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

submarine Ersoion

Autor: Dr. David Voelker

Erosion findet auch unter Meeresbedeckung statt, allerdings sind die Raten im allgemeinen sehr viel geringer als an Land. Strukuren wie Tiefseekuppen erfahren über Jahrmillionen relativ geringe Veränderungen ihrer Oberflächengestalt. Die unverfestigten Sedimente der Tiefsee können dagegen durch verstärkte Bodenwasserströmungen resuspendiert und umverteilt werden.

Die Tiefenwasserzirkulation beeinflußt die Ablagerung von Sedimenten in der Tiefsee. Während die Strömungsgeschwindigkeiten im allgemeinen sehr gering sind (<1 cm/s), gibt es Regionen in denen die Bodenwasserströmung beispielsweise durch eine verengte Topografie forciert wird (z.B. Vema -Kanal, Romanche Fracture Zone, Gibbs Fracture Zone), Zeitabschnitte in denen eine erhöhte Bodenwasserproduktion großflächeig vorherrscht und kurzfristige „Sturmereignisse" in der Tiefsee. Am Fuße des Agulhasplateaus wurde z.B. in einer Wassertiefe > 4500 m Strömungsgeschwindigkeiten von > 0.5 m/s gemessen.

Die Folgen reichen von der Erosion bereits abgelagerter und verfestigter Sedimente über das Stagnieren der Sedimentation bis zur verstärkten Ablagerung in niedriger energetischen Bereichen. Mit der strömungsbeeinflußten Deposition sind besondere Sedimentationsformen (moats, mudwaves, contourites) verbunden (Dieses Bild signalisiert einen Literaturhinweis!Hollister et al.,1972Hollister, C. D., & Heezen, B. C. (1972). Geological effects of bottom currents. In A. L. Gordon (Eds.), Studies in physical oceanography, 2 (pp. 37-66). New York: Gordon and Breach.).

Kritische Bedingungen für Erosion und Deposition

Wann Sedimente anfangen von einer Strömung erodiert zu werden, hängt wesentlich von den Sedimenten (Korngröße, Kornform, Kohäsion) und der Scherspannung, die das Wasser auf die Sohle ausübt ab. Diese wiederum unterscheidet sich stark danach, ob laminares oder turbulentes Fließen vorherscht. Dasselbe gilt für die für das Einsetzen der Ablagerung kritischen Strömungszustände. Es existiert eine Reihe von Untersuchungen und meist semi-empirischen Gleichungen, die diesen kritischen Zustand als Funktion der Strömung und der Partikel beschreiben. Am bekanntesten sind das Hjulström-Diagramm und die Shieldsfunktion (z.B. in Dieses Bild signalisiert einen Literaturhinweis!Hsü, 1989Hsü, K. J. (1989). Physical principles of sedimentology. Springer-Verlag.; Dieses Bild signalisiert einen Literaturhinweis!Allen, 1985Allen, J. R. L. (1985). Principles of physical sedimentology. London: George Allen & Unwin.; Dieses Bild signalisiert einen Literaturhinweis!Yalin, 1972Yalin, M. S. (1972). Mechanics of sediment transport. Oxford: Pergamon Press.).

HJ&UUML;LSTROM-DIAGRAMM

Kritische Strömungsgeschwindigkeit für den Bewegungsbeginn an der Sohle (Beginn der Erosion und das Einsetzen der Ablagerung in Abhängigkeit vom Korndurchmesser D. Berechnung nach Dieses Bild signalisiert einen Literaturhinweis!Zanke (1977)Die Literaturangabe fehlt noch. für Quarzkörner in Seewasser bei 0°C und einer Wassertiefe von 4500m.

Nondeposition und Hiaten

Strömungsgeschwindigkeiten, die für eine Erosion abgelagerter Sedimente ausreichen, werden aktuell nur sehr lokal oder während kurzfristiger Ereignisse (sog. Tiefseestürme, benthic storms) erreicht. Trotzdem kann an Sedimentkernen festgestellt werden, daß es immer wieder Zeitabschnitte gab, während derer regional und auch über ganze Ozeanbecken keine Sedimente abgelagert wurden. Für solche Sedimentationsunterbrechungen kann es verschiedene Ursachen geben:

Diese Abschnitte können durch Lücken in der Abfolge von Sedimentkernen (Hiaten) identifiziert und teilweise bestimmten ozeanografischen Ereignissen zugeordnet werden. Die Entwicklung einer Tiefenwasserzirkulation im Atlantik ist durch ozeanweit feststellbare Hiaten belegt (z.B. Dieses Bild signalisiert einen Literaturhinweis!Barron & Keller, 1982Die Literaturangabe fehlt noch.). Ebenso können "Pulse" erhöhter Produktion von AABW an einigen Schlüsselstellen im Südozean durch das Auftreten von Hiaten in Sedimentkernen belegt werden (Dieses Bild signalisiert einen Literaturhinweis!Ledbetter, 1981Ledbetter, M. T. (1981). Paloceanographic significance of bottom water fluctuations in the southern ocean. Nature, 294(5841), 554-556.).

Moats und Rinnen

Die Wirkung von Bodenwasserströmungen auf die Ablagerung wird besonders dort deutlich,wo die Strömung auf Hindernisse stößt und verlangsamt oder beschleunigt wird. An den Flanken von Tiefseekuppen treten Erosionsrinnen auf, entlang von Kontinentalhängen langgestreckte Sedimentrücken (z.B. entlang der Ostküste der USA), am Ausgang von Tiefenwasserpassagen (Bruchzonen in unterseeischen Rücken) findet man Sedimentfächer oder contourite fans, z.B. nördlich des Vema-Kanals (Dieses Bild signalisiert einen Literaturhinweis!Mezerais et al., 1993Mezerais, M. L., Faugeres, J.-C., Figueiredo, A. G., & Masse, L. (1993). Contour current accumulation off the Vema Channel mouth, southern Brazil; pattern of a "contourite fan". Sedimentary Geology, 82(1-4), 173-187.). An derartigen Schlüsselstellen lassen sich zeitliche Veränderungen in den Strömungsmustern an den Ablagerungen studieren.

PARASOUND-Sedimentecholotprofil aus dem Kapbecken (SW von Kapstadt, etwa 4500m Wassertiefe). Starke Bodenwasserströmungen haben v-förmige Rinnen in die abgelagerten Sedimente eingeschnitten.