Mittelozeanischer Rücken

Verlauf der Mittelozeanischen Rücken auf einer Weltkarte

Ein Mittelozeanischer Rücken (engl. mid-oceanic ridge) ist ein Gebirgszug im Ozean als heiße Naht zwischen zwei auseinanderstrebenden Platten, siehe Ozeanbodenspreizung. Das größte dieser Gebirge ist der Mittelatlantische Rücken. Dort wird der Atlantische Ozean jährlich um zwei Zentimeter breiter. Die Rücken ziehen sich durch alle Ozeane, an zahlreichen Transformstörungen seitlich versetzt.

Die harten Platten schwimmen auf dem zähen Erdmantel, der unter der Spreizungszone langsam aufsteigt und ebenfalls auseinanderweicht. Beim Aufstieg sinkt der Druck und damit der Schmelzpunkt, sodass sich das Mantelmaterial teilweise verflüssigt. Das beginnt in einer Tiefe von 10 bis 70 Kilometern, abhängig vom Wassergehalt des Mantels und der Spreizungsrate. Der flüssige Teil steigt durch Poren auf und bildet eine flache Magmakammer unter dem Rücken. Die geringe Dichte des Magmas hebt den Rücken an (Isostasie). Aus dem Magma entsteht neue ozeanische Kruste. Während die Kruste sich vom Ort der Entstehung wegbewegt, kühlt sie langsam aus, hauptsächlich durch tief eindringendes Meerwasser. Es heizt sich auf und kommt mit Mineralen beladen wieder hervor (siehe auch Schwarzer Raucher).

Krustenbildung

Mittelozeanischer Rücken

Neue Kruste entsteht in drei Schichten mit ähnlicher, basischer Zusammensetzung. In der mittleren Schicht füllt das Magma Risse auf. Dabei entsteht Ganggestein (Gänge aus Diabas). Oft dringt Magma bis zum Wasser vor und erstarrt als Kissenlava. In beiden Fällen kühlt das Magma schnell ab und bildet das Ergussgestein Basalt (mid ocean ridge basalt, MORB). Neben der zentralen Risszone wächst die Kruste an ihrer Unterseite sehr langsam in die Magmakammer hinein und bildet das Tiefengestein Gabbro.

Meerwasser dringt in die Erdkruste ein und es kommt zu einer Hydrothermalen Zirkulation (siehe auch Ozeanbodenmetamorphose), wobei das Wasser auf 400 °C bis 500 °C erhitzt wird und Minerale aus der ozeanischen Kruste löst. Auf dem Weg zurück kühlt das Wasser ab und sulfidische Erzschlämme werden abgeschieden, wodurch hydrothermale Lagerstätten entstehen. Ein Beispiel dafür ist das zyprische Kupfererz, das seit dem Altertum abgebaut wurde. Des Weiteren kann der Rücken auch die Wasseroberfläche durchstoßen, so sind beispielsweise Island, die Azoren und die Insel Ascension im Atlantik entstanden.

Eigenschaften

Mittelozeanische Rücken zeigen spezifische Eigenschaften in Abhängigkeit von der Spreizungsrate. Deshalb unterscheidet man sie in schnell spreizende Rücken und langsam spreizende Rücken. Einige Wissenschaftler vermuten, dass es zusätzlich noch einen eigenständigen Typ für sehr langsam spreizende Rücken gibt.

Gegenwärtig ist der Gakkelrücken als der Rücken mit der niedrigsten bekannten Spreizungsrate bekannt (zwischen 6 und 13 mm pro Jahr).

Transform-Störungen

Ein Mittelozeanischer Rücken wird von aktiven Transform-Störungen in eine Vielzahl von gegeneinander verschobenen Segmenten mit jeweils einheitlicher Spreizungsrate unterteilt. Somit findet sich dort quer zu einer divergierenden Plattengrenze, am Ort des Rückens, eine konservative Plattengrenze. Ausgehend von kleinen Transform-Störungen können diese in Extremfällen sogar über hundert Kilometer lang werden. Im Pazifik kommt es zusätzlich zur Erscheinung der „overlapping spreading zones“, also von Rückensegmenten, die parallel zueinander versetzt sind und sich teilweise überschneiden, wobei Mikroplatten[1] mit Durchmessern zwischen 100 km bis 200 km entstehen.

