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Manteltransitiezone
Die Mantelübergangszone ist in eindimensionalen Modellen von seismische Geschwindigkeiten im Inneren der Erde, wie im Bild PREMI, eine Zone mit schnell ansteigenden Geschwindigkeiten. Die Schalenübergangszone ist mit "MTZ" gekennzeichnet.

Das Schalenübergangszone (Zusamenfassend Übergangszone, Englisch: Mantelübergangszone, abgekürzt MTZ) ist eine Zone zwischen ungefähr 410 und 670 km Tiefe in der Inneres der Erde wo die Zunahme von seismische Geschwindigkeiten mit der tiefe ist super. Dieser Anstieg wird verursacht durch Phasenübergänge im Wesentlichen Mineralien von dem die Mantel ist konstruiert. Nimm die Mineralien DichterKristallstrukturen weiter mit größer Druck.

Die Mantelübergangszone bildet die Trennung zwischen den oberer Mantel und der Grundierung. Etwas geophysikalischeModelle sagen voraus, dass die Übergangszone eine Barriere für Konvektionsstrom durch den Mantel, so dass kein oder weniger Stoffaustausch zwischen dem unteren und oberen Mantel stattfindet.

Entdeckung

Das SeismologeKeith Edward Bullen definierte in seinem Modell der Erdstruktur die Übergangszone als eine Schicht von 400 bis 1000 km Tiefe, in der die seismischen Geschwindigkeiten schnell ansteigen. In dem sechziger Jahre Es wurde deutlich, dass der Geschwindigkeitsübergang nicht graduell, sondern in diskontinuierlich Schritte, sogenannte seismische Diskontinuitäten.

Das Wiederholungsdiskontinuität in etwa 1000 km Tiefe galt lange Zeit als Boden der Übergangszone, manchmal kommt dies noch heute in der Literatur vor.

Eigenschaften

Die wahrscheinlichen Ursachen für die seismischen Diskontinuitäten in der Übergangszone sind Phasenübergänge in den Hauptmineralien, aus denen der Mantel besteht.

Das wichtigste dieser Mineralien ist Olivin. Phasenübergänge treten als Folge der immer größer werdenden lithostatischer Druck in größerer Tiefe. Rund um die 410 km Tiefe Olivinübergänge von einer α-Olivinstruktur (hauptsächlich Forsterit) zu einer -Spinell-Struktur (wadsleyiet). Rund um die 520 km Tiefe diese β-Spinell-Struktur geht in eine γ-Spinell-Struktur über (Ringholzit) und um die 660 km Tiefe in einer Perowskitstruktur.

Ein weiteres wichtiges Mineral ist Granate, die sich allmählich ändert von Majoran zu einer Ilmenit-Struktur. Auf 720 km Tiefe, knapp unterhalb der Mantelübergangszone, geht Granat in eine Perowskitstruktur über.

Phasenübergänge hängen neben dem Druck meist auch von der Temperatur. Bei höheren Temperaturen erfordern einige Phasenübergänge einen höheren Druck, andere einen niedrigeren Druck. Der Grad der Temperatur- und Druckabhängigkeit eines Phasenübergangs wird ausgedrückt durch expressed Clapeyron-Kurve, Dies ist das Steigung der Temperatur-Druck-Kurve für den jeweiligen Phasenübergang (dP/dT).

a) Der Spinell-Perowskit-Übergang bei 660 km findet bei einem niedrigeren Druck (d. Dadurch wird das Material verlangsamt oder sogar gestoppt. b) Der Olivin-Spinell-Übergang bei 410 km funktioniert in die entgegengesetzte Richtung, wodurch Material beschleunigt werden kann.

Einfluss auf Mantelkonvektion

Es wird vermutet, dass die seismischen Diskontinuitäten der Übergangszone einen großen Einfluss auf die Mantelkonvektion und damit indirekt auf den Prozess der Plattentektonik in dem Lithosphäre.

Die Diskontinuitäten bei 410, 520 und 720 km haben eine positive Clapeyron-Kurve, so dass diese Diskontinuitäten in wärmeren Teilen des Mantels in größerer Tiefe liegen. Bei einem Aufwärtsstrom von warmem Material (wie in a Mantelfeder) wird dieses Material den fraglichen Phasenübergang bereits in einer größeren Tiefe durchlaufen und damit weniger dicht werden. Die geringere Dichte sorgt dafür, dass das Material noch schneller aufsteigt. Bei nach unten gerichtetem Kaltfluss (z. B. bei Stücken subduziertKruste) findet der Phasenübergang zu einer dichteren Struktur in geringerer Tiefe statt, so dass das Material schneller sinkt.

Ist die Clapeyron-Kurve jedoch negativ, wie bei der 660-km-Diskontinuität, dann findet bei einer kalten Abwärtsströmung der Phasenübergang in größerer Tiefe statt, so dass das Material länger relativ leicht bleibt. In diesem Fall wird der Fluss tatsächlich verlangsamt.[1] In ähnlicher Weise wird auch bei dieser Art von Phasenübergang eine warme Aufwärtsströmung verhindert.[2]

Viele geochemisch und physikalische Modelle für die Mantelkonvektion gehen daher davon aus, dass der Mantel an der 660-km-Diskontinuität in zwei getrennt konvektive Etagen unterteilt ist: einen oberen und einen unteren Mantel. Da es wenig Austausch zwischen den beiden gibt, könnte die chemische Zusammensetzung der beiden sehr unterschiedlich sein: Der untere Mantel in solchen Modellen wird als "primitive" Zusammensetzung angesehen, während der obere Mantel auf die Wechselwirkung mit der Kruste zurückzuführen ist. flüchtig Komponenten verloren gegangen und von Magmadifferenzierung verarmt für mehr mafisch Kompositionen.[3]

Siehe auch