Flashplayer downloaden? Logo Meeresgeologie Online ... zur Startseite
Schrift kleiner | grösser 

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

Die Tiefe des Meeresbodens und die Sclater-Kurve

Autor: Dr. David Voelker

Die Tiefenlage des von ozeanischer Kruste unterlegten Meeresbodens der Tiefsee hängt in erster Linie von der Dichte und damit dem Alter der Kruste ab. Diese Beziehung wird durch die Sclater-Kurve beschrieben.

Es gibt einen klaren Zusammenhang zwischen der mittleren Tiefenlage und dem Alter der ozeanischen Kruste. In den ersten 10 My nach seiner Bildung an Mittelozeanischen Rückensystemen (mittlere Wassertiefe 2500 m) sinkt der Meeresboden um ~ 1000 m ab. Für die nächsten 1000 m Absenkung werden etwa 26 My benötigt. Bis zu einem Alter von etwa 80 My nimmt die Tiefe proportional zur Wurzel des Alters zu, d.h. die Rate der Absenkung ist bei junger Kruste (oder: in der Nähe der Rückenachsen) am höchsten und nimmt mit der Zeit ab. Ab einem Alter von etwa 80 My wird die Kurve noch flacher. Es gibt mehrer Modelle, die diese Beziehung beschreiben, die bekannteste ist als Sclater-Formel bekannt geworden ( Dieses Bild signalisiert einen Literaturhinweis!Sclater et al., 1980Sclater, J. G., Jaupart, C., & Galson, D. (1980). The heat flow through oceanic and continental crust and the heat loss of the earth. Review of Geophysics and Space Physics, 18, 269-311. ), ein leicht anderes Modell wurde von Dieses Bild signalisiert einen Literaturhinweis!Stein & Stein (1992)Stein & Stein (1992). A model for the global variation in oceanic depth and heat flow with lithospheric age. Nature Vol. 359(6391), S. 123-129. vorgeschlagen.

Beschreibung siehe Bildunterschrift

Grafische Darstellung der Sclater-Beziehung zwischen Alter der Kruste und Tiefenlage des Meeresbodens. Die Grafik wurde mit dem Programm GNUPLOT erzeugt.

Die Sclater-Formel

Sclater-Formel

Z: Tiefe in m unterhalb des zentralen Rückens (Betrag der Absenkung oder Subsidenz)
Z0: Tiefe des Meeresbodens am Mittelozeanischen Rücken (etwa 2500 m)
k: Proportionalitätsfaktor, ca. 320 mmy-0.5
t: Alter der Kruste in Millionen Jahren (My)

Der Zusammenhang zwischen Alter und Tiefe ist an Transformstörungen, die Segmente von Spreizungsrücken verbinden besonders anschaulich. An solchen Transformstörungen liegen Krustensegmente unterschiedlichen Alters direkt nebeneinander. Sie sind häufig durch steile Versätze (fault escarpments) gekennzeichnet, bei der sich die eine Seite der Störung mehrere 100-1000 m über die andere Seite erhebt (Beispiel: Süd-Indischer Ozean). Auf der halben Strecke zwischen den Rücken wechselt die Polarität.

Die Tiefenlage der ozeanischen Kruste ist im Allgemeinen durch ihren isostatischen Gleichgewichtszustand bestimmt. Im Allgemeinen bedeutet, daß die Kruste lokal auch aus dem isostatischen Gleichgewicht sein kann, etwa wenn tektonische Kräfte wirken (z.B. Tiefseerinnen an Subduktionszonen). Da die Kruste an den Mittelozeanischen Rücken gebildet wird und ihre mineralische Zusammensetzung und prinzipiellen Aufbau im weiteren Verlauf der Alterung nicht wesentlich verändert, kann nur eine Veränderung der Dichte der Grund für die Subsidenz sein. Der Alterungsprozess der Kruste geht mit einer Abkühlung und thermischen Kontraktion der ozeanischen Kruste einher. Ein Maß dafür ist der Wärmefluß am Meeresboden, d.h. der Wärmeverlust durch Konduktion. In der Nähe der Rückenachsen wurden Werte bis 10 hfu (heat flow unit) gemessen, mittlere Werte an alter Kruste betragen 1-1.5 hfu. Die Messung von Wärmeflußdaten berücksichtigt allerdings nicht den Wärmeverlust durch Konvektion von Porenwasser, die ja an Dingen wie Austrittsstellen heißer Wässer in der Nähe von mittelozeanischen Rücken belegt wird. Der Ausmaß des Wärmeverlust durch hydrothermale Zirkulation ist schwer abzuschätzen und Thema aktueller Untersuchungen.

Tiefenprofile über den Nordatlantik entlang eines Breitengrads veranschaulichen den prinzipiellen Zusammenhang zwischen Alter und Tiefenlage der Kruste:

Beschreibung siehe Bildunterschrift

Tiefenprofile (braun, Tiefenskala links) und Altersprofile (rote Symbole, Skala rechts) der ozeanischen Kruste über den Atlantik entlang von 50°N (obere Abbildung) und 30°N (untere Abbildung). Der zentrale Mittelozeanische Rücken fällt zu seinen Flanken symmetrich ab, wobei der Gradient -entsprechend der Sclater-Kurve- zu den Ozeanrändern abnimmt. Bathymetrische Daten extrahiert aus dem ETOPO5-Datensatz, Altersdaten extrahiert aus: Müller et al. (1997)

Beschreibung siehe oben Beschreibung siehe oben