Asthenosphäre
Die äußeren Schichten der Erde, (orange: Asthenosphäre)
Querschnitt durch die Erde (5: Asthenosphäre)

Die Asthenosphäre (griechisch a + sthenos „ohne Festigkeit“) beginnt als Teil des äußeren Erdmantels unter der Lithosphäre, je nach deren Dicke, in einer Tiefe von 60–210 km und reicht hinunter bis in eine Tiefe von 300–410 km.

Sie zeichnet sich durch eine zu ihrer Umgebung verringerten Viskosität aus, ist also in geologischen Zeiträumen plastisch verformbar. Auf der Asthenosphäre "schwimmen" die starren, spröden und weniger dichten Lithosphärenplatten.

Vulkane werden zum größten Teil mit Magma aus der Asthenosphäre gespeist.

Inhaltsverzeichnis

Physikalische Eigenschaften

Von der Zusammensetzung her unterscheidet sich die Asthenosphäre nicht vom Magma des oberen Erdmantels. Hauptbestandteile sind Olivin, Orthopyroxen, Spinell, und Granat. Die Dichte beträgt 3300 kg/m³.

Seismische Wellen breiten sich innerhalb der Asthenosphäre langsamer aus als in den anderen Erdzonen. Darauf verweist die englische Bezeichnung low velocity zone (LVZ). Je nach Definition ist die LVZ gleichbedeutend mit der Asthenosphäre, oder sie umfasst nur die oberen 100 km. Die Geschwindigkeit der P-Wellen fällt von 8,3 km/s unterhalb der Mohorovičić-Diskontinuität auf weniger als 8 km/s innerhalb der Asthenosphäre ab. Zum Erdkern steigt sie wieder auf 13,6 km/s. Scherwellen (S-Wellen) werden vom angeschmolzenen Gestein gedämpft.

Die dynamische Viskosität der Asthenosphäre lässt sich aus postglazialen Hebungen abschätzen. Sie liegt zwischen 1020 und 1021 Pascalsekunden (Pa s).[1] Die Viskosität der Kruste ist mit mehr als 1025 Pa s deutlich größer. Zum Vergleich: die Viskosität von Glas beträgt ca. 1017 Pa s.

Die Fließfähigkeit der Asthenosphäre hängt von der Solidustemperatur und dem Gehalt an Gesteinswasser ab. Die Solidustemperatur ist die vom Druck (und damit der Tiefe) abhängige Temperatur, bei der das Gestein zu schmelzen beginnt. Ist in der Asthenosphäre diese Temperatur überschritten, kann das Gestein zu 1–5 % partiell aufschmelzen (Magma). Die Bildung der Schmelze wird vor allem durch die Instabilität wasserhaltiger Silikat-Minerale in dieser Tiefe hervorgerufen. Wasser verursacht bereits in kleinen Mengen eine deutliche Erniedrigung der Solidustemperatur. Es stammt aus dem Orthopyroxen und in geringem Umfang aus dem Olivin. In Gegenwart von Aluminium kann Orthopyroxen größere Mengen Wasser binden, die es bei zunehmenden Druck in einer Tiefe von 100 bis 150 km wieder abgibt.[2]

Asthenosphäre des Mondes

Beim Erdmond beginnt die plastische Asthenosphäre in 800-1000 km Tiefe, also etwa beim halben Mondradius. Hier haben auch die meisten Mondbeben ihren Ursprung.

Diese Tiefe ergibt sich aus dem gemessenen Wärmefluss der Apollo-Missionen und aus der starken Dämpfung der seismischen Scherwellen. Wo hingegen der Mondkern beginnt, ist noch ungewiss.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. G. Kaufmann, K. Lambeck: Glacial isostatic adjustment and the radial viscosity profile from inverse modeling. In: Journal of Geophysical Research. 107, Nr. B11, 2002, S. 2280. Bibcode: 2002JGRB..107.2280K. doi:10.1029/2001JB000941. PDF
  2. pro-physik.de

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