Zwischen tektonischen Platten und dem Mantel

Zwar ist über Plattentektonik und Mantelkonvektion im Einzelnen viel bekannt, über die Schnittstelle zwischen den beiden Elementen weiß die Wissenschaft noch nicht sehr viel. Hier überträgt das Phänomen der sogenannten Spannungslokalisierung Energie aus dem convektierenden Mantel in tektonische Platten, was zu tektonischer Aktivität führt.

Um diesen Prozess besser zu verstehen, schuf die Initiative INSIDE-STRAIN (In situ deformation experiments to study ductile strain localization) mehrere Labormethoden, um die Spannungslokalisierung im mikroskopischen Maßstab zu untersuchen.

Die Forscher untersuchten das Phänomen, indem sie Spannungslokalisierung in Eis- und Magnesiumkristallstrukturen reproduzierten und unter einem Rasterelektronenmikroskop untersuchten, wie sich diese Kristalle verändert. Anhand von Beobachtungen von natürlichen Ereignissen von Spannungslokalisierung grenzten sie ihr experimentelles Modell ein.

INSIDE-STRAIN identifizierte die Prozesse, die sich während der Spannungslokalisierung auf Kristalle auswirkten, und zeigte, dass Flüssigkeiten hierbei die wichtigste Rolle spielen. Die erzeugten Daten wurden einer Datenbank zu Ereignissen der Eisumkristallisation hinzugefügt.

Auf der Grundlage dieses experimentellen Datensatzes schufen die Wissenschaftler auch Karten des Eisumkristallisationsprozesses. Schließlich produzierte und veröffentlichte INSIDE-STRAIN eine neue Methode für die Durchführung dieser Art von Experiment.

Die Methoden und Ergebnisse von INSIDE-STRAIN werden Modelle der Spannungslokalisierung im Mantel, in Gletschern und in polaren Eismassen verbessern.