477-Uebersicht-09-04.qxdgegangen, und das langjährige Bohrschiff des
ODP, die JOIDES Resolution (Abb. 1), wurde vorläufig außer
Dienst gestellt. Dieses internationale Programm und seine
Vorläufer waren vor mehr als 25 Jahren mit dem Ziel ange-
treten, die Hypothese der Plattentektonik zu überprüfen
(Siehe Kästen 1 und 2). Die Ergebnisse der Bohrvorhaben
haben schnell zur allgemeinen Akzeptanz der plattentekto-
nischen Modellvorstellungen geführt, so dass die folgenden
Untersuchungen darauf zielten, einzelne Prozesse der
plattentektonischen Bewegungen genauer beschreiben zu
können. Inzwischen prägen diese Ergebnisse ganz wesent-
lich unser Bild von einer dynamischen Erde, das in jüngster
Zeit auch für die Deutung der langfristigen Entwicklung des
Mars und anderer Planeten unseres Sonnensystems benutzt
wird. Mit dem vertieften Verständnis geogener Prozesse
eröffnen sich neue, gesellschaftlich bedeutsame Frage-
stellungen nach den letzten großen Lagerstätten von Erdgas
und Erdöl, den kritischen Georisiken, der Nutzung von
mikrobiologischen Prozessen und der Entwicklung des
Klimas der Erde. Im Folgenden werden neun Forschungs-
themen vorgestellt, die entscheidende Impulse durch die
Projekte des ODP erhalten haben.
1. Auseinanderbrechen kontinentaler Krusten und das Entstehen neuer Ozeanbecken
Bei der Formulierung der Kontinentaldrift-Hypothese
durch Alfred Wegener (ab 1912) und in den ersten Konzepten
der Plattentektonik in den 60er Jahren waren die treibenden
Kräfte der plattentektonischen Bewegungen weitgehend un-
klar. Dank gezielter Bohrungen in den Ozeanen wurden nicht
nur letzte Einwände gegen die Kontinentaldrift widerlegt,
sondern auch Einzelheiten der geodynamischen Vorgänge
erkannt. Ein Beispiel ist die Entstehung von neuen Ozeanen,
die in der Regel durch lang anhaltende Phasen der Hebung
und Dehnung auch inmitten von Kontinentplatten einge-
leitet werden kann (Abb. 2). Die Ursachen sind langfristig
wirksame divergente Konvektionszellen im Erdmantel, über
denen die Erdkruste gehoben, ausgedünnt und schließlich
auseinander gerissen wird.
der kontinentalen Landoberfläche. Die entstehenden flachen
Becken werden mit terrigenem Abtragungsschutt von den
beiden Rändern gefüllt; gelegentlich bildet sich auch ein
Randmeer, das unter ariden Bedingungen eintrocknet und
mächtige Salzschichten hinterlässt. Kommt es zum vollstän-
Naturwissenschaftliche Rundschau | 57. Jahrgang, Heft 9, 2004 477
Ü B E R S I C H T
Das Ozean-Bohrprogramm ODP Bilanz und Ausblick
Im Oktober 2003 ist eine erfolgreiche und langjährige Phase der geologischen Erforschung
der Ozeane durch das Ozean-Bohrprogramm (Ocean Drilling Program, ODP) zu Ende gegangen.
Mit dem Bohrschiff JOIDES Resolution hat das ODP in den letzten Jahren neue Forschungs-
felder eröffnet, deren wissenschaftliche, wirtschaftliche sowie gesellschaftliche Bedeutung
sich zunehmend erschließt. Aufbauend auf den Ergebnissen des ODP sind die Ziele des
internationalen Integrated Ocean Drilling Program (IODP) definiert worden, das im Sommer
2004 mit neuen Bohrprojekten im Pazifik und dem Arktischen Ozean beginnt. Für dieses
Folgeprojekt werden in den kommenden Jahren Bohrschiffe aus Japan, den USA und Europa
bereitgestellt.
Übersicht
spaltung einer Kontinentalplatte, so sinken deren Ränder
schnell unter den Meeresspiegel ab. Die Becken finden damit
Anschluss an die bestehenden Ozeane und nehmen in zu-
nehmendem Maß auch marine Ablagerungen auf. Die frühe
und mittlere Bildungsphase der Randbecken kann von ei-
nem mehr oder weniger starken Vulkanismus begleitet sein,
der die Wärmeentwicklung in diesen Sedimentbecken nach-
haltig bestimmen kann. Die langsame Senkung der Becken
in der Spätphase wird im Wesentlichen durch die zunehmen-
de Sedimentauflast verursacht. Die Beckenkonfiguration, die
zeitlichen Veränderungen des Wärmestroms, die Paläo-
ozeanographie und das Klima bestimmen die Art der Sedi-
menteinträge (terrestrischer Erosionsschutt, biogene marine
Sedimente) und damit das Potential, über biogeochemische
oder thermodynamische Prozesse Kohlenwasserstoffe zu
bilden.
forschung der nutzbaren Kohlenwasserstoffe vor allem von
der Erdölindustrie vorangetrieben, der wir wichtige Erkennt-
nisse über die Architektur der Beckenfüllungen und damit
auch über die Geschichte der Meeresspiegelschwankungen
verdanken. Entsprechende Projekte des ODP wurden in en-
ger Kooperation mit der Industrie konzipiert. In verschiede-
nen ODP-Vorhaben, zuletzt auf dem Marion-Plateau vor
Nordostaustralien (Abb. 3), wurde versucht, Ursachen und
genauere Amplituden der Meeresspiegelschwankungen zu
bestimmen. Dabei wurde erkannt, dass langfristige globale
Schwankungen im Tertiär durch die zunehmende Akkumu-
lation von Eis zuerst in der Antarktis und dann in den hohen
nördlichen Breiten begründet sind. Sehr schnelle Änderun-
gen des Meeresspiegels in warmen Perioden scheinen auch
auf lokale Eisakkumulation in den hohen Breiten hinzu-
deuten. Für eine Ursachenforschung sind jedoch noch ge-
nauere Bestimmungen der Amplituden des Meeresspiegels
478 Naturwissenschaftliche Rundschau | 57. Jahrgang, Heft 9, 2004
K A S T E N 1 : G E S C H I C H T E D E R .
F O R S C H U N G S B O H R U N G E N I N D E N O Z E A N E N .
1964 Amerikanische Forschungsinstitute konzipieren das MOHOLE-Projekt, um in den Ozeanen die Mohoro- vicic-Diskontinuität (Grenze zum oberen Erdmantel) zu erbohren.
1966 Beginn des Tiefsee-Bohrprojekts DSDP (Deep Sea Drilling Project) mit dem Bohrschiff Glomar Challenger. Die Forschungen werden von dem zunächst rein US- amerikanischen Forschungsverbund Joint Oceano- graphic Insitutions for Deep Earth Sampling (JOIDES) durchgeführt.
