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12.1.4: Tsunamis - Geowissenschaften


Tsunamis spielen in der Populärkultur eine große Rolle, aber es gibt eine Reihe von Missverständnissen über diese großen Wellen. Zweitens ist die riesige, sich windende Welle, die höher als Wolkenkratzer ist und Städte in Science-Fiction-Filmen zerstört, ebenfalls eine Erfindung, da sich Tsunamis nicht so verhalten, wie unten beschrieben.

Tsunamis sind große Wellen, die normalerweise das Ergebnis seismischer Aktivitäten sind, wie z. B. das Anheben oder Absinken des Meeresbodens aufgrund von Erdbeben, obwohl vulkanische Aktivität und Erdrutsche auch Tsunamis in Form von Spritzwellen verursachen können. Wenn der Meeresboden steigt oder fällt, steigt auch die Wassersäule darüber und erzeugt Wellen. Nur vertikale seismische Störungen verursachen Tsunamis, keine horizontalen Bewegungen. Diese vertikalen Bewegungen des Meeresbodens sind normalerweise weniger als 10 m hoch, sodass die resultierende Welle auf See gleich oder geringer ist. Während die Tsunamis am Entstehungsort eine relativ geringe Höhe haben, haben sie sehr lange Wellenlängen (100-200 km). Aufgrund der langen Wellenlänge verhalten sie sich im gesamten Ozean als Flachwasserwellen; die Tiefe des Ozeans ist immer geringer als die Hälfte seiner Wellenlänge. Als Flachwasserwellen hängt ihre Geschwindigkeit von der Wassertiefe ab, sie können aber immer noch Geschwindigkeiten über 750 km/h erreichen (Abbildung (PageIndex{1}))!

Wenn sich Tsunamis dem Land nähern, verhalten sie sich wie jede andere Welle; Wenn die Tiefe geringer wird, verlangsamen sich die Wellen und die Wellenhöhe beginnt zuzunehmen. Entgegen der landläufigen Meinung kommen Tsunamis jedoch nicht als riesige Wellen an Land. Da ihre Wellenlänge so lang ist, ist es unmöglich, dass ihre Höhe jemals 1/7 ihrer Wellenlänge überschreitet, sodass sich die Wellen nicht wirklich kräuseln oder brechen. Stattdessen treffen sie normalerweise als plötzliche Wasserwellen auf die Küste, die einen sehr schnellen Anstieg des Meeresspiegels verursachen, wie bei einem enormen Anstieg der Gezeiten. Es kann mehrere Minuten dauern, bis die Welle vorbei ist, wobei der Meeresspiegel bis zu 40 m höher als üblich ansteigen kann.

Große Tsunamis treten alle 2-3 Jahre auf, sehr große, schädliche Ereignisse alle 15-20 Jahre. Der verheerendste Tsunami in Bezug auf den Verlust von Menschenleben resultierte aus einem Erdbeben der Stärke 9 in Indonesien im Jahr 2004 (Abbildung (PageIndex{2})), das bis zu 33 m hohe Wellen erzeugte und in Indonesien etwa 230.000 Menschen starben. Thailand und Sri Lanka. Im Jahr 2011 löste ein Erdbeben der Stärke 9,0 in Japan einen Tsunami von bis zu 40,5 m Höhe aus, der über 18.000 Tote forderte. Dieses Erdbeben verursachte auch den Atomunfall von Fukishima und rückte Japan etwa 20 Zentimeter näher an die USA heran.


4. Mexiko: Einschlag-Tsunami zur Rettung

Abbildung 10. A. Lokalitäten mit Einschlagskugeln, die den Chicxulub-Einschlagskrater umgeben. B. Impaktkügelchen in Sedimenten des oberen Maastrichtiums in NE Mexiko. Die Ablagerung erfolgte in U-Boot-Kanälen. Von Keller et al., 2009.

Die nicht eindeutige Alterskontrolle des Chicxulub-Kraters in den frühen 1990er Jahren legte die Beweislast auf Abschnitte mit Einschlagsauswurf (z. B. Iridium, Einschlagsglaskügelchen) rund um den Golf von Mexiko. Aber auch hier zeigten sich von Anfang an Probleme. Die ersten Funde von Einschlagsglaskugeln im Nordosten Mexikos kamen von El Mimbral und El Peñon und anschließend von über 65 weiteren Fundorten (Abb. 10).

An fast allen Orten verfüllt ein dicker Sandsteinkomplex am Hang des westlichen Golfs von Mexiko unterseeische Kanäle, in denen erodierte Sedimente aus der aufsteigenden Sierra Madre Oriental in den Golf getragen und über unterseeische Kanäle bergab transportiert werden. Die Kanäle sind im Allgemeinen etwa 100-300 m breit und können seitlich in Aufschlüssen verfolgt werden. Die Sedimentablagerung ist in den meisten Kanälen ähnlich und wird im Allgemeinen in drei verschiedene unterteilt: Einheit 1 an der Basis besteht aus einem Glaukonit und schlagkugelreichen Schutt, der mit benthischen Foraminiferen, Holz und Pflanzen im Flachwasser angereichert ist. Die mittlere Einheit 2 besteht aus dickem Sandstein. Die obere Einheit 3 ​​besteht aus abwechselnden Schichten von Sand und Mergelschiefer (Abb. 11, 12, 13). Alle drei Einheiten zusammen bilden einen Sandsteinkomplex, der von den Befürwortern dieser Hypothese allgemein als „Impact-Tsunami“-Lagerstätte bezeichnet wird.

