mini|400px|Künstlerische Darstellung des westlichen Mittelmeers nach der vollständigen Abtrennung vom Atlantik. Die Flüsse haben tiefe Schluchten in die exponierten Kontinentalränder gegraben. Der starke Anstieg der Salzkonzentration in den verbliebenen schrumpfenden Wasserkörpern führt zur Bildung von Evaporiten. Das in die Karte eingefügte Bild veranschaulicht den Transit von Säugetieren von Nordafrika nach Iberien über die trockengefallene Straße von Gibraltar.
Die Messinische Salinitätskrise (auch Messinische Salzkrise, englisch: Messinian salinity crisis, abgekürzt MSC) ist ein Abschnitt der Erdgeschichte, in dem das Mittelmeer teilweise oder vollständig ausgetrocknet war. Hierbei lagerten sich in den tiefsten Meeresbecken bis zu drei Kilometer mächtige Verdunstungsgesteine (Evaporite) ab. Dies geschah in der Zeit vor ungefähr sechs Millionen Jahren bis vor etwa fünf Millionen Jahren am Ende des Messiniums, der letzten Stufe des Miozäns.
Entdeckungsgeschichte Bereits um 1833 war dem britischen Geologen Charles Lyell in verschiedenen Fossilfundstellen in Italien ein frappierender Faunenschnitt aufgefallen, an dem viele Lebewesen, die zuvor das Mittelmeer bevölkert hatten, verschwanden und durch andere Organismen verdrängt wurden. Aus letzteren sollte dann weitgehend die heutige Fauna hervorgehen. Mit diesem markanten Ereignis legte Lyell die Grenze zwischen den geologischen Epochen des Miozäns und des Pliozäns fest.
Erste Hinweise In der Ebene von Valence in Südfrankreich wurde gegen Ende des 19. Jahrhunderts bei der Anlage von Trinkwasserbrunnen eine unter quartären Schottern verborgene Schlucht entdeckt, die unerklärlich tief in den kristallinen Untergrund eingeschnitten war. Später gelang es, diese Schlucht im gesamten Tal der Rhone zwischen Lyon und der Camargue nachzuweisen, wo sie mit Meeressedimenten des Pliozäns gefüllt war. Manche französischen und italienischen Paläontologen zogen schon damals eine zeitweilige Austrocknung des Mittelmeeres in Betracht, um dieses Phänomen zu erklären. Noch zu Beginn des 20. Jahrhunderts waren solche Vorstellungen verbreitet, galten jedoch als hoch spekulativ. So benutzte der Science-Fiction-Autor H. G. Wells, der in seiner Jugend unter anderem bei Vincent Illing in London Geologie studiert hatte, die Idee in seiner Kurzgeschichte The Grisly Folk.
1958 offenbarten seismische Messungen des nordamerikanischen Ozeanographen Brackett Hersey eine bisher unbekannte geologische Struktur, die sich stets etwa 100 bis 200 Meter unter dem Boden des Mittelmeeres befand. Da diese Fläche, der sogenannte „M-Reflektor“, dem heutigen Profil des Meeresbodens eng folgte, lag es nahe, dass es sich um eine harte Gesteinsschicht handelte, die sich zu einem bestimmten Zeitpunkt gleichmäßig und zusammenhängend im ganzen Mittelmeerraum abgelagert hatte. Außerdem traten in den seismischen Profilen Strukturen auf, die an Salzstöcke erinnerten, die aus der Tiefe empordrangen und die überlagernden Sedimente durchstießen. Viele Geologen vermuteten damals, dass das Salz aus der Zeit des Perms oder der Trias stammen müsste, denn während dieser geologischen Zeitalter waren vor mehr als 200 Millionen Jahren an vielen Stellen der Welt ergiebige Salzlagerstätten entstanden, u. a. auch die der Zechstein-Serie Mitteleuropas. Da sich die bisher bekannten permischen und triassischen Salzlager allerdings in einem relativ flachen Epikontinentalmeer, d. h. über kontinentaler Kruste, gebildet hatten und nicht in einem tiefen Ozeanbecken, galten die neu entdeckten Strukturen als Beleg, dass sich das Mittelmeerbecken irgendwann während der 200 Millionen Jahre nach der Trias eingesenkt hatte.
Nur wenige Geologen spekulierten, ob diese Salzstöcke nicht doch gleichzeitig mit den kleinen verstreuten Evaporit-Vorkommen entstanden sein könnten, wie sie zum Beispiel bei der Stadt Messina auf Sizilien aufgeschlossen sind (und die der Messin-Stufe ihren Namen gegeben haben). Weitere salz- und gipsführende Formationen dieses Alters fanden sich im Piemont, in der Toskana, in Kalabrien sowie in Spanien, Marokko, Algerien, Tunesien, Griechenland, in der Türkei, auf Zypern und in Israel.
