Mantelkühlung

Mantelkühlung bezeichnet den fortschreitenden Wärmeverlust des Erdmantels (und anderer Mantelbereiche bei Planeten) durch Wärmeleitung an Oberflächenbereiche sowie durch konvektive Wärmeübertragung innerhalb des Mantels. Im Verlauf der Abkühlung sinkt die Manteltemperatur, die Mantelviskosität steigt und folglich verändern sich Konvektionsmuster sowie die strukturelle Festigkeit der Lithosphäre. Ziel ist es, die thermische Entwicklung eines gallertartigen bis festeren Mantelmaterials über geologische Zeiträume hinweg zu verstehen.

Ursachen und Prozesse: Der Mantel verliert Wärme sowohl durch konvektiven Transport als auch durch Wärmestrahlung an die Kruste und damit verbundene Oberflächenprozesse. Die Wärmeabgabe erfolgt überwiegend an der Lithosphäregrenze (Mantel-Lithosphäre) und an der Kern-Mantel-Grenze. Radiogene Wärmeproduktion im Mantel wirkt der Abkühlung entgegen, doch mit der Zeit dominiert der Nettoverlust. Durch die Abkühlung erhöht sich die Viskosität des Mantels, Konvektion verlangsamt sich und die Lithosphäre wird dicker und stärker. Subduktion und andere Prozesse der Krustenkühlung tragen zusätzlich zur Kühlung bei, indem sie kalte Lithosphäre wieder in den Mantel einführen.

Bedeutung und Evidenz: Mantelkühlung beeinflusst die großmaßstäblichen Mantelstrukturen, das Geothermprofil und die rheologischen Eigenschaften des oberen Mantels. Hinweise stammen aus seismischer Tomographie, Geothermenmodellen, Petrologie von Mantel-Xenolithen und geochemischen Unterschieden zwischen verschiedenen Mantelkomponenten. In der Planetenforschung wird das Prinzip der Mantelkühlung ebenfalls herangezogen, um die tectonischen Zustände und vulkanische Aktivität auf anderen Himmelskörpern zu erklären.

Siehe auch: Mantelkonvektion, Geotherm, Plate Tectonics, Xenolithen.