Bericht über die geologischen Arbeiten - „METEOR" DIE DEUTSCHE ATLANTISCHE EXPEDITION

Von Otto Pratje.

Das halbe Jahr, das seit der Ausreise des „Meteor" verlaufen ist, und die in dieser Zeit erledigten drei Profile mit ihren fast 100 Draht-lotungen gestatten bereits einen überblick über die Brauchbarkeit der Apparate und Methoden. E r soll im folgenden zusammen mit den geologischen Beobachtungen gegeben werden. Die Feststellungen an Land stehen auf einer Atlantischen Expedition naturgemäß erst an zweiter Stelle, die Hauptaufgabe liegt in der Erforschung des Meeres-bodens, seiner Sedimente und seiner Formen.

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Zur Gewinnung der Grundproben wird eine Lucasmaschine be-nutzt, die im wesentlichen den früheren Modellen entspricht und mit einem starken Elektromotor gekuppelt ist. Der Lotdraht ist etwas stärker als früher, da sowohl Prof. M e r z wie ich bei den Vor-besprechungen zu der Ansicht kamen, daß es eine überflüssige Be-lastung des Schiffes wie des Expeditionsfonds bedeute, wenn die Sink-gewichte der Lote jedesmal abgeworfen werden. Daraufhin konstruierte ich, aufbauend auf den Erfahrungen mit den früheren Tiefseeloten, den schwedischen Instrumenten für die Untersuchungen der Seen-ablagerungen und nach meinen eigenen Versuchen in der Nordsee, einen neuen Stoßröhrentyp, der die Gewichte nicht abwerfen kann, die Proben in Glasröhren mit heraufbringt und unten einen überstreifbaren Klappenverschluß hat. Dieser T y p hat sich bewährt. Weil das Ge-wicht bei der Grundberührung nicht sofort abfällt, ist der Röhre durch die fortdauernde Belastung ein tieferes Eindringen möglich. In der gleichen Richtung wirkt die glatte Innenfläche des Glasrohres, und der Erfolg ist die wesentlich größere Länge der Grundproben. Die bisher größte Länge mit einer normalen Lotröhre beträgt 94 cm, an die sich Längen von 88, 80, 73, 72 cm usw. anschließen. Das Herausfallen der Proben aus den Glasröhren wird durch ein gutes oberes Gummischeiben-ventil und durch die unteren Klappen vermieden, die erst bei der Grund-berührung ausgelöst werden. So ist bisher noch keine Probe beim Ein-holen über Wasser herausgefallen, wie es die früheren Expeditionen immer wieder zu beklagen hatten. Das Auslösen der unteren Backen beweist ferner eine Grundberührung auf Felsgrund, wenn keine Probe gewonnen werden konnte. In den meisten Fällen hatten sie dann noch als Schnapplot gewirkt und Steinchen mit heraufgebracht, die allein im unteren Ende der Stoßröhre nicht gehalten hätten. Das Gewicht der Lotröhre beträgt 30 kg. E s wird im Gegensatz zu früher in geringeren Tiefen manchmal noch vergrößert, da dann das Drahtgewicht ver-mindert ist. E s befinden sich noch drei Abarten dieser Schlammröhren an Bord, für welche die stürmischen Südprofile nicht die geeigneten Erprobungsmöglichkeiten boten, so daß hierüber ein Urteil noch ver-früht ist.

Lockere Sande ohne tonige Beimengungen halten im allgemeinen nicht in Stoßröhren; zu ihrer Gewinnung wurden Greifer mitgenommen, die mit einigen Abänderungen, um sie für Tiefseezwecke brauchbar zu machen, dem dänischen Petersen-Greifer nachgebildet sind. Es ge-lang, damit aus 3600 m Tiefe zwei Liter Sediment auf einmal herauf-zuholen. Außerdem wurden damit wiederholt zusammen mit den Grundproben Bodentiere heraufgebracht.

