Untersuchung von Entrainmentprozessen im Erdmantel mittels numerischer Modelle und analogen Laborexperimenten

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Die Einmischung von Mantel- und Asthenosphärenmaterial während des Aufstiegs von Mantelplumes und der Subduktion ozeanischer Lithosphäre, beides auch als Entrainment bezeichnet, ist ein Prozess, der zumindest im Fall von Mantelplumes aufgrund geochemischer Untersuchungen gefordert wird. Um die Dynamik von Entrainmentprozessen besser charakterisieren zu können, sollen im Rahmen dieses Antrages sowohl analoge Laborexperimente zu Entrainmentprozessen als auch entsprechende numerische Modellrechnungen durchgeführt werden. Im Rahmen der Plumeexperimente wird heißes, niederviskoses Material zum Aufstieg in einem hochviskosen Material gebracht und sowohl das Strömungsverhalten des hochviskosen Materials als auch die Änderung des Chemismus des aufsteigenden Materials untersucht. Im Rahmen der Asthenosphärenentrainmentexperimente wird die Entwicklung einer Grenzschicht in der Asthenosphäre durch Subduktion der hochviskosen Lithosphäre studiert. Beide Arten von Experimenten dienen als Benchmark für die numerischen Modelle, die für die beiden Prozesse basierend auf schon vorhandenen Programmen entwickelt werden sollen. Insbesondere planen wir, da Entrainmentprozesse sehr kleinskalig sind, hochauflösende Modellrechnungen durchzuführen, wozu ein Beowulf Cluster, bestehend aus zuerst 8 und später 16 Prozessoren, eingesetzt werden soll.