Oberer Mantel

Der obere Mantel bildet den Erdkörper unter der Kruste bis in eine Tiefe von ca. 410 km. Er besteht im Wesentlichen aus festem Peridotit-Gestein. Unterhalb von etwa 100 km Tiefe ist das Peridotit-Gestein jedoch geringfügig zu etwa 1 bis 5 % aufgeschmolzen und wird dadurch weich. Dieser weiche Bereich wird Asthenosphäre (= weiche Schale) genannt. Den harten Bereich darüber bis zur Erdoberfläche nennt man im Gegensatz dazu Lithosphäre (= Gesteins-Schale). Die harten Lithosphären-Platten schwimmen auf der weichen Asthenosphäre herum. Gelegentlich stoßen sie zusammen oder reißen auseinander (Plattentektonik). Die Grenze zwischen der Lithosphäre und der Asthenosphäre liegt mitten im oberen Mantel.

Steigt das Peridotit-Gestein nach oben oder wird Wasser zugeführt kann das heiße Peridotit-Gestein zu einem größeren Teil aufschmelzen. Die Schmelze hat eine basaltische Zusammensetzung und kann sich sammeln und bis zur Erdoberfläche durch die Kruste hindurch aufsteigen.

 

Mineral-Bestandteile

Peridotit-Gestein besteht zum Großteil aus dem Mineral Peridot, das heutzutage Olivin genannt wird. Neben Olivin enthält Peridotit-Gestein die Minerale Orthopyroxen und Klinopyroxen.

Je nachdem in welcher Tiefe sich ein Peridotit-Gestein befindet, enthält es ein unterschiedliches Aluminium haltiges Mineral:
oberhalb von etwa 25 km Tiefe enthält Peridotit das Mineral Plagioklas,
im Bereich von etwa 25 - 50 km Tiefe das Mineral Spinell und
unterhalb von gut 50 km Tiefe das Mineral Granat.

Gelegentlich kommen geringe Mengen der Minerale Amphibol oder Phlogopit hinzu.

(Einzelheiten zur Mineralogie und Geochemie)

 

Peridotit-Stücke zum Anfassen

Durch Vulkanausbrüche können Bruchstücke des Peridotit-Gesteins rasch aus dem oberen Mantel an die Erdoberfläche befördert werden. Man findet es dort als Knollen in dem Vulkangestein.

Bild 1 (oben): Peridotit-Knolle aus einem Vulkangestein der West-Eifel. Die dominierende olivgrüne Farbe stammt von dem Mineral Olivin. Die dunklen Punkte zwischen den Olivinkörnern sind die Pyroxene und Spinell. Der dunkelbraune Streifen im unteren Teil besteht aus den Mineralen Amphibol und Phlogopit. (Quelle: Dr. Ulrich Knittel, RWTH Aachen)



Bild 2 (oben): Auf diesem Foto einer anderen Peridotit-Knolle kann man die einzelnen Mineralkörner sehr deutlich erkennen (hell olivgrün: Olivin, dunkelgrün: Pyroxen, Foto-Quelle: Universität Pittsburgh)


Bild 3 (oben): Diese Foto zeigt einen Teil von einer Peridotit-Knolle, der von basaltischem Vulkangestein (grau) umgeben wird. Die ehemalige basaltische Gesteinsschmelze entstand durch eine Teilaufschmelzung des Peridotits im oberen Mantel und hat ein Stück festes Peridotit-Gestein von dort mit an die Erdoberfläche gebracht. (Foto-Quelle: Universität Pittsburgh)


Die Peridotit-Bruchstücke in den Vulkangesteinen sind meist nur mehrere Zentimeter groß. Gesteine des oberen Mantels können aber auch in großen Schollen an die Erdoberfläche befördert werden. Dies kann beim Zusammenstoß von Kontinenten passieren. Ein Beispiel ist die Ivrea-Zone in den italienischen West-Alpen. Bei der Stadt Finero sind in einem 12 km langen und bis zu 2 km breiten Gebiet verschiedene Arten von Peridotit-Gesteinen bei der Auffaltung der Alpen aus ungefähr 30 km Tiefe bis zur heutigen Erdoberfläche hoch befördert worden.

 


Die Temperatur an der Kruste-Mantel-Grenze im Bereich um den Oberrheingraben dürfte etwa 500 - 700 °C betragen.

Im Bereich des Oberrheingrabens haben Vulkane hauptsächlich Spinell haltige Peridotite an die Erdoberfläche gebracht. Der Kaiserstuhl-Vulkan im Oberrheingraben hat sehr seltene Granat-Peridotit-Bruchstücke mit zur Erdoberfläche gefördert (Dr. Klaus-Peter Burgath, BGR).

Der Oberrheingraben
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