1974–1982 Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Roh- stoffe (BGR) wird 1974 Mitglied von JOIDES und ko- ordiniert seitdem die deutsche Beteiligung zum DSDP, ODP und IODP. Für die Vorbereitung und Auswertung richtet die Deutsche Forschungsge- meinschaft (DFG) das Schwerpunktprogramm „ODP/DSDP“ ein, das jährlich mit ca. 2,6–2,9 Millio- nen DM gefördert wurde. Mit dem Beitritt der Bun- desrepublik Deutschland, der UdSSR, Japan, England und Frankreich begann die „International Phase of Ocean Drilling“ (IPOD) des DSDP. Die deutsche Be- teiligung im DSDP und im nachfolgenden ODP (pro Jahr 2–3 Mio. US-Dollar) wurde von der DFG und vom Bundesministerium für Forschung und Techno- logie (BMFT) gemeinsam finanziert.
1983–2003 Ocean Drilling Program (ODP) mit dem Bohrschiff JOIDES Resolution. Neben den vorherigen Mitglie- dern (außer UdSSR) waren das „ESF Consortium for Ocean Drilling“, bestehend aus 12 europäischen Län- dern, das „Pacific Rim Consortium“ (Australien, Ka- nada, Taiwan und Südkorea) und China beteiligt.
Okt. 2003 Beginn des Integrated Ocean Drilling Program (IODP) unter Beteiligung der USA, Japans und des European Consortiums for Ocean Research Drilling (ECORD), das derzeit aus 14 europäischen Staaten besteht. Der in den nächsten Jahren bis auf 5,6 Mil- lionen US-Dollar steigende Beitrag für die deutsche Vollmitgliedschaft im IODP wird im ersten Jahr zu gleichen Teilen von der DFG und am IODP beteilig- ten deutschen Forschungsinstituten finanziert. Im IODP werden neben der JOIDES Resolution und dem im Bau befindlichen japanischen Forschungsschiff Chikyu auch missionsspezifische Bohrplattformen eingesetzt. Mit der Chikyu wird man das ursprüng- liche MOHOLE-Projekt realisieren können.
Abb. 2. Schematische Darstellung der Dehnungsprozesse beim Auseinanderbrechen von kontinentaler Kruste, der Bildung von konti- nentalen Randbecken und neuer ozeanischer Kruste. Nach [1]
Kudrass, Erbacher, Volbers: Das Ozean-Bohrprogramm
notwendig. Als Untersuchungsgebiete scheinen Meeresre-
gionen mit hohem Sedimenteintrag prädestiniert. Geeignet
sind bestimmte Riffstrukturen in tropischen Meeren und
rasch gefüllte Randbecken, wie dasjenige vor New Jersey an
der Ostküste der USA.
Prozesse an mittelozeanischen Rücken auf geomorphologi-
schen Befunden, so wurden die komplexen vulkanologi-
schen, geochemischen und – überraschenderweise – biologi-
schen Vorgänge erst durch die Tiefseebohrungen erkannt.
Eine besondere Rolle spielen dabei Fluide, wässrige Lösun-
gen unterschiedlichster chemischer Zusammensetzung, die
entlang der mittelozeanischen Rücken in der Ozeankruste
zirkulieren und als heiße „Quellen“ austreten. Innerhalb von
nur einer Million Jahren wird das gesamte Meerwasser der
Ozeane einmal durch dieses Zirkulationssystem gepumpt,
das von direkt unter den mittelozeanischen Rücken liegen-
den Magmakammern thermisch angetrieben wird. Das
Meerwasser, das auf breiter Front zu beiden Seiten der mit-
telozeanischen Rücken in die zerklüftete Ozeankruste ein-
dringt, erwärmt sich mit der Annäherung an die Magma-
kammer (Abb. 4). Dabei verändert es durch die Reaktion mit
dem Basalt seine Zusammensetzung in drastischer Weise.
Welche Rolle Bakterien bei dieser Reaktion des Meerwassers
mit der basaltischen Ozeankruste spielen, ist noch unbe-
kannt. Aus dem kalten Meerwasser entsteht eine über 400 °C
heiße, aggressive Lösung, die die ozeanische Kruste hydrati-
siert und vor allem Schwermetalle, Silicium und Schwefel
auslaugt. Aufgrund der durch die Aufheizung verringerten
Dichte steigen diese hydrothermalen Lösungen auf, und bei
Kontakt mit dem kalten Meerwasser entstehen durch Fällung
der Schwermetalle typische Erzlagerstätten [4] (Abb. 5).
Ferner stellen die hydrothermalen Lösungen mit ihren redu-
zierten Schwefelverbindungen eine Energiequelle dar, auf
die ein einzigartiges Ökosystem aufbaut. Primärproduzenten
sind darin chemolithotrophe Bakterien, die mit Hilfe chemi-
scher Energie organische Substanzen aus anorganischen
aufbauen.
3. Fluidzirkulation in Subduktionszonen Fluide zirkulieren nicht nur an den Wärmedomen der
mittelozeanischen Rücken, sondern auch an den Plattenrän-
dern, wo durch die Bewegung der Konvektionszellen des
Erdmantels die ozeanische Kruste mitsamt aufliegendem Se-
diment unter kontinentale Kruste geschoben (subduziert)
wird. Entlang der meisten Subduktionszonen wird das über
der ozeanischen Kruste liegende Sediment in der Kontaktzo-
Naturwissenschaftliche Rundschau | 57. Jahrgang, Heft 9, 2004 479
Abb. 3. Seismisches Profil durch die miozänen Sedimente am Marion- Plateau (Nordostaustralien). Das heute unter Sediment begrabene Riff war im Miozän, kurz nach der Bildung durch eine Meeresspiegelabsen- kung von 50–120 m trocken gefallen. Der starke, rauhe Reflektor (hori- zontale rote Linie oben) markiert die Oberfläche des ehemals exponier- ten Riffes. Die Darstellung kombiniert ein West-Ost-Profil, das bei der mittleren Bohrung (Site 1194) in südöstliche Richtung fortgesetzt wird. Nach [2]
K A S T E N 2 : M E I L E N S T E I N E U N D E N T D E C K U N G E N .
1976 In Meeres-Sedimenten lassen sich Schichten unter- schiedlicher magnetischer Ausrichtung mit Hilfe überlagernder Sedimente datieren. Hiermit wird ein wesentliches Element der Plattentektonik gefunden.
1982 Erstmals gelingt es, unverfestigte bis leicht verfestig- te pelagische Sedimente aus größeren Meerestiefen zu bergen und genaue physikalische Messungen aus Bohrkernmaterial im Bohrloch durchzuführen. Der Durchbruch gelang mit einem neuen Hydraulik-Kol- benlot, das die paläoozeanographische Forschung revolutioniert. Milankovitch-Zyklen können fast im ganzen Tertiär nachgewiesen werden.
