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

Übungen zur Gestalt des Meeresbodens

Autor: Dr. David Voelker

Zur Lösung der Aufgaben sollten Sie die Unterkapitel zur Gestalt des Meeresbodens durchgeackert haben, insbesondere die Kapitel zu Mittelozeanischen Rücken, Spreizungsraten der Ozeane, zur Kalzit-Kompensationstiefe und zur Sclater-Formel

1
Zeichnen Sie ein theoretisches Profil über eine Bohrung in der Tiefsee ...

In einem sich symmetrisch öffnenden Ozean (z.b. dem Südatlantik) wurden an Sedimenten der Tiefsee für Tiefseetone geringe Sedimentationsraten  festgestellt (Abb. 01). [Anm: Die Sedimentationsrate beschreibt die Höhe der Sedimentsäule, die in einer bestimmten Zeit durch die Ablagerung von Sedimenten entstanden ist, die übliche Angabe ist cm/ky, Zentimeter pro 1000 Jahre].

Die in Abb. 01 dargestellten Sedimentationsraten beziehen sich auf Tiefseetone. Oberhalb von einer Wassertiefe von -3250m können am Meeresboden zusätzlich kalkige Partikel abgelagert werden (Stichwort Kalzitkompensationstiefe oder CCD), die - einmal abgelagert und überdeckt - dort auch erhalten bleiben. Die Sedimentationsrate der kalzitischen Komponenten betrug gleichmäßig 2cm/ky. Der Ozean öffnete sich die letzten 20My (von 0 bis 20My vor heute) mit einer Geschwindigkeit von 10 cm/y, davor mit 6 cm/y, d.h. neuer Ozeanboden entsteht beidseitig mit einer Geschwindigkeit von 5 bzw. 3 cm/y. Der Sattel des Mittelozeanischen Rückens, an dem neue Kruste gebildet wird, liegt in 2500m Wassertiefe.

Ein Bohrschiff fährt ein Profil in rechtem Winkel zur Rückenachse, vom Mittelozeanischen Rücken zum Kontinentalrand (Abb. 2). In einigen Abständen werden Bohrkerne genommen, welche die gesamte Sedimentsäule bis zur ozeanischen Kruste durchtäufen. Mit den oben genannten Angaben könntensie sich die Mühe sparen, denn wir könnten berechnen, wie lang die Kerne sind und wie ihre Zusammensetzung aussieht. Bitte zeichnen Sie die Bohrprofile an den bestimmten Stellen BL1 bis BL6:

Tabelle 01: Lage der Bohrstationen in Bezug auf die Achse des Mittelozeanischen Rückens
Bohrlochbezeichnung Entfernung von Rückenachse
BL1 250 km
BL2 500 km
BL3 750 km
BL4 1000 km
BL5 1300 km
BL6 1600 km
Beschreibung siehe Bildunterschrift

Abbildung 01: Entwicklung der Sedimentationsraten in der Tiefsee über die Zeit

Beschreibung siehe Bildunterschrift

Abbildung 02: Die Sclater-Formel

Beschreibung siehe Bildunterschrift

Abb. 03: Lage der Bohrungen

2
Berechnen Sie die Höhenunterschiede an Transformstörungen

Ein Mittelozeanischer Rücken ist durch eine Transformstörung so versetzt, daß die Rückenachsen heute 400 km voneinander entfernt liegen (Abb. 3), die Rückenachse liegt in 2500 m Wassertiefe. In den beiden Segmenten öffnet sich der Ozean mit unterschiedlicher Geschwindigkeit: 12cm/y Spreizungsrate im Norden und 10cm/y im Süden. Die Rückensegmente bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von 5cm/y voneinander weg.

Wie tief liegt der Meeresspiegel an der tiefsten Stelle der Transformstörung? Könnte sie ein Durchlass für Antarktisches Bodenwasser sein, welches das Westliche Becken füllt, aber aufgrund seiner Dichte auf eine Wassertiefe <-3700m festgelegt ist? Die Rückenachse liegt in -2500m Wassertiefe.

keine Bildbeschreibung

3
Beantworten Sie folgende Verständnisfragen für die eigene Lernkontrolle

4
Berechnen Sie das Volumen eines hypothetischen Ozeans mit passiven Kontinentalrändern und einem zentrale Mittelozeanischen Rücken

Ein idealisierter Ozean (4000 km in E-W-Richtung breit und 10000 km in N-W) ist - genau wie der Pazifik - durch konvergente Plattenränder begrenzt. Der Ozean wird trotz der Neubildung von ozeanischer Kruste nicht breiter, da an beiden Rändern genauso viel an Kruste subduziert wird, wie am Rücken neue entsteht. Der Mittelozeanische Rücken streicht N-S, der zentrale Kamm liegt bei 2500m Wassertiefe.

Die Aufgabe kann prinzipiell mathematisch-analytisch gelöst werden (knifflig), oder durch eine Näherungslösung (Aufteilen des Meeresbodens in "Säulen" unterschiedlicher Höhe).