Konvektionsströme: Definition, Studien und Nachbildungen

Die Konvektionsströme sind die kontinuierliche Bewegung, die die Erdplatten ständig ausführen. Obwohl sie in der Regel in großem Maßstab auftreten, gibt es Studien, die belegen, dass es auch kleinere gibt.

Der Planet Erde besteht aus einem Kern, dem Mantel und der Erdkruste. Der Mantel ist die Schicht, die wir zwischen dem Kern und der Kruste finden können. Die Tiefe variiert je nach dem Punkt des Planeten, auf dem wir uns befinden. Sie kann sich von einer Tiefe von 30 km über die Oberfläche bis zu 2.900 km erstrecken.

Der Mantel unterscheidet sich vom Kern und der Kruste durch ein mechanisches Verhalten. Es wird von einem festen viskosen Material gebildet. Es befindet sich aufgrund der hohen Drücke, denen es ausgesetzt ist, in einem viskosen Zustand.

Die Temperaturen des Mantels können zwischen 600 ° C und 3.500 ° C schwanken. Es hat kältere Temperaturen, je näher es an der Oberfläche ist, und höhere Temperaturen, je näher es am Kern ist.

Wir können den Mantel in zwei Teile teilen, den oberen und den unteren. Der untere Mantel fließt von der Diskontinuität Mohorovičić bis in eine Tiefe von ca. 650 km.

Diese Diskontinuität, die gemeinhin als Moho bekannt ist, befindet sich in einer durchschnittlichen Tiefe von 35 km und liegt nur 10 km unter dem Meeresboden. Der untere Mantel wäre der Teil zwischen 650 km Tiefe und dem inneren Kern des Planeten.

Aufgrund des thermischen Unterschieds zwischen dem Kern und der Erdkruste werden im gesamten Mantel Konvektionsströme erzeugt.

Konvektionsströme: Ursprung der Hypothesen

Im Jahr 1915 postulierte eine von Alfred Wegener entwickelte Hypothese die Bewegung der kontinentalen Massen. Wegener sagte, dass sich die Kontinente auf dem Meeresboden bewegten, obwohl er nicht wusste, wie er dies beweisen sollte.

Arthur Holmes, ein bekannter britischer Geologe, postulierte 1929 die Hypothese, dass wir unter der Erdkruste eine Decke aus geschmolzenem Gestein finden könnten, die Lavakonvektionsströme hervorrufen würde, die die tektonischen Platten und damit die Kontinente bewegen könnten.

Obwohl die Theorie kohärent war, wurde erst in den 1960er Jahren akzeptiert, dass sich die Theorien über die Plattentektonik zu entwickeln begannen.

In diesen Formulierungen wurde behauptet, dass sich die Erdplatten aufgrund der Konvektionskräfte der Erde bewegten, was Erschütterungen verursachte, die für die Formgebung der Erdoberfläche verantwortlich waren.

Was sind sie dann?

Konvektionsströme sind Stoffströme, die mit Hilfe der Schwerkraft im Erdmantel auftreten.

Diese Strömungen sind nicht nur für die Bewegung der Kontinente verantwortlich, wie Wegener postulierte, sondern auch für alle lithosphärischen Platten, die sich über dem Mantel befinden.

Diese Ströme entstehen durch Temperatur- und Dichteunterschiede. Mithilfe der Schwerkraft lassen sie die heißeren Materialien in Richtung der Oberfläche aufsteigen, da sie weniger schwer sind.

Dies bedeutet, dass die kälteren Materialien dichter und schwerer sind und daher zum Erdkern hin absteigen.

Wie bereits erwähnt, besteht der Mantel aus festen Materialien, verhält sich jedoch so, als wäre er ein viskoses Material, das sich deformiert und streckt und das sich bewegt, ohne zu brechen. Es verhält sich aufgrund der hohen Temperaturen und des hohen Drucks, dem diese Materialien ausgesetzt sind, so.

In der Nähe des Erdkerns können die Temperaturen bis zu 3.500 ° C betragen, und die in diesem Teil des Erdmantels befindlichen Gesteine ​​können schmelzen.

Wenn die festen Materialien schmelzen, verlieren sie an Dichte, werden leichter und steigen an die Oberfläche. Der Druck der festen Materialien, der darüber liegt, bewirkt, dass sie versuchen, durch ihr Gewicht abzusinken, was den Austritt der heißeren Materialien zur Oberfläche ermöglicht.

Diese Strömungen von Materialien mit aufsteigender Form werden als Federn oder thermische Federn bezeichnet.

Die Materialien, die die Lithosphäre erreichen, können sie durchdringen, und das ist es, was die Fragmentierung der Kontinente ausmacht.

Die ozeanische Lithosphäre hat eine Temperatur, die viel niedriger ist als die des Mantels, so dass große kalte Stücke in den Mantel sinken und abwärts gerichtete Strömungen verursachen. Diese abwärts gerichteten Strömungen können Teile der kalten ozeanischen Lithosphäre in die Nähe des Kerns bewegen.

Diese erzeugten Ströme, ob aufsteigend oder absteigend, wirken wie eine Walze und erzeugen die Konvektionszellen, was die Bewegung der tektonischen Platten der Erdkruste erklärt.

Kritik dieser Theorien

Neue Studien haben die Theorie der Konvektionszellen ein wenig modifiziert. Wenn diese Theorie zutrifft, sollten alle Platten, aus denen die Erdoberfläche besteht, eine Konvektionszelle haben.

Es gibt jedoch Platten, die so groß sind, dass eine einzelne Konvektionszelle einen großen Durchmesser und eine große Tiefe haben sollte. Dies würde dazu führen, dass einige der Zellen die Tiefe des Kerns erreichen.

Bei diesen jüngsten Untersuchungen wurde festgestellt, dass es zwei separate Konvektionssysteme gibt, weshalb die Erde die Wärme so lange aufrechterhalten hat.

Studien von seismischen Wellen haben es uns ermöglicht, die Daten der Innentemperatur der Erde und die Realisierung einer Wärmekarte zu erhalten.

Diese durch seismische Aktivität erhaltenen Daten stützen die Theorie, dass zwischen zwei Arten von Konvektionszellen unterschieden wird, von denen einige näher an der Erdkruste und andere näher am Kern liegen.

Diese Studien legen auch nahe, dass die Bewegungen der tektonischen Platten nicht nur auf Konvektionszellen zurückzuführen sind, sondern die Schwerkraft hilft, die innersten Teile zur Oberfläche zu drücken.

Wenn die Platte durch die Konvektionskräfte gedehnt wird, übt die Schwerkraft Druck auf sie aus und bricht schließlich.