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

Turbidite

Autor: Dr. David Voelker

Turbiditströme, auch Dichteströme oder Schwereströme genannt sind Strömungen von turbulentem sedimentgeladenem Wasser, die durch den Dichteunterschied zum umgebenden klaren Wasser angetrieben Kontinentalhänge "herunterstürzen" und dabei sehr weite Strecken zurücklegen können (mehrere 100 km). Es handelt sich um episodische Massentransporte, die in verschiedenen Dimensionen auftreten, von kleinen Sedimentwölkchen bis zu Umlagerungen von mehrern 100 km3 von Sediment.

Turbiditströme entstehen an Hängen, wenn das Sediment instabil wird. Auslöser hierfür können Erdbeben sein oder Instabilitäten der Sedimentsäule, die sich aus der verzögerten Entwässerung verschiedener Bereiche der Sedimentsäule ergeben. Wenn eine solche "unterseeische Lawine" erst einmal in Bewegung gesetzt wurde, hat sie eine große erosive Wirkung und kann auf ihrem Weg immer mehr Sedimente mitreißen und suspendieren und so selbstverstärkend wirken. Ein Turbiditstrom kommt zum erliegen, wenn er in eine Tiefsee-Ebene gelangt, wo die Hangneigung praktisch auf 0 zurückgeht. Die mitgebrachte Energie reicht jedoch bei Turbiditen häufig noch dafür aus, 10-100te km in einer Tiefsee-Ebene zurückzulegen. Turbidite erreichen nachweislich Geschwindigkeiten von 80-100 km/h

Das einfache Experiment veranschaulicht die Gestalt eines Turbulenzstroms mit Kopf, Hals, Körper, und Schwanz:



Turbidite lassen experimentell nachvollziehen. Das Foto zeigt einen Turbiditstrom, der über einen Hang von 30 Grad Neigung in ein 2 m langes Becken mit stehendem Wasser eingespeist wurde. Das Modellsediment bestand aus einer konzentrierten Suspension von Alumininumoxidpulver. Siehe auch Animation auf der CD-ROM DIE ERDE - Eine Einführung in die Welt der Geowissenschaften.

Tiefsee-Becken habe von der ozeanischen Kruste her ein rauhes Relief. Die pelagische biogene Sedimentzufuhr (der "Regen von oben") erzeugt eine etwa gleichmäßig mächtige Bedeckung dieser rauhen Topographie. Erst der Eintrag von hemipelagischen Sedimenten durch Turbiditströme füllt die Becken in einer weise auf, durch die die fast volkommen flachen Tiefsee-Ebenen entstehen. Die mittlere Hangneigung von Tiefsee-Ebenen beträgt 1m auf 1km (0.3°).

Die Verbreitung von Turbiditen hat viel mit der Morphologie der Kontinentalränder zu tun. An aktiven Kontinentalrändern werden Turbidite oft von den Tiefseegräben "geschluckt", an passiven Kontinentalrändern können sie u.U. bis weit in die Tiefsee vordringen. Sie werden dabei von der Morphologie des Meeresbodens gelenkt. Am Kontinentalhang werden Turbidite in unterseeischen Canyons geführt und tragen zu dessen Erhaltung und dem Entstehen von Sedimentfächern an dessen Ende bei.

Turbiditlagen zeichnen sich durch eine typische Abfolge von Sedimenten und Sedimentstrukturen aus, die an Sedimenten an Land oder in Kernen der Tiefsee betrachtet werden kann. Die komplette und ideale Abfolge (die Bouma-Sequenz) ist allerdings selten erhalten. Auffälligstes Merkmal einer Turbiditlage ist eine erosive Basis (jeder Turbidit fegt über die vorher abgelagerten Sedimente hinweg) und eine unterste Lage gradierte Lage, d.h. ein Lage in der die Korngröße meist makroskopisch sichtbar von unten nach oben abnimmt. Jede gradierte Lage entspricht einem Turbiditereignis.

Die von Suspensionsströmen abgelagerten Turbidite weisen eine charakteristische Abfolge, die Bouma Sequenz, auf. Häufig ist nicht die komplette Sequenz erhalten, weil die Energie noch ausreicht, um alle feinkörnigen Partikel weiter zu reissen (proximale Turbidite) oder - weiter entfernt von der Quelle - bereits alle grobkörnigen Partikel ausgefallen sind (distale Turbidite).

Distale 4 cm mächtige Turbiditlage in einem Sedimentkern. Der Kern stammt aus der Tiefsee westlich von Südchile und wurde dort auf dem Gipfel eines kleinen Seamount in etwa 200 m Höhe über dem Niveau der Tiefsee-Ebene gewonnen. Der ablagernde Suspensionsstrom muss demnach den Kontinentalhang herab gelaufen sein und den Seamount überrannt haben. Rechts ist die Korngrößenverteilung aufgetragen. Die pelagische Hintergrundsedimentation hat ihr Maximum der Korngrößenverteilung bei 20 micron, die gröbste basale Lage des Turbidits besteht etwa zu 34% aus Partikeln der Größe 100-200 micron.

Die Mächtigkeit von Turbiditlagen in der Tiefsee beträgt in der Regel wenige cm bis dezimeter. Es gibt jedoch auch Hinweise auf singuläre gigantische Ereignisse, bei denen gewaltige Massen von Hangsedimenten auf einmal in die Tiefsee gelangten, sogenannte Megaturbidite. Die so entstandenen Sedimentkörper können unter Umständen mit Sediment-Echoloten akustisch kartiert werden.

In der Balearen Tiefsee-Ebene zeigen Sedimentecholote eine 8-10 m mächtige akustisch transparente Lage über weite Bereiche der A.P (60.000 km2). Diese Lage wird als Turbiditlage, also ein einzelnes Ablagerungsereignis angesehen, bei dem geschätze 500km3 umgelagert wurden. Dies bedeutet einen katastrophenartiger Kollaps von Hangsedimenten, ev. wurde die Hanginstabilität durch Freisetzung von Gashydraten bei einem Meeresspiegel-Tiefstand herabgesetzt. Aus: Dieses Bild signalisiert einen Literaturhinweis!Rothwell et al. (1998)Rothwell et al. (1998): Low-sea-level emplacement of a very large Late Pleistocene „megaturbidite“ in the Western Mediterranian Sea. Nature, Vol. 392