Die Grenze zwischen dem Erdmantel und der Erdkruste fasziniert Geologen seit langem. Diese Region, sowohl zugänglich als auch schwer fassbar für wissenschaftliche Instrumente, ist durch dynamische Wechselwirkungen zwischen den äußeren Schichten des Planeten gekennzeichnet, was sie geologisch aktiv macht.
Eine kürzlich durchgeführte Studie unter der Sierra Nevada in Kalifornien hat neue Erkenntnisse zu dieser Interaktion enthüllt und Beweise dafür geliefert, wie der Mantel die Erdkruste 'schält'.
Der Prozess, bekannt als Delaminierung, tritt auf, wenn Fragmente der Lithosphäre sich abtrennen und in die oberen Schichten des Mantels sinken. Dieses Phänomen könnte für signifikante Unterschiede in der Dicke der ozeanischen und kontinentalen Kruste verantwortlich sein, neben anderen geologischen und geografischen Merkmalen.
Typischerweise wird dieser Prozess als 'Tropfen' betrachtet, bei dem schwerere Gesteine der Kruste an Integrität verlieren und sich von der Lithosphäre abtrennen, um in den weniger dichten Mantel abzusinken. Forscher legen jedoch nahe, dass die Delaminierung abrupt sein könnte, ähnlich dem 'Schälen' der Kruste durch den Mantel.
Im Rahmen der Studie analysierte das Team die Muster der seismischen Wellen durch die inneren Schichten der Erde, um Faktoren wie Zusammensetzung und Dichte zu bewerten. Die seismisch aktive Region der Sierra Nevada erleichterte die Datensammlung.
Die Forscher kombinierten verschiedene seismische Datenquellen, beginnend mit einer Empfangsfunktion-Analyse, die durch Daten aus dem umfassenden Katalog des Advanced National Seismic System (ComCat) ergänzt wurde. Dieser identifizierte eine 'Band der Seismizität', die etwa 40 Kilometer unter der Oberfläche lag und kleine Erdbeben mit Magnituden von 1,9 bis 3,2 aufwies.
Durch die Unterschiede, die in den Empfangsfunktionen festgestellt wurden, konnte das Team eine differenzierte Schicht im Mantel identifizieren, die nach Norden hin weniger differenziert wird. Diese Erkenntnis stimmt mit der Hypothese überein, dass ein Teil der Lithosphäre in der südlichen Region vor Millionen von Jahren von der Kruste abgetrennt wurde.
Laut den Autoren der Studie könnten die kleinen Erdbeben darauf hindeuten, dass diese Abtrennung durch Brüche und nicht durch Tropfen erfolgte. Die Einzelheiten dieser Analyse wurden in der Zeitschrift Geophysical Research Letters veröffentlicht.
Obwohl die Beweise noch nicht schlüssig sind, unterstützen die Ergebnisse die Hypothese, dass die Mohorovičić-Diskontinuität (die Grenze zwischen der Erdkruste und dem oberen Mantel) unter der Sierra-Nevada-Gebirgsregion nicht abrupt, sondern allmählich ist.