Weniger als ein Prozent der längsten Bergkette der Welt sind im Detail erforscht. Dabei finden sich entlang der Mittelozeanischen Rücken faszinierende Ökosysteme, die in völlig lichtloser Umgebung der Ozeane Lebensräume für viele Arten bieten

Le Saout, Morgane

OceanRep

UNTERSEEISCHER VULKANISMUS Die Mittelozeanischen Rücken Weniger als ein Prozent der längsten Bergkette der Welt sind im Detail erforscht. Dabei finden sich entlang der Mittelozeanischen Rücken faszinierende Ökosysteme, die in völlig lichtloser Umgebung der Ozeane Lebensräume für viele Arten bieten. Dr. Morgane Le Saout (GEOMAR - Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel) Vermutlich findet der Großteil der gesamten vulkanischen Aktivität auf der Erde entlang der Mittelozeanischen Rücken statt. Da sich der Großteil des Mittelozeanischen Rückens tief in den Ozeanen befindet, bleiben die meisten Vulkanausbrüche unbemerkt. Der größte Teil der Mittelozeanischen Rücken ist unerforscht. An den sich dort befindenden hydrothermalen Quellen können sich faszinierende und artenreiche Biotope in großer Tiefe entwickeln. Die längste Bergkette - immerhin umspannt sie die gesamte Erde - ist das System der Mitteloze­anischen Rücken. 65.000 Kilometer umfasst es. Mehr als 90 Prozent davon liegen in der Tiefsee in einer durchschnittlichen Tiefe von 2,5 Kilo­metern. Nur an wenigen Stellen wie zum Beispiel auf Island ragen Bergrücken über den Meeres­spiegel hinaus. Mittelozeanische Rücken sind eine der hauptsächlichen geologischen Struktu­ren, die unseren Planeten formen, da hier die tektonischen Platten auseinanderdriften und neuer Meeresboden bzw. neue Ozeankruste ent­steht. Tatsächlich werden mehr als zwei Drittel der Oberfläche unseres Planeten entlang der Mittelozeanischen Rücken erzeugt. Vermutlich findet der Großteil der gesamten vulkanischen Aktivität auf der Erde entlang dieses Systems statt. Wichtige geologische Prozesse Entlang der Mittelozeanischen Rücken kommt es zu zwei wichtigen geologischen Prozessen. Erstens: Wenn sich die ozeanischen Platten aus­einander bewegen, schmilzt teilweise das Ge­stein, welches sich Hunderte von Kilometern unter dem Meeresboden befindet. Ein Teil dieses geschmolzenen Gesteins (sog. Magma) steigt auf und erzeugt beim Erreichen des Meeres­bodens teilweise mächtige Vulkanausbrüche. Diese Ausbrüche können auch an Land statt­finden, wenn ein Teil eines Mittelozeanischen Rückens über die Wasseroberfläche hinausragt. Ein Beispiel dafür ist der Ausbruch des Vulkans Eyjafjallajökull in Island im Jahr 2010, der 250 Millionen Kubikmeter Vulkanasche produzierte. Von diesem Ausbruch war nicht nur die isländi­sche Bevölkerung betroffen. 20 Länder mussten ihren Luftraum für sieben Tage sperren, was mehr als 10 Millionen Fluggäste einschränkte. Da sich der Großteil des Mittelozeanischen Rü­ckens jedoch tief in den Ozeanen befindet, blei­ben die meisten Vulkanausbrüche unbemerkt. Der zweite wichtige geologische Prozess, der den Meeresboden formt, ist die Ausbildung und weitere Ausbreitung von Rissen und Verwerfun­gen in der Ozeankruste. Die Bewegung entlang dieser tektonischen Strukturen führt zu kleinen bis mittleren Erdbeben, die von Menschen in der Regel nicht gefühlt werden, jedoch von seismi­schen geophysikalischen Stationen an Land oder auf See entlang der Achsen der Mittelozea­nischen Rücken erfasst werden können. Vulkanismus und Gesellschaft I DOI: 10.2312/eskp.2020.2.5.2 101 102 VULKANISMUS UND GESELLSCHAFT Mittelozeanische Rücken Wie häufig und stark sind Vulkanaus­brüche am Mittelozeanischen Rücken? Seit der Entdeckung der Mittelozeanischen Rücken in den 1950er Jahren haben Forscher rund um den Globus verschiedene Daten ge­sammelt, um die Prozesse zu verstehen, die un­seren Meeresboden formen, aber auch um das potenzielle Risiko abzuschätzen, welches durch die Vulkanausbrüche und die Bodenbewegung entlang der Verwerfungen entsteht. Einige der wichtigsten Fragen sind dabei: • Wie häufig treten Vulkanausbrüche entlangder Mittelozeanischen Rücken auf?• Welche Mengen an Magma sind ausgetreten?• Welche Auswirkungen haben Vulkanaus­brüche auf die Ökosysteme?• Was ist die maximale Intensität, die ein Erd­beben entlang der Mittelozeanischen Rückenerreicht?• Sind Erdbeben an Mittelozeanischen Rückeneine potentielle Gefahrenquelle?Eines der Forschungsziele der letzten drei Jahr­zehnte war es, das Wiederauftreten und den Um­fang der Vulkanausbrüche zu analysieren. Seit der Entdeckung des ersten unterseeischen Vul­kanausbruchs entlang der Mittelozeanischen Rücken im Jahr 1986 wurden bedeutende Fort­schritte bei der Erkennungvon entlegenen unter­seeischen Ausbrüchen erzielt. Eine der Metho­den ist die Analyse der Verteilung von Erdbeben. Abb. 1: Topogr aphische Ka rte mit ei ner globalen Ansicht der M ittel­ozeanischen Rücken (rote Linie). Das 65.000 Kilometer lange Mittel­ozeanische Rückensystem wi rd in  jedem Ozean in einer du rch­schn i t t lichen Tiefe von 2,5 Kilo­meter beobachtet. Karte: Dr. Mo rgane Le Saout Kurz vor und während eines Vulkanausbruchs werden in der Regel kleine Sehwarmbeben ent­deckt. In jüngerer Zeit wurden geophysikalische Instrumente auf einigen Abschnitten der Achsen eingesetzt, um Echtzeitdaten über das Auftreten dieser Erdbeben zu liefern. Insgesamt wurden seit 1986 mehr als 13 unter­seeische Vulkanausbrüche entlang Mittelozeani­scher Rücken entdeckt. Ferngesteuerte wie auch bemannte Unterwasserfahrzeuge können wäh­rend oder kurz nach diesen Vulkanausbrüchen für Messungen eingesetzt werden. Die Analyse der so gewonnenen Daten liefert wichtige Infor­mationen über Größe, Dauer, Häufigkeit und Art dieser unterseeischen Ausbrüche sowie ihrer Auswirkungen auf die Umwelt. Die Untersuchun­gen zeigen, dass beispielsweise nur zwei Ab­schnitte des Mittelozeanischen Rückensystems in den letzten 20 Jahren mehr als einmal aus­gebrochen sind. Auf Grund der langen Zeitzyklen zwischen den Ereignissen sind daher Analysen älterer vulkanischer Lavaströme notwendig, um ein besseres Verständnis der zeitlichen Eruptions­häufigkeit entlang verschiedener Abschnitte der Mittelozeanischen Rücken zu erhalten. Hydrothermale Quellen: einzigartige Ökosysteme und Erzvorkommen Mittelozeanische Rücken begünstigen die Ent­wicklung von heißen „hydrothermalen" Quel­len. Dabei dringt kaltes Meerwasser durch Risse im Meeresboden in die neue, heiße Kruste ein. Vulkanismus und Gesellschaft I D01: 10.2312/eskp.2020.2.5.2 VULKANISMUS UNO GESELLSCHAFT Mittelozeanische Rücken Das eindringende Wasser wird erhitzt (bis zu 400 °C) und mit Mineralien angereichert. Dadurch entsteht eine Änderung des Auftriebs und das heiße, ,,hydrothermale" Wasser wird mit hoher Geschwindigkeit (d. h. mit bis zu zwei Metern pro Sekunde) aus dem Meeresboden­gestein ausgestoßen. Im Kontakt mit den fast eisigen Temperaturen des Ozeans verfestigen sich die gelösten Mineralien und bilden kamin­artige Strukturen, die bis zu 60 Meter hoch sind und mehr als zehn Meter pro Jahr wachsen kön­nen. Das aus diesen Quellen kommende hydro­thermale Wasser ist oft schwarz oder weiß, und die Farbe variiert je nach den gelösten Mineralien im Wasser. Diese sogenannten „Schwarzen Raucher" (eng­lisch „Black Smoker") bestehen hauptsächlich aus Eisensulfiden. ,,Weiße Raucher" hingegen enthalten Barium, Kalzium und Silizium. Eine über lange Zeit an einem einen Ort konzentrierte hydrothermale Aktivität kann so zur Bildung großer Erzvorkommen führen. Abgesehen von den Mineralressourcen, die durch hydrothermale Schlote entstehen können, liefert hydrotherma­les Wasser aber auch Nährstoffe, die die Grund­lage für riesige unterseeische Ökosysteme bilden. Diese beherbergen unter anderem einzig­artige Bakterien, Röhrenwürmer, Krabben, Gar­nelen, Muscheln, Napfschnecken, Muscheln und Fische. Das Besondere: All diese Arten gedeihen Abb. 2: Blockdiagramm eines Mittel­ozeanischen Rückens, das die Zirku­lation von heißem „hydrothermalen" Wasser und den Aufstieg von Magma zeigt. Die mit einem ferngesteuerten Fahrzeug aufgenommenen Fotos zeigen einen hydrothermalen Schornstein und einen unterseeischen Lavastrom. Die Fotos wurden mit dem ferngesteuerten Fahrzeug PHOCA vom GEOMAR während der Forschungsfahrt MSM75 im Juni und August 2018 aufgenommen. Grafik: Dr. M. Le Saout/GEOMAR an Schwarzen und Weißen Rauchern bei völliger Abwesenheit von Sonnenlicht. Was den Rest der Tiefsee anbelangt, so ist der größte Teil des Systems der Mittelozeanischen Rücken noch unerforscht. Während etwa die Hälfte des Mittelozeanischen Rückensystems von Forschungsschiffen aus kartiert werden konnte, wurden weniger als ein Prozent des gesamten Gebietes mit Hilfe von Tauchbooten oder ferngesteuerten Fahrzeugen detailliert er­fasst. Daher ist es wichtig, weiterhin hochauf­lösende Karten, Fotos und Videos des Meeres­bodens sowie Gesteinsproben von verschie­denen Orten entlang der Mittelozeanischen Rü­cken zu sammeln. Diese Daten werden detail­lierte Informationen liefern, die für ein besseres Verständnis dieser komplexen geologischen und biologischen Systeme notwendig sind. , , Tatsächlich werden mehr als zwei Drittel der Oberfläche unseres Planeten entlang der Mittelozeanischen Rücken erzeugt. Vulkanismus und Gesellschaft I DOI: 10.2312/eskp.2020.2.S.2 103 101+ Referenzen VULKANISMUS UND GESELLSCHAFT Mittelozeanische Rücken Kelley, D. S., Delaney, J. 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Die Mittelozeanischen Rücken

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