Die Häufigkeit von Transform-Störungen ist abhängig von der Spreizungsrate des Rückens: bei einer niedrigen Rate erhöht sich ihre Zahl. So liegen diese zum Beispiel im Atlantik nur etwa 50 Kilometer auseinander, während sie im Pazifik einen Abstand von mehreren hundert Kilometern aufweisen, da dieser wesentlich aktiver ist.

Topographie

Die Topographie Mittelozeanischer Rücken unterscheidet sich je nach Spreizungsrate. Bei einer hohen Rate sind sie flach und eher gleichmäßig geformt. Bei einer niedrigeren Rate sind die Rücken steil aufragend, zerklüftet und längs des Rückens verläuft ein bis zu einigen Kilometern tiefer Grabenbruch. Auf dem Mittelatlantischen Rücken wurden auf einem 800 km langem Teilstück hunderte von sehr kleinen, häufig nur etwa 60 m hohe Seamounts[2] beobachtet. Die beiden Flanken des Rückens sind oft unterschiedlich hoch. Bei sehr niedrigen Spreizungsraten findet man keine großen Transform-Störungen mehr und es wurde beobachtet, dass auf dem Rücken nicht nur Magma aus dem Erdinneren aufstieg, sondern auch feste[3] Gesteinsblöcke.

Natur

An Mittelozeanischen Rücken bilden Felder hydrothermaler Tiefseequellen, darunter die sogenannten Schwarzen und Weißen Raucher, ein eigenes Biotop mit vielen, meist nur in dieser Umgebung lebenden Arten.

Die Thermalquellen entstehen in der jungen ozeanischen Kruste durch die Wärmeaufnahme aus der noch heißen Kruste, später dann auch durch den exothermen chemischen Prozess, der Serpentinisierung. Dabei dringen in die oberflächlich abgekühlte Kruste Meerwasser durch Risse ein und unter Aufnahme von großen Mengen Wasser wandelt sich Olivin aus dem Erdmantel zu Serpentinit um.[4]

In dieser heißen, lichtlosen Umgebung ist die Chemosynthese, also der Aufbau organischer Stoffe mit einer exergonen chemischen Stoffumsetzung als Energiequelle, beispielsweise Methan- und Schwefelwasserstoff-Oxidation, die Grundlage der Nahrungskette und nicht wie an der Erdoberfläche die Photosynthese mit Sonnenlicht als Energiequelle.

Forschung

Mit Messverfahren wie der Seismik und der Geomagnetik kann ein Rücken bis in große Tiefen untersucht werden.

So wurde am Ostpazifischen Rücken 1995 das sogenannte MELT Experiment (Mantle Electromagnetic and Tomography Experiment) begonnen, welches den Rücken zwischen der Pazifischen Platte und der Nazca-Platte untersuchte. Dabei wurde ein mehrere hundert Kilometer, asymmetrischer Bereich mit teilweise flüssigem Gestein in einer Tiefe von bis zu 200 km gefunden. Unterhalb der Pazifischen Platte, die eine mehr als doppelt so hohe Geschwindigkeit gegenüber der Nazca-Platte hat, lag der größere Bereich mit einer Breite von 250 km gegenüber nur 100 km unterhalb der östlichen Platte. Von der Geschwindigkeit mit der die Platten sich auseinander bewegen, 14,5 cm pro Jahr, entfiel 10,1 cm pro Jahr auf die Pazifische- und 4,5 cm pro Jahr auf die Nazca-Platte [5][6].

Quellen

  1. scinexx: Der Tanz der Mikroplatten
  2. volcano.oregonstate.edu: Slow Mid-Atlantic Ridge
  3. sciencedaily.com: Geologists Discover New Class Of Spreading Ridge On Sea Bottom
  4. sciencedaily.com: Hydrogen And Methane Sustain Unusual Life At Sea Floor's 'Lost City'
  5. www.whoi.edu: Ergebnisse des MELT Experiments
  6. www.whoi.edu: The Big MELT

Siehe auch

Weblinks

 Commons: Mittelozeanischer Rücken – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Vorlage:Commonscat/WikiData/Difference

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