Die tiefsten Bohrungen in die Erde reichen gerade mal wenige Kilometer in die Tiefe. Unser Wissen über die Beschaffenheit des Erdmantels und die plastische Verformung der Gesteine dort beruht bisher auf der Untersuchung von seismischen Wellen und deren Aufspaltung oder Verlangsamung auf ihrem Weg durch das Erdinnere. Nun ist es Wissenschaftler*innen gelungen, die extremen Bedingungen des Erdmantels in circa 1000 km Tiefe erstmals im Labor nachzubilden. Sie haben das Mineral Olivin unter anderem dem 400.000 fachen unseres Umgebungsdruck im „Extreme Conditions Beamline“ der DESY-Röntgenstrahlungsquelle PETRA III ausgesetzt, komprimiert und gleichzeitig auf über 700 Grad Celsius erhitzt. Dabei schufen sie die für den Erdmantel typischen Minerale Bridgmanit, welches 40 Prozent des Volumens der Erde ausmacht und Ferroperiklas, ein weiteres häufiges Mineral.
Die Korn-zu-Korn-Wechselwirkungen zwischen Bridgmanit und Ferroperiklas zeigten ein ungewöhnliches Verhalten, welches erklären könnte, warum bei der Ausbreitung von Erdbebenwellen durch die Erde bestimmte Richtungsunterschiede (Anistropien) beobachtet werden. Mit den Untersuchungen wird es einfacher, das Verhalten von geschmolzenen Gesteinen beim Aufstieg aus dem Erdmantel zu verstehen. Die Konvektion im Erdmantel bestimmt die Plattentektonik und steht somit in direktem Zusammenhang mit der Vulkan- und Erdbebenaktivität unseres Planeten. Die Studie gilt derzeit als engste Annäherung für deformierte Proben der Zusammensetzung des unteren Erdmantels. Sie erschien in der wissenschaftlichen Zeitschrift Frontiers in Earth Science.
Originalstudie: Couper S, Speziale S, Marquardt H, Liermann H-P and Miyagi L (2020) Does Heterogeneous Strain Act as a Control on Seismic Anisotropy in Earth’s Lower Mantle?. Front. Earth Sci. 8:540449. doi:10.3389/feart.2020.540449
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