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

Sedimentechografie

Autor: Dr. David Voelker

Sedimentecholote sind Instrumente der akustischen Fernerkundung des Meeresbodens und der relativ jungen Sedimentbedeckung. Als Schallquellen dienen flächige Anordnungen piezoelektrischer Schallwandler (Transducer-Arrays), die annähernd monofrequente Signale im Bereich von 3 bis 6 kHz erzeugen. Mit einer Frequenz von 3.5 kHz, die sich als Standardnutzfrequenz durchgesetzt hat, ist die Abbildung von Sedimentstrukturen in einer Größenordnung von etwa 50 m Tiefe unterhalb des Meeresbodens möglich. Die Wellenlänge der Signale liegt im Bereich von wenigen Dezimetern, was prinzipiell erlaubt, Reflektoren im Abstand von weniger als einem Meter aufzulösen.

Die Art der Reflexionen läßt Rückschlüsse auf Sedimentbedeckung und Natur der Sedimente zu und ermöglicht so die großflächige Kartierung von Sedimenttypen in einer bestimmten Region (z.B.Dieses Bild signalisiert einen Literaturhinweis! Damuth, 1980Damuth, J. E. (1980). Use of high-frequency echograms in the study of near-bottom sedimentation processes - a review. Marine Geology, 38, 51-75.). Eine hohe Signaleindringung ist z.B. nur bei sehr weichen, feinkörnigen und wasserhaltigen Sedimenten möglich, während felsige und unebene Hartgründe lediglich Streuechos zurückwerfen. Die Kartierung von Echotypen kann daher dazu verwendet werden, die Verbreitung verschiedener Sedimenttypen und die verursachenden Prozesse zu studieren. Darüberhinaus besteht der Nutzen darin, daß einzelne Reflektoren, die auf lithologische Ursachen zurückgehen (z.B. Aschelagen, Turbiditereignisse) großflächig kartiert werden können.

Sedimentecholote sind entweder am Schiffsrumpf befestigt oder werden über dem Meeresboden geschleppt. Die akustischen Signale breiten sich kegelförmig nach unten aus und werden am Meeresboden und an internen Reflektoren zurückgeworfen. Das Signal wird von einer Auftreff-Fläche zurückgeworfen, deren Größe von der Wassertiefe und der akustischen Charakteristik des Geräts abhängt. Bei ebenem Meeresboden können einzelne Reflektoren hochauflösend verfolgt werden.

Abbildung von Sedimenten durch das Sedimentecholot Parasound. Das abgebildete Profil ist etwa 20 km lang, die Eindringtiefe des Sediments beträgt ca. 60 m. Die Aufzeichnung stammt aus der Polarfrontzone zwischen Südafrika und der Antarktis und zeigt Diatomeenschlämme. Die kontinuierlichen Reflektoren werden durch feine Turbiditlagen gebildet.

Die Abbildungseigenschaften verschiedener Sedimentecholotsysteme sind außer von Frequenz und Energie des Quellsignals wesentlich von der Charakteristik der Signalausbreitung abhängig. Die Größe der Auftreff-Fläche des Signals ist mitbestimmend für die laterale Auflösung von Strukturen am Meeresboden und im Sediment. Die Bemühungen um eine Reduzierung der Rückstreufläche führten auf der einen Seite zur Entwicklung von dicht über dem Meeresboden geschleppten Systemen (Dieses Bild signalisiert einen Literaturhinweis!Tyce et al., 1980Die Literaturangabe fehlt noch.) und andererseits zu parametrischen Sedimentecholoten, wie dem Parasound-System (Krupp Atlas Elektronik GmbH, Bremen).

PROFIL ÜBER TIEFSEERINNE VOR CHILE

Sediment-Transportrinne in der Tiefsee vor Chile in einer bathymetrische Karte (a) und einem Parasound-Sedimentecholotprofil (b). Die Rinne verläuft parallel zum Kontinentalhang, der sich auf der Karte im Osten andeutet und ist etwa 100m in Sedimente eingeschnitten, welche einen Tiefseegraben verfüllen, der durch die Subduktion der Nazca-Platte unter Südamerika gebildet wird. Die bathymetrische Karte wurde aus Daten eines Fächersonars erstellt und zeigt den Verlauf der Rinne, das Parasound-Profil (in der Karte gelb markiert) zeigt Details wie den Verlauf einzelner Reflektoren, die am westlichen Hang der Rinne erosiv angeschnitten werden, wie man es von Prallhängen in Fluss-Systemen an Land kennt.