Messinisk saltholdighedskrise
Den Messiniakós saltholdighed krise (engelsk: Messiniakós saltholdighed krise , forkortet MSC ) er en del af jordens historie , hvor Middelhavet blev helt eller delvist udtørret. Her blev op til tre kilometer tykke fordampningssten ( fordampere ) deponeret i de dybeste havbassiner . Dette skete mellem omkring seks millioner år siden og omkring fem millioner år siden i slutningen af Messin , den sidste fase af Miocene .
Opdagelseshistorie
Allerede i 1833 havde den britiske geolog Charles Lyell bemærket en slående faunalsektion på forskellige fossile steder i Italien , hvor mange levende ting, der tidligere havde befolket Middelhavet, forsvandt og blev fordrevet af andre organismer. Dagens fauna bør stort set komme ud af sidstnævnte . Med denne slående begivenhed etablerede Lyell grænsen mellem de geologiske epoker af Miocene og Pliocene .
Første spor
I slutningen af det 19. århundrede, da der blev bygget en drikkevandsbrønd på Valence- sletten i det sydlige Frankrig, blev der opdaget en kløft skjult under kvartærgrus, der uforklarligt blev skåret dybt ned i den krystallinske undergrund. Senere var det muligt at bevise denne kløft i hele Rhônedalen mellem Lyon og Camargue , hvor den var fyldt med marine sedimenter fra Pliocene. Selv da overvejede nogle franske og italienske paleontologer en midlertidig udtørring af Middelhavet for at forklare dette fænomen. Sådanne ideer var stadig udbredt i begyndelsen af det 20. århundrede, men blev betragtet som meget spekulative. Den science fiction- forfatter HG Wells , der studerede geologi med Vincent Illing i London i sin ungdom , brugte ideen i hans novelle Den grufulde Folk .
I 1958 afslørede seismiske målinger af den nordamerikanske oceanograf Brackett Hersey en tidligere ukendt geologisk struktur, der altid var omkring 100 til 200 meter under bunden af Middelhavet. Da denne overflade, den såkaldte "M-reflektor", nøje fulgte havbundens nuværende profil, var det tydeligt, at det var et hårdt klippelag, der på et bestemt tidspunkt havde deponeret ensartet og sammenhængende i hele Middelhavet. Hertil kommer, strukturer dukkede op i de seismiske profiler, der var minder om salt kupler, der steg fra dybet og gennemboret de overliggende sedimenter . Mange geologer på det tidspunkt mistænkte, at saltet måtte være fra den perm- eller triasperiode , for i løbet af disse geologiske aldre blev der dannet rigelige saltaflejringer i mange dele af verden for mere end 200 millioner år siden . også Zechstein- serien i Centraleuropa. Da de tidligere kendte permiske og triasiske saltaflejringer er placeret i et relativt lavvandet epikontinental hav , dvs. H. over den kontinentale skorpe og ikke i et dybt havbassin , blev de nyopdagede strukturer betragtet som bevis for, at Middelhavsområdet sank engang i løbet af de 200 millioner år efter Trias.
Kun få geologer spekulerede i, om disse saltkupler muligvis ikke havde dannet sig på samme tid som de små, spredte fordampningsaflejringer , som dem, der blev udsat for byen Messina på Sicilien (og som gav Messin-scenen sit navn). Andre salt- og gipsbærende formationer i denne tidsalder blev fundet i Piemonte , Toscana , Calabrien samt i Spanien , Marokko , Algeriet , Tunesien , Grækenland , Tyrkiet , Cypern og Israel .
Opdagelsen
Det første håndgribelige bevis for den tidligere udtørring af Middelhavet kom sommeren 1970 som en del af Leg-13- ekspeditionen fra det dybhavsboreskib Glomar Challenger . Geologerne, under den videnskabelige ledelse af William Ryan og Kenneth Hsü , udgravede borekerner i det baleariske bassin, der afslørede "M-reflektorens" overraskende natur. Mindre rester af dolomit (en klippe svarende til kalksten , kun med magnesiumrig carbonat ) og gipssten blev allerede boret i hullerne 121 til 123, men der blev ikke trukket yderligere konklusioner fra dem. Den gips blev, trods alt, er blevet skyllet fra den nærliggende fastland. I borehul 124 blev der imidlertid fundet stromatolitter og anhydrit i en dybde på ca. 2000 meter under havets overflade . Stromatolitter er nu fine skiftende lag af størknet slam og kalk, der er deponeret af algemåtter i den tidevandszone i lavt tropisk vand. Den såkaldte "kyllingetråd" anhydrit er derimod et calciumsulfat - som gips, men uden lukket krystalvand - som næsten udelukkende udfældes i "saltmyrer" ( Sabchas ), meget varme og tørre kystsletter, hvor selv grundvandstemperaturerne nåede op over 30 ° C. Ved lavere temperaturer dannes kun gips. De fossiler (i dette tilfælde mikroskopiske kalkholdige skaller af foraminiferer ) i de marine aflejringer under de Sabcha sedimenter ikke dato fra Perm, men kommer fra langt nyere etape af Messin.
Forsøg på at forklare
Ved første øjekast syntes disse fund at være fuldstændig uforenelige. På den ene side angav de borede klipper og sedimentære strukturer tydeligt en aflejring under meget lavt vand. På den anden side viste de seismiske data, at "M-reflektoren" dækkede de dybe gulve i Middelhavet, som om den havde dannet sig der på stedet i store dybder. Desuden skulle fordampere pludselig have dannet sig samtidig med et stort antal små isolerede aflejringer på det omkringliggende fastland, som tidligere kun havde været betragtet som ubetydelige lokale begivenheder og næppe forbundet med hinanden.
Et forsøg på at forklare, som også var repræsenteret af et medlem af Leg-13- ekspeditionen, sedimentologen Vladimir Nesteroff , var: Da de messiniske fordampere blev deponeret, måtte Middelhavet have været et lavt tilstødende hav, der blev til et efter at være afskåret fra den store atlantiske saltpande. Sænkningen af havbassinet kunne derefter ikke længere have fundet sted på et eller andet tidspunkt i løbet af mesozoikum eller cenozoikum , men skulle have fundet sted meget hurtigt for mindre end fem millioner år siden.
Imidlertid betvivlede andre forskere, såsom lederen af ekspeditionen Bill Ryan selv, muligheden for en så hurtig "oceanisering" af den kontinentale skorpe. I klassisk geosyncline-teori var sådanne ideer om "sammenklappningsbassiner" og "nedsænkningskar" stadig forsvarlige, men siden fremkomsten af den nye geotektoniske model for pladetektonik i 1960'erne var de blevet mere og mere miskrediteret. Det blev derfor konkluderet, at anhydritten på en eller anden måde skal have dannet sig på dybt vand. Faktisk fandt senere boring dybhavssedimenter ikke kun over saltene, men også nedenunder. Af denne grund blev modeller overvejet, hvordan tunge saltlage eller saltlage kunne ophobes ved bunden af en stor søjle med vand , som ville være koncentreret nok til at udfælde letopløselige mineraler .
I sidste ende var der dog en idé, der endelig kunne forene de modstridende fund. Fordamperne havde deponeret under lavt vand (trods alt, algenmåtterne, der havde dannet stromatholitterne, kunne aldrig have eksisteret i det lysløse dybe hav), men de var stadig flere tusinde meter under verdenshavets overflade. Mens Gibraltar-strædet blev lukket og forhindrede vandindtrængning fra Atlanterhavet, skulle evaporitterne have dannet sig i bunden af meget dybe, ørkenlignende bassiner.
Borehul 133 vest for Sardinien gav allerede en vigtig indikation. Der var ingen fordampere under “M-reflektoren”, men skiftende lag af velafrundet grus med intenst røde og grønne siltsten . Det var tilsyneladende aflejringerne af ørkenfloder, der havde strømmet ned ad den sardinske kontinentalsokkel og dannet murbrokker ved dens fod. Rock salt , en af de fordampning mineraler, der er næsten den allersidste til bundfald , er allerede blevet fundet i borehul 134 .
Som et resultat, flere og flere indikationer kom for dagens lys, at de lange kendte oceangående kløfter i foran af munden på den Rhône og andre floder ikke kun havde dannet i Pleistocæn gennem handling af undersøiske laviner ligesom kløfterne i Atlanterhavet og Stillehavet, men allerede i slutningen af Miocene blev de stejle flanke i det stort set tørrede middelhavsbassin skåret dybt ned til nutidens dybhavssletter . For eksempel lå Nilen ved Aswan allerede 750 meter under dagens havoverflade, som det blev bestemt, da Nasser-dæmningen blev bygget mellem 1959 og 1970, og ved mundingen nær Kairo var den endda 2.400 meter dyb.
Yderligere fund
Imidlertid kunne det enorme volumen af de opnåede messiniske fordampere, som, som senere blev bestemt, nåede en maksimal tykkelse på op til tre kilometer, ikke have været deponeret i løbet af en enkelt udtørringshændelse. Alt salt opløst i Middelhavet ville aldrig have været nok.
Aflejringscyklussen
Efter en grundig undersøgelse af borehul 124 indså Kenneth Hsü to år efter afslutningen af borekampagnen, at lagernes beskaffenhed tydeligt angav flere cyklusser, hvor Middelhavet var blevet tørret ud og fyldt igen. På dette tidspunkt var han også opmærksom på eksistensen af en stor brak sø ( Paratethys ) i Østeuropa.
- Det ældste sediment i hver cyklus kom enten fra det dybe hav eller fra en stor brakvandssø. Finkornede sedimenter på jord med roligt vand eller fra store dybder viser perfekt ensartede striber. Da poolen tørrede op og vanddybden faldt, blev båndet mere og mere uregelmæssigt, da bølgerne steg. Og når de steder, hvor sedimenter blev deponeret, kun lejlighedsvis var under vand, dannedes stromatolit. Endelig, efter yderligere tørring, var det tidligere oversvømmede område helt tørt, og anhydrid blev nu udfældet fra det salte Sabcha grundvand. Pludselig gik enten havvand over Gibraltarsundet - eller en stor mængde brakvand brød ind fra den østeuropæiske brakvandssø. Nu fyldte det baleariske bassin sig op igen, og finkornede muddermasser, som vandindtrængningen bar med sig, lagde pludselig "kyllingetrådanhydrit" over. I løbet af de millioner af år, der omfattede den såkaldte Messina-fase i det sene Miocæn, blev denne cyklus gentaget mindst otte til ti gange.
kronologi
For 20 millioner år siden dannede Middelhavets forløberhav, Tethys , stadig en bred vandvej mellem Det Indiske Ocean og det åbne Atlanterhav. Tethys blev imidlertid indsnævret mere og mere i løbet af den følgende tid, indtil den afrikanske plade kolliderede med Mellemøsten for omkring 15 millioner år siden i midten af Miocene . Dette førte til udfoldelsen af kædebjerge i Mellemøsten og sluttede forbindelsen mellem det nye Middelhav og Det Indiske Ocean. Fra nu af var der kun forbindelser til Atlanterhavet i form af Betic strædet i den sydlige del af den iberiske halvø ( iberiske Block , iberiske lille plade eller blot Iberia ), nord for Betic Cordillera , og Rif-strædet i det nordvestlige Afrika , syd for Rif-bjergene . Dagens Gibraltarsund blev lukket af bjergbuen, der forbandt Betic Cordillera og Rif ( Gibraltar Arch ).
Den nøjagtige proces og de nøjagtige årsager til Messiniens saltholdighedskrise er stadig kontroversiel. Det kan dog antages, at Middelhavet ville fordampe om nogle få titusinder af år uden nogen tilstrømning. Mens det tidligere for det meste blev antaget, at havniveauet ville falde globalt, eller at de resterende havveje blev indsnævret lateralt på grund af tektoniske bevægelser, er der siden 2003 blevet diskuteret en model, ifølge hvilken store bevægelser i den øvre kappe førte til havpassager mellem Atlanterhavet og Middelhavet lukkes.
I modellen foreslår forfatterne, at subduktion af oceanisk lithosfære under Alboránhavet (vestligste Middelhav) skrællede bånd af subkontinentale kappe- lithosfærer under den sydlige rand af Iberia og det nordvestlige Afrika. I slutningen af Miocene førte fjernelsen af materiale i det nedre område af litosfæren sammen med opstrømningen af kappemateriale ind i det frigjorte rum til en hurtig løftning af den resterende litosfære over, inklusive skorpe og havpassager den sydlige kant af Iberia og det nordvestlige Afrika. Disse processer i den øvre kappe blev rekonstrueret fra den tidsmæssige og rumlige udvikling af den geokemiske sammensætning af vulkanske klipper i det sydlige Spanien, det nordlige Marokko og havbunden i den mellemliggende del af Middelhavet (Alborán-søen). På baggrund af geokemiske analyser og aldersdatering var det muligt at vise, at sammensætningen af de vulkanske klipper i regionen ændrede sig drastisk mellem 6,3 og 4,8 millioner år, dvs. stort set på samme tid som tørringen af Middelhavet (fra subduktion til intrapladetype). Denne ændring peger stærkt på en årsagsforbindelse mellem processer i jordens kappe og den messiniske saltholdighedskrise. Modellen understøttes af termomekaniske ( geofysiske ) beregninger, der viser, at processerne i den øvre kappe kunne have fået havveje til at stige næsten en kilometer og dermed over havets overflade. Dette førte til lukningen af havpassagerne, isolering og i sidste ende udtørring af Middelhavet.
Ifølge Clauzon et al. (1996) begyndte saltholdighedskrisen for 5,75 millioner år siden ifølge Krijksman et al. (1999) dog allerede 5,96 Ma. Begge forfattere foreslår at opdele saltholdskrisen i to. Mens Clauzon antager, at der i den første fase (5.75-5.60 Ma) kun fandt et moderat fald i havniveauet, hvorunder fordampere kun blev deponeret i de marginale områder af Middelhavet, og at en fase (5.60-5.60 Ma) tog sted derpå, 32 Ma) fulgte den komplette indsnævring og fordampning, hvor fordampere ville have dannet sig i de dybe bassiner og de store kløfter, foreslår Krijksman, at sidstnævnte allerede skulle være i den første fase (5.59-5.50 Ma) skete, mens i anden fase (5.50-5.33 Ma) dannedes de cykliske fordampningsaflejringer i et stort Lago-Mare bassin (”havsø”).
For omkring 5,33 millioner år siden, ved skiftet fra Miocene til Pliocene , tyder de seneste fund på, at landbroen mellem Europa og Afrika oprindeligt blev sænket lidt, så der i flere årtusinder kun små mængder vand skubbede ud fra Atlanterhavet ind i det -op middelhavsbassinet. Efterhånden gravede vandet dybere og dybere ned i landbroen, indtil endelig ca. 100 millioner kubikmeter pr. Sekund flød ind gennem en 200 kilometer lang og op til 11 kilometer bred kanal med en hastighed på 144 kilometer i timen gennemstrømningskanalen med 40 centimeter per sekund Dag uddybet. I alt 500 kubik kilometer sten blev skyllet væk. Som et resultat steg vandstanden i Middelhavsbassinet på højden af denne proces dagligt med mere end 10 meter, indtil Middelhavet blev genopfyldt efter maksimalt to år. Siden da har dette sund været den eneste naturlige forbindelse mellem Atlanterhavet og Middelhavet og Sortehavet.
I sidstnævnte tilfælde ville den fornyede og endelige oversvømmelse af bassinet gennem en formodentlig relativt smal, men dyb kanal i Gibraltarstrædet have været en meget mindre spektakulær proces end tidligere antaget. Det storslåede billede af et tusind meter højt vandfald, tusind gange så kraftigt som Niagara-vandfaldene , der styrter ned i det dybe ørkenbassin med et brøl, da det blev særligt populært af Kenneth Hsü, skulle blive revideret lidt. Resultater på Sicilien, i det mindste i den sidste fase, taler kun for hurtig, men ikke katastrofal oversvømmelse af Middelhavet.
De isolerede fordampningsaflejringer på fastlandet omkring Middelhavet er for det meste sedimenter i mindre, men også højere liggende marginale bassiner, som blev hævet over havets overflade under senere bjergdannelsesfaser, for eksempel i Italien, Sicilien og Kreta. Bassinerne i det sydlige Spanien og det nordvestlige Afrika udgjorde derimod den eneste forbindelse til Atlanterhavet, indtil Gibraltarstrædet åbnede. Selv små tektoniske bevægelser eller eustatiske udsving i havets overflade i denne region kan blokere eller genoprette forbindelsen til Atlanterhavet, med Middelhavet, men også med de enkelte underbassiner. Den tektoniske og sedimentære udvikling af Betic-strædet og Rif-strædet udgør sandsynligvis nøglen til en endelig forståelse af Messiniens saltholdighedskrise.
Effekter
Ud over erosionen af ubådskanoner holdes udtørringen af Middelhavet også ansvarlig for den dybe karstifikation i den nordlige og østlige del af Adriaterhavet og for den hurtige erosion af Alperne .
Når vi vurderer de klimatiske konsekvenser af den messiniske saltholdskrise, er det ofte vanskeligt at skelne mellem årsag og virkning. Har den øgede dannelse af gletschere udløst en global sænkning af havets overflade og dermed fået Middelhavet til at blive klemt af? Eller har binding af enorme mængder salt reduceret saltholdigheden i verdenshavene, hvorved havvandets frysepunkt øges og isdannelsen fremmes? Under alle omstændigheder var der under Miocene tegn på et tørre, steppe-lignende klima i dele af Centraleuropa, mens klimaet i Pliocene efter oversvømmelsen af Middelhavet blev mere og mere fugtigt og køligere, helt op til den sidste istid .
Mens gulvet i Middelhavet stort set var tørt og ørkenlignende, spredte nåleskove sig fra de omkringliggende plateauer ned ad de kontinentale skråninger. Dagens Middelhavsøer dannede høje bjergtoppe med alpine flora . Efter oversvømmelsen overlevede disse foreninger for eksempel på Sardinien og Korsika , mens de andre steder trak sig tilbage til de høje bjerge. Tilsyneladende tillod udtørring også vandring af mange dyrearter fra Afrika til Europa, såsom vilde heste og endda flodheste , som nogle gange, ligesom gede-lignende på Balearerne ( Myotragus balearicus ), udviklede sig til dværgformer efter oversvømmelsen. Hsü spekulerede endda i, om ørkendannelsen af store dele af Afrika, som ofte får skylden for de tidlige hominider, der ”klatrede ned fra træerne”, ikke også kunne have været forårsaget af saltkræften.
Fremtidig udvikling
Middelhavet er allerede betydeligt salt igen end Nordatlanten, for eksempel på grund af dets høje fordampningshastighed og den lave åbning af Gibraltarstrædet. Ligeledes er Gibraltarstrædet allerede overfladisk igen end i Pliocene. Man kan antage, at det sandsynligvis lukker igen om to eller tre millioner år.
Trivia
I sin prisbelønnede science fiction- roman The Last Day of Creation fra 1981 lader forfatteren Wolfgang Jeschke folk rejse tilbage til tiden for den messinske saltholdskrise.
Se også
litteratur
- Kenneth J. Hsü: Middelhavet var en ørken. På forskningsture med Glomar Challenger. Harnack, München 1984. ISBN 3-88966-012-6
Individuelle beviser
- ↑ Kenneth J. Hsü: Middelhavet var en ørken. På forskningsture med Glomar Challenger. S. 112, Harnack, München 1984.
- ↑ Svend Duggen, Kaj Hoernle, Paul van den Bogaard, Lars Rüpke, Jason Phipps Morgan: Dybe rødder fra Messiniens saltholdighedskrise . I: Nature , bind 422, 2003, s. 602-606. doi: 10.1038 / nature01553
- ^ S. Duggen, K. Hoernle, P. van den Bogaard, D. Garbe-Schönberg: Overgang efter kollision fra subduktion til magmatisme af typen intraplate i det vestligste Middelhav: Bevis for kontaminering af delaminering af den subkontinentale litosfære . I: Journal of Petrology , bind 46, 2005, nr. 6 s. 1155-1201, doi: 10.1093 / petrology / egi013
- Cia Garcia-Castellanos, D., A. Villaseñor: Messinisk saltholdighedskrise reguleret af konkurrerende tektonik og erosion ved Gibraltar-buen. I: Nature , bind 480, 2011, s. 359–363, doi: 10.1038 / nature10651 ( alternativt PDF-link ( mindesmærke fra 9. juli 2015 på WebCite ); 3,7 MB)
- ↑ Georges Clauzon, Jean-Pierre Suc, Francois Gautier, André Berger, Marie-France Loutre: Alternativ fortolkning af den messiniske saltholdighedskrise: Kontrovers løst? . I: Geology , bind 24, 1996, nr. 4, s. 363-366. doi: 10.1130 / 0091-7613
- ↑ W. Krijgsman, FJ Hilgent, I. Raffi, FJ Sierros, DS Wilson: Kronologi, årsager og progression af Messiniakós saltholdighed krise . I: Nature Vol. 400, 1999, s. 652-655. doi: 10.1038 / 23231
- ^ A b c D. Garcia-Castellanos et al.: Katastrofal oversvømmelse af Middelhavet efter den messinske saltvandskrise. I: Nature , bind 462, 2009, s. 778-781, doi: 10.1038 / nature08555
Weblinks
- Saltkrise - den store oversvømmelse. Artikel på Spektrum.de
- Den store oversvømmelse. Forskere løfter den forhistoriske katastrofe ved Middelhavet. Artikel på scinexx.de
- Rob Butler: Den messiniske saltholdighedskrise. University of Leeds hjemmeside
- Messinian Online - At leve i en evaporitisk verden. ( Memento af 9. juli 2013 i Internetarkivet ) Hjemmeside om Messiniens saltholdighedskrise