Definition von Asthenosphäre – Der weiche Erdmantel
Stellen Sie sich vor, eine Schicht der Erde wäre so weich, dass sich ganze Kontinente darauf bewegen könnten. Genau das ist die Asthenosphäre – eine erstaunliche Zone im Erdinneren, die sich von etwa 100 bis 700 Kilometer unter unseren Füßen erstreckt. Mit Temperaturen zwischen 1.300 und 2.200 Grad Celsius ist diese Schicht des oberen Erdmantels teilweise geschmolzen und ermöglicht die Bewegung der Erdplatten.
Die Asthenosphäre, oft als „weiche Schicht“ bezeichnet, spielt eine Schlüsselrolle in der Plattentektonik. Sie bildet eine plastische Zone unter der starren Lithosphäre und ermöglicht durch ihre geringe Viskosität die Verschiebung der Kontinente. Diese einzigartige Eigenschaft macht die Asthenosphäre zu einem faszinierenden Forschungsgebiet für Geowissenschaftler weltweit.
Die Asthenosphäre liegt zwischen 100 und 700 km Tiefe
Temperaturen reichen von 1.300°C bis 2.200°C
Teilweise geschmolzen mit geringer Viskosität
Ermöglicht die Bewegung tektonischer Platten
Zentral für Prozesse wie Gebirgsbildung und Vulkanismus
Beeinflusst maßgeblich die Gestalt der Erdoberfläche
Definition von Asthenosphäre
Die Asthenosphäre Definition umfasst eine weiche Schicht im oberen Erdmantel. Sie spielt eine wichtige Rolle für die Dynamik unseres Planeten.
Etymologische Herkunft des Begriffs
Die griechische Herkunft des Wortes Asthenosphäre gibt Aufschluss über ihre Natur. „Asthenia“ bedeutet Schwäche, was die plastische Beschaffenheit dieser Erdschicht treffend beschreibt.
Wissenschaftliche Bedeutung
In der Geologie hat die Asthenosphäre eine große wissenschaftliche Bedeutung. Sie ermöglicht die Bewegung der tektonischen Platten und beeinflusst vulkanische Aktivitäten. Die Lithosphäre-Asthenosphäre-Grenze (LAB) trennt die starre Lithosphäre von der weicheren Asthenosphäre.
Geografische Einordnung
Die Asthenosphäre liegt zwischen der Lithosphäre und dem tieferen Mantel. Unter den Kontinenten beginnt sie in etwa 100 km Tiefe. An mittelozeanischen Rücken kann sie schon in wenigen Kilometern Tiefe auftreten. Ihre untere Grenze wird durch eine Zunahme der seismischen Wellengeschwindigkeit in etwa 400 km Tiefe markiert.
„Die Asthenosphäre ist der Schlüssel zum Verständnis der Plattentektonik und der dynamischen Prozesse unserer Erde.“
Lage und Ausdehnung der Asthenosphäre
Die Asthenosphäre bildet eine wichtige Schicht in den Erdschichten. Sie erstreckt sich über eine beträchtliche Tiefe und Ausdehnung unterhalb der Erdoberfläche. Die genaue Lage variiert je nach geologischer Umgebung.
Unter den Kontinenten beginnt die Asthenosphäre in einer Tiefe von 150 bis 200 Kilometern. An jungen mittelozeanischen Rücken liegt sie deutlich näher an der Oberfläche, oft nur wenige Kilometer unter dem Meeresboden. Die Tiefe der Asthenosphäre reicht bis zu 700 Kilometer in die Erde hinein.
Die Mächtigkeit dieser Erdschicht schwankt stark. Sie nimmt mit zunehmendem Alter der ozeanischen Kruste ab. Unter den Kontinenten erreicht die Asthenosphäre ihre größte Ausdehnung. Dort kann sie mehrere hundert Kilometer dick sein.
Beginn: 100-200 km Tiefe
Ende: bis zu 700 km Tiefe
Mächtigkeit: variabel, bis zu mehreren hundert Kilometern
Die Asthenosphäre spielt eine zentrale Rolle für die Plattentektonik. Ihre weiche Beschaffenheit ermöglicht die Bewegung der darüber liegenden Lithosphäre. Diese Eigenschaft macht sie zu einem wichtigen Element in der Dynamik unseres Planeten.
