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Online-Nachschlagewerk zur Meeresforschung
Herausgeber: Dr. D. Völker

Schelfgebiete

Autor: Dr. David Voelker

Schelfe und Randmeere sind die wasserbedeckten Bereiche der Kontinente, d.h. sie sind im Unterschied zu den tiefen Bereichen der Ozeane nicht von ozeanischer Kruste unterlegt, sondern von dem äußeren Rand der kontinentalen Kruste. Aufgrund der Nähe zu den Kontinenten und der Wassertiefe von 0-400m existieren gänzlich andere Lebensbedingungen und Ablagerungsbedingungen als in der Tiefsee. Schelfe sind durch eine hohe Lebensdichte und -diversität und hohe Ablagerungsraten gekennzeichnet.

Schelfe werden im Fall von passiven Kontinentalrändern des Atlantischen Typs (z.B. Ostküste von Nordamerika) bei der Öffnung eines neuen Ozeans in der Phase des Auseinanderbrechens alter Kontinente angelegt (rifting). Dementsprechend sind passive Kontinentalränder häufig aus gedehnter alter Kruste und mächtigen Sedimentfolgen, die während der Öffnung des neuen Ozeans von den Kontinenten eingetragen werden aufgebaut. Bei der ürsprünglichen Öffnung entstehen durch die Rotation von einzelnen Blöcken der gedehnten Kruste Sedimentbecken in denen sich Erdöl-Lagerstätten bilden können. Sofern der neue Ozean noch keine ständige Verbindung zu den Weltmeeren hat, kann es weiterhin zur Ablagerung von mächtigen Lagen von Evaporitgesteinen auf den Schelfen kommen

Schelfe haben eine geringe Neigung und sind häufig durch eine deutliche Schelfkante definiert, die in 150-400m Wassertiefe liegt. Die Antarktis hat aufgrund der Auflast der Eisbedeckung von allen Kontinenten den am tiefsten liegenden Schelf. Die Breite der Schelfe variiert zwischen 10km und 300 km und hängt wesentlich von der tektonischen Natur der Plattenränder ab. Passive Kontinentalränder (z.B. Ostküste von Südamerika) haben in der Regel breite Schelfe. Aktive (konvergente) Plattenränder an denen Subduktion stattfindet (z.B. Pazifikküste Südamerikas) haben in der Regel Schelfe von geringer Breite. An gescherten Kontinentalrändern (z.B. Kalifornien) findet man in der Regel Schelfe von geringer Breite. Diese Abhängigkeit spiegelt sich in der relativen Größe der Schelfgebiete von Atlantik, Indischem Ozean und Pazifik wieder:

Flächen der einzelnen geologischen Provinzen an der Gesamtfläche der 3 großen Weltozeane in Quadratkilometern und als prozentualer Anteil an der Gesamtfläche
Ozeane ohne Randmeere Schelfe Kontinentalhang Kontinentalfuss Tiefseerinnen
Atlantik 6.80*106 km2 7.9% 6.578*106 km2 7.6% 5.381*106 km2 6.2% 0.447*106 km2 0.5%
Indischer Ozean 2.622*106 km2 3.6% 3.475*106 km2 4.7% 4.212*106 km2 5.7% 0.256*106 km2 0.3%
Pazifik 2.712*106 km2 1.6% 8.587*106 km2 5.2% 2.69*106 km2 1.6% 4.757*106 km2 2.9%

Der Atlantische Ozean ist von passiven Kontinentalrändern gesäumt, die einzigen beiden Subduktionszonen (Antillengraben und Süd-Sandwich-Graben) liegen im Ozean (siehe Plattengrenzen des Atlantik). Die Schelfgebiete nehmen mit 7.9% einen relativ großen Anteil der Fläche des Ozeanbodens ein. Der Indische Ozean ist sowohl von passiven wie auch aktiven Kontinentalrändern gesäumt (siehe Plattengrenzen des Indischen Ozean), entsprechend ist die relative Größe der Schelfgebiete geringer. Der Pazifische Ozean ist ringsum überwiegend von konvergenten Plattengrenzen gesäumt und hat im Mittel die schmalsten Schelfe siehe Plattengrenzen des Pazifik)

