Manteldynamica

Manteldynamica is het vakgebied dat de bewegingen en thermochemische evolutie van de aardmantel bestudeert, de circa 2900 kilometer dikke laag tussen korst en kern. Het richt zich op mantle convection, de wijze waarop warm materiaal opstijgt en afdaalt, en op hoe mechanische eigenschappen, samenstelling en temperatuurpatronen de langetermijnaardse evolutie en geofysische observaties beïnvloeden.

Belangrijke processen zijn onder meer convectie aangedreven door warmtetoevoer uit de kern en interne warmte, waarbij de mantel zich gedraagt als een zeer visceus vloeistof over geologische tijdschalen. De viscositeit varieert met temperatuur, druk en samenstelling en kan worden beïnvloed door gedeeltelijk smelten en kristalvormingsfasen. Slabben die in de mantel neerdalen (subductie) en opwaartse materialen dragen bij aan de circulatie. Drijvende kernachtig warme opstijgende mantelpluimen en heterogeniteit spelen hierbij een rol, net als de mogelijke aanwezigheid van chemische reservoirs.

Fasetransities in de mantel, zoals olivine naar wadselyiet bij ongeveer 410 kilometer en de 660 kilometer grens, veranderen dichtheid en buoyantie en beïnvloeden de flowpatronen en layering. Deze eigenschappen komen tot uiting in waarnemingen zoals seismische tomography, die gebieden met lage of hoge snelheden onder de oppervlakte onthult, en in metingen van zwaartekracht en aardoppervlakte topografie.

Methoden omvatten numerieke modellering van behoud van massa, momentum (Stokes-flow) en energie, gecombineerd met laboratoriumexperimenten bij hoge druk en temperatuur. Observaties van gesteente, geochemie en geofysische data leveren constraints; mantelgrootteprocessen bieden context voor plaattectoniek, hotspotactiviteit en geologische evolutie op lang termijn.