Tag: 12. Februar 2023

Unter der Erdkruste wurde eine Schicht aus Schmelze entdeckt

Eine neue Studie von Wissenschaftlern der Universität Texas enthüllt eine Schicht aus teilweise geschmolzenem Gestein unter der Erdkruste. Sie befindet sich in einer Tiefe von gut 150 Kilometern und liegt somit in der Asthenosphäre. Diese bildet die Grenzschicht zwischen Erdkruste und Erdmantel. Schon früher vermutete man so eine Schmelzschicht, doch bis jetzt waren nur begrenzte Schmelzzonen bekannt.

Schon relativ lange diskutiert die Wissenschaft über die Möglichkeit einer solchen Schicht und ihren Einfluss auf die Plattentektonik. Man stellt sich die Frage, ob die Erdkrustenplatten auf einer Schicht aus Schmelze treiben. Generell wird diskutiert, ob der Asthenosphäre diese Rolle zukommt, da sie eine geringere Dichte als Mantelmaterial hat.

Der Leiter der Studie Postdoktorand Junlin Hua von der Jackson School of Geosciences an der Universität Texas meint, dass der Einfluss des Schmelzanteils in der neuentdeckten Schicht auf die Plattentektonik nicht nachweisbar sei. Sie würde den Fluss des plastischen Mantelgesteins nicht wesentlich beeinflussen. Demnach bleiben die Konvektionsströme des Erdmantels Motor der Plattentektonik.

Ich kann mir dennoch vorstellen, dass die Schmelzschicht wie eine Art Schmiermittel zwischen Erdkruste und Erdmantel fungiert, selbst wenn die Schmelze eine relativ hohe Viskosität haben sollte und nur partiell vorhanden ist. Wie es zur Bildung der Schmelze in 150 km Tiefe kommt, ist noch unklar. Möglicherweise spielen Reibung und Wassereintrag eine Rolle.

Junlin Hua kam der neuen Schmelzschicht auf die Spur, als er Seismogramme der Türkei auswertete. Er entdeckte Laufzeitunterschiede von Erdbebenwellen, die auf die Schmelze hindeuteten und untersuchte daraufhin Seismogramme anderer Regionen, wo er die gleiche Anomalie entdeckte. Immer wenn eine Erdbebenwelle Material unterschiedlicher Dichte durchläuft, ändert die Welle ihre Geschwindigkeit. Schmelze ist deutlich weniger dicht als festes Gestein und daher verlangsamt sich eine Erdbebenwelle signifikant. der Fachmann spricht dann von einer „low-velocitiy-zone“ also einer Zone mit verringerter Geschwindigkeit.

Studien-Co-Autor Thorsten Becker sagte, dass man nicht ganz ausschließen könne, dass die lokale Schmelze keine Rolle bei der Plattentektonik spielt. Aber er meint: „Die Entdeckung bringt uns dazu, diese Beobachtungen von Schmelze als einen Marker für das zu sehen, was in der Erde vor sich geht, und nicht unbedingt als aktiven Beitrag zu irgendetwas.“

Worauf die Forscher in ihrer Arbeit nicht näher eingegangen sind, ist die Rolle der Schmelze auf den Vulkanismus. Ich stelle mir die Frage, ob nicht ein Teil des Magmas, das an Vulkanen eruptiert wird, aus dieser Schmelzschicht stammen könnte. In diesem Zusammenhang, habe ich schon öfters auf Erdbeben in ca. 170 km Tiefe verwiesen, die gehäuft im tyrrhenischen Meer auftreten, bevor es zu ungewöhnlichen Eruptionsphasen am Stromboli kommt. Ich kann mir vorstellen, dass sich Schmelze an tektonischen Fallen sammelt, die sich infolge von Subduktion im Untergrund bilden. (Quelle: nature.com, phys.org)