Je breiter die Schelfe sind, desto effektiver wirken sie als "Fallen" für das Material, das als Erosionsprodukt von den Kontinenten in das Meer eingebracht wird. Daher sind die Sedimentationsraten und Sedimentmächtigkeiten auf Schelfen sehr viel höher als im offenen Ozean. Nur ein Bruchteil der Sedimentmengen, die in das Meer verfrachtet werden, überwinden den Schelf und landen in der Tiefsee. Andererseits können die in Schelfen gespeicherten Sedimente durch atmosphärische Erosion abgeräumt und leichter in die Tiefsee gelangen, wenn Schelfe durch Variationen des globalen Meeresspiegels trocken fallen (siehe: Schelfe und der Meerespiegel).

Schelfgebiete sind als Lebensraum von sedimentproduzierenden Organismen von besonderer Wichtigkeit und gehören in der Regel zu den Regionen der Ozeane mit der höchsten Produktivität organischen Materials und der höchsten Diversität von Faunen. Gründe liegen in der Nähe zu den Kontinenten, deren Erosionsprodukte die Ozeane mit Nährstoffen versorgen. Die Verfügbarkeit von Nährstoffen wie Phosphaten und Nitraten ist ein wesentlicher, das Leben im Ozean limitierender Faktor. Ein weiterer Grund für die relativ hohe Diversität von Lebensformen liegt in der Verfügbarkeit von besiedelbarem Festgrund innerhalb des noch lichtbeeinflussten oberen Bereichs der Ozeane. Ein Beispiel sind Riffgemeinschaften, die (mit Regenwäldern) zu den Lebensräumen mit der höchsten Diversität zählen.

Schelfgebiete sind aus meeresgeologischer Sicht von großer Bedeutung:

Schelfe als "Zwischenlager"

Tiefseebecken (durchschnittlich 3800 m tief) nehmen etwa 60% der Fläche der Weltmeere ein, jedoch werden dort nur etwa 20% der marinen Sedimente abgelagert, 80% werden auf den Schelfen festgelegt, Schelfe wirken als "Sedimentfallen". Wenn man die geschätzte Menge der durch Flüsse in das Meer eintransportierten Sedimentfracht gleichmäßig über den Meeresboden verteilen würde, erhielte man Sedimentationsraten von 3cm/Ky. Tatsächlich herrschen in der Tiefsee in der Regel geringere Sedimentationsraten vor (1-2 cm/1000a) während sie auf den Schelfen in der Regel höher (bis 10 cm/Ky) sind. Die Sedimentmächtigekit auf den Schelfen kann mehrere 1000 m betragen, während Tiefseesedimente die ozeanische Kruste als relativ dünner "Film" von durchschnittlich 400 m Mächtigkeit bedecken.

Ursachen:

Die Schelfe wirken also als Senke für lithogene Sedimente. Ein Teil der hier gespeicherten Sedimente kann durch Rutschungen und Turbidite hangabwärts und zu einem Bruchteil auch in die Tiefsee transportiert werden. Während der Meeresspiegel-Tiefstände der Eiszeiten kann ein Teil dieser Sedimente leichter "abgeräumt" werden.

Da die Transportweite wesentlich von der Korngröße abhängt, findet man auf Schelfen häufig grobkörnige Sedimente (Sand, Kies), in der Tiefsee dagegen überwiegend feinkörnige Sedimente (Ton, Silt). Dies lässt sich z.B. an der Ostküste der USA dokumentieren:

Verteilung verschiedener Sedimenttypen in Kastenfreiferproben am atlantischen Kontinentalrand der USA (Carolina). Der Schelf ist durch Sedimente im Korngrößenbereich von Sand (gelbe Punkte) dominiert, mit zunehmender Wassertiefe werden die Sedimente im Mittel feiner. Das Muster wird durch Transportwege von Turbiditen in den Carolina trough modifiziert. Darstellung von Daten der East Coast Database des U.S. Geological Survey (USGS)