Mantelmateriaal

Mantelmateriaal verwijst naar de gesteenten en mineralen waaruit de aardmantel bestaat, het grootste deel van de aardmassa tussen de korst en de buitenkern. Het mantelgedeelte omvat de bovenste mantel, de overgangszone en de lagere mantel, met een breed scala aan druk- en temperatuuromstandigheden. Mantelgesteente is overwegend ultramafisch en rijk aan magnesium en ijzer.

De belangrijkste mineralen in het mantelgesteente zijn olivijn en pyroxenen. In de bovenste en overgangsmantel komen ook andere mineralen voor, terwijl in de lagere mantel bridgmaniet de dominante fase kan zijn. In de overgangszone bij circa 410 en 660 kilometer diepte ontstaan fasetransities met mineralen zoals wadsleyiet en ringwoodiet, die de dynamiek en het transport van materiaal beïnvloeden. De chemische samenstelling kan variëren door processen als subductie en gedeeltelijke smelting, wat leidt tot zowel verarmde als verrijkte mantelreservoirs.

Fysisch is mantelgesteente aanzienlijk onderhevig aan convectie, waardoor materiaalmassastromen warmte naar het oppervlak transporteren. Dit proces stelt platen in staat te bewegen en drijvende warmte- en massatransport mogelijk te maken. De mechanische eigenschappen variëren met diepte en temperatuur; de mantel is vast, maar bij hoge temperatuur en druk gedragen mantelgesteenten zich plastisch en kunnen ze onderhevig zijn aan langzame tot relatief snelle deformatie. Seismische snelheden en dichtheden geven inzicht in de toestand en samenstelling van het mantelmateriaal.

Relatief weinig mantelgesteente komt rechtstreeks aan het aardoppervlak; kennis ervan komt uit xenolithen in vulkanisch gesteente, ophiolietfragmenten, en kimberlieten die diep mantelmateriaal naar het oppervlak brengen. Mantelmateriaal bepaalt de geochemische reservoirontwikkeling van de aarde en speelt een sleutelrol in geologische processen zoals subductie en mantelconvectie.