91探花

Vulkanismus ist jedoch nicht auf Plattenr盲nder und Riftzonen beschr盲nkt. Es wird angenommen, dass im Erdmantel sogenannte Manteldiapire oder Mantelplumes existieren, unter denen man sich Bereiche von einigen 100 km Durchmessser vorstellt, in denen hei脽es Material wahrscheinlich von der Kern-Mantelgrenze bis an die Basis der Erdkruste aufsteigt. Dadurch kommt es zu einer Aufw枚lbung der Erdkruste und zu starkem Vulkanismus. Dabei sind insbesondere in der Initialphase eines Mantelplumes, d.h. nach Auftreffen des sogenannten 鈥渋nitialen Plumekopfes鈥� auf die Unterseite einer Erdplatte (s. Abbildung rechts), sind die Magmenf枚rderraten besonders hoch und es k枚nnen viele Millionen Kubikkilometer vulkanischer Gesteine innerhalb eines geologisch relativ kurzen Zeitraumes (d.h. wenige Mill. Jahre) 眉ber dem Plume produziert werden. Dies f眉hrt zur Bildung riesiger Lavaplateaus, sogenannter 鈥淟arge Igneous Provinces鈥� (LIP麓s), wie z.B. der Dekkan Trapp in Indien, die Columbia River Basalte in den U.S.A., die karibische Platte, das Ontong Java oder das Hikurangi Plateau bei Neuseeland und auch das Manihiki Plateau. Die vulkanische Aktivit盲t 眉ber einem Mantelplume h盲lt lange an, die F枚rderraten werden aber nach der Initialphase geringer. Im ozeanischen Bereich bilden sich dann Vulkaninseln (z.B. 脥sland, Gal谩pagos, kanarische Inseln, Hawaii). Im Gegensatz zu den driftenden Erdplatten ist ein Mantelplume bzw. 鈥淗otspot鈥� weitgehend ortsstabil. Die LIP und sp盲ter die Vulkaninseln, die sich 眉ber einem Mantelplume bilden, werden also mit der Bewegung der ozeanischen Platte im Laufe von Hunderttausenden oder Millionen von Jahren vom Hotspot wegbewegt und erl枚schen, w盲hrend sich 眉ber dem Mantelplume neue Vulkane bilden. Durch diesen Prozess entsteht eine Hotspotspur, dass hei脽t eine Kette von erloschenen Vulkanen, die sich vom Hotspot weg in Richtung der Plattenbewegung erstreckt (z.B. Hawaii und die Emperor Seamount Kette).
Diese Modellvorstellung wird aber in letzter Zeit zunehmend kontrovers diskutiert (z.B. . So werden zum Beispiel immer mehr Vulkane und Vulkanfelder in den gro脽en Ozeanbecken gefunden, die nicht mit dem 鈥濸lume-鈥� oder 鈥濰otspotmodell鈥� erkl盲rt werden k枚nnen. Auch gibt es inzwischen Hinweise darauf, dass nicht alle ozeanischen Plateaus, die als LIPs angesehen werden, innerhalb eines relativ kurzen Zeitraumes von wenigen Mill. Jahren entstanden sind, sondern dass sich dort vulkanische Aktivit盲t 眉ber wesentlich l盲ngere Zeitr盲ume ereigent hat (z.B. mehrere 10麓ner Mill. Jahre). Daher gibt es hier viele offene Fragen, zu deren L枚sung auch das Projekt SO 193 MANIHIKI beitragen soll.

Die mit dem F.S. Sonne vom Ozeanboden geborgenen magmatischen Gesteine werden bereits auf der Ausfahrt f眉r die Analytik vorbereitet und danach an Land mit unterschiedlichen Methoden in verschiedenen Speziallaboren weiter bearbeitet und analysiert. Mit Hilfe der Hauptelementzusammensetzung der Laven lassen sich beispielsweise Magmenkammerprozesse, d.h. Prozesse innerhalb der Erdkruste, erfassen, aber auch die mittlere Schmelztiefe, Schmelztemperatur und Zusammensetzung der Magmenquelle in erster N盲herung bestimmen. F眉r die weiterf眉hrende geochemische Analytik stehen Methoden im Vordergrund mit denen Prozesse im Erdmantel erfasst werden k枚nnen. So kann anhand von Spurenelementdaten der Aufschmelzgrad des Erdmantels berechnet und seine chemische Zusammensetzung vorl盲ufig charakterisiert werden. Radiogene Isotopenverh盲ltnisse wie z.B.  87Sr/86Sr, 143Nd/144Nd, 206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, 208Pb/204Pb und 176Hf/177Hf sind unabh盲ngig vom Schmelzprozess und reflektieren deshalb die l盲ngerfristige Entwicklung einer Quellregion. Sie dienen somit der z.B. der Identifikation von Mantelquellen. 3He/4He-Isotopenverh盲ltnisse sind ein isotopischer Tracer f眉r die Herkunftstiefe von Mantelmaterial, so dass beispielsweise erh枚hte 3He-Signaturen ein Hinweis auf eine Herkunft aus dem weniger entgasten unteren Mantel sind.
Das Alter von Gesteinen, vulkanischen Gl盲sern und Mineralien wird anhand 40Ar/39Ar-Laserdatierungen bestimmt. Dadurch erhalten wir Informationen wann und 眉ber welchen Zeitraum sich an den verschiedenen geomorphologischen Einheiten des Plateaus vulkanische Aktivit盲t ereignete. Weiterhin kann anhand der Altersdatierungen festgestellt werden ob das Plateau und die assoziierten Seamounts durch ein Ereignis