Entstehung
Der Erdmantel existiert vermutlich bereits seit 4,45 Milliarden Jahren, seit die volatilen Elemente größtenteils in die Atmosphäre entgast und die siderophilen Elemente größtenteils zum damals noch vollständig flüssigen Erdkern abgesunken waren. Seitdem verarmt der Mantel an inkompatiblen Elementen, welche bevorzugt in Schmelze gehen und in die Kruste eingebaut werden, sowie an siderophilen Elementen, welche an der Kern-Mantel-Grenze in den flüssigen äußeren Erdkern übergehen.
Dimensionen und Temperaturen
Die Masse des Erdmantels beträgt ca. 4,08 · 1024 kg und damit rund 68 % der Gesamtmasse der Erde. Es herrschen Temperaturen zwischen mindestens mehreren 100 °C an der Mantelobergrenze und über 3500 °C an der Mantel-Kern-Grenze.
Obwohl diese Temperaturen insbesondere in tieferen Bereichen den Schmelzpunkt des Mantelmaterials bei atmosphärischen Bedingungen bei weitem übersteigen, besteht der Erdmantel fast ausschließlich aus festem Gestein. Der enorme lithostatische Druck im Erdmantel verhindert die Bildung von Schmelzen.
Chemische Zusammensetzung
Das Gestein des Oberen Erdmantels besteht überwiegend aus ultramafischen Gesteinen (in erster Linie Peridotite und Pyroxenite). In diesen sind vor allem Olivin bzw. Hochdruckvarianten dieses Minerals, verschiedene Pyroxene und andere mafische Minerale enthalten. Im Tiefenbereich zwischen 660 und etwa 800 km werden Temperatur- und Druckbedingungen erreicht, bei denen diese Minerale nicht mehr stabil sind und daher durch Phasentransformationen zu anderen Mineralen umgewandelt werden.
Mantelgestein zeigt generell einen höheren Anteil an Eisen und Magnesium und einen geringeren Anteil an Silizium und Aluminium.
Die Unterscheidung zwischen Erdkruste und Erdmantel beruht im Wesentlichen auf dieser unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung. Als Ursache für diesen Unterschied gelten magmatische Prozesse: Mantelgestein schmilzt partiell auf, wobei sich vor allem die silizium- und aluminiumreichen Gesteinsbestandteile aufgrund ihres geringeren Schmelzpunktes verflüssigen, als Magma aufsteigen und an oder relativ nahe der Oberfläche wieder erstarren. Über Jahrmilliarden hinweg haben sich so heutige Kruste und Mantel ausdifferenziert.
Mantelkonvektion
Schalenaufbau des Erdinneren
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