Zeitschrift für Geologie und Geophysik
Offener Zugang
ISSN: 2381-8719
ISSN: 2381-8719
Kuskov OL, Kronrod VA und Pavlenkova NI
Mithilfe eines thermodynamisch-geophysikalischen Ansatzes kartieren wir die zweidimensionale innere Struktur des sibirischen Kratonmantels entlang der ultralangen, sich kreuzenden seismischen Profile von Kimberlit und Meteorit, die in Russland mithilfe friedlicher Atomexplosionen erstellt wurden. Beim Kimberlitprofil ist ein systematischer Temperaturabfall von West nach Ost zu beobachten, beim Meteoritenprofil ein schwacher Abfall von NW nach SO. Der Kratonmantel weist eine erhebliche Heterogenität in der Verteilung seismischer Geschwindigkeiten, Temperatur und Dichte, der Topographie seismischer Grenzen und dem Schichtungsgrad in Tiefen von bis zu ~200 km auf, was etwas unterschiedliche thermische Zustände entlang beider seismischer Profile widerspiegelt. Die Temperaturen im zentralen Teil des Kratons sind etwas niedriger als die am Rand und 300-400 °C niedriger als die Durchschnittstemperatur im umgebenden Mantel. Eine Änderung der Zusammensetzung von verarmtem zu fruchtbarem Material hat einen vernachlässigbaren Effekt auf die seismischen Geschwindigkeiten, der durch seismische Methoden praktisch nicht aufgelöst werden kann, aber dennoch der wichtigste Faktor für die Dichtezunahme der Kratonwurzel ist. Die Dichteverteilung im Mantel kann keiner einzelnen Zusammensetzung zugeschrieben werden, weder verarmt noch angereichert mit basaltischen Bestandteilen. Dieser Befund deutet auf eine signifikante Düngung mit der Tiefe hin und ist mit der chemischen Schichtung in der Kratonwurzel vereinbar. Die Dicke der thermischen Grenzschicht (TBL, leitfähiger Deckel + Übergangsschicht) kann entlang der Kimberlit- und Meteoritenprofile auf 300 ± 30 km geschätzt werden. An der Basis der TBL liegt die Temperatur nahe der Isotherme von 1450 ± 100 °C; die berechnete Dichte entspricht der Dichte des PREM-Modells