Die Glasrohre werden unmittelbar nach dem Heraufkommen oben und unten durch Gummistopfen verschlossen, so daß die Probe in ihrem ursprünglichen feuchten Zustande erhalten bleibt, auch wenn sie nicht sofort verarbeitet werden kann. Durch die Glaswand kann man trotz-dem im allgemeinen erkennen, um was für Material es sich handelt, ob Schichtung vorliegt und so fort. Über der Grundprobe steht in dem Glasrohr einwandfreies Bodenwasser, das vom Chemiker, Ozeano-graphien und gelegentlich vom Biologen untersucht wird. Die Mit-nahme eines besonderen Wasserschöpfers erübrigt sich dadurch bei den

Bericht über die geologischen Arbeiten. 5 5 Lotungen. Die Bodentemperaturen werden durch ein Thermometer in

Propellerkipprahmen, das am D r a h t über der Stoßröhre angebracht ist, gewonnen. Bei Neukonstruktionen wird sich das Thermometer un-mittelbar an der Stoßröhre anbringen lassen.

Von jeder Grundprobe wird ein Teil konserviert, ein anderer unmittelbar an Bord untersucht. Die chemischen Feststellungen er-strecken sich auf Oxydationsfähigkeit, auf Kalkgehalt, Phosphorsäure-gehalt und, wenn nötig, einige andere Untersuchungen. Die physi-kalischen Methoden beobachten den Gehalt an hygroskopisch gebun-denem Wasser und die Verteilungen der Korngrößen im frischen Material. Die früher angewandten Schlämmethoden nach S c h o e n e u. a. sind unzulänglich bei so feinem Material und lassen sich auch an Bord nicht, durchführen, da bei schlingerndem Schiff die Strom-geschwindigkeiten sich wesentlich ändern. Die Sedimentationsmethode nach A t t e r b e r g hat jedoch gute Ergebnisse gezeitigt, nachdem sie auf Arbeiten mit Seewasser und auf Absatzzeiten, die den Tiefseesedi-menten angepaßt sind, umgestellt worden ist. Die Proben können frisch, d. h. in feuchtem Zustande zum Schlämmen kommen, ohne vorher ge-wogen zu werden, da auch das Feinste mittels Membranfilter von Dr.

T i e t j e n gewonnen und nicht wie früher aus der Differenz berechnet wird. Die Mengenverhältnisse der fünf gewonnenen Fraktionen scheinen eine gesetzmäßige Abhängigkeit von den Formen des Meeres-grundes zu zeigen, was aber nicht unmittelbar gleichbedeutend mit der Tiefe ist. Die Mengen werden in Plundertstel Kubikzentimeter nach gleichmäßiger Zentrifugierung der abgeschlämmten Teile gemessen;

damit wird die Veränderung durch das Trocknen und die Ungenauig-keit der Wägung auf bewegtem Schiff vermieden.

Die einzelnen Fraktionen wie die ganzen Proben werden weiterhin mikroskopisch untersucht, wobei neben der Bestimmung, der einzelnen Komponenten die Ausmessung und Auszählung im Vordergrunde des Interesses steht, um von den früheren Schätzungen frei zu kommen.

Diese mikroskopischen Untersuchungen konnten bisher nur an einem Teil der Proben ausgeführt werden, da die übrigen Arbeiten nicht ge-nügend Zeit dafür ließen, und so möchte ich deren Ergebnisse erst, wenn mehr Material vorliegt, in einem späteren Bericht bringen.

Die bisher gewonnenen fast hundert Bodenproben ändern besonders im südlichen Teile des Argentinischen Beckens die Karten über die Verbreitung der Sedimente; denn die dort z. B. auf der Übersichts-karte in A n d r e e s „Geologie des Meeresbodens" dargestellten Globigerinenschlamme sind nicht vorhanden, obgleich die lebenden Organismen vom Biologen, Herrn Professor H e n t s c h e l , im Plankton reichlich beobachtet wurden. Die Schlicke haben schon hier, soweit die vorläufige Untersuchung Schlüsse zuläßt, antarktische Kom-ponenten. — T i e f s e e s a n d e konnten in mehreren Proben nach-gewiesen werden, sie scheinen weiter als bisher angenommen verbreitet zu sein, und auch in Zukunft wird ihnen besondere Beachtung geschenkt werden. Wahrscheinlich wird man nicht für alle Vorkommen mit einer Erklärung auskommen. Die G l a u k o n i t e sind nicht nur an der afrikanischen Küste des Atlantischen Ozeans verbreitet, sie kommen auch an der südamerikanischen vor, und wurden von mir aus Tiefen

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von 200 m bis über 2000 m hinab heraufgeholt. — P t e r o p o d e n -s c h l ä m m e wurden auf Profil I I (-siehe Über-sicht-skarte) auf der mittelatlantischen Schwelle und auf dem Rio Grande-Rücken auch an Stellen angetroffen, wo sie bisher noch nicht bekannt waren. Sie zeigen nicht nur Übergänge zu den Globigerinenschlammen, als deren Abart sie in der Regel aufgefaßt werden, sondern ebenso wie diese zum roten Ton. Diese Übergänge treten in horizontaler wie in vertikaler Richtung auf, und gerade in letzterer Beziehung konnten bei der Länge der gewonnenen Grundproben bereits interessante Feststellungen ge-macht werden. Bei der Mehrzahl der Proben ist nach unten hin eine Abnahme des Kalkgehaltes festzustellen, was wohl kaum durch ver-änderte Sedimentation erklärt zu werden braucht, sondern durch Alter und Diffusion in den Ablagerungen seine Erklärung findet; enthalten die Proben doch durchweg um 50,% Wasser. Sprunghafte Verände-rungen fand ich nur bei auch äußerlich feststellbarer Schichtung, die Kalk^

gehalt, Korngrößenverteilung und die übrigen Faktoren betreffen konnten.

Ich erwähnte oben, daß zwischen Korngrößenverteilung und dem Bodenrelief anscheinend ganz bestimmte Beziehungen bestehen. Die Erfassung dieser Abhängigkeiten voneinander ist natürlich einerseits durch die neue Bestimmung der Korngrößen bedingt, dann aber auch erst durch die Erfolge des Echolotes ermöglicht. Einzelheiten über die Apparate und ihre Arbeiten sind in dem Abschnitte über das Echolot von Oberleutnant z. S. v . R e c ' u m zu finden, der am Schlüsse die Ab-weichungen von der bisher angenommenen Topographie des Meeres-bodens anführt.

Gehen wir die gewonnenen Bodenprofile durch, so zeigt unser bisher nördlichster Schnitt (Profil I I ) zuerst einen wesentlich breiteren Kontinentalsockel als bisher angenommen, dann fällt der Boden rasch bis auf 5000 m ab, um im Walfischrücken zu zwei Gipfeln von rund 2500 m Wassertiefe, die etwa 90 km voneinander entfernt sind, anzu-steigen. Langsamer als es aufwärts steigt, geht es auf 4500 m wieder hinab, um dann ganz allmählich zur mittelatlantischen Schwelle, die hier in ihrem höchsten P u n k t 2300 m unter der Oberfläche erreicht, hinaufzuführen. Der nun folgende Abhang nach Westen ist in seiner Gesamtheit sehr flach und findet erst kurz vor dem raschen Anstieg des Rio Grande-Rückens seinen tiefsten Punkt mit etwa 5000 m. Dieser Rücken war hier über 750 Seemeilen mit einem reich gegliederten Relief nachzuweisen und reicht bis auf 700 m unter die Oberfläche. Gegen das Festland schiebt sich noch einmal eine Mulde ein, die aber mit 4000 m nicht ganz die früheren Tiefen erreicht.

Das nächst südlichere bisher abgefahrene Profil I liegt auf durch-schnittlich 4 1 % ° S, abgesehen von der Zufahrt und Abfahrt, die beide weiter nach Norden führen. Auf etwa 14⁰ O wird, von Osten kommend, ein schmaler Rücken gequert, der von fast 5000 m bis auf 1300 m auf-ragt. Ganz langsam beginnt bei etwa 4° W der Anstieg zur mittel-atlantischen Schwelle, die in ihrem Verlauf drei höhere ihre Umgebung überragende Erhebungen aufweist, deren mittlere in der Goughinsel bis über den Meeresspiegel reicht. Abgesehen von diesen außerordent-lichen Anstiegen liegt der Scheitel der Schwelle bei rund 320Ö m . . Der jenseitige H a n g führt mit ganz geringem Gefälle zur argentinischen

Bericht über die geologischen Arbeiten. 57 Mulde hinunter, deren Boden erstaunlich eben ist und durchschnittlich

in 5200 m Tiefe liegt, erst vor dem Kontinent wird er etwas tiefer, um dann rasch zum Schelf emporzusteigen.

Profil I I I bringt zunächst in einer dem Schelfrande vorgelagerten Erhebung von 2500 m über dem übrigen Meeresboden eine Über-raschung. Der Boden senkt sich dann bis auf über 5000 m, um nord-östlich der Bouvetinsel in einer Bank, der „Meteor-Bank", bis zu weniger als 600 m Tiefe emporzusteigen. Diese Bank hat in ihren oberen 2000 m etwa die Größe des Harzes, sitzt aber auf einem weiteren Sockel, der sie mit der Bouvetbank —• so kann man vorläufig wohl die Erhebung nördlich der Bouvetinsel nennen — verbindet. Die mittel-atlahtische Schwelle, die mit diesen Bänken ihren Anfang genommen

hat, liegt zunächst noch 4000 m tief, also nur reichlich 1000 m höher als das vorhergehende Tief, steigt dann bis zu 2300 m auf und senkt sich im weiteren Verlaufe ganz allgemein wieder mit Ausnahme eines Gipfels (2400 m Wassertiefe). Eine scharfe Grenze läßt sich gegen die argentinische Mulde nicht ziehen, die hier bis zu 6000 m hinunterreicht und wieder ihre größten Tiefen dicht vor dem Schelfanstieg hat.

! Aus diesen Profilen ergibt sich im Zusammenhang mit früheren Lotungen und unter Berücksichtigung der Grundproben, daß die mittel-atlantische Schwelle ein viel stärkeres Relief hat, als man es bisher an-nahm. E s scheint sich hier um Ketten zu handeln, die man auf benach-barten Profilen wiederzuerkennen glaubt. Die Erhebungen dürften kaum alle vulkanischer Natur sein, da gerade von den Hängen der Auf-rägungen Quarzite heraufgeholt wurden. Der bisher gewonnene Ge-samteindruck ist der eines Faltengebirges, an dessen Aufbau Sedimente stark beteiligt sind, und auf dem Vulkanreihen aufsitzen. Das Ge-birge wird nach Süden zu breiter und niedriger. Der Rio Grande-Rücken hat bisher das stärkste Relief aufzuweisen, doch bevor ich mich über seine Ausdehnung und Natur äußere, will ich erst unsere weiteren Profile abwarten. Der Walfischrücken wurde an einer bisher uner-forschten Stelle von uns gequert und seine Ausdehnung als Rücken erneut bekräftigt gefunden.

Am problematischsten sind die verschiedenen Erhebungen, die wir südwestlich von Afrika fanden, und die zur Bouvetinsel hinüber zeigen.

Die Grundproben enthielten Quarzite und Quarze, die in den Proben aus den Mulden fehlten und deshalb wohl nicht auf Eisdrift zurück-zuführen sind. E s scheint mir nicht ausgeschlossen, daß wir es hier mit einem neuen Rücken zu tun haben, der dem Walfischrücken an-nähernd parallel verläuft. Wichtige Unterstützung würde diese Ver-mutung gegebenenfalls durch die ozeanographischen Beobachtungen, bekommen können, sobald sie ausgewertet sind.

Das Profil I I I (48,5° S) zeigt in der argentinischen Mulde eine ziemlich gleichmäßig verlaufende Linie, und dabei überkreuzt es das südliche Gebiet der immer wieder angezweifelten Dinklagebank; nur eine schwache Erhebung ist festzustellen. Die Wahrscheinlichkeit der Dinklagebank ist dadurch nicht größer geworden, wenn auch noch immer nicht mit Bestimmtheit erklärt werden kann, sie ist nicht vor-handen. Bei den oft ungenauen, älteren Ortsangaben kann sie weiter nördlich liegen. ,<

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Man glaubte manchmal, aus zwei Lotungen, die z. B. Kabeldampfer nach einer längeren Reihe von Jahren an theoretisch derselben Stelle wiederholt haben, und die große Tiefenunterschiede aufwiesen, auf Hebungen und Senkungen schließen zu können. Dazu kann ich aus unserer Erfahrung zwei beachtenswerte Fälle anführen, wo bei Lo-tungen so manövriert wurde, daß der Lotdraht möglichst senkrecht stand, was als beste Art gilt, das Schiff an Ort und Stelle zu halten.

Dabei nahmen während der Lotungen in dem einen Falle die Tiefen von 2500 m auf 4100 m zu und das andere Mal von 600 m auf 1600 m, und kaum 20 Minuten später war schon über 2800 m erreicht. Diese Zahlen wurden fortlaufend vom Echolot geliefert und irn Augenblick der Grundberührung durch die Drahtlotung kontrolliert. Jedenfalls mahnen diese Beobachtungen zur Vorsicht bei der Beurteilung von Tiefenunter-schieden an angeblich gleicher Stelle. Es gibt an den Rücken und Bänken Geländewinkel, die genügen, um bei fast unmerklichem Ver-treiben des Schiffes die Tiefen um mehr als 1000 m ändern zu lassen.

Z u r G e o l o g i e d e r P l ä f e n .

Neben den eigentlichen Aufgaben der Expedition, den Fragen nach der Natur des Meeresbodens, boten mir die Hafenaufenthalte Gelegen-heit zu geologischen Beobachtungen; doch die Hafentage sind verhält-nismäßig kurz und die in dieser Zeit erreichbaren Gegenden häufig schon gut bekannt.

Auf der Vorexpedition kamen wir zunächst nach Teneriffa mit seinen vier verschieden alten vulkanischen Teilen, die sich auch rein morphologisch deutlich voneinander abheben. Die ältesten Gebirgsteile an den drei Ecken der Insel haben tief eingeschnittene Täler und zackige Kämme. Die daran nach der Mitte zu anschließenden Höhen zeigen viel weichere Formen, die weit weniger von der Erosion zer-schnitten sind. An ihrem Abhänge liegt unmittelbar an der Grenze gegen das alte Gebirge unser Hafen Santa Cruz, und die schöne Straße nach Orotava bleibt fast dauernd in diesem Teile der Insel. Als nächst jüngeres Glied folgt der große Zirkus der Canadas mit seiner steilen Umrandung und seinem ziemlich ebenen Boden, auf dem sich dann die neuesten Bildungen, die jungen Krater, aufsetzen. Von ihnen ist eine größere Zahl über die ganze Fläche verbreitet. Das Haupteruptions-zentrum besteht aus drei Kegeln mit Kratern, der Montana Bianca im Osten, dem Pico de Teyde, dem eigentlichen hohen Pik in der Mitte und im Westen dem Pico Viejo, der wesentlich niedriger ist, aber weit-aus den größten Krater hat.

Den Pik bestiegen bei der Vorexpedition Professor R e g e r , Dr.

L o e w e und ich und fanden wegen des milden Winters Anfang Fe-bruar erst bei 2700 m den ersten Schnee, der bei 3000 m anfing störend zu wirken, da er nun in größeren P'lächen auftrat und völlig verharscht war. Beim Anstieg über die Lavaströme, die bald aus dichterem, bald aus sehr blasigem glasigen Material bestanden, hatten wir einen groß-artigen Überblick über die Canadas mit ihren nur an wenigen Stellen unterbrochenen steilen Wänden ringsum. Oberhalb der Unterkunfts-hütte Alta Vista trafen wir in etwa 3200 m schön ausgebildeten Büßer-schnee mit 20 bis 40 cm großen Individuen. Alle waren nach Osten

ge-Bericht über die geologischen Arbeiten. 5 9 richtet, und das ist wohl so zu erklären, daß nur die Morgensonne auf

sie einwirkt, während die Mittagssonne — damals.wenigstens — regel-mäßig durch Konvektionswolken abgeschattet wurde. Nachmittags schützte der Osthang gegen Bestrahlung. Mir ist nicht bekannt, ob Büßerschnee sonst. schon so weit nördlich beobachtet worden ist. In dem früheren Krater, etwa 160 m unter dem heutigen Gipfel, der sich als Bimsteinkegel ohne Lavaströme hier aufsetzt, traten die ersten Fumarolen auf, die den Schnee in geringem Umkreise fortgetaut hatten.

Der Gipfelkrater mit seiner Solfatarentätigkeit war lächerlich klein im Verhältnis zu dem Riesenberge, sein Durchmesser betrug schätzungs-weise nur 120 m. ,

Der kurze Aufenthalt auf Madeira ließ uns nur die nächste U m -gebung von Funchal kennenlernen. Schon von dem auf Reede liegenden Schiffe aus konnte man erkennen, daß die Täler an den Bergen früher in etwa 400 m Höhe . geendet haben mußten, denn so weit waren sie wohlausgebildete V-Täler, an die sich nach unten hin steile, enge, kanonartige Schluchten anschlössen. Die hieraus abzuleitende H e b u n g der Insel wird durch frühere Fossilienfunde in Tälern der Nordseite be-stätigt. Zeichen aktiver vulkanischer Tätigkeit waren nicht mehr vor-handen wie etwa auf Teneriffa, dennoch zeigten manche der kleinen Krater, so oberhalb des Kasinos und westlich davon, durchaus unver-witterte frische Formen. Die dazugehörigen Lavaströme reichten manchmal als Klippen ins Meer hinaus und ließen sehr schön die Ab-kühlungsflächen, die Basaltsäulen und mitunter die Über- oder Unter-lagerung durch Tuffe erkennen. Oben auf den Bergen oberhalb Monte sah man in Straßeneinschnitten, daß.rot verwitterte Tuffe von frischen Tuffen und Basalten überlagert wurden, daß also zwischen den ein-zelnen Ausbrüchen hinreichend lange Zeit verstrichen sein mußte, in der das Gestein verwittern konnte.

Eine weitere vulkanische Insel liefen wir in San Vincente, dem Haupthafen der Kap Verdeschen Inseln, an. Hier war von Hebungen außer in ein paar.flachen Terrassen in den Tälern nichts zu sehen. Die Insel scheint vielmehr gesunken zu sein, denn der Hafen P o r t o Grande ist ein Teil des großen Kraters, dessen Ränder durch, die Erosion viel-fach durchbrochen wurden. Aus dem Schichtenfallen der Lava- und Tuff lagen ließ sich der große Ringwall aus den einzelnen schroffen Ge-birgsteilen unschwer wieder zusammenstellen. E s gehörte dazu der Monte Verde, die höchste Erhebung der Insel, und auch Birds Island, der kleine Felsen mitten vor dem Hafen. Innerhalb des alten Kraters und auf außen • angelagerten Halbinseln saßen jüngere Ausbruchskegel mit besser erhaltenen Formen. Bemerkenswert waren auch die Wander-dünen, die sich in Richtung des Passates vorwärtsbewegten und dabei erhebliche H ö h e n ' überschritten.

Die vorgelagerte größere und höhere Insel San Antonio zeigte, als wir dort vorbeifuhren, ebenfalls die beiden deutlichen Altersunter-schiede in der Gestalt der vulkanischen Bildungen.

Die Sankt Paulsklippen, denen ein kurzer Besuch abgestattet wer-den konnte, bestanwer-den aus einem einheitlichen Gestein, nach vorläufiger Prüfung einem • Peridotit, der außerordentlich weitgehend und fein zer-klüftet war. Einzelne größere Spalten durchzogen das Gestein und

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waren mit einem sehr widerstandsfähigen sedimentären Material aus-gefüllt, das als Rippen herauswitterte. Die 'Hauptklippe bestand aus einem 25 m hohen Gipfel, dem eine 5 m hohe Ebene vorgelagert war, und diese wurde an zwei Seiten von einem höheren Felswall umgeben, so daß nur eine Seite der Fläche unmittelbar zum Wasser abfiel. Da jedoch die Brandung über die Felswälle hinweg schlug, stand auf der Ebene in Spalten und Vertiefungen dauernd Wasser, das Tiere und

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