Die Entdeckung mini|Stromatolithen in übersalzenen tropischen Gewässern (hier: Shark Bay, Australien) Die ersten handfesten Belege für die ehemalige Austrocknung des Mittelmeers ergaben sich im Sommer 1970 im Rahmen der Leg-13-Expedition des Tiefseebohrschiffs Glomar Challenger. Die Geologen unter der wissenschaftlichen Leitung von William Ryan und Kenneth Hsü förderten im Balearen-Becken Bohrkerne zu Tage, die die überraschende Natur des „M-Reflektors“ enthüllten. Bereits in den Bohrungen 121 bis 123 wurden kleinere Reste von Dolomit (ein Gestein ähnlich wie Kalkstein, nur mit magnesiumreichem Karbonat) und Gipsgerölle erbohrt, ohne dass man jedoch weiterreichende Schlussfolgerungen daraus gezogen hätte. Der Gips konnte ja schließlich vom nahe gelegenen Festland eingespült worden sein. In der Bohrung 124 fanden sich dann aber in einer Tiefe von etwa 2000 Metern unter dem Meeresspiegel Stromatolithen und anstehender Anhydrit. Bei Stromatolithen handelt es sich nun um feine Wechsellagerungen von verfestigtem Schlamm und Kalk, der von Algenmatten in der Gezeitenzone von flachen tropischen Gewässern abgelagert wird. Der sogenannte „Hühnerdraht“-Anhydrit hingegen ist ein Calciumsulfat – wie Gips, jedoch ohne eingeschlossenes Kristallwasser –, das fast ausschließlich in „Salzmarschen“ (Sabchas), sehr heißen und trockenen Küstenebenen, ausgefällt wird, in denen selbst das Grundwasser Temperaturen über 30 °C erreicht. Bei niedrigeren Temperaturen bildet sich lediglich Gips. Die Fossilien (in diesem Fall mikroskopisch kleine Kalkschalen von Foraminiferen) in den Meeresablagerungen unterhalb der Sabcha-Sedimente datieren nicht aus dem Perm, sondern stammen aus der weit jüngeren Stufe des Messins.
Erklärungsversuche Auf den ersten Blick schienen diese Befunde völlig unvereinbar miteinander zu sein. Einerseits deuteten die erbohrten Gesteine und Sedimentstrukturen eindeutig auf eine Ablagerung unter sehr flachem Wasser hin. Andererseits ließen die seismischen Daten erkennen, dass der „M-Reflektor“ die tiefen Böden des Mittelmeeres bedeckte, so als ob er sich dort, an Ort und Stelle, in großer Tiefe, gebildet hätte. Außerdem sollten die Evaporite plötzlich gleichzeitig mit einer Vielzahl von kleinen isolierten Vorkommen auf den umliegenden Festländern entstanden sein, die man bisher nur für unbedeutende lokale Ereignisse gehalten und kaum miteinander in Verbindung gebracht hatte.
Ein Erklärungsversuch, der auch von einem Mitglied der Leg-13-Expedition vertreten wurde, dem Sedimentologen Vladimir Nesteroff, lautete: Als sich die messinischen Evaporite ablagerten, müsse das Mittelmeer noch ein flaches Nebenmeer gewesen sein, das sich nach der Abschnürung vom Atlantik in eine weite Salzpfanne verwandelt hätte. Die Einsenkung des Ozeanbeckens könne dann aber nicht mehr irgendwann im Laufe des Mesozoikums oder Känozoikums stattgefunden haben, sondern müsste sich sehr rasch, vor weniger als fünf Millionen Jahren ereignet haben.
Andere Forscher, wie der Leiter der Expedition Bill Ryan selbst, zweifelten jedoch an der Möglichkeit einer dermaßen raschen „Ozeanisierung“ von kontinentaler Kruste. In der klassischen Geosynklinaltheorie waren solche Ideen über „Einsturzbecken“ und „Senkungströge“ noch vertretbar gewesen, aber seit dem Aufkommen des neuen geotektonischen Modells der Plattentektonik in den sechziger Jahren waren sie immer mehr in Diskredit geraten. Deshalb folgerte man, dass sich der Anhydrit auf irgendeine Weise in tiefem Wasser gebildet haben musste. Tatsächlich wurden bei späteren Bohrungen nicht nur oberhalb der Salze Tiefseesedimente gefunden, sondern auch schon darunter. Aus diesem Grund erwog man Modelle, wie sich auch an der Basis einer großen Wassersäule schwere Salzlaken oder Solen ansammeln könnten, die stark genug konzentriert wären, um leicht lösliche Minerale auszufällen. mini|Die Straße von Gibraltar und das westliche Mittelmeer (Alborán-See) aus dem All gesehen mini|Video: Entstehung des Mittelmeers Letztendlich setzte sich jedoch eine Vorstellung durch, die die widersprüchlichen Befunde endlich vereinen konnte. Die Evaporite hatten sich zwar unter flachem Wasser abgelagert (schließlich hätten die Algenmatten, die die Stromatolithen gebildet hatten, niemals in der lichtlosen Tiefsee existieren können), aber dennoch lagen sie mehrere tausend Meter unterhalb des Weltmeeresspiegels. Während die Straße von Gibraltar geschlossen war und das Eindringen von Wasser aus dem Atlantik verhinderte, müssen die Evaporite auf dem Grund von sehr tiefen, wüstenhaften Becken entstanden sein.
