mini|Porcupine Seebecken mit Karbonatmound-Provinzen. MMP: Magellan-Mound-Provinz, HMP: Hovland-Mound-Provinz, BMP: Belgica-Mound-Provinz. mini|Porcupine Bank und Senke Die Porcupine-Senke, auch Porcupine-Seebecken () ist eine große, wie ein antikes griechisches Theater geformte Meeresbucht am nordostatlantischen Kontinentalrand südwestlich von Irland. Sie ist nach Norden und Osten vom irischen Festlandsockel, nach Westen von der Porcupine-Bank, nach Norden vom Slyne-Rücken und nach Süden vom Goban-Sporn umschlossen und öffnet sich allein nach Südwesten über einen schmalen Durchlass zur tiefen Porcupine-Abyssalebene des offenen Atlantiks. Die Wassertiefen nehmen von rund 250 m am nördlichen Rand auf über 1700 m im Süden zu.B. De Mol, P. Van Rensbergen, S. Pillen, K. Van Herreweghe, D. Van Rooij, A. McDonnell, V. Huvenne, M. Ivanov, R. Swennen, J.-P. Henriet (2002): Large deep-water coral banks in the Porcupine Basin, southwest of Ireland. In: Marine Geology. Band 188 (2002), Ausgaben 1–2, S. 193–231. doi:10.1016/S0025-3227(02)00281-5.
Die Porcupine-Senke ist die meeresbodennahe Ausprägung des darunterliegenden tiefen Sedimentbeckens, des Porcupine-Beckens – eines gescheiterten Rifts des werdenden Nordatlantiks. Sie ist vor allem für ihre weltweit bedeutenden Kaltwasserkorallen-Karbonatmound-Provinzen bekannt – die Belgica-, Hovland- und Magellan-Provinzen – und war 2005 Schauplatz der IODP-Expedition 307, der ersten Tiefbohrung durch einen Kaltwasserkorallen-Mound (Challenger Mound).Timothy G. Ferdelman, Akihiro Kano, Trevor Williams, Jean-Pierre Henriet und die Expedition 307 Scientists (2006): Proceedings of the Integrated Ocean Drilling Program, Volume 307. Integrated Ocean Drilling Program Management International, Washington, DC. doi:10.2204/iodp.proc.307.2006.
Geographie und Abgrenzung
Die Porcupine-Senke bildet eine etwa Nord–Süd ausgerichtete Bucht, die auf drei Seiten von flachen Grundgebirgsplattformen umrahmt wird: der Porcupine-Bank im Westen, dem nach Norden anschließenden Slyne-Rücken und dem irischen Festlandsockel (Irish Mainland Shelf) im Osten und Norden. Nach Süden geht sie in den Goban-Sporn über und öffnet sich über einen schmalen Durchlass zur Porcupine-Abyssalebene. Den oberen Hang und den Beckenboden durchziehen mehrere submarine Canyon- und Rinnensysteme, darunter das landferne Gollum-Rinnensystem (Gollum Channels) am südöstlichen Rand der Senke.Lieven Verweirder, David Van Rooij, Aggeliki Georgiopoulou (2023): Margin processes sculpting a land-detached canyon-channel system: the Gollum Channel System in the Porcupine Seabight. In: Frontiers in Earth Science. Band 11 (2023), Artikelnummer 1285171. doi:10.3389/feart.2023.1285171.
Geologie
Unter der Porcupine-Senke liegt das Porcupine-Becken, ein tiefes Sedimentbecken, das als gescheitertes Rift des proto-nordatlantischen Riftsystems entstand und mit einer rund 10 km mächtigen Abfolge mesozoischer und känozoischer Sedimente gefüllt ist. Das Becken ruht auf ausgedünnter kontinentaler Kruste, deren Dehnungsfaktoren von Norden nach Süden zunehmen; im Süden erreicht die Hyperextension besonders hohe Werte. Die Hauptphasen der Riftbildung fallen in die perm-triassische, die oberjurassische und die unterkretazische Zeit; Vulkanismus trat vor allem in der Unterkreide und im frühen Känozoikum auf.Patrick M. Shannon, Andrew McDonnell, William R. Bailey (2007): The evolution of the Porcupine and Rockall basins, offshore Ireland: the geological template for carbonate mound development. In: International Journal of Earth Sciences. Band 96 (2007), Ausgabe 1, S. 21–35. doi:10.1007/s00531-006-0081-y.
