FAZIES-ENTWICKLUNG: STEUERUNGSFAKTOREN

Eine Reihe von Faktoren hat die postglaziale Sedimentation und Riff-Entwicklung in den inshore waters gesteuert. Schematisch lassen sich unterscheiden:

externe Faktoren, die von außen auf die Bermuda Platform gewirkt haben und ihrerseits durch die Vorgänge auf der Plattform nicht wesentlich beeinflußt wurden,

interne Faktoren, die innerhalb des Systems der Bermuda Platform wirksam waren und von den Vorgängen auf der Plattform durch Rückkopplung beeinflußt werden konnten.

Ich fasse in diesem Kapitel die oben identifizierten Steuerungsfaktoren der postglazialen Sedimentation zusammen und diskutiere kurz ihren Beitrag zur Gesamtentwicklung.

4.5.1. Externe Steuerungsfaktoren

Zwei externe Faktoren haben die Fazies-Entwicklung in den inshore waters gesteuert:

der Anstieg des Meeresspiegel nach der letzten Vereisung, Veränderungen des regionale Klimas.

Beide Faktoren gehen letzlich auf zeitliche Veränderungen der Insolation

(= Sonneneinstrahlung an der Oberfläche der Atmosphäre) zurück und sind damit auch deren Rhythmen unterworfen. Der postglaziale Anstieg des Meeresspiegels ("Termination I";

Broecker & van Donk 1970) folgte dem Zeittakt von 10⁴ bis 10⁵ Jahren, den die

Orbitalparameter der Erde vorgeben (Milankovitch 1941, Berger 1988). Wie die zyklische Laminit-Sedimentation im Harrington Sound belegt, fluktuierte das Klimasystem des

zentralen Nord-Atlantik außerdem hochfrequent auf Perioden solarmagnetischer Prozesse, d.h. auf einer Skala von 10¹ Jahren.

Die Schwankungen der Insolation, die durch die variablen Orbitalparameter und solarmagnetischen Prozesse hervorgerufen werden, sind primär viel zu gering, um das Klima der Erde merklich zu beeinflussen. Das primäre Insolationssignal muß deshalb im System Ozean-Eis-Atmosphäre verstärkt werden (Denton & Hughes 1983, Withbroe &

Kalkofen 1994). Auf welche Weise dies genau geschieht, ist noch nicht geklärt.

Erstaunlich ist, daß sich die hochfrequenten solarmagnetischen Schwankungen auf einer ozeanischen Plattform derart deutlich abbilden. Wie eingangs erwähnt, ist Bermudas Klima durch den umgebenden Ozean geprägt, vor allem durch den Golfstrom und die Konvergenz der Sargasso-See. Es stellt sich daher die interessante Frage, welche unmittelbaren Ursachen und welche Dimension die im Sediment abgebildete hochfrequente Oszillation hatte. Waren es:

hochfrequente Fluktuationen im Wärme- und Stofftransport des gesamten nordatlantischen ozeanischen Wirbels,

fluktuierende regionale Windsysteme und, dadurch hervorgerufen, veränderte

hydrographische Bedingungen in der durchmischten Oberflächenschicht des Ozeans in der Region um die Bermuda Platform, oder

zyklisch veränderte atmosphärische und/oder hydrographische Zustände rein auf der flachen Bermuda Platform?

Zeitweilig beschleunigtes Korallenwachstum am Rand der Bermuda Platform ist offenbar mit geringeren Wassertemperaturen und verbesserter wind-induzierter Durchmischung des plattformnahen Oberflächenwassers korreliert (Pätzold & Wefer 1992, Dunbar & Cole 1993). Besser ist die Durchmischung dann, wenn die atmosphärischer Zirkulation

intensiver ist, d.h., wenn das Island-Tief und das Bermuda-Azoren-Hoch besonders kräftig sind (Bjerknes 1964).

Für den postglazialen, nördlichen Nordatlantik wiesen Lehmann & Keigwin (1992)

hochfrequente Schwankungen der Meeresoberflächen-Temperaturen von ≥5°C nach, mit Quasiperioden <40 Jahre. Sie führten die Schwankungen auf veränderlichen Einstrom

warmen atlantischen Oberflächenwassers in den nördlichen Nordatlantik zurück. Der damit einhergehende fluktuierende Wärmetransfer in hohe Breiten soll nach Lehman &

Keigwin (1992) ebenso rasche Veränderungen der Lufttemperaturen, der Abschmelzraten des Eises und der thermohalinen Zirkulation bewirkt haben.

Ich vermute aber, daß das hochfrequente solare Signal über Reorganisationen im

atmosphärischen Windsystem auf den Harrington Sound übertragen wurde und nicht über das ozeanische Strömungssystem, dessen Reaktionszeit bei derart hochfrequenten Signalen vermutlich zu lang ist. Möglicherweise sind mit der veränderten Windgeschwindigkeit auch Änderungen anderer klimatischer Parameter, wie z.B. der Niederschlagsmenge oder der durchschnittlichen Wolkenbedeckung, einhergegangen.

Klimatische Rhythmen mit Quasiperioden <20 Jahre sind auch aus grönländischem Eis bekannt, sind aber dort nicht sehr regelmäßig (Lehmann 1993, Taylor et al. 1993). Die Laminit-Abfolge im Harrington Sound ist der bisher einzige Nachweis von hochfrequenten Solarzyklen mitten im zentralen Atlantik.