1985 Erstmalige Erbohrung vulkanisch geprägter Konti- nentalränder vor Norwegen.
1986 Erster Nachweis der Fluidzirkulation in einem Akkre- tionskeil vor Barbados.
1987 Entdeckung submariner Flutbasalte des Kerguelen- Plateaus, eines der großen Large Igneous Provinces (LIPs) der Erde. Die Basalte sind vor 130 bis 110 Mil- lionen Jahren ausgetreten.
1989 Erbohrung der ältesten jurassischen ozeanischen Kruste der Ozeane im Nordwestpazifik vor Japan.
1991 Nachweis einer tektonischen Erosion an Subdukti- onszonen an der Chile Triple Junction.
1993 Die ozeanische Kruste wurde im östlichen Zentralpa- zifik in mehreren Ansätzen bis über 2 km abgeteuft.
1994 Nachweis von hydrothermalen Lagerstätten mit star- ker Stockwerkdifferenzierung.
1995 Erste systematische Erbohrung von Gashydraten am Kontinentalhang vor Nordostamerika.
1997 Nachweis der Kreide-Tertiär-Grenze mit Spuren des Meteoriteneinschlags und dem Aussterben der kreide- zeitlichen Faunen in allen Ozeanen.
2001 Hawaiianischer „Hot Spot“ ist nicht stabil; unter- schiedliche Bewegung von Erdkruste und Erdmantel werden postuliert.
2002 Erste gezielte mikrobiologische Bohrungen weisen bakterielle Besiedlung bis in 1000 m unter dem Meeresboden nach.
2003 Weltweiter Nachweis einer tertiären Temperatur- anomalie, die durch Freisetzung von Gashydraten erklärt wird.
Übersicht
förmigen Großstrukturen zusammengeschoben, die man als
Akkretionskeile bezeichnet (Abb. 6). In den Akkretionskeilen
und in den subduzierten Sedimenten wird durch die tektoni-
sche Verdichtung (Kompaktion) zunächst das Porenwasser
der subduzierten Sedimente ausgepresst, das als kaltes Fluid
entlang der beiden aneinander vorbeigleitenden Gesteins-
körper entweicht.
Meerwasser und transportiert häufig das im Sediment mikro-
biell gebildete Methan. Diese Fluide bestimmen die mechani-
schen und sediment-physikalischen Eigenschaften der akkre-
tierten und subduzierten Sedimente und sind wesentlich an
der Entwicklung von Schlammvulkanen beteiligt [7], die cha-
rakteristisch für viele konvergente Plattenränder sind. In
größerer Tiefe des Subduktionskanals wird dann durch zu-
nehmende Kompaktion und metamorphe Mineralumwand-
lungen weiteres Poren- und Kristallwasser freigesetzt (Abb. 6).
In welchem Maß die unter hohem Druck stehenden Fluide
die Basis der Kontinentalränder durch hydraulische Frakturen
tektonisch erodieren und damit auch an der Entstehung von
Erdbeben beteiligt sind, wird derzeit diskutiert. Die Arbeiten
des ODP geben hierauf Hinweise, die nur durch tiefere Boh-
rungen überprüft werden können.
4. Seismogene Zone in Subduktionszonen Die langfristig wirksamen und die Erdoberfläche gestal-
tenden Prozesse werden vom Energie- und Materialfluss aus
dem Inneren der Erde gesteuert. In dem Maße, in dem sich
entlang der mittelozeanischen Rücken neue Ozeankruste bil-
det, wird von Sedimenten bedeckte, alte Ozeankruste
zunächst unter die kontinentale Kruste und dann in den Erd-
mantel subduziert (Abb. 6). Entlang von vielen Subduktions-
zonen sind die gegenläufigen Bewegungen der beiden tekto-
nischen Platten temporär „eingefroren“ oder gekoppelt und
die durch Plattendrift und Reibung aufgebaute Spannung
entlädt sich gelegentlich in Erdbeben, die zu den stärksten
Beben der Erde zählen und häufig besonders dicht besiedelte,
wirtschaftliche Zentren in den Küstenregionen bedrohen. Im
Gegensatz zu Beben im kontinentalen Bereich, die innerhalb
einer Kontinentplatte meist in geringen Tiefen ausgelöst wer-
den, entstehen Erdbeben in Subduktionszonen vornehmlich
in der seismogenen Zone in einem Tiefenbereich von 10 bis
50 km. Beben, die in dieser seismogen Zone ausgelöst wer-
den, führen häufig zu Hangrutschungen und verheerenden
Meereswellen (Tsunamis), weil durch den plötzlichen Span-
nungsabfall an der Plattengrenze hohe Beschleunigungen
auftreten. Beben aus diesen tief liegenden Herden strahlen
ihre Bewegungsenergie über einen Fächer von Bahnen und
Verwerfungen bis an die Meeresbodenoberfläche am Konti-
nentalhang aus und entwickeln dort stark destruktive Kräfte.
Von der Rauhigkeit und Festigkeit der ozeanischen Platte
und den darüber lagernden, in die Subduktion einbezogenen
Sedimenten hängt die regionale Ausdehnung der Erdbeben-
herde und der Intensität der Bewegungen ab. Die wasserrei-
chen tonigen Sedimente wirken in der oberen Subduktions-
zone als Schmiermittel, während in den tieferen Abschnitten
die freigesetzten Fluide die Wegsamkeit und den internen
Fluiddruck stark beeinflussen. Die untere Grenze der seis-
mogenen Zone scheint bei Temperaturen von 300 bis 350 °C
durch den Kontakt der abtauchenden Platte mit dem hydra-
tisierten Mantelkeil der oberen, meist kontinentalen Platte
bestimmt zu sein (Abb. 6). Nach anderen Überlegungen
hängt diese Grenze von dem abrupten Wechsel der mechani-
schen Eigenschaften ab, und zwar von dem wesentlich Tem-
peratur-gesteuerten Übergang von spröden und leicht ver-
formbaren Gesteinszuständen [8].
