Tektonik: Klimaveränderungen können Vulkanismus beeinflussen

Ein neues Kapitel der geologischen Forschung

Das Forschungsschiff Sonne hat seine Reise in Richtung des Juan-de-Fuca-Rückens vor der nordamerikanischen Pazifikküste angetreten. Das vom Geomar-Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel geleitete Projekt widmet sich einer grundlegenden Frage der Geologie: Inwieweit beeinflussen klimatisch bedingte Schwankungen des Meeresspiegels die Aktivität der weltweiten Vulkanketten am Meeresboden?

Die mittelozeanischen Rücken erstrecken sich über eine Gesamtlänge von rund 65.000 Kilometern und bilden ein komplexes System, das bisher nur in Teilen verstanden ist. Die aktuelle Expedition soll Licht in die Wechselwirkungen zwischen dem ozeanischen Druck und vulkanischen Eruptionen bringen.

Der Druck des Ozeans als geologischer Faktor

Historische Daten der letzten 1,5 Millionen Jahre zeigen, dass der globale Meeresspiegel erheblichen Schwankungen unterworfen war, die sich in einem Bereich von bis zu 130 Metern bewegten. Aktuelle Klimaprognosen deuten darauf hin, dass der Meeresspiegel innerhalb der kommenden zwei Jahrhunderte um bis zu 15 Meter ansteigen könnte. Ein solcher Anstieg hätte nicht nur Auswirkungen auf die Küstenlinien der Kontinente, sondern würde auch den Druck am Meeresboden signifikant verändern. Experten rechnen mit einer Zunahme um etwa 150 Kilopascal, was einem Druckanstieg von 1,5 bar entspricht.

Die zentrale wissenschaftliche Hypothese lautet, dass diese Druckveränderungen die Aktivität der Vulkane am Meeresboden direkt beeinflussen könnten. Um dies zu belegen, konzentriert sich das Team um die Forschungsleiterin Heidrun Kopp auf den Juan-de-Fuca-Rücken. In dieser Region driften die pazifische Platte und die Juan-de-Fuca-Platte mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 6 Zentimetern pro Jahr auseinander, was eine der aktivsten vulkanischen Zonen der Erde darstellt.

Analyse von Bohrkernen in der Tiefsee

In einer Tiefe von mehr als 3.000 Metern entnimmt das Forschungsteam Bohrkerne mit einer Länge von bis zu 25 Metern. Diese Proben dienen als geologisches Archiv, das Aufschluss über die vulkanische Aktivität der jüngeren Erdgeschichte geben soll. Die Analyse konzentriert sich dabei auf zwei wesentliche Indikatoren:

* **Vulkanisches Glas:** Dieses Material stammt direkt aus vergangenen Eruptionen und dient als Zeitstempel für vulkanische Ereignisse.

* **Metallverbindungen:** Diese stammen aus thermalen Quellen und erlauben Rückschlüsse auf die hydrothermale Aktivität am Meeresboden.

Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Verteilung von Blei-Isotopen. Durch die Untersuchung der Isotopenverhältnisse können die Wissenschaftler nachvollziehen, ob in bestimmten Zeitperioden vermehrt Magma aus dem Erdinneren an die Oberfläche gelangte. Durch den Abgleich dieser Daten mit den bekannten Meeresspiegelständen der Vergangenheit soll ein präzises Modell der vulkanischen Reaktion auf Druckveränderungen erstellt werden.

Bedeutung für das globale Klimasystem

Die Untersuchung ist nicht nur für das Verständnis der Tektonik von Bedeutung, sondern auch für die Klimaforschung. Die Ozeane fungieren als bedeutende Puffer für Kohlendioxid (CO2). Der Vulkanismus am mittelozeanischen Rücken spielt hierbei eine Doppelrolle: Einerseits können durch vulkanische Prozesse CO2-Quellen aus dem Untergrund in das Meerwasser gelangen. Andererseits beeinflusst die Geochemie der Meere, die eng mit dem Vulkanismus verknüpft ist, den Zustand der marinen Ökosysteme.

Die Ergebnisse dieser Expedition könnten dazu beitragen, die Rolle der Ozeane im globalen Kohlenstoffkreislauf besser zu bewerten. Indem die Forscher die geologischen Prozesse mit den klimatischen Veränderungen der Vergangenheit in Beziehung setzen, gewinnen sie wertvolle Erkenntnisse darüber, wie sich der Ozean als Ganzes auf die kommenden Veränderungen der Erdatmosphäre und des Meeresspiegels einstellen könnte. Die Dokumentation dieser Zusammenhänge ist ein wesentlicher Schritt, um die komplexen Rückkopplungsschleifen unseres Planeten zu entschlüsseln.