Diagramm, das die physikalischen Prozesse im Erdinneren zeigt, die zur Bildung von Magma führen. A bis D sind verschiedene plattentektonische Einstellungen. Die obigen Diagramme zeigen die sich daraus ergebenden Störungen des Drucks und der Temperatur des geothermischen Gradienten der Erde.
Für das Schmelzen im Erdmantel ist eines von drei möglichen Ereignissen erforderlich: ein Temperaturanstieg, ein Druckabfall oder das Hinzufügen von flüchtigen Bestandteilen zum System (eine Änderung der Zusammensetzung).
TemperaturBearbeiten
Im Falle einer Temperaturerhöhung kommt es nur dann zur Mantelschmelze, wenn der Mantel über die normale Geothermie hinaus erhitzt wird. Es wird angenommen, dass der Wärmefluss aus dem Kern und dem unteren Mantel für die Erhöhung der Temperatur des oberen Mantels verantwortlich ist. Der Zerfall radioaktiver Elemente wird zwar als eine der einfachsten Möglichkeiten zur Erzeugung von Wärme im Erdmantel angesehen, ist aber realistischerweise nicht für das Schmelzen des Erdmantels verantwortlich, da es über 10 Millionen Jahre dauern würde, bis der radioaktive Zerfall von K, U und Th die Temperatur des Peridotits um 1 Grad Celsius erhöhen würde. Selbst wenn dieser Prozess einen kleinen Teil der Schmelze erzeugen würde, würden sich die radioaktiven Elemente in der Schmelze konzentrieren und aus dem System entweichen, wodurch der Prozess der Schmelzerzeugung letztlich zum Stillstand käme.
PressureEdit
Schmelzen einer Substanz, die einen Mischkristall mit der Zusammensetzung von CB aufweist. Bei steigender Temperatur folgt der Feststoff dem blauen Pfad und beginnt bei der Temperatur TA zu schmelzen. Die anfänglich entstandene Flüssigkeit hat die Zusammensetzung CL, und ihre Zusammensetzung folgt dem roten Pfad. Bei der Temperatur TB ist der gesamte Feststoff geschmolzen.
Schmelzen im Erdmantel kann auch dann auftreten, wenn der Druck im System bei einer bestimmten Temperatur ausreichend abfällt. Um den Druck zu senken, muss das Mantelgestein in flachere Schichten aufsteigen und dabei einen minimalen Wärmeverlust an die Umgebung erleiden. Dieser Prozess kann als adiabatisch bezeichnet werden, wenn der Wärmeverlust gleich Null ist. Wenn die Gesteinsmasse des Erdmantels weiter durch die Erdschichten aufsteigt, folgt sie einem P-T-Pfad, der schließlich den Solidus überqueren und ein Schmelzen auslösen kann. Dieser Schmelzprozess wird als Dekompressionsschmelze bezeichnet.
Zugabe von flüchtigen BestandteilenEdit
Das Vorhandensein von flüchtigen Bestandteilen (insbesondere H2O und CO2) kann die Solidustemperaturen eines bestimmten Systems erheblich senken. Dies ermöglicht die Bildung von Schmelze bei niedrigeren Temperaturen als sonst vorhergesagt, so dass eine Änderung der Druck- oder Temperaturbedingungen des Systems nicht erforderlich ist. Allerdings hat der Erdmantel in der Regel einen sehr geringen Gehalt an flüchtigen Bestandteilen, was die Menge der erzeugten Schmelze begrenzen kann. Partielles Schmelzen ist ein wichtiger Prozess in der Geologie im Hinblick auf die chemische Differenzierung von Krustengestein. Auf der Erde entsteht durch teilweises Aufschmelzen des Erdmantels an mittelozeanischen Rücken ozeanische Kruste und durch teilweises Aufschmelzen von Erdmantel und ozeanischer Kruste an Subduktionszonen kontinentale Kruste. An all diesen Orten ist partielles Schmelzen häufig mit Vulkanismus verbunden, obwohl einige Schmelzen nicht an die Oberfläche gelangen. Es wird angenommen, dass partielle Schmelzen eine wichtige Rolle bei der Anreicherung alter Teile der kontinentalen Lithosphäre mit inkompatiblen Elementen spielen. Partielle Schmelzen, die in der Tiefe entstehen, bewegen sich aufgrund der Verdichtung der umgebenden Matrix nach oben.