Asthenosphäre
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Der Teil des oberen Erdmantels zwischen 60-150 km und etwa 210 km Tiefe wird Asthenosphäre (von griechisch asthenos - weich) genannt. Sie grenzt nach oben hin an die Lithosphäre und ist im Gegensatz zu dieser über geologische Zeiten weich und nachgiebig. Auf dieser weichen Schale schwimmen die relativ starren Lithosphärenplatten.
Die Viskosität (Zähflüssigkeit) der Asthenosphäre lässt sich aus postglazialen Hebungen abschätzen und liegt vermutlich zwischen 1019 und 1021 Pa·s (Pascalsekunde: Einheit der dynamischen Viskosität). Die oben angegebenen Tiefenwerte sind nur grobe Richtwerte, an mittelozeanischen Rücken oder kontinentalen Riftzonen kann die Asthenosphäre noch flacher liegen.
Die Ursache für die weiche Rheologie der Asthenosphäre liegt in der Temperatur, die in diesem Tiefenbereich der Solidustemperatur nahekommt oder diese überschreitet. Die Solidustemperatur ist die vom Druck (und damit der Tiefe) abhängige Temperatur, bei der das Gestein beginnt, zu schmelzen. Ist in der Asthenosphäre diese Temperatur überschritten, kann das Gestein zu 1-3% partiell geschmolzen sein (Magma). Die Bildung der Schmelze wird vor allem durch die Instabilität wasserhaltiger Minerale in dieser Tiefe hervorgerufen. Das Auftreten von Wasser hat bereits in kleinen Mengen eine deutliche Erniedrigung der Solidustemperatur zur Folge. Vulkane werden zum größten Teil aus dieser Erdschicht gespeist.
Die Wirkung von Gesteinswasser quasi als "Schmiermittel" ist - wenngleich aus etwas anderen physikalischen Gründen - auch von Erscheinungen an der Erdoberfläche und beim Vulkanismus bekannt. Dazu gehören von Regen ausgelöste Erdrutsche oder Plaiken und einige Phänomene bei Subduktionen an Kontinentalrändern.
Der genaue Zusammenhang zwischen der weichen Rheologie, dem Auftreten von partieller Schmelze und von Wasser in der Asthenosphäre ist derzeit ungeklärt. So setzt einerseits die Anwesenheit von Wasser in der Asthenosphäre die Viskosität herab (das Gestein wird "fließfähiger"). Andrerseits kann schon ein geringer Schmelzanteil (1 - 3%) fast den gesamten Wassergehalt in der Asthenosphäre aufnehmen (Wasser hält sich bevorzugt in der Schmelze und nicht im Festkörper auf). Dadurch könnte eine feste, nun fast trockene Gesteinsmatrix eine höhere Viskosität bekommen, so dass im Endeffekt partiell geschmolzenes Gestein mit wasserhaltiger Schmelzphase eine höhere Zähigkeit haben kann als ungeschmolzenes, aber wasserhaltiges Gestein.
Siehe auch: Innerer Aufbau der Erde
