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In Richtung Erdmantel

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 14.06.2011 10:21

In den kommenden zehn Jahren soll im Rahmen des Integrierten Meeresbohrprogramms IODP die Mohorovičić-Diskontinuität erbohrt werden, die Grenze zwischen Erdkruste und Erdmantel. Das Projekt würde einen Traum erfüllen, der vor 50 Jahren an der Wiege der Tiefbohrprojekte stand.

ErdeLeben auf der Erde ist auf die oberste Schicht des Planeten beschränkt, auf die Lufthülle, die Erdoberfläche und einen mehr oder weniger breiten Streifen der Erdkruste. "Die aber wird von Prozessen geformt, die tief im Erdinneren ablaufen: nämlich von der Plattentektonik, die die Kontinente über den Planeten schiebt", erklärt die Geowissenschaftlerin Cathérine Mevel, Direktorin des Europäischen Meerestiefbohrkonsortiums ECORD und Europas Vertreterin beim Internationalen Meerestiefbohrprogramm IODP. Der Mantel, in dem die Antriebsprozesse der Plattentektonik ablaufen, ist uns bislang weitgehend verborgen. Auch wenn die Erdkruste im Planetenmaßstab nicht mehr als eine dünne Haut ist, hat sie doch eine Dicke von sechs Kilometern am Boden der Weltmeere und zwischen 30 und 60 Kilometern unter den Kontinenten."Bislang hatten wir nicht die Technologie, so tief zu bohren", erklärt Mevel, "aber langsam rückt es in unsere Reichweite."

Chikyu im SonnenscheinMit dem Projekt Moho will das IODP den Erdmantel anbohren, jene rund 3000 Kilometer dicke mittlere Schale des Planeten, die rund 70 Prozent seines Volumens ausmacht. Moho kommt von der sogenannten Mohorovičić-Diskontinuität, der Grenzzone zwischen Erdkruste und -mantel, die sich auf Seismogrammen erkennen lässt.  "Diese Zone markiert einen Wechsel in der Dichte der Gesteine", erklärt Mevel, "denn der Mantel ist sehr viel dichter als die Kruste." Der Grund für diesen vergleichsweise abrupten Wechsel ist unbekannt. Eine Bohrung bis in diese Regionen könnte darüber Aufschluss geben.

Bisher wurde das einzige Mantelgestein, das wir kennen, durch Vulkaneruptionen zutage gefördert, und ist vermutlich durch diesen Transport stark verändert worden. "Wir möchten unverfälschte Proben aus dem Erdmantel erhalten, die uns etwas darüber erzählen können, wie das Erdinnere funktioniert", sagt der IODP-Präsident Kiyoshi Suyehiro von der Japanischen Meeresforschungsbehörde Jamstec. Jamstec stellt dem Tiefbohrkonsortium das wichtigste Instrument zur Verfügung: Das hochmoderne Bohrschiff Chikyu, das nach Schäden beim Tsunami vom 11. März zurzeit allerdings in der Werft liegt. Das Schiff kann mit seinem Bohrturm an Bord mehr als zehn Kilometer tief bohren und dabei zentimetergenau über der Bohrstelle manövrieren. "Bislang hat noch niemand in über 4000 Meter Wassertiefe gebohrt", erklärt Suyehiro, "aber unsere Ingenieure sagen uns, dass es mit etwas mehr technologischer Entwicklung machbar ist."

Das Forschungsschiff "Joides Resolution"Die Wissenschaftler würden damit absolutes Neuland betreten, denn sie visieren festes Gestein an. Die Ölmultis gelangen bei ihren Tiefseeexplorationen zwar in ähnliche Tiefen, aber sie bohren schließlich in weiches Sedimentgestein, in dem sich die begehrten Kohlenwasserstoffe befinden. Drei Gebiete im Pazifik kommen für das Projekt in Frage. "Eines ist vor der Küste Costa Ricas, eines weiter nördlich vor Baja California und das dritte befindet sich nordöstlich von Hawaii", erklärt Benoit Ildefonse vom französischen Forschungsrat CNRS in Montpellier. Zusammen mit Damon Teagle vom britischen Ozeanographiezentrum in Southampton hat er eine IODP-Expedition in den Pazifik vor Costa Rica geleitet, die das Mantelbohrprojekt vorbereiten sollte. Mit dem US-Bohrschiff Joides Resolution ist die Expedition zum Cocosrücken 900 Kilometer westlich der costa-ricanischen Küste gefahren.

An diesem Rücken wurde vor 15 Millionen Jahren mit rekordverdächtigen 20 Zentimeter pro Jahr ozeanische Kruste produziert, heute sind es immerhin noch zehn bis 16 Zentimeter Kruste. Diese ozeanische Kruste wird als Cocos-Platte nach Osten in Richtung Südamerika geschoben, wo sie unter der karibischen und der nordamerikanischen Platte wieder zurück ins Erdinnere taucht. Wegen der hohen Produktionsgeschwindigkeit ist die Krustenplatte an dieser Stelle vergleichsweise dünn, gleichzeitig liegt der Meeresboden an diesem Rücken in geringerer Wassertiefe als an anderen Stellen des Pazifiks. Die Joides Resolution konnte auf ihrer jüngsten Expedition wegen Problemen mit dem Bohrkopf nur bis in 1521 Meter Tiefe des Ozeanbodens eindringen. Geplant war eigentlich, bis in rund 1900 Meter Tiefe und damit in die untere Kruste zu gelangen. Dafür wird das IODP weitere Expeditionen in den Ostpazifik schicken müssen.

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