Transcript 1. Allgemeine Erläuterungen

Mantle Phase Changes and DeepEarthquake Faulting in Subducting
Lithosphere
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SCIENCE, April 1991, by H. Kirby,
William B. Durham and Laura A. Stern
Gliederung:
1. Allgemeine Erläuterungen
2. Model - Transformational Faulting in Ice
3. Phasenübergang Olivin → Spinel
4. Auswirkungen der Phasenumwandlung
5. Fragen?!
1. Allgemeine Erläuterungen
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Kalte Lithosphäre „schiebt“ sich unter andere Lithosphäre
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80 – 120 km³ Lithosphäre werden pro Jahr subduziert
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Auftreten von Diskontinuitäten der seismischen
Geschwindigkeiten in 400, 520 und 670 km
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keine gemessenen Erdbeben unterhalb von ca. 680km
P und T steigen
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absteigende Lithosphäre ist ein schlechter thermischer Leiter
Platte kann während aktiver Subduktion über Mio. Jahre kalt bleiben
und wärm sich nur langsam auf,
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oft 1000°C kälter als umgebende Lithosphäre
Phasenumwandlungen tiefer als im umgebenden Mantel
2. Model – Tranformational Faulting in Ice
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Phasentransformation von Eis I -> Eis II
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Eis II hat eine größere Dichte als Eis I
-> es kommt zur Volumenverringerung von ca. 20%,
bei T = 195K und einem P = 173 Mpa
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aufgetretene Phänomene : - Bulktransformation (homogene Transf.)
- Tranformational Faulting (heterogene Transf.)
Weitere Reaktionen bei denen sich die Dichte erhöht :

Tremolit -> Diopsid + (Talk)

a Olivingermanat -> b Olivingermanat -> g Olivingermanat

Calzit -> Aragonit

a Quarz -> Coesit

Albit -> Jadeit + Quarz
- - - postulierte Grenze zw. Bulktransf. Und Transf. Faulting
1: a->b, 2: b->g, 3: a->g (Olivin), 4: a->g Fayalit
5: g->Mw + Pv
a: EisI->EisII, b: a->b Olivingermanat, c: Calzit->Aragonit,
d: a-Quarz->Coesit, e: Albit->Jadeit + Quarz
3. Phasenübergang Olivin -> Spinel
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Ab ca. 400km Umwandlung Olivin -> Spinel
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Umwandlungsarten: a -> g
a -> b -> g
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zw. 400 und 670km hauptsächlich Spinelanteil
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ab 670 km Umwandlung von Spinel zu
Perowskit und Magnesiowüstit
Phasendiagramm
4. Auswirkungen der Phasenumwandlung
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Spinelkeime bzw. Linsen entstehen (starke
Verdichtungen)
Spinelkeime lagern sich an Olivinkernen an
und wachsen dort
hohe Temp. begünstigen Wachstum
bei Umwandlung wird Wärme frei, die wiederum die
Reaktion antreibt
beim Übergang nimmt Kristallgröße ab
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Spinelllinsen lagern sich aneinander
durch Volumenkontraktion entsteht eine
Art Korngrenzengleiten: „Verflüssigung“
durch vollständige „Verflüssigung“
Verschiebung
Erdbeben
5. Fragen?!