die Ausbreitung der seismischen Energie bestimmen, sind
nur unzureichend bekannt, da die bisherigen seismischen
Vermessungen, bei denen Minibeben in weiter Ferne von der
erdbebenaktiven Zone durch Zündung von Sprengkörpern
480 Naturwissenschaftliche Rundschau | 57. Jahrgang, Heft 9, 2004
Abb. 4. Schematischer Querschnitt durch das Zirkulationssystem in ozeanischen Basalten an einer mittelozeanischen Spreizungszone. Im Graben sind die Fluid- austritte über der Magmaquelle fokussiert (weiße Pfeile). Dort wachsen auch Erzschlote und bilden hydrothermale Erzlagerstätten, und von dort breiten sich warme, metallreiche Suspensionen aus. An den Flanken der Spreizungszone sind die Basalte teilweise von marinen Ablagerungen abgedichtet, so dass Fluide nur an wenigen Stellen austreten oder sich horizontal ausbreiten. Der diffuse Wärme- und Fluidfluss ist durch unterbrochene gelbe Pfeile angedeutet. Beobachtungsstati- onen auf dem Meeresboden und in der Wassersäule sowie die in den Bohrlöchern installierten Sonden (CORKs) dienen dazu, Druck, Temperatur und Zusammensetzung der Fluide zu messen. Nach [3]
CORK
Magma
Mess-Stationen
Wärme- und Fluid-Fluss
erzeugt werden, nur undeutliche Abbilder der seismogenen
Zone liefern (vgl. NR 6/2002, S. 293). Die Beobachtung und
Analyse natürlicher Erdbebenwellen mit den Methoden der
passiven Seismologie erlauben es aber, die Erdbebenherde
zumindest exakt zu lokalisieren und die ablaufenden Be-
wegungen annähernd zu beschreiben. Über den Einfluss von
hydraulischen Kräften der Fluide, über sprunghafte physika-
lische Phasenveränderungen, geochemische Umwandlun-
wegungsflächen gibt es bislang nur Hypothesen. Die Erd-
bebenherde in der Subduktionszone werden in Zukunft von
See her durch Bohrungen technisch erreichbar sein. Mit einem
erheblich größeren Bohrschiff sind im Rahmen des Nachfol-
geprogrammes von ODP langfristige Beobachtungsstationen
und Experimente in sehr tiefen Bohrlöchern anzustreben,
um den Aufbau der Spannungsfelder und das Auslösen von
Erdbeben verstehen und eventuell vorhersagen zu können.
5. Bildung und Zusammensetzung der ozeanischen Kruste
Mehr als zwei Drittel der festen Erdoberfläche besteht aus
ozeanischer Kruste. Deren Aufbau beschreibt nach gängiger
Lehrmeinung das „Ophiolith-Modell“, dessen Aussagen über
den strukturellen und petrologischen Aufbau der ozeani-
schen Kruste auf einigen wenigen, durch Gebirgsbildungs-
prozesse zutage getretenen Krustenteilen und der Interpreta-
tion geophysikalischer Daten beruhen (Abb. 7). Im Rahmen
des ODP wurden erstmals Kenntnisse über die heutige oze-
anische Kruste gewonnen, wenn auch die Bohrungen ledig-
lich die obere Kruste durchteuften. Selbst das bisher tiefste
Bohrloch in die ozeanische Kruste, die Bohrung 504B im
Zentralpazifik, erschließt mit einer Länge von 2 111m nur das
oberste vulkanische Drittel der gesamten Krusten-Abfolge
[9], so dass die Petrologie der unteren ozeanischen Kruste
weitgehend unbekannt ist.
Kruste als eine mächtige Abfolge von Gabbros, die einen cha-
rakteristischen magmatischen Lagenbau aufweisen [10]. Als
Basis der ozeanischen Kruste wird die Mohorovicic-Diskonti-
nuität angesehen. Diese zwischen Kruste und Erdmantel lie-
gende Zone ist durch einen sprunghaften Wechsel geophysi-
kalischer Eigenschaften gekennzeichnet und wirkt als ein
deutlicher seismischer Reflektor. Dem bisherigen Modell zu-
folge entspräche sie dem Übergang der Gabbros in die peri-
dotitischen Gesteine des oberen Mantels.
Naturwissenschaftliche Rundschau | 57. Jahrgang, Heft 9, 2004 481
Abb. 5. Schematischer Aufbau einer Hydrothermallagerstätte am Mit- telatlantischen Rücken. TAG 1 – 5 = Bohrung 1 bis 5. Nach [5]

Abb. 6. Querschnitt durch eine Subduktions- zone vom Tiefseegraben über den Akkretions- keil bis zur Kette der Inselbogenvulkane, die dem Kontinent vorgelagert sind. Die ozeani- sche Kruste (hellblau) schiebt sich unter die kontinentale Kruste (rosa). Nach [6]
Übersicht
gionale Unterschiede im Aufbau der ozeanischen Kruste hin,
die eine Revision des Modells erforderlich machen. Danach
unterscheidet sich ozeanische Kruste an schnell spreizenden
Rückensystemen deutlich von der Kruste, die an langsam
divergierenden Rücken gebildet wird. Dem klassischen
Ophiolith-Modell entsprechende ozeanische Kruste mit cha-
rakteristischen lagigen Gabbros ist demnach nur an den
schnell spreizenden mittelozeanischen Rücken zu erwarten
[11]. Die einzige ODP-Bohrung in die gabbroide Kruste eines
schnell spreizenden Rückensystems (Bohrung 894 im Ost-
pazifik) durchdrang lediglich die obersten 150 m – zu wenig,
um überhaupt in den Bereich mit lagigen Gabbros zu gelan-
gen.
aus, in denen die Tiefseesedimente zum Teil direkt auf Man-
telgestein liegen. Für solche „amagmatischen“ Bereiche wird
diskutiert, ob überhaupt basaltische Kruste produziert wird
oder ob die am Meeresboden anstehende Kruste hier nicht
nur aus umgewandeltem Mantelgestein besteht [12]. Man-
gels Magma wird offensichtlich ein Teil der Dehnung durch
tektonische Prozesse mit flachliegenden Zerscherungsbah-
nen ausgeglichen. Eine durchgreifende, plastische Deforma-
tion der Minerale in solchen Gabbros, die speziell in langsam
spreizender Kruste erbohrt wurden, kann in dieser Weise ge-
deutet werden.
geringerer Aufschmelzgrad der Mantel-Peridotite angesehen
[13], der auf geringere Hebungsraten des Erdmantels zurück-
zuführen ist. Dies geht einher mit einer Abkühlung des Man-
telmaterials und der Ausbildung diskreter und chemisch un-
terschiedlicher Magmakammern.
