Warum der Meeresboden in Bewegung gerät

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Wenn Meeresboden den Halt verliert und in Bewegung gerät, geschieht das oft in deutlich größeren Dimensionen als bei Erdrutschen an Land – und an viel flacheren Hängen. Gleichzeitig können die Bewegungen unter Wasser verheerende Tsunamis auslösen. Doch wann welcher Hang warum unter Wasser abrutscht, ist weitgehend unklar. Mögliche Ursachen zeigen nun Kieler Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler anhand von Hangrutschungen vor der Küste Nordwestafrikas. 

Eine bathymetrische Karte der Cap Blanc Rutschung. (Karte: Morelia Urlaub/GEOMAR)

Vor 8150 Jahren überrollte eine 10-20 Meter hohe Flutwelle den Norden Europas. Besonders heftig traf es die Shetlandinseln und die Küste Norwegens. Ursache für den Tsunami war die Storegga-Hangrutschung, 300-2000 Meter unterhalb des Meeresspiegels. Submarine Hangrutschungen haben häufig einen deutlich größeren Umfang als Rutschungen an Land. Bei der Storegga-Rutschung löste sich ein Gebiet größer als Schottland und verteilte sich über hunderte Kilometer auf dem Meeresboden. Die Suche nach den Ursachen für solche Rutschungen gestaltet sich unter Wasser deutlich schwieriger als an Land. Forschende können die Sedimentschichten nicht direkt begutachten.

Eine Gruppe von Kieler und Bremer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern entdeckte jetzt vor der Küste Mauretaniens eine mögliche Ursache für Hangrutsche unter Wasser und veröffentlicht die Ergebnisse in der internationalen Forschungszeitschrift Geology. Sie kombinierten Ergebnisse einer Bohrung mit seismische Daten und konnten zeigen, dass eine bestimmte Schichtung des Meeresbodens Auslöser für zumindest eine Rutschung in dieser Region sein kann.

Das Studiengebiet vor der Küste Afrikas. (Karte: Morelia Urlaub/GEOMAR)

„Erdrutsche geschehen unter Wasser schon an sehr flachen Hängen mit 1 bis 1,5 Grad Steigung, zum Vergleich, ein barrierefreier Gehweg darf zur Straße hin eine maximale Neigung von 1,2 Grad haben,“ sagt Dr. Morelia Urlaub vom GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel. Bei der Storegga–Rutschung waren es 1,6 Grad. Bei der jetzt untersuchten Rutschung vor dem mauretanischen Cap Blanc wies der Hang maximal eine Neigung von 2,8 Grad auf. Wenn eine Schicht nachgibt, rutschen alle darüberlegenden Schichten den Hang hinab. Was diese Schicht ausmacht, ist schwierig herauszufinden, da sie beim Erdrutsch meist zerstört wird.

Im Fall der Rutschung vor Mauretanien hatten die Forschenden jedoch Glück. In unmittelbarer Nachbarschaft der Abbruchfläche der Cap Blanc Hangrutschung waren noch Teil des Hanges intakt. Zufällig entdeckte Dr. Urlaub, dass ein Bohrschiff des Ocean Drilling Program (heute: International Ocean Discovery Program) genau in diesem Bereich Proben entnommen hatte. „Diese alten Bohrkerne aus den 1980er Jahren konnten wir jetzt nutzen, um nach der Schwachstelle im Hang zu suchen“, sagt sie.

Die Kombination dieser aus einem stabilen Hang stammenden Bohrung und seismischer Daten zeigte, dass der Hang genau dort ins Rutschen gekommen ist, wo Schlamm aus den Überresten fossiler Planktonorganismen von einer Tonschicht überlagert wird.

Dieser Planktonschlamm besteht vor allem aus Kieselalgen. Diese in der Fachsprache Diatomeen genannten Organismen bilden Schalen aus Silikat und gehören zum pflanzlichen Plankton. In manchen Phasen der Erdgeschichte entstehen besonders viele Diatomeen, die nach dem Absterben an den Grund des Meeres absinken und dicke Schichten bilden können.

Ein SEM Bild von einem marinen Diatomenschlamm. (Foto: Gauvain Wiemer und Ricarda Dziadec /MARUM)

Da die Abfolge von Diatomeenschlämmen und Tonschichten sehr häufig vor der nordwestafrikanischen Küste in den seismischen Daten zu beobachten ist, nehmen die Autorinnen und Autoren an, dass sie auch für andere Rutschungen in der Region verantwortlich ist. Somit lassen sich die Annahmen für die Cap Blanc Rutschung womöglich auch auf andere Gebiete der Region übertragen.

Die gewonnenen Erkenntnisse könnten somit langfristig helfen Zonen festzustellen, in denen Erdrutsche drohen und der Tsunamifrüherkennung helfen.

Veröffentlichung:
Urlaub, M., J. Geersen, S. Krastel, T. Schwenk (2018): Diatom ooze: Crucial for the generation of submarine megaslides? Geology, https://doi.org/10.1130/G39892.1

Quelle: off. Pn des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel

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Pia Gaupels

Pia Gaupels, 30, Bibliotheksinformationsstudium an der TH Köln von 2007-2010. Studiert seit 2014 an der Universität Münster Geowissenschaften. Der Schwerpunkt liegt auf Planetare Geologie und Geoinformationswissenschaften. Sie hat die Facebook-Seite GeoHorizon gegründet. Zudem hat sie ausgeprägte Fähigkeiten in der Bild- und Videobearbeitung.