Die känozoische Beckenfüllung wird von mehreren regionalen Diskordanzen (Erosionsflächen) durchschnitten, die sowohl tektonisch als auch ozeanographisch gesteuert sind und im gesamten Porcupine- und Rockall-Becken kartiert und korreliert werden können. Eine dieser Erosionsflächen – die als RD1 bezeichnete mio- bis pliozäne Diskordanz am Ostrand der Senke – bildet die Aufwuchsfläche der dortigen Korallen-Mounds.David Van Rooij, Ben De Mol, Veerle Huvenne, Michael Ivanov, Jean-Pierre Henriet (2003): Seismic evidence of current-controlled sedimentation in the Belgica mound province, upper Porcupine slope, southwest of Ireland. In: Marine Geology. Band 195 (2003), Ausgaben 1–4, S. 31–53. doi:10.1016/S0025-3227(02)00681-3.
Ozeanographie
In der Porcupine-Senke herrscht eine überwiegend zyklonale Zirkulation mit polwärtigem Strom entlang des irischen Schelfs am Ostrand. Die wichtigsten Wassermassen in den mittleren Tiefen sind das Eastern North Atlantic Water (ENAW) sowie das darunter liegende, salzreiche Mittelmeerausstromwasser (Mediterranean Outflow Water, MOW); beide werden vom polwärts gerichteten European Slope Current (europäischen Schelfrandstrom) nach Norden geführt. Der Dichtekontrast an der Grenzfläche zwischen ENAW und MOW begünstigt die Entstehung interner Wellen und Gezeiten; an Hangabschnitten, deren Neigung die kritische Hangneigung überschreitet, führt dies zu lokal verstärkten Bodenströmungen. Diese strömungsdynamischen Verhältnisse gelten als wesentliche Voraussetzung für die Ansiedlung und das Wachstum der Kaltwasserkorallen. Entsprechend unterscheiden sich die Mound-Provinzen hydrodynamisch deutlich: Während die strömungsdurchsetzte Belgica-Provinz am Ostrand der Senke von kräftigen Bodenströmungen, Sandwellen und Geröllpflastern geprägt ist, herrscht in der Hovland- und der Magellan-Provinz ein ruhigeres Sedimentationsmilieu.Veerle A. I. Huvenne, Ben De Mol, Jean-Pierre Henriet (2003): A 3D seismic study of the morphology and spatial distribution of buried coral banks in the Porcupine Basin, SW of Ireland. In: Marine Geology. Band 198 (2003), Ausgaben 1–2, S. 5–25. doi:10.1016/S0025-3227(03)00092-6.
Kaltwasserkorallen und Mound-Provinzen
Die Karbonatmounds der Porcupine-Senke wurden über lange Zeiträume durch das Wachstum riffbildender Steinkorallen – vor allem Desmophyllum pertusum (früher Lophelia pertusa) und Madrepora oculata – sowie durch die Einlagerung von Sediment zwischen den Korallengerüsten aufgebaut. Sie treten in Wassertiefen von etwa 500–1000 m auf und erreichen Höhen von bis zu rund 200 m über dem Meeresboden bei Durchmessern von bis zu 1500 m. Drei gut abgegrenzte Provinzen sind beschrieben.
Belgica-Provinz
Die Belgica-Provinz liegt am Osthang der Senke und ist mit rund 45 km Länge die am stärksten strömungsdurchsetzte der drei Provinzen; sie umfasst etwa 66 teils ausstreichende, teils unter Driftsedimenten begrabene konische Mounds und beherbergt die reichsten lebenden Korallenvorkommen. Zu ihr gehören der Challenger Mound an ihrem Ostrand sowie der Thérèse Mound und der benachbarte Galway Mound, die zu den korallenreichsten Mounds des Gebiets zählen. Daneben treten kleine, frühreife Mounds auf – die Moira Mounds –, die als Initialstadium künftiger Karbonatmounds gedeutet werden.Andrew J. Wheeler, Maxim Kozachenko, Lea-Anne Henry, Anneleen Foubert, Henk de Haas, Veerle A. I. Huvenne, Douglas G. Masson, Karine Olu (2011): The Moira Mounds, small cold-water coral banks in the Porcupine Seabight, NE Atlantic: Part A—an early stage growth phase for future coral carbonate mounds? In: Marine Geology. Band 282 (2011), Ausgaben 1–2, S. 53–64. doi:10.1016/j.margeo.2010.08.006. Unter dem Einfluss des Mittelmeerausstromwassers und der mound-bedingten Strömungsumlenkung hat sich am Hang der Belgica Mound Drift gebildet, ein kleinräumiger Konturit-Drift.