gleich auch hierzu die Bohrungen des ODP wichtige Er-
kenntnisse beigetragen haben. Diese Large Igneous Provinces
(LIPs) haben eine andere Genese als die Basalte der mittel-
ozeanischen Rücken. Die größten LIPs wie das Ontong-Java-
Plateau (nördl. der Salomon-Inseln) im Pazifik oder das
Kerguelen-Plateau im Indischen Ozean erreichen eine Krus-
tendicke von bis zu 30 km und Dimensionen von mehreren
1000 km2. Sie entstanden während der Kreidezeit vor 120 bis
80 Millionen Jahren durch kurzfristige und großflächige vul-
kanische Eruptionen. Die LIPs wurden durch schnelle Auf-
schmelzprozesse des Mantels und den raschen Aufstieg
großer Magmamengen gebildet [14], wodurch riesige Massen
und Energien vom Erdinneren an die Oberfläche transpor-
tiert wurden. Während heute rund 95% des Massen- und
Energietransports zwischen Mantel und Kruste an den mittel-
ozeanischen Rücken stattfinden, ging dieser Anteil während
der Zeiten der LIP-Aktivitäten in der Kreide auf bis zu 50%
zurück. Solche Phasen verstärkten Magmatismus werden
heute in Verbindung mit dramatischen Umweltveränderun-
gen wie globalen Temperaturanstiegen und damit einherge-
henden Massensterben gesehen [15]. Unzweifelhaft besteht
auch ein Zusammenhang zwischen LIP-Aktivitäten und dem
Erdmagnetfeld, denn gleichzeitig mit der Phase stärkster glo-
baler LIP-Aktivität in der mittleren Kreidezeit fanden
während eines Zeitraumes von etwa 40 Millionen Jahren kei-
ne Umkehrungen des Erdmagnetfeldes statt. Die durch-
schnittliche Häufigkeit von Umkehrungen des Erdmagnet-
feldes liegen sonst bei 40 pro 10 Millionen Jahren. Bohrkam-
pagnen des ODP erbrachten wichtige Erkenntnisse über das
genaue Alter der LIPs des Shatsky-Rises im Nordwestpazifik,
des Ontong-Java-Plateaus im zentralen Westpazifik und des
Kerguelen-Plateaus im südlichen Indischen Ozean [16]. Infor-
mationen über die Petrologie der Basalte liegen jedoch ledig-
lich aus den obersten hundert Metern vor, da die LIPs meist
durch mächtige Sedimentabfolgen bedeckt sind und die Vul-
kangesteine daher nur an wenigen Erosionsfenstern zugäng-
lich sind [17].
6. Klimageschichte Während es unbestritten ist, dass wir Zeuge einer Erwär-
mung des Erdklimas sind, besteht keine Einigkeit darüber, ob
diese lediglich auf den anthropogenen Anstieg des CO2-
Treibhausgases in der Atmosphäre oder zusätzlich durch
natürliche Veränderungen in der Sonnenaktivität verursacht
sein könnte [18]. Eine eindeutige Identifikation der Ursache
hätte massive wirtschaftliche und soziale Konsequenzen. Die
Unsicherheit beruht unter anderem darauf, dass nur für die
letzten 100 Jahre exakte Messungen vorhanden sind, die zu-
dem nur an wenigen Punkten an Land erfolgten. In den Welt-
meeren sind vergleichbare Daten nur in den letzten Jahr-
zehnten erhoben worden. Damit fehlt ein verlässliches Maß
für die natürliche Variabilität des Klimas. Allerdings sind in
482 Naturwissenschaftliche Rundschau | 57. Jahrgang, Heft 9, 2004
Abb. 7. Geplantes Tiefbohrvorhaben durch die gesamte ozeanische Kruste (21st Century Mohole; Mohole = Bohrloch durch die Mohorovicic-Diskontinuität, Moho). Der Aufbau der ozeanische Kruste entspricht dem „klassischen“ Ophiolith-Modell mit lagigen Gabbros und magmatischem Gestein. Nach [6]
Kudrass, Erbacher, Volbers: Das Ozean-Bohrprogramm
den Sedimenten der Ozeane weit in die Vergangenheit
zurück reichende Informationen über das Klima aller Klima-
zonen enthalten. Sie geben auch Einblick in Perioden, in
denen ganz andere Prozesse das Klima bestimmten.
Die Klimaforscher des ODP haben erfolgreich damit be-
gonnen, diese Sedimentarchive weltweit zu erschließen und
deren Faunen- und Florenbestandteile, Sauerstoff- und Koh-
lenstoff-Isotopenverhältnisse sowie andere geochemische
dass das Klima in der Erdgeschichte nur selten über längere
Perioden stabil geblieben ist und dass ständige Klimaverän-
derungen auf verschiedenen Zeitskalen mit unterschiedlich
hohen Amplituden die Regel sind. Wie die Bohrungen in den
Ozeanen gezeigt haben, sind langfristige Klimaveränderun-
gen durch Gebirgshebungen (z.B. Himalaya) oder durch Öff-
nung und Schließung von Meeresstraßen verursacht [19]. Ein
Beispiel dafür ist die Öffnung der Tasman-Straße und der
Drake-Straße südlich von Australien und Feuerland, die den
zirkumpolaren Strom etablierte und dadurch die Antarktis
abkühlte [20]. Das Auftauchen der mittelamerikanischen
Landbrücke hatte globale Folgen nicht nur für den Golfstrom
und den Nordatlantik [19].
dass die Schwingungen der Erdumlaufbahn und die Kreisel-
bewegungen der Erdachse durch minimale Veränderungen
der Sonneneinstrahlung das Klima der Erde bestimmen [21].
Die Klimaveränderungen, die aus diesen globalen Insolati-
onsveränderungen von nur ca. 0,2 % resultieren, reichen von
dem kalten Extrem der Eiszeiten bis zu den relativ kurzen
warmen Perioden der heutigen Zeit. Die Tatsache, dass mini-
male Veränderungen so starke Klimareaktionen verursachen,
zeigt, dass das Klimasystem der Erde sehr sensibel mit eige-
nen Schwingungen auf die Anregung von außen reagiert
(Abb. 8). Ohne zur Zeit erkennbare Ursache wechselte die
wichtigste Eigenschwingung des Erdklimas von einem
41000-Jahre-Zyklus vor 750000 Jahren zu einem 100000-Jahre-
Zyklus mit erheblich größeren Amplituden [22] (Abb. 9).
Hochauflösende Zeitserien aus verschiedenen Ozeanen zei-
gen, dass die astronomisch gesteuerten Zyklen von kurzfris-
tigen Veränderungen überlagert werden, die innerhalb we-
niger Jahrzehnte regionale Klimate enorm verändert haben.
Auch die seit 10 000 Jahren andauernde Warmzeit weist er-
hebliche Variationen auf, wie die Kerne aus den Eisschilden
Grönlands und einige hochauflösende Meeresablagerungen
des Zentralatlantiks und Nordostpazifiks beweisen [23]. Von
welchen Faktoren diese Variationen abhängen, ist ungeklärt,
was die Deutung der jüngsten atmosphärischen Erwärmung
erschwert. Die astronomischen Variationen mit Frequenzen
von bis zu 100 000 Jahren sind für die letzten 40 Millionen
Jahre nachgewiesen [24] und erlauben in kontinuierlich ab-
gelagerten Serien eine sehr genaue zeitliche Zuordnung. Die
Bedeutung dieser genauen Zeitskala für die Untersuchung
evolutionärer Prozesse, klimatischer Variabilität und paläo-
magnetischer Veränderungen wird erst langsam sichtbar.