4.5.2. Interne Steuerungsfaktoren

Eine Anzahl von Faktoren hat die postglaziale Sedimentation in den Bermuda inshore waters gesteuert. Ich kann diese Faktoren aber nicht quantifizieren und beschränke mich auf die wichtigsten Beispiele.

4.5.2.1. Topographie

Besonderen Einfluß hatte die antezedente Topographie. Entscheidend für die Fazies-Entwicklung der inshore waters waren:

der Grad der Verbindung zum umgebenden Ozean, die Form und Tiefe der Ablagerungsbecken,

die Geschlossenheit des pleistozänen Hinterlandes, Beispiele hierfür sind:

(1) Castle Harbour hat eine gute Verbindung zu South Shore, Harrington Sound hat dagegen nur minimalen Oberflächenaustausch. Dies verursacht den Gegensatz zwischen den Diploria-Riffen im relativ offenen Castle Harbour und den eingeschränkt marinen Fazies im Harrington Sound.

(2) Tiefe Senken oder abgeschnürte Buchten bieten besondere Lebensbedingungen. Die eigenständigen marinen Fazies in My Lord's Bay oder im Devil's Hole Basin gehen hierauf zurück.

(3) In den mächtigen pleistozänen Äolianiten um die Devonshire und Pembroke Marshes konnte bis heute eine Süßwasserlinse persistieren. Die Süßwasserlinse in den meist älteren, kavernösen Gesteinen um den Harrington Sound und den Castle Harbour ist dagegen kollabiert und ließ marine Lagunen entstehen.

4.5.2.2. Hydrographie

Mit Ausnahme des Castle Harbour haben alle inshore waters die gleiche Entwicklung durchlaufen. Unterschiede in den hydrographischen Bedingungen, die z.T. auf die Topographie oder die Permeabilität des Untergundes zurückgingen, modulierten die Details der ökologischen Zonierung und der Sedimentationsgeschichte. Die wichtigsten Faktoren waren:

die Wassertiefe, die Salinität,

der Zeitpunkt der Ingression von Meerwasser, das Vorhandensein oder Fehlen einer Thermokline , die Alkalinität und der pH-Wert.

Beispiele für den Einfluß hydrographischer Faktoren auf die Sedimentation sind:

(1) Nach der Schaffung einer Oberflächenverbindung zur North Lagoon entstand das flood tidal delta im Harrington Sound.

(2) Weil Oculina den Harrington Sound erst spät besiedlen konnte, entstanden dort nur geringmächtige Oculina-"Schultern" im spät durch Korallen besiedelten Harrington Sound.

In der früher besiedelten Port Royal Bay entstanden daegegen Oculina-"Keile".

(3) Meromixis und Stagnation im Harrington Sound führten zur Bildung von Laminiten, die im flacheren Wasser fehlten.

(4) Unterhalb der Thermoklinen in Harrington Sound und Port Royal Bay waren Riffbildner praktisch bedeutungslos, während sonst mächtige Pakete von Oculina-Fazies entstanden.

(5) Das System der peripheren Tröge im Harrington Sound ging offenbar auf besondere Kombination topographischer und hydrographischer Faktoren zurück.

(6) In den Hartwasser-Seen des Harrington Sound und des Castle Harbour entstanden Seekreiden.

(7) In Hartwasser-Seen des Castle Harbour und des Harrington Sound wurde biogener Opal vollständig gelöst. In den brackisch-marinen inshore waters ist dagegen

Hoch-Mg-Calcit nicht erhaltungsfähig.

(8) Nur im gut durchmischten Castle Harbour wachsen pinnacle reefs.

4.5.2.3. Erosion

Physikalische, biologische und chemische Erosion trugen dazu bei, die Fläche der inshore waters zu vergrößern, Sediment zu produzieren und umzulagern. Besonders wichtig waren:

Ufer-Erosion durch steigenden Meeresspiegel,

Rückverlagerung von Kliffküsten durch Korrosion, Wellenerosion und Bioerosion, der Felssturz am Abbott's Cliff, Harrington Sound.

Die inshore waters sind durch Karbonatlösung aus pleistozänen Dünentälern entstanden.

Die Lösung von Hoch-Mg-Calcit in der sommerlich untersättigten subthermoklinen Zone

des Harrington Sound ist dagegen für die Gesamt-Entwicklung eher von untergeordneter Bedeutung. Wellenerosion und Bioerosion lieferten pleistozänes Material in das holozäne Sediment. Der Felssturz vor Abbott's Cliff schnürte My Lord's Bay noch weiter ein.

4.5.2.4. Biologische Faktoren

Die Sukzession von terrestrischen zu marinen Organismen-Gemeinschaften hat die

holozäne Schichtenfolge der Bermuda inshore waters geprägt. Manche Veränderungen in den Lebensgemeinschaften trugen stärker als andere zur Milieuveränderung bei:

der Wechsel von Charophyten zu benthischen Algen und Seegräsern, das Einwandern von Mangroven,

das Auftreten flottierender Cladophora-Algenmatten, unter denen kein aerobes Bodenleben möglich ist,

das Einwandern von Riffbildnern.

Der ansteigende Meeresspiegel war der bestimmende Steuerungsfaktor der Sedimentation.

Alle übrigen Faktoren gestalteten lediglich die zeitlichen und räumlichen Details der Überflutungsgeschichte.

4.6. ZUSAMMENFASSUNG: ÜBERFLUTUNG DER INSHORE WATERS IM HOLOZÄN