Einen wichtigen Hinweis lieferte bereits das Bohrloch 133 westlich von Sardinien. Hier fanden sich unter dem „M-Reflektor“ keine Evaporite, sondern Wechsellagerungen von wohlgerundeten Kiesen mit intensiv rot und grün gefärbten Siltsteinen. Offenbar handelte es sich um die Ablagerungen von Wüstenflüssen, die den sardischen Festlandssockel hinabgeströmt waren und an seinem Fuß Schuttfächer gebildet hatten. Im Bohrloch 134 fand sich bereits Steinsalz, das zu den Verdunstungsmineralen gehört, die fast als allerletzte ausfallen.
In der Folge kamen außerdem immer mehr Hinweise zu Tage, dass sich die seit langem bekannten Tiefsee-Canyons vor den Mündungen der Rhone und anderer Flüsse nicht erst im Pleistozän durch das Wirken von Unterwasserlawinen gebildet hatten wie die Canyons im Atlantik und Pazifik, sondern bereits am Ende des Miozäns in die steilen Flanken des weitgehend ausgetrockneten Mittelmeerbeckens bis tief hinunter zu den heutigen Tiefseeebenen geschnitten wurden. Zum Beispiel befand sich das Bett des Nil damals bei Assuan bereits 750 Meter unter dem heutigen Meeresspiegel, wie man bei der Errichtung des Nasser-Staudamms von 1959 bis 1970 feststellte, an der Mündung bei Kairo sogar 2400 Meter tief.
Weitere Erkenntnisse Allerdings konnte das enorme Volumen der erhaltenen messinischen Evaporite, die, wie man später feststellte, maximale Mächtigkeiten von bis zu drei Kilometern erreichten, nicht im Laufe eines einzigen Austrocknungsereignisses abgelagert worden sein. Das gesamte im Mittelmeer gelöste Salz hätte dazu niemals ausgereicht.
Die Ablagerungszyklen Nach eingehender Untersuchung des Bohrloches 124 erkannte Kenneth Hsü zwei Jahre nach Ende der Bohrkampagne, dass die Beschaffenheit der Schichten deutlich auf mehrere Zyklen hinwies, in denen das Mittelmeer ausgetrocknet und wieder gefüllt worden war. Zu diesem Zeitpunkt war ihm auch bereits die Existenz eines großen Brackwassersees (Paratethys) in Osteuropa bekannt.
Das älteste Sediment jedes einzelnen Zyklus stammte entweder aus der Tiefsee oder aus einem großen Brackwassersee. Feinkörnige Sedimente auf Böden mit ruhigem Wasser oder aus großer Tiefe weisen vollkommen gleichmäßige Streifung auf. In dem Maße, wie das Becken austrocknete und die Wassertiefe abnahm, wurde infolge des zunehmenden Spiels der Wellen die Bänderung immer unregelmäßiger. Und als die Stellen, wo sich Sedimente ablagerten, nur noch von Zeit zu Zeit unter Wasser standen, bildete sich Stromatolith. Schließlich lag, nach weiterer Austrocknung, auch das zuvor noch zeitweilig überschwemmte Gelände völlig trocken, und jetzt wurde vom salzhaltigen Sabcha-Grundwasser Anhydrid ausgefällt. Plötzlich aber schwappte entweder Meerwasser über die Straße von Gibraltar – oder eine größere Brackwassermenge brach aus dem osteuropäischen Brackwassersee ein. Nun füllte sich das Balearen-Becken wieder, und feinkörnige Schlamm-Massen, die der Wassereinbruch mitführte, überlagerten abrupt den „Hühnerdraht-Anhydrit“. Im Lauf der Jahrmillionen, die die sogenannte Messina-Phase des Spätmiozäns umfasste, wiederholte sich dieser Zyklus mindestens acht- bis zehnmal.Kenneth J. Hsü: Das Mittelmeer war eine Wüste. Auf Forschungsreisen mit der Glomar Challenger. S. 112, Harnack, München 1984.