Kleines Lehrbuch der Astronomie und Astrophysik - Astronomie.de

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Inneres Sonnensystem
Von der mineralogischen Zusammensetzung her dürfte es sich bei einer Dichte von ungefähr 3300
kg/m³ bei den Gesteinen, die diese Schicht bilden, um Peridotite und Eklogite handeln. Unter einem
Peridotit versteht man Pyroxen mit einem hohen Olivin-Anteil [ ( Mg , Fe)
2 SiO4
]. Eklogite sind
dagegen Pyroxene mit einem hohen Granat-Anteil. Ihre elastischen Eigenschaften können die
beobachteten seismischen Geschwindigkeiten gut erklären. Werden diese Gesteine aufgeschmolzen,
dann entstehen basaltische Magmen wie man sie von den Riftzonen (Mittelozeanische Rücken) her
kennt.
In der Asthenosphäre befinden sich in lokal aufgeschmolzenen Magmakammern auch die
Vulkanherde. Sie können seismologisch durch eine genaue Analyse der Scherwellenausbreitung
nachgewiesen werden. Die B-Schicht wird durch die Byerly-Diskontinuität abgeschlossen.
C-Schicht, Übergangszone zwischen oberen und unteren Mantel
Diese Schicht liegt zwischen 400 und 1000 km Tiefe und der Druck erreicht Werte von 160 bis 450
kbar. Sie ist durch ein starkes Anwachsen der Geschwindigkeit seismischer Wellen gekennzeichnet. In
ihr können nur Hochdruckmodifikationen von Silikaten wie z.B. Stishovit existieren. Ihre Entstehung
geht mit einer Volumenverkleinerung und damit einer Dichteerhöhung einher. Sie scheint im
Unterschied zum unteren Mantel sehr inhomogen zu sein, da sich in ihr chemische Veränderungen
abspielen, insbesondere der druckbedingte Zerfall von Silikaten in Oxide. In einer Tiefe von 660 km
findet man eine weitere Diskontinuität, die den oberen Erdmantel vom unteren Erdmantel trennt.
Außerdem befinden sich in der C-Schicht die tiefsten bekannten Erdbebenherde. Diese Tiefenbeben
entstehen wahrscheinlich durch das Aufbrechen subduzierter Platten, was auch ihre spezifische
räumliche Verteilung im Erdinneren erklärt.
Die C-Schicht wird manchmal auch als Mesosphäre bezeichnet, da sie die Übergangszone zwischen
dem oberen und unteren Mantel darstellt.
D-Schicht, Unterer Mantel
Der untere Mantel erstreckt sich von 1000 km Tiefe bis zur Gutenberg-Wiechert-Diskontinuität in
2890 km Tiefe, welche die Kern-Mantel-Grenze zwischen 2700 und 2890 km Tiefe anzeigt. Diese
Grenzschicht wird auch als D’’ bezeichnet. Sie ist, wie neuere Untersuchungen zeigen, nach unten
nicht scharf begrenzt, d.h. Stücke fester Materie reichen in den geschmolzenen Teil des äußeren
Erdkerns hinein. In diesem Bereich, die auch als „core-rigidity-Zone“ bezeichnet wird, vermutet man
die Wurzeln sogenannter Mantelplume (Diapire), über die sich auf der Erdoberfläche Schildvulkane
wie z.B. auf Hawaii türmen. Die Entstehung dieser Übergangsschicht ist noch nicht völlig verstanden.
Sie hängt wahrscheinlich mit dem allmählichen Wachsen des festen inneren Erdkerns zusammen. Im
oberen Bereich der flüssigen Fe-Ni-Schmelze kondensieren leichtere Minerale aus, die nach oben
steigen und sich unter der festen Mantelgrenze ansammeln. Der Druck überschreitet im unteren
Mantel die 1 Mbar-Grenze und die Temperaturen liegen zwischen 1800 K und 2800 K.