Mantle Phase Changes and Deep- Earthquake Faulting in Subducting Lithosphere 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 Kalte Lithosphäre „schiebt“ sich unter andere Lithosphäre P und T steigen 80 – 120 km³ Lithosphäre werden pro Jahr subduziert Auftreten von Diskontinuitäten der seismischen Geschwindigkeiten in 400, 520 und 670 km keine gemessenen Erdbeben unterhalb von ca. 680km

absteigende Lithosphäre ist ein schlechter thermischer Leiter Platte kann während aktiver Subduktion über Mio. Jahre kalt bleiben und wärm sich nur langsam auf, oft 1000°C kälter als umgebende Lithosphäre Phasenumwandlungen tiefer als im umgebenden Mantel

2. Model – Tranformational Faulting in Ice Phasentransformation von Eis I -> Eis II Eis II hat eine größere Dichte als Eis I -> es kommt zur Volumenverringerung von ca. 20%, bei T = 195K und einem P = 173 Mpa aufgetretene Phänomene : - Bulktransformation (homogene Transf.) - Tranformational Faulting (heterogene Transf.)

Tremolit -> Diopsid + (Talk) 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 Ab ca. 400km Umwandlung Olivin -> Spinel Umwandlungsarten: a -> g a -> b -> g zw. 400 und 670km hauptsächlich Spinelanteil ab 670 km Umwandlung von Spinel zu Perowskit und Magnesiowüstit

Phasendiagramm

4. Auswirkungen der Phasenumwandlung 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

Spinelllinsen lagern sich aneinander durch Volumenkontraktion entsteht eine Art Korngrenzengleiten: „Verflüssigung“ durch vollständige „Verflüssigung“ Verschiebung Erdbeben

5. Fragen?!