Physikalische Eigenschaften der Asthenosphäre
Die Asthenosphäre zeichnet sich durch besondere physikalische Eigenschaften aus, die sie von anderen Erdschichten unterscheiden. Diese Merkmale spielen eine wichtige Rolle für die Dynamik unseres Planeten.
Temperatur und Druck
Die Temperatur Asthenosphäre variiert stark. Sie reicht von etwa 1.300°C bis 2.200°C. Bei ungefähr 1.600°C beginnt das Gestein zu schmelzen. Der hohe Druck in dieser Tiefe führt dazu, dass nur etwa 1% der Asthenosphäre tatsächlich aufgeschmolzen ist.
Viskosität und Plastizität
Die Viskosität der Asthenosphäre ist deutlich geringer als die der darüberliegenden Kruste. Sie schwankt zwischen 10^20 und 10^24 Pa·s. Diese niedrige Viskosität ermöglicht es dem Material, sich langsam zu verformen und zu fließen. Faktoren wie Wassergehalt und Temperatur beeinflussen die Fließfähigkeit stark.
Seismische Eigenschaften
Seismische Wellen verhalten sich in der Asthenosphäre anders als in anderen Erdschichten. Sie verlangsamen sich hier um 3-6%. Besonders Scherwellen sind davon betroffen. Diese Verlangsamung macht die Asthenosphäre zu einer „Low velocity zone“ für seismische Wellen.
Die einzigartigen Eigenschaften der Asthenosphäre ermöglichen die Bewegung der Lithosphärenplatten. Mit einer durchschnittlichen Dichte von 3300 kg/m³ bildet sie die Grundlage für die Plattentektonik und spielt eine zentrale Rolle in der Dynamik unseres Planeten.
Chemische Zusammensetzung
Die Asthenosphäre, ein Teil des Erdmantels, weist eine faszinierende mineralogische Zusammensetzung auf. Sie besteht überwiegend aus Peridotit, einem ultramafischen Gestein. Peridotit macht etwa 68% der Gesamtmasse der Erde aus und spielt eine zentrale Rolle in der Struktur unseres Planeten.
Mineralogische Bestandteile
Die Hauptphasen des Mantels setzen sich aus Mischkristallen zusammen. Dazu gehören Olivin, Orthopyroxen, Klinopyroxen, Spinell und Granat. Diese Minerale bilden die Grundlage für die einzigartige Beschaffenheit der Asthenosphäre.
Rolle des Wassers
Wasser spielt eine entscheidende Rolle in der Asthenosphäre. Seine Wasserbedeutung liegt darin, dass es die Schmelztemperatur von Silikaten senkt. Dies begünstigt die Bewegung der Kontinentalplatten. Orthopyroxen, ein wichtiger mineralischer Bestandteil, kann Wasser in seine Kristallstruktur einbauen.
Peridotit als Hauptgestein
Peridotit ist das dominierende Gestein in der Asthenosphäre. Es besteht hauptsächlich aus Olivin und Pyroxenen. Die chemische Zusammensetzung des oberen Mantels umfasst etwa 44,8% Sauerstoff, 21,5% Silizium, 22,8% Magnesium und 5,8% Eisen. Diese einzigartige Kombination verleiht der Asthenosphäre ihre besonderen Eigenschaften.
„Die Asthenosphäre ist ein faszinierendes Beispiel für die komplexe Geologie unserer Erde. Ihre Zusammensetzung aus Peridotit und die Rolle des Wassers machen sie zu einem Schlüsselelement in der Dynamik unseres Planeten.“
Die Bedeutung für die Plattentektonik
Die Asthenosphäre spielt eine zentrale Rolle in der Plattentektonik. Sie ermöglicht die Bewegung der Lithosphärenplatten und beeinflusst die Geodynamik der Erde maßgeblich. Die Kontinentalverschiebung, erstmals 1912 von Alfred Wegener theoretisch beschrieben, findet ihre Erklärung in den Prozessen der Asthenosphäre.
Die Erde besteht aus sieben großen tektonischen Platten. Ihre Bewegungen werden durch Konvektionsströme in der Asthenosphäre angetrieben. Diese Ströme führen zu verschiedenen Vorgängen an den Plattengrenzen:
Die Plattentektonik erklärt die Entstehung von Gebirgen, Erdbeben und Vulkanen. Bei der Konvergenz kontinentaler Platten bilden sich Gebirgsketten wie die Alpen oder der Himalaya. Ozeanische Platten tauchen in Subduktionszonen ab und formen Tiefseerinnen.
„Die Asthenosphäre ist der Motor der Plattentektonik und somit der Schlüssel zum Verständnis der dynamischen Prozesse unseres Planeten.“
Die San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien ist ein bekanntes Beispiel für eine Transformstörung. Hier gleiten zwei Platten aneinander vorbei und verursachen regelmäßig Erdbeben. Die Geodynamik der Erde wird durch diese komplexen Wechselwirkungen zwischen Asthenosphäre und Lithosphäre bestimmt.
Wechselwirkung mit der Lithosphäre
Die Lithosphäre-Asthenosphäre-Interaktion spielt eine zentrale Rolle in der Dynamik unseres Planeten. Die Lithosphäre, die äußere Schicht der Erde, variiert in ihrer Dicke zwischen 100 und 200 km. Sie besteht überwiegend aus kristallinem Gestein und weist eine höhere Viskosität auf als die darunter liegende Asthenosphäre.
Mechanische Kopplung
Die mechanische Kopplung zwischen Lithosphäre und Asthenosphäre beeinflusst maßgeblich die Bewegungen der tektonischen Platten. Die Lithosphäre zeigt eine Viskosität von mehr als 10^21-10^22 Pa·s, während die Asthenosphäre Werte unter 10^20 Pa·s aufweist. Dieser Unterschied ermöglicht die Entkopplung der starren Lithosphärenplatten vom tieferen Erdinnern.
Thermische Wechselwirkungen
Thermische Prozesse spielen eine wichtige Rolle bei der Interaktion zwischen Lithosphäre und Asthenosphäre. Mit zunehmendem Alter kühlt die Lithosphäre ab und verdickt sich, besonders im ozeanischen Bereich. Nach etwa 100 Millionen Jahren erreicht sie eine Dicke von circa 100 km. In Subduktionszonen kann die Lithosphäre bis zu 700 km tief in die Asthenosphäre eintauchen, was zu komplexen thermischen Wechselwirkungen führt.
„Die Übergänge zwischen Lithosphäre und Asthenosphäre können fließend sein, was die Komplexität ihrer Interaktion unterstreicht.“
Die Lithosphäre-Asthenosphäre-Interaktion beeinflusst nicht nur die Plattentektonik, sondern auch andere Erdsphären wie die Hydrosphäre und Atmosphäre. Diese Wechselwirkungen tragen zur ständigen Veränderung und Entwicklung unseres Planeten bei.
Konvektionsströmungen in der Asthenosphäre
Die Asthenosphäre spielt eine zentrale Rolle für die Dynamik unseres Planeten. In dieser Schicht entstehen Konvektionsströmungen, die weitreichende Folgen haben.
Entstehung der Strömungen
Konvektion in der Asthenosphäre entsteht durch Temperaturunterschiede. Die Hitze aus dem Erdinneren treibt diese Mantelströmungen an. Bei Temperaturen von 1200 bis 1500 °C wird das Gestein teilweise geschmolzen und beweglich.
Seismische Daten zeigen eine Zone verringerter Geschwindigkeit in 100 bis 250 km Tiefe. Dies deutet auf signifikantes Gesteinschmelzen hin. Diese weiche Zone ermöglicht die Bewegung der starren Lithosphärenplatten darüber.
