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Geophysik: Mantelkonvektion lässt Meeresspiegel schwanken

Schäumendes Meer
Der derzeitige Meeresspiegelanstieg ist nicht der erste seiner Art: Im Laufe der Jahrmillionen schwankten die Küstenlinien der Kontinente immer wieder und auch dramatischer als heute. Für einige der Ereignisse gibt es bereits befriedigende Erklärungen. Nun präsentieren Forscher aus Dänemark, Schottland und der Schweiz auch einen Mechanismus für ein Bündel von Beobachtungen, das bislang Rätsel aufgab.

Wenn der Meeresspiegel schwankt, hinterlässt er an den Rändern der Kontinente charakteristische Spuren: Bei landeinwärts gerichtetem Vordringen des Wassers liegen in einem Bohrkern über früheren Flussablagerungen plötzlich Strandsande und danach typische Meeressedimente. Entsprechend umgekehrt sieht die Schichtenabfolge lehrbuchartig aus, wenn sich das Meer zurückzieht. Als Ursache für diese Trans- und Regressionen gelten vor allem zwei Prozesse: Geologisch kurzfristige Änderungen im Verlauf von einigen tausend Jahren beruhen in der Regel auf dem Wechsel von Kalt- und Warmzeiten, in denen unterschiedliche Wassermengen in Eis gebunden sind. Sehr langfristige Schwankungen über zig bis hunderte Millionen Jahre gehen hingegen auf unterschiedliche Neubildungsraten von ozeanischer Kruste an den mittelozeanischen Rücken und dem damit zusammenhängenden Volumen vorhandener Meeresbecken zurück.

Beide Prozesse aber eignen sich nicht, um global auftretende, zyklische Schwankungen im Bereich von zwei bis zwanzig Millionen Jahren zu erklären – glaziale Veränderungen sind dafür zu schnell, tektonische zu langsam. Kenni Petersen von der Universität Aarhus und Kollegen aus Aberdeen und Zürich stellen nun eine mögliche Erklärung vor: Ihrer Ansicht nach sorgen regionale Konvektionsbewegungen im Erdmantel unter den Sedimentationsbecken für ein Auf und Ab der Oberfläche, die sich dann als Schwankung der Küstenlinie verewigen.

Die Idee ist dabei gar nicht neu: Schon 1973 hatte der US-amerikanische Geologe Frank Richter einen solchen Prozess formuliert, später zog man heran, um das Einebnen von alten Ozeanböden, Vulkanismus an passiven Plattenrändern sowie an verschiedenen Hotspot-Ketten zu erklären. Ob die Vermutung von Petersen und Co korrekt ist, wird nicht leicht zu überprüfen, erläutert Dietmar Müller von der University of Sydney, denn die detaillierte Geschichte der Konvektionsbewegungen unter einem Sedimentationsbecken wird wohl unbekannt bleiben. So gelte es nun, anhand von Bohrkernen aus verschiedenen Regionen der Erde zu überprüfen, inwieweit die globalen Zyklen der Meeresspigelschwankungen wirklich zusammenhängen – oder ob es sich eben doch um lokale Phänomene handelt. (af)

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  • Quellen
Petersen, K.D. et al.: Small-Scale Mantle Convection Produces Stratigraphic Sequences in Sedimentary Basins. In: Science 329, S. 827–830, 2010.

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