Abbildung 11. Sandsteinkomplex bei El Mulato.

Die erste Entdeckung des Sandsteinkomplexes mit Einschlagkügelchen (Einheit 1) in Mexiko war bei El Mimbral (Alvarez et al., 1992 Smit et al., 1992). Anschließend wurde die beste Lokalität bei El Penon entdeckt. Zahlreiche Fundorte mit mehreren Impaktkugelschichten wurden immer im obersten Maastrichtium und an der Basis von unterseeischen Kanälen entdeckt (z. B. El Penon, La Lajilla, El Mulato, Loma Cerca, Mesa Juan, La Sierrita und viele andere). Die meisten Fundorte weisen eine ähnliche Lithologie und Biostratigraphie auf und alle weisen Einschlagskugeln im neuesten Maastrichtium unterhalb des KTB auf.

Abbildung 12. Chicxulub-Impaktkügelchen in submarinen Kanallagerstätten im späten Maastricht in NE-Mexiko. Beachten Sie, dass diese multiplen Einschlagskugelschichten im Allgemeinen von flachen küstennahen Gebieten nachbearbeitet werden, mit Ausnahme der tiefsten Lagerstätten, wie bei El Penon, die keine Flachwasserschutt aufweisen. Von Keller, 2009.

Abbildung 13. El Penon-Aufschluss zeigt die untere und die obere Impaktkügelchenschicht, die durch sandigen Kalkstein getrennt sind (Nahaufnahme oben rechts) mit seltenen J-förmigen Höhlen, die mit Impaktkügelchen gefüllt sind (unten rechts). Von Keller et al., 2004.

Bei El Mimbral und El Penon befindet sich eine an Glaukonit und Einschlagkugeln reiche Einheit 1 an der Basis eines Sandsteinkomplexes, der submarine Kanäle in einer Paläotiefe von etwa 500 m verfüllt. Diese Einheit1 ist etwa 1 m dick, aber durch einen 25 cm dicken sandigen Kalkstein mit einer wellenförmigen Erosionsoberfläche an der Spitze und gelegentlichen J-förmigen, mit Einschlagkugeln gefüllten Höhlen in zwei Schichten getrennt (Abb. 13). Oberhalb des Sandsteinkomplexes wurde bei El Mimbral eine kleine Ir-Anomalie in einer Redoxschicht entdeckt, die mit dem Massensterben planktischer Foraminiferen zusammenfiel (Keller et al., 1994b).

Wenn der Chicxulub-Einschlag das KTB-Massenaussterben und die Ir-Anomalie verursacht hat, sollten sich die Einschlagskugeln in enger stratigraphischer Nähe befinden. Stattdessen sind sie an allen Orten weit voneinander entfernt von 4 m bis 12 m. Wie ließe sich diese stratigraphische Trennung in Einklang bringen?

Einfach. Geht man davon aus, dass die Kügelchen, die Ir-Anomalie und das Massenaussterben aus demselben Ereignis stammen, dann muss der Sandsteinkomplex als zeitgleich durch einen schlagbedingten Tsunami abgelagert interpretiert werden (Alvarez et al., 1992 Smit et al., 1992 , 1996 Smit, 1999). Bei diesem Szenario regneten die Kügelchen innerhalb von Minuten bis Stunden nach dem Aufprall vom Himmel und setzten sich auf dem Meeresboden ab. Innerhalb von Stunden verursachten durch Einschläge erzeugte Tsunami-Wellen enorme Zerstörungen, Randeinbrüche und Einbrüche rund um den Golf von Mexiko, wodurch die massive Sandsteineinheit abgelagert wurde. Innerhalb weniger Tage legten die abnehmenden Wellen des Tsunamis abwechselnd Schlick- und Mergelschieferschichten ab. Endlich markierte die Begleichung von Bußgeldern und Iridium die KTB und kehrte zu normalen Verhältnissen zurück. Für den Sandsteinkomplex und die kleine Ir-Anomalie, die dem Massensterben entlang des Brazos River in Texas zugrunde liegen, wurde bereits eine Tsunami-Interpretation vorgeschlagen (Bourgeois et al., 1988). Es war alles wunderbar einfach und intuitiv sinnvoll. Aber gab es Beweise dafür?

Abbildung 14. Die häufig zitierte Impakt-Tsunami-Interpretation von Smit et al., 1992 und Schulte et al., 2010. Die Evidenz widerspricht diesem Szenario.


TSUNAMI-RESONANZ IN DER BUCHT UND IM HAFEN VON PALMA DE MALLORCA, VERURSACHT DURCH DAS ALGERISCHE ERDBEBEN VON BOUMERDES-ZEMMOURI 2003 (WESTLICHES MITTELMEER)

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