7. Extrem warme Klimaperioden Die geologischen Archive in den Ozeanen dokumentieren
einen langfristigen Wandel von extrem warmem Klima im
Naturwissenschaftliche Rundschau | 57. Jahrgang, Heft 9, 2004 483
Abb. 8. Abb. 8. Meeressedimente als Klimaarchiv. Die Bohrung ODP Site 882 aus dem subarktischen Nordwest-Pazifik liefert eine paläoozeanographische Zeitreihe für die letzten 6 Millionen Jahre. – Unten. Magneti- sche Suszeptibilität des vom Eis transportier- ten Materials im Sediment. Der massive Anstieg bei 2,73 Millionen Jahren vor heute entspricht dem Einsetzen der Nordhemi- sphärenvereisung, einer der größten Klima- wenden der Erdgeschichte. – Oben. Chemi- sche und Isotopen-chemische Sediment- analyse. Die grüne Kurve zeigt die Akkumu- lationsraten des vom Phytoplankton (Kiesel- algen) gebildeten Opals und spiegelt damit die Schwankungen in der Produktivität wider. Die abrupte Abnahme der Opal-Sedimentati- on vor 2,73 Millionen Jahren deutet auf eine effizientere biologische Pumpe hin: Das Silicium wird rasch wieder in biologische Kreisläufe eingeschleust und nicht als Opal sedimen- tiert. Ähnliches zeigt sich an den Stickstoff- Isotopenwerten (δ15N; schwarze Messwerte): Das häufigere, leichtere 14N-Isotop wird von den Organismen bevorzugt aufgenommen;
infolge biogener Kreisläufe wird es rasch inkorporiert und bleibt zunehmend im Wasserkörper. Im Sediment ist folglich das 14N-Isotop abgereichert, das 15N-Isotop angereichert (Anstieg von 3 auf 5). Die Änderung der ökologischen Kreisläufe ist auf das Einsetzen der heute dominanten, von dem Salzgehalt der Wasserkörper abhängigen Stratifizierung zurückzuführen [19].
Übersicht
ren Perioden, bis schließlich vor 2 Millionen Jahren die kalten
Perioden der bipolaren Vereisungsphasen des Quartärs er-
reicht wurden [24]. In den extrem warmen Perioden der Kreide
und des Alttertiärs hat das Klimasystem wahrscheinlich un-
ter den Treibhausbedingungen mit stark erhöhten CO2-Kon-
zentrationen in einem völlig anderen „Betriebszustand“
funktioniert. Eine schwache, ozeanische Zirkulation führte
zur weltweiten Verbreitung sauerstoffarmer Tiefenwässer, die
die Erhaltung organischer Substanzen und damit die Ablage-
rung von Gesteinen begünstigte, die reich an organischem
Kohlenstoff sind, so genannte Schwarzschiefer [25]. Aus
dieser Zeit stammt der Großteil der reichen Kohlenwasser-
stoffvorkommen, die heute in Form von Erdöl und Erdgas
gefördert werden. Phasen rascher lokaler Erwärmungen,
verursacht durch Umlenkung warmer Meeresströmungen,
führten zu einer massiven Freisetzung von Methan in den
Ozeanen und damit zur Dissoziation von Gashydraten. Die
ozeanographischen Ereignisse im oberen Paläozän und auch
einige Schwarzschiefer-Bildungen der mittleren Kreide wer-
den entsprechend gedeutet [27, 28]. Bohrungen in die meh-
rere hundert Meter mächtigen Ablagerungen aus dieser Zeit
erlauben einen genaueren Einblick in die Dynamik des von
Treibhausgasen erwärmten Erdklimas und ermöglichen
Rückschlüsse auf die zukünftige Entwicklung der Erde [29].
Die Erforschung dieser alten Klimaarchive bringt wichtige
Erkenntnisse über das Verhalten des Systems Erde in ver-
gleichbaren Extremsituationen. Globale Temperaturen, wie
484 Naturwissenschaftliche Rundschau | 57. Jahrgang, Heft 9, 2004
Abb. 9. Variationen der Sauer- stoff-Isotopie (18O/16O) in den Kalkgehäusen benthischer Fora- miniferen während der letzten 5 Millionen Jahre im östlichen äqua- torialen Pazifik. (Der VPDB-Wert ist ein geologischer Standardwert; der Isotopeneinbau ist Tempera- turabhängig). Der Trend zu positi- veren Werten (kälter oder mehr Eis) begann vor 4,2 Millionen Jah- ren. Auffällig ist der Wechsel vom 41000-Jahre-Zyklus zum 100000- Jahre-Zyklus vor 0,75 Millionen Jahren. Aus [6]
Abb. 10. Die Aussterbe- und Ra- diationsmuster von marinem Plankton während der mittleren Kreide. Dargestellt sind die Peri- oden mit massiven vulkanischen Exhalationen in den großen vulka- nischen Provinzen (links, schwarze Balken), das Strontium-Isotopen- verhältnis des Meerwassers als In- dikation für die weltweite vulkani- sche Aktivität, die Kohlenstoff-Iso- topenverhältnisse in den marinen Sedimenten und die globale Mee- resspiegelkurve mit zeitgleichen, weltweit auftretenden Perioden von Sauerstoffarmut in den Ozea- nen (Oceanic Anoxic Events, OAE). Aus [29]
Ma AGE
JJJ JJ JJJ J JJ J
JJ JJ JJ JJ JJ JJJJJ JJJJJJJJJ JJJJJJJJ JJJJ JJJ JJJJ JJJJ JJJJJ JJJJ JJ JJJ JJ JJJJJ JJJJ JJ
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1 2 3 4
-26 -25 -24 -23
J
J
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J JJ J
J J JJJ
δ C13 org
Sr/ Sr87 86
SEA LEVEL Long- & Short-Term
Eustatic Cycles Fall Rise
OAE 1a
CALCAREOUS NANNOFOSSILS
PLANKTIC FORAMINIFERA
sie für das Jahr 2150 vorausgesagt werden, herrschten das
letzte Mal im Eozän, vor 50 Millionen Jahren [24].
In den vergangenen Jahren konzentrierte sich das Interesse
auf die Zyklizität der kreidezeitlichen und tertiären (speziell
paläogenen) Ablagerungen, auf die Synchronität der
Schwarzschieferbildungen in der mittleren Kreidezeit und
auf die zahlreichen Beispiele von dramatischen und weltwei-
ten Aussterbeereignissen der Kreide und des Alttertiärs. Mit
Hilfe der Feinstratigraphie paläogener und kretazischer Ab-
lagerungen gelang es, die Geschwindigkeit der Klimaverän-
derungen abzuschätzen. Danach haben sich drastische Um-
schwünge innerhalb von nur wenigen 1000 Jahren abge-
spielt. Diagenetisch weitgehend unüberprägte Serien, wie sie
auf vielen Expeditionen des ODP geborgen wurden, erlauben
den Einsatz moderner isotopen-geochemischer Untersuchun-
gen an carbonatischen Mikroorganismen und organischer
Substanz der marinen Ablagerungen und damit einen direkten
Vergleich mit modernen ozeanographischen und klimatischen
Verhältnissen. Mittlerweile gilt es als gesichert, dass sowohl
die Phasen der Ablagerung von Schwarzschiefern in der Kreide
(120–70 Millionen Jahre v. h.) als auch das gravierende Aus-
sterbeereignis im Paläozän (55 Millionen Jahre v. h.) im Zu-
sammenhang mit raschen Erwärmungen der Erde stehen
(Abb. 10) [30–32].
