660-km-Diskontinuität

660-km-Diskontinuität

Die 660-km-Diskontinuität definiert die untere Grenze der Mantelübergangszone und damit den Beginn des unteren Mantels. Sie ist gekennzeichnet durch eine Zunahme der seismischen Geschwindigkeiten mit der Tiefe. Ihre Bezeichnung orientiert sich an der durchschnittlichen globalen Tiefe ihres Auftretens nach dem Referenz-Erdmodell IASP91. In andere Geschwindigkeitsmodellen der Erde (z. B. PREM, Preliminary Reference Earth Model) kann die Tiefe auch mit 670 km angegeben sein.

Die 660-km-Diskontinuität hat ihre Ursache in einer Mineralumformung eines der Hauptbestandteile des Mantelgesteins. Dabei bricht die γ-(Mg,Fe)2[SiO4]-Struktur (auch als Ringwoodit bezeichnet) zusammen und es bildet sich Mg-Perowskit und Ferro-Periklas.

γ-(Mg,Fe)2[SiO4] → (Mg,Fe)[SiO3] + Cγ-(Mg,Fe)O
Ringwoodit → Mg-Perowskit + Ferro-Periklas

Das Auftreten der Phasenumwandlung ist gekoppelt an ein bestimmtes Verhältnis von Druck und Temperatur. Die durchschnittliche Tiefe von 660 km entspricht einem Druck von ca. 23,5 GPa. Eine Erhöhung der Temperatur im Erdmantel (z.B. durch einen aufsteigenden Plume) erfordert einen niedrigeren Druck für den Zusammenbruch des Spinells. Der entsprechende Clapeyron-Slope wird mit -2 MPa/K gekennzeichnet.

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