Auswirkungen auf die Erdoberfläche
Die Konvektionsströmungen in der Asthenosphäre beeinflussen maßgeblich die Erdoberfläche. Sie treiben die Plattentektonik an und verursachen Oberflächenveränderungen wie:
Bildung von Gebirgsketten (z.B. Alpen, Himalaya)
Entstehung von Ozeanbecken
Vulkanische Aktivitäten
Der Mittelatlantische Rücken, mit über 20.000 km Länge, ist ein Beispiel für diese Prozesse. Auch der Oberrheingraben senkt sich jährlich um bis zu einem Millimeter aufgrund dieser Strömungen. Vulkane wandern mit den Platten und bilden charakteristische Ketten.
„Die Asthenosphäre ist der Motor der Plattentektonik und formt langfristig das Gesicht unserer Erde.“
Historische Entdeckung und Erforschung
Die Asthenosphäre Entdeckung ist eng mit der Entwicklung der Plattentektonik verbunden. Schon 1926 gab es erste Vermutungen über ihre Existenz. Der Durchbruch kam jedoch erst 1960 nach dem großen chilenischen Erdbeben. Dieses Ereignis lieferte wertvolle Daten für die seismologische Forschung.
Beno Gutenberg leistete einen wichtigen Beitrag zur Erforschung der Asthenosphäre. Er entdeckte die sogenannte Niedriggeschwindigkeits-Zone. Diese Entdeckung war ein Meilenstein in der Geophysik und half, die Eigenschaften der Asthenosphäre besser zu verstehen.
Seit den 1960er Jahren haben moderne Forschungsmethoden unser Wissen stetig erweitert. Seismologische Untersuchungen spielen dabei eine Schlüsselrolle. Sie ermöglichen es uns, die komplexen Vorgänge im Erdinneren besser zu verstehen. Die Asthenosphäre Entdeckung hat unser Bild von der Erde grundlegend verändert.
FAQ
Was ist die Asthenosphäre?
Die Asthenosphäre ist eine etwa 100-200 km mächtige „weiche“ Zone im oberen Erdmantel, die sich unterhalb der Lithosphäre befindet. Sie ist teilweise geschmolzen und aufgrund von hohem Druck und Hitze niedrig viskos bzw. plastisch.
Woher stammt der Begriff Asthenosphäre?
Der Begriff Asthenosphäre stammt aus dem Griechischen. „Asthenia“ bedeutet Schwäche, was auf die plastische Natur dieser Schicht hinweist.
In welcher Tiefe befindet sich die Asthenosphäre?
Die Asthenosphäre erstreckt sich von etwa 100 bis 700 Kilometer unter der Erdoberfläche. Unter den Kontinenten beginnt sie in 150-200 km Tiefe, während sie unter jungen mittelozeanischen Rücken in nur wenigen Kilometern Tiefe unter dem Meeresboden liegt.
Welche Temperaturen herrschen in der Asthenosphäre?
Die Temperaturen in der Asthenosphäre reichen von 1.300°C bis 2.200°C. Bei etwa 1.600°C beginnt das Gestein langsam zu schmelzen.
Woraus besteht die Asthenosphäre hauptsächlich?
Die Asthenosphäre besteht hauptsächlich aus Peridotit, einem ultramafischen Gestein. Wasser spielt ebenfalls eine wichtige Rolle in ihrer Zusammensetzung.
Welche Bedeutung hat die Asthenosphäre für die Plattentektonik?
Die Asthenosphäre ist von grundlegender Bedeutung für die Plattentektonik. Ihre Fließfähigkeit ermöglicht die Bewegung der starren Lithosphärenplatten und beeinflusst somit die Kontinentalverschiebung.
Was sind Konvektionsströmungen in der Asthenosphäre?
Konvektionsströmungen in der Asthenosphäre sind Bewegungen des teilweise geschmolzenen Materials, die durch Hitze aus dem Erdinneren entstehen. Sie beeinflussen die Bewegung der tektonischen Platten und haben Auswirkungen auf die Erdoberfläche.
Wann wurde die Asthenosphäre entdeckt?
Die Existenz der Asthenosphäre wurde bereits um 1926 vermutet, aber erst durch Analysen des großen chilenischen Erdbebens am 22. Mai 1960 bewiesen. Die Entdeckung der Niedriggeschwindigkeits-Zone durch Beno Gutenberg war ein wichtiger Schritt in ihrer Erforschung.
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