8. Tiefe Biosphäre Fluide, die in den Klüften der ozeanischen Basalte und im
Porenraum der marinen Ablagerungen zirkulieren (Abb. 11),
beeinflussen physikalische, chemische und biologische Pro-
zesse. Diese Zirkulation kann Metalle anreichern, das Klima
beeinflussen, Erdgas und Erdöl bilden, Erdbeben auslösen
und Vulkanausbrüche initiieren. Thermophile Bakterien be-
siedeln die fluiddurchströmten Gesteine, und zwar bis zu
Tiefen von 750 m unter der Meeresbodenoberfläche und bis
zu Temperaturen von 100 °C [33, 34]. Nach ersten Schätzun-
gen leben zwei Drittel aller Bakterien der Erde in den Meeres-
böden. An der Grenze zwischen basaltischer Kruste und
überlagernden Sedimenten sind außerdem kürzlich den
Pilzen ähnliche Organismen entdeckt worden [35]. Mikro-
biologen und Geologen des ODP haben während der letzten
fünf Jahre begonnen, Techniken für die Erkundung der
Mikroben-Gemeinschaften zu erproben und anzuwenden
[36]. Die ersten Resultate (Abb. 12 und 13) zeigen, dass Bak-
terien die Gesteine unter dem Meeresboden in erstaunlich
großer Zahl und Diversität besiedeln. Thermophile und
barophile Bakterien wurden sowohl in der ozeanischen Kruste
als auch im Porenraum der Sedimente nachgewiesen. In der
nächsten Umgebung der hydrothermalen Sulfidlagerstätten
gedeihen bakterielle Lebensgemeinschaften bei Temperatu-
ren über 100 °C. Die stark reduzierenden Bedingungen der
tief in der Ozeankruste zirkulierenden Fluide begünstigen
methanogene Mikroben (Archaea, Abb. 13 u. 14), die bereits
stark degradierte organische Substanz weiter zu Methan zer-
legen. Der überwiegende Teil des Methans in den Gashydra-
ten wird wahrscheinlich durch diese Bakterien generiert. Die
Rolle der Bakterien in kohlenstoffreichen Sequenzen bei der
Produktion beziehungsweise Zerstörung von Erdgas und Er-
döl ist seit langen bekannt, jedoch fehlen Untersuchungen
der ökologischen Randbedingungen und der beteiligten Mi-
kroben [38].
Naturwissenschaftliche Rundschau | 57. Jahrgang, Heft 9, 2004 485
Abb. 12. Die Häufigkeit von Bakterien nimmt in Abhän- gigkeit zur Tiefe der Bohrproben unter der Meeresboden- oberfläche ab. Dargestellt sind die Ergebnisse von Bohrproben des ODP. Nach [33]
Abb. 13. Symbiose aus Archaea (rot) und sulfatreduzierenden Bakterien (grün) in Aggregaten, die im Max-Planck-Institut für marine Mikrobiolo- gie in Bremen aus gashydrathaltigen Sedimenten vom Kontinentalhang vor Oregon (USA), isoliert und markiert wurden. Aus [37]
Abb. 11. Der Fluidstrom wird durch Dichteunterschiede, tektonische Kompaktion oder topographische Unterschiede angetrieben und trans- portiert große Wärmemengen und gelöste Substanzen sowohl innerhalb der Kruste als auch zwischen der Kruste und dem Ozean. Fluide, die in den Subduktionszonen in große Tiefen verschleppt werden, sind Vo- raussetzung für den Vulkanismus entlang der Plattengrenzen. Nach [6]
Übersicht
9. Gashydrate Es ist seit langem bekannt, dass Gashydrate weltweit in
marinen Sedimenten und in permanent vereisten Regionen
auftreten [39] (Abb. 15). Gashydrate sind eisähnliche Fest-
körper (Abb. 16), in deren Gerüst von Wassermolekülen Gase
wie Methan, Ethan, Propan und Kohlendioxid gefangen sind.
Die Kristalle bilden sich in den Sedimenten bei ausreichend
hohen Gaskonzentrationen in Wassertiefen unter 300 m und
bei Temperaturen zwischen 4 °C und 10 °C. Nach der isotopi-
schen Signatur stammt der überwiegende Teil des Methans
aus der bakteriellen Zersetzung von organischer Substanz,
die bei Temperaturen bis zu 70 °C stattfindet. Aber auch ther-
misch generierte Gase, die in Tiefenzonen bei Temperaturen
über 150 °C entstehen, können in den Gashydraten gebun-
den sein. Gashydrate wurden von vielen aktiven und passiven
Kontinentalrändern nachgewiesen und sind in seismischen
Profilen durch markante Laufzeitunterschiede zu erkennen.
Die Grenze zwischen dem freien, aus dem Untergrund auf-
steigenden Gas und dem darüber liegenden „Deckel“ der
Gashydrate wirkt nämlich als markanter seismischer Reflek-
tor (Bottom Simulating Reflector, BSR, vgl. [39]) (Abb. 17). Die
große Bedeutung der Gashydrate im Kohlenstoffkreislauf
wurde durch gezielte ODP-Bohrungen auf dem Blake Outer
Ridge im Atlantik östlich von Florida erkannt [40]. Zum
ersten Mal war es gelungen, durch Bohrungen die Verbreitung
und Konzentration von Gashydraten durch direkte und in-
direkte Methoden nachzuweisen und die Gashydratmengen
in marinen Sedimenten abzuschätzen. Der überwiegende
Teil des globalen Kohlenstoffs ist in Gashydraten fixiert, die
damit wahrscheinlich das größte, jedoch weitgehend unbe-
kannte Kohlenstoffreservoir der Welt bilden. Bereits geringe
Veränderungen der Druck- und Temperatur-Bedingungen
im Meeresboden, beispielsweise durch einen sinkenden
Meeresspiegel und ansteigende Bodenwassertemperaturen,
wodurch an der Basis der Gashydratlagen große Mengen an
Methan und Wasser im Sediment freigesetzt werden können.
Da Gashydratlagen als Zementierung der Kontinentalhänge
fungieren, kann ihre Zerstörung riesige Sedimentmassen
destabilisieren, die an Kontinentalhängen abrutschen und
dabei das Treibhausgas Methan klimawirksam in die Atmo-
sphäre entweichen lassen [39, 41]. Ein Beispiel ist die Storeg-
ga-Rutschung, bei der vor 8000 Jahren ein Sedimentpaket
von der Größe Schleswig-Holsteins vom oberen Kontinental-
hang vor Norwegen in die Tiefsee abglitt und eine Flutwelle
auslöste, die die benachbarten Küsten der Nordsee verheerend
überflutete (Abb. 18).
Ausblick In den letzten Jahren wurde im Rahmen des ODP begon-
nen, die geologischen und biologischen Prozesse direkt zu
vermessen und zu beobachten. Die Fluidzirkulation entlang
der mittelozeanischen Rücken, der Fluidaufstieg in den
Akkretionskeilen und die damit einhergehende bakterielle
Besiedlung und geochemische Veränderung, die Vorberei-
tung von Erdbebenbeobachtung in der seismogenen Zone
und die Entstehung von Gashydraten waren neben der Klima-
geschichte die Schwerpunkte der letzten Jahre. Die bisherigen
Untersuchungen haben aber auch gezeigt, dass die Steu-
erung dieser komplexen Prozesse in vielen Fällen nur in An-
486 Naturwissenschaftliche Rundschau | 57. Jahrgang, Heft 9, 2004
Abb. 14. Mikroskopische Aufnahme eines etwa 15 Millionen Jahre al- ten vulkanischen Glases, das unterhalb einer Sedimentbedeckung von 340 m erbohrt wurde. Die gelbliche Zone ist eine tonige Spaltenfüllung, von der aus feine und breite Kanäle in das nicht zersetzte Vulkanglas ausgehen. Die Kanäle mit ihren dunklen Eisenoxidtapeten sind wahr- scheinlich auf die Besiedlung durch lithoautotrophe Bakterien zurück- zuführen, wie sie aus den tonigen Füllungen isoliert wurden. Nach [6]
Abb. 16. Gashydrat aus 700 m Wassertiefe vor Oregon (USA).
Abb. 15. Weltkarte mit den seismisch nachgewiesenen Vorkommen von Gashydraten, einschließlich der Vorkommen in den Permafrostge- bieten.
Kudrass, Erbacher, Volbers: Das Ozean-Bohrprogramm
sätzen erfasst werden kann. Dies gilt in besonderem Maß für
die Entstehung von Erdbeben in der seismogenen Zone und
für die Prozesse bei der Neubildung der ozeanischen Kruste.
Deshalb haben die Wissenschaftler im ODP, darunter auch
die Europäer mit starker deutscher Beteiligung, ein Nachfolge-
programm mit dem Namen Integrated Ocean Drilling Program
(IODP) entwickelt. Der deutsche Anteil an diesem deutlich
aufwendigeren Programm wird von der Deutschen For-
schungsgemeinschaft (DFG), den am IODP beteiligten Insti-
tutionen und vermutlich dem Bundesministerum für Bil-
dung und Forschung (BMBF) und seinen Institutionen fi-
nanziert. Im Sommer 2004 wird das IODP unter europäischer
Leitung Bohrungen im zentralen Arktischen Ozean abteufen,
um zum ersten Mal auch die Rolle dieses heute eisbedeckten
Ozeans in der globalen Klimageschichte zu erkunden. Neue
Bohrtechnologien werden ab 2006 für die tiefen Bohrlöcher
in der seismogenen Zone und in erdöl- und erdgasführenden
Schichten mit der Indienststellung des riesigen japanischen
Bohrschiffes Chikyu (Erde; S. 474) zur Verfügung stehen. In
der Übergangsphase steht das bewährte amerikanische
Bohrschiff JOIDES Resolution für Bohrungen in die tiefen
Ozeanbecken und Kontinentalränder bereit. Die Kombination
der verschiedenen Technologien wird das Verständnis von
den geogenen und biogenen Prozessen unserer Umwelt
nachhaltig verbessern und vertiefen. Der von IODP erarbei-
tete Wissenschaftsplan (www.bgr.de/ecord, www.iodp.org/
isp.html) wird dabei für die nächsten Jahre die Ziele für das
Programm vorgeben.
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Naturwissenschaftliche Rundschau | 57. Jahrgang, Heft 9, 2004 487
Abb. 17. Seismisches Profil am Kontinentalhang Indonesiens. Der schichtparallele Aufbau wird durch einen auffällig starken Reflektorho- rizont unterbrochen, der im Wesentlichen parallel zum Meeresboden verläuft (BSR: bottom simulating reflector). Dieser Reflektor markiert eine starke Abnahme der Schallgeschwindigkeit an der Untergrenze der Sedimente mit Gashydraten zu den tiefer liegenden Sedimenten mit frei- en Kohlenwasserstoffgasen.
Abb. 18. Bathymetrische Karte der Storegga-Rutschung (in dunkel- blau) vor der Küste Norwegens. [Prof. Dr. G. Bohrmann, Universität Bre- men]
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Parkes, B. A. Cragg, P. Wellsbury und Springer-Verlag (Abb. 12), Martin
Fisk, Oregon State University (Abb. 13), Gerhard Bohrmann, Universität
Bremen (Abb. 18), JAMSTEC (Abb. S. 474).
Deutschlands Mitgliedschaft im IODP und seinen Vorgän- gerprogrammen ODP und DSDP ist in großem Maße mit dem Namen Helmut Beiersdorf verbunden. Seinem hohen und beständigen Engagement ist es zu verdanken, dass sich Deutschland seit über 25 Jahren mit wachsender Kompetenz an der internationalen Erforschung der Tiefsee durch Boh- rungen beteiligen konnte und heute zu den führenden Natio- nen geowissenschaftlicher Meeresforschung gehört. Prof. Dr. Helmut Beiersdorf starb am 30. Mai 2004 im Alter von nur 65 Jahren. Seinem Andenken ist dieser Artikel gewidmet.
Übersicht
Dr. Jochen Erbacher, Dr. Andrea Volbers und Dr. Hermann-Rudolf
Kudrass (v. l.) bilden das wissenschaftliche Koordinationsteam des
Ocean Drilling Program und Integrated Ocean Drilling Program in
Deutschland. Neben ihrer Koordinationstätigkeit an der Bundesanstalt
für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover beschäftigen sich die
drei Wissenschaftler mit unterschiedlichen Fragestellungen der
Meeresgeologie und Paläoozeanographie und nahmen an zahlreichen
marinen Expeditionen teil. Bei Fragen zu den beiden Tiefseebohr-
programmen wenden Sie sich bitte an: iodp@bgr.de. Weitere
Informationen zum Ozean-Bohrprogramm finden Sie im Internet unter
www.bgr.de/iodp.
Hannover
Für jeden, der sich mit Geographie befasst, ist dieses Nachschlagewerk von geographi- schen Institutionen, Behörden, Organisationen und Geographen in Deutschland, Öster- reich und der Schweiz ein nützlicher und unentbehrlicher Wegweiser durch das Fach und seine Nachbardisziplinen.
„Mit ihren leicht handhabbaren Registern ist das Geographische Taschenbuch ein Weg- weiser durch die Geographie im deutschsprachigen Raum und deren Randgebieten.” (Praxis Geographie)
Begründet von Emil Meynen. Herausgegeben von Andreas Dittmann. 27. Ausgabe. 469 Seiten mit Namenregister. Kartoniert. ISBN 3-515-08220-4 € 36,-- [D] / sFr 57,60