Das Kerguelen Plateau, eine der größten Large Igneous Provinces der Welt, ist an einer Schlüsselstelle im südlichen Indik gelegen und beeinflusst mit seiner komplexen Topographie erheblich die Pfade von Wassermassen innerhalb des Antarktischen Zirkumpolarstroms (ACC) und des Antarktischen Bodenwassers (AABW). Beim Umfließen, beispielweise des Williams Rückens, verlieren die Wassermassen zum einen an Geschwindigkeit, was die Ablagerung großer Sedimentpakete zur Folge hat, und zum anderen bewirken sie Abtragung in engen Passagen aufgrund erhöhter Fließgeschwindigkeiten. Im Laufe des Känozoikum, also der letzten 70 Mio Jahre, sind bedeutende Veränderungen in Pfaden und Intensität des ACC und AABW aufgrund der tektonische Entwicklung des Kerguelen Plateaus zum einen, aber auch durch die Öffnung des Tasmanischen Gateways südlich Australiens, der Drake Passage zwischen Südamerika und der Antarktis und durch globale klimatische Veränderungen zum anderen verursacht worden. Im Bereich des Kerguelen Plateaus sind all diese Einflüsse und Veränderungen in Strukturen, wie etwa den Driftsedimenten, besonders gut und hochauflösend dokumentiert.

Der Fahrtabschnitt SO272 vom 11. Januar 2020 Post Louis, Mauritius, bis 4. März 2020 Kapstadt, Südafrika, mit FS SONNE bestand aus reflexionsseismischen und geologischen Untersuchungen des Kerguelen Plateaus im südlichen indischen Ozean. Das Kerguelen Plateau erhebt sich bis auf 1500 m Wassertiefe und formt so eine Barriere für den Antarktischen Zirkumpolarstrom (ACC) und das Antarktische Bodenwasser (AABW). Der ACC wird in einem Pfad deutlich nach Norden abgelenkt. Ein Zweig des ABBW wird an der Ostflanke des Kerguelen Plateaus nach Norden geführt und formt dort Sedimentdrifts. Eine detaillierte Erfassung und Analyse der Struktur des Labuan Beckens und des Kerguelen Plateaus mittels seismischer Methoden und ein Anschluß an bestehende ODP Bohrungen (ODP Leg 120) wurde benötigt, um Informationen über die spätkretazische und tertiäre Entwicklung des Labuan Beckens und des Kerguelen Plateaus und seinen Einfluß auf die Entwicklung der Pfade des Antarktischen Zirkumpolarstroms und des AABW zu erhalten. Das reflexionsseismische Programm während der Expedition SO272 wurde derart gestaltet, dass die Struktur des Labuan Beckens und des Kerguelen Plateaus bis zum Basement sowie mögliche Sedimentdrifts erfasst wurden. Es wurden insgesamt ~4000 km an hochauflösenden reflexionsseismischen Daten registriert. Parallel zu den seismischen Profilarbeiten wurden bathymetrische und Parasound Messungen durchgeführt.

      Ergänzt wurden die seismischen Messungen durch eine geologische Beprobung mittels Schwerelot und Multi-Corer. Auf diese Weise werden Information zum Alter der anstehenden sediment bereitgestellt. Beide Datensätze formen die Basis für einen IODP Bohrantrag.

Der Labradorschelf, welcher der östlichen kanadischen Küste vorgelagert ist, ist ein wichtiges Gebiet für die Forschung im Bereich der Paläoklimatologie und Paläozeanographie. Das kanadische Hinterland war während der Eiszeiten vom sogenannten Laurentidischen Eisschild bedeckt. Während der Abschmelzphasen am Übergang zu den Warmzeiten werden durch die Fjorde und die den Fjorden vorgelagerten, durch Eisströme ausgehobelten Trogsysteme große Mengen an Süßwasser in die Labradorsee und den Nordatlantik entlassen. Das Süßwasser hat einen signifikanten Einfluß auf die Meeresströmungen in der Labradorsee. Dies wirkt sich wiederum entscheidend auf das Klima der Nordhalbkugel aus. Während das größte solche Abflusssystem, die Hudson Bay im nördlichsten Teil des Labradorschelfs, und auch die Gebiete um Neufundland und Nova Scotia in vielen Detailstudien bisher sehr gut untersucht wurden, ist der Bereich direkt vor Labrador noch weitgehend unerforscht. Bisherige Studien stützen sich auf Analysen von Sedimentkernen, die weit entfernt von der Küste genommen wurden, also in einem Bereich, über dem der Laurentidische Eisstrom gar nie zu liegen kam.

Aus diesem Grund untersuchen die Wissenschaftler der Expedition MSM84 die glaziale Geschichte des Labradorschelfes und damit auch die glaziale Geschichte des östlichen Randes des Laurentidischen Eisschildes. Dabei wird neben dem Schelfbereich auch der Melvillesee befahren und untersucht, der in einem engen Fjord der kanadischen Labrador-Küste liegt. Dafür werden verschiedene Methoden angewandt:

- Die Geophysiker (Kooperation zwischen dem AWI und der Universität Kiel) wenden seismische hydro- und geoakustische Methoden an. Mit Bathymetrie wird die Meeresbodentopographie hochauflösend abgetastet, um Rückschlüsse auf Strukturen zu erhalten, die durch den Eisschild bzw. dessen Rückzug am Ende der Eiszeit verursacht wurden. Dies können zum Beispiel Moränen oder Eisbergkratzer sein. Mit Sedimentechographie und Seismik wird tiefer in die Sedimentschichten geschaut, um dort ähnliche Strukturen zu finden, die von früheren Eiszeiten zeugen.

- Die Geologen (Kooperation zwischen AWI, Universität Bremen und Universität Kiel) entnehmen Kerne vom Schelf und vom Melvillesee. Anhand von physikalischen und geochemischen Messungen an den Kernen können sie in der Zeit zurückschauen und rekonstruieren, wie sich das Klima und die Umweltbedingungen mit der Zeit - also auch mit den Eis- bzw. Kaltzeiten - verändert haben. Einige Kerne werden auch gezielt von glazialen Strukturen (Moränen, Eisbergkratzer) entnommen, um diese Strukturen zu datieren und in eine zeitliche Abfolge bringen zu können.

Im Expedition MSM84 findet von Mitte Juni bis Mitte Juli 2019 mit dem Forschungsschiff Maria S. Merian statt. 

Ansprechpartner:

Dr. Catalina Gebhardt

Dr. Jens Matthiessen

Nationale Kooperationspartner:

University of Bremen:

Dr. Christian Ohlendorf

University of Kiel:

Prof Dr. Sebastian Krastel

Dr. Felix Gross

Prof. Dr. Ralph Schneider

Dr. Henriette Kolling

Internationale Kooperationspartner:

Université Laval, Québec, Canada:

Prof. Dr. Patrick Lajeunesse

Université du Québec à Montréal, Canada:

Prof. Dr. Anne de Vernal

Université du Québec à Rimouski, Canada:

Prof. Dr. Guillaume St-Onge