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Auf der Reise zum Mittelpunkt der Erde
Zähfließend, aber trotzdem fest –
der Erdmantel
Der Erdmantel ist die mittlere und
gleichzeitig dickste Schicht des Erdinneren:
82 Prozent des Gesamtvolumens
der Erde nimmt er ein. Der
Erdmantel reicht von knapp unter
der Erdoberfläche an den mittelozeanischen
Rücken bis in eine Tiefe
von 2.890 Kilometern, der Grenze
des äußeren Erdkerns. Während
die Erdkruste vorwiegend aus Silizium-
und Aluminiumverbindungen
besteht, hat im Erdmantel zwar auch
das Siliziumdioxid (SiO 2 ) den größten
Anteil, dann aber folgen Magnesium-,
Kalzium- und Eisenverbindungen.
Kontinentale
Schelfsedimente
Der oberste Bereich des Erdmantels ist fest, er bildet mit der Erdkruste die
harte Schale der Erde, die Lithosphäre. Darunter, meist zwischen 30 und 100 Kilometern
Tiefe, beginnt die Asthenosphäre. Sie ist benannt nach dem griechischen
Wort asthenos (weich). Sie umfasst den oberen Bereich des Erdmantels bis in eine
Tiefe von rund 200 Kilometern. In Messungen mit Erdbebenwellen wirkt dieser
Mantelbereich wie eine gigantische Bremse: Die Sekundärwellen kommen hier
kaum vorwärts, werden zum großen Teil absorbiert.
Aber warum? Die Erklärung liegt in der großen Besonderheit des Erdmantels:
Denn die Temperaturen reichen in ihm von mehreren hundert Grad Celsius
an der Grenze zur Erdkruste bis zu mehr als 3.500 °C am Übergang zum Erdkern.
Doch trotz dieser enormen Hitze besonders in den größeren Tiefen ist der Mantel
keineswegs flüssig. Stattdessen sorgt der hohe Druck dafür, dass die Gesteine
einen Zwischenzustand einnehmen: Sie sind zwar fest, aber plastisch und verformbar.
Sogar langsames Fließen ist in diesem Zustand möglich. Und genau dieses
Fließen und Strömen ist der Motor für einige der prägendsten Prozesse der
Erde. Ohne diese so genannte Mantelkonvektion gäbe es weder Erdbeben noch
Vulkane, und auch viele Inseln wie Hawaii existierten nicht.
km
Kontinentale
Kruste
Lithosphäre
Asthenosphäre
Kontinentale
Schelfsedimente
Ozeanische
Kruste
Mohorovičić-Diskontinuität
Grenze Erdkruste/Erdmantel
Erdkruste
Erdmantel
Die Kruste und der feste Teil des
Erdmantels bilden zusammen
die Lithosphäre. Die kontinentale
Kruste ist deutlich mächtiger
als die ozeanische, dafür aber
weniger dicht. © MMCD NEW
MEDIA
Typisches Gestein der ozeanischen
Kruste: Basalt, hier als
Säulen auf der schottischen Insel
Staffa. © Hartmut Josi Bennöhr/
GFDL
Eine Konvektion tritt immer dann auf, wenn ein fließendes Material von unten
her erhitzt wird – beispielsweise auch bei einem Topf mit Wasser auf einer heißen
Herdplatte: Am Boden des Topfes sind die Temperaturen am größten. Das Wasser
erwärmt sich dort, dehnt sich aus und steigt nach oben. Dort, an der Wasseroberfläche
sind die Temperaturen am niedrigsten. Das Wasser kühlt hier wieder ab und
sinkt erneut nach unten, in Richtung Topfboden. Im Erdmantel läuft der Prozess im
Prinzip genauso ab: Ausgelöst durch die Hitze im unteren Erdmantel steigt heißes
Magma nach oben. An einigen Stellen, den mittelozeanischen Rücken, gelangt
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