Einsatz der Plattentektonik und thermochemische Evolution der frühen Erde

• Antragsteller: Professor Dr. Ulrich Hansen
• Fachliche Zuordnung: Physik des Erdkörpers
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 456962015

Plattentektonik stellt die Oberflächenausprägung der darunter liegenden Mantelkonvektion dar und ist in unserem Sonnensystem einzigartig für die Erde, aber die Umstände und der Zeitpunkt ihrer Anfangsphase ist noch nicht vollständig geklärt. Es wird beispielsweise angenommen, dass die Plattenbewegung im Archaikum einsetzte, möglicherweise durch Subduktionsprozesse an den Rändern von Kontinenten, durch Krustendelamination oder aufgrund einer chemisch dichten basalen Schicht. Daher ist die Wechselwirkung von Platten (Kontinenten) und dichtem Material im Archaikum, aber auch später, von Interesse. Die heute von Seismologen beobachteten Zonen niedriger S-Wellen Geschwindigkeit (LLSVPs) an der Kern-Mantel-Grenze werden auch als thermochemische Reservoire (Piles) angesehen, die aus einer dichten basalen Schicht als Folge des Magma-Ozeans entstanden. Die Anwesenheit von chemisch dichtem Material hat jedoch keinen rein passiven Einfluss. Vielmehr koppelt das dichte Material auf die thermische Konvektion zurück und übt so als rückstellende Kraft auch einen wesentlichen Effekt auf die Konvektionströmung aus. Aufströme verlieren an Auftrieb und können dann unter Umständen nicht zum Aufbrechen der Platten führen, was zu einem späteren Einsatz der Plattentektonik führen würde.Das Ziel dieses Antrags soll es sein, die Mechanismen, die zum Einsetzen der Plattenbewegung und der Pilebildung führen, besser zu verstehen und einen Zeitrahmen für das Einsetzen der Plattenbewegung, die Bildung dichter Reservoire und die Aufrechterhaltung dieser Reservoire zu liefern. Dafür ist eine umfangreiche Parameterstudie in einem numerischen thermochemischen Mantelkonvektionsmodell mit Platten geplant. Besonderes Augenmerk soll auf den Einfluss rheologischer Parameter und die Anfangsbedingungen in dem frühen gekoppelten Platten-Mantel-System gelegt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen