Meerwasser dringt durch Spalten bis zum Erdmantel vor

10. März 2016, 07:30
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Forschern ist es gelungen, die Menge des Wasser abzuschätzen, das durch Bruchzonen im Meeresboden verschwindet

Southampton – Der Meeresboden ist keine undurchlässige Grenzschicht, im Gegenteil: Er ermöglicht dem Wasser an vielen Stellen, tief in das Gestein des Untergrundes einzudringen. Dort beeinflusst das Wasser die Zusammensetzung des Gesteins und sorgt für einen Stoffaustausch. Einem internationalen Forscherteam ist es jetzt gelungen, die Menge des eindringenden Meerwassers an ehemaligen kontinentalen Bruchzonen genau zu bestimmen.

Plattengrenzen, tektonische Verwerfungen, geologische Störungen – die angebliche so feste Hülle unserer Erde ist durchzogen von Rissen, Spalten und Öffnungen. Das gilt natürlich auch für den Meeresboden. Dort bieten diese Störungen dem Meerwasser einen Weg in tiefere Gesteinsschichten, teilweise bis hinunter zum Erdmantel. Diese Prozesse genauer zu kennen ist wichtig, weil das Meerwasser die Zusammensetzung des Gesteins verändern kann. Außerdem transportiert es auf dem Weg zurück Stoffe zum Meeresboden, die dort Grundlage für ganze Ökosysteme werden können.

Einem internationalen Wissenschaftsteam unter Leitung der Universität Southampton ist es jetzt erstmals gelungen, einen direkten Nachweis zu erbringen, dass Störungsaktivitäten im direkten Zusammenhang mit der Menge des Meerwassers stehen, das in den Untergrund einsickert. Die Studie erscheint in der internationalen Fachzeitschrift "Nature Geoscience".

Verwerfungen im Meeresboden

Grundlage der Studie ist eine umfangreiche seismische Forschungskampagne, bei der Projektpartner aus den USA, aus Großbritannien und vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel vor zwei Jahren den Meeresboden westlich von Galizien (Nordspanien) untersucht haben. "Während der Entstehung des Atlantischen Ozeans vor etwa 150 Millionen Jahren wurden Portugal und Spanien von Neufundland getrennt. Spuren dieser Prozesse sind bis heute vor Nordspanien zu finden", erklärt Co-Autor Dirk Klaeschen vom GEOMAR die Wahl des Untersuchungsgebietes.

Mithilfe von speziellen Schallwellen erhielten die Wissenschafter auf einer Fläche von 86 mal 22 Kilometer ein dreidimensionales Bild des Meeresbodens und der tieferen Strukturen in bis zu 12 Kilometer Tiefe. Da Meerwasser eine bestimmte Gesteinsart des oberen Erdmantels, sogenannter Peridotit, in eine andere Gesteinsart namens Serpentinit umwandelt, konnten die Wissenschafter die Menge und die Verteilung des Serpentinits als Indikator für die Wege und Mengen des Meerwassers im Untergrund nutzen. Die Untersuchungen zeigten, dass die Menge des umgewandelten Gesteins am unteren Ende jeder Verwerfung in direktem Zusammenhang mit ihrer Größe und der Dauer der geologischen Störungsaktivität steht.

Die Wissenschafter waren außerdem in der Lage, die durchschnittlichen Mengen von Meerwasser abzuschätzen, die an den Verwerfungen bis zum Erdmantel eindringen. Diese Mengen sind vergleichbar mit denen in anderen tektonischen Umgebungen wie mittelozeanischen Rücken. "Dort wird das Wasser im Untergrund stark erhitzt, löst zahlreiche Stoffe aus dem Gestein heraus und lagert sie später am Meeresboden ab, wo sich dabei die berühmten ‚Schwarzen Raucher‘ bilden können", erklärt Klaeschen. "Offenbar gibt es an anderen Störungszonen ähnliche aktive Systeme, die bisher aber noch nicht bekannt waren. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, wie verbreitet dieses Systeme in den Weltmeeren sind". (red, 10.9.2016)

  • Meerwasser dringt durch Verwerfungen im Ozeanboden bis zum Erdmantel vor. Dort wird das Wasser erhitzt und löst zahlreiche Stoffe aus dem Gestein heraus. Ähnliche Prozesse laufen auch bei den sogenannten "Schwarzen Rauchern".
    foto: uni regensburg/stetter

    Meerwasser dringt durch Verwerfungen im Ozeanboden bis zum Erdmantel vor. Dort wird das Wasser erhitzt und löst zahlreiche Stoffe aus dem Gestein heraus. Ähnliche Prozesse laufen auch bei den sogenannten "Schwarzen Rauchern".

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