung ist die Grundlage der Plattentektonik. Die tektonischen Platten “schweben” auf dem oberen Erdmantel, genauer gesagt auf der Asthenosphäre, einer relativ schwach ausgeprägten, plastischen Zone innerhalb des oberen Erdmantels. Die Konvektionsströme im Erdmantel, angetrieben durch Wärme aus dem Erdinneren, verursachen die Bewegung der Platten und damit Erdbeben, Vulkanismus und Gebirgsbildung.
Zusammenfassend lässt sich sagen: Der obere Erdmantel ist im physikalischen Sinne fest, jedoch nicht im Sinne von starr und unverschiebbar. Seine duktile Verformbarkeit ist ein essentieller Faktor für die Dynamik der Erde und die Prozesse, die unsere planetare Oberfläche gestalten. Die Unterscheidung zwischen “fest” und “duktil” ist daher entscheidend für das Verständnis der geophysikalischen Prozesse unseres Planeten.
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