Hovland-Provinz
Die Hovland-Provinz im zentralen bis nördlichen Teil des Beckens besteht aus hochreliefierten, oft flachgipfeligen Oberflächenmounds mit Dimensionen von etwa 1 × 5 km und Höhen von bis zu rund 200 m, einzelne Cluster erreichen bis zu 250 m. Diese Mounds waren die ersten in der Region, die anhand industrieller seismischer Daten erkannt und beschrieben wurden.Martin Hovland, Peter F. Croker, Mike Martin (1994): Fault-associated seabed mounds (carbonate knolls?) off western Ireland and north-west Australia. In: Marine and Petroleum Geology. Band 11 (1994), Ausgabe 2, S. 232–246. doi:10.1016/0264-8172(94)90099-X.
Magellan-Provinz
Die Magellan-Provinz flankiert die Hovland-Mounds in einem nach Norden offenen Bogen. Sie zeichnet sich durch eine sehr hohe Dichte überwiegend begrabener, mittelgroßer Mounds (etwa einer pro Quadratkilometer) mit durchschnittlichen Höhen von 60–80 m und Maximalhöhen von rund 90 m aus, die unregelmäßiger geformt sind als die Hovland-Mounds.
Wissenschaftliche Erforschung und IODP-Bohrung 307
Nach der ersten Beschreibung der Hovland-Mounds wurden die Karbonatberge (Mounds) zunächst mit dem Austritt von Kohlenwasserstoffen und der Methanmigration entlang von Störungen in Verbindung gebracht; man vermutete, dass bakterielle Prozesse an Fluidaustritten den Aufbau der Strukturen auslösten. Spätere multidisziplinäre Untersuchungen sprachen demgegenüber für eine vorrangig ozeanographische Steuerung – durch Strömungen, Wassermassengrenzen und Nährstoffangebot – als entscheidenden Faktor für die Moundentwicklung.
Zur Klärung dieser Frage wurde 2005 während der Expedition 307 des Integrated Ocean Drilling Programs der Challenger Mound (51° 22,8′ N, 11° 43,1′ W, 781–815 m Wassertiefe) in der Belgica-Provinz mit dem Bohrschiff JOIDES Resolution durchbohrt – der erste Kaltwasserkorallen-Mound, der tiefer als wenige Meter erbohrt wurde. An drei Bohrstandorten (U1316 hangabwärts, U1317 auf dem Mound, U1318 hangaufwärts) zeigte sich, dass der Mound bis zu seiner Basis in 130–155 m unter dem Meeresboden aus Fragmenten von Lophelia pertusa, Ton und Coccolithen besteht und mindestens zehn Wachstumsintervalle aufweist. Da die Bodenwassertemperaturen in den Kaltzeiten zu niedrig für Lophelia pertusa waren, entsprechen diese Intervalle wahrscheinlich den Interglazialen des Pleistozäns. Der Mound wurzelt auf einer mittelmiozänen Erosionsfläche; die Bohrung widerlegte die Hypothese, dass er durch von Methanquellen gespeiste mikrobielle Karbonatfällung entstanden sei.Declan Morrissey, Aaron Lim, Kerry L. Howell, Martin White, Andrew J. Wheeler, A. Louise Allcock (2023): The North-east Atlantic Margin: A Review of the Geology, Geography, Oceanography, and Vulnerable Megabenthic Ecosystems of the Continental Slope of Ireland and the United Kingdom. In: Oceanography and Marine Biology: An Annual Review. Band 61 (2023), S. 219–292. doi:10.1201/9781003363873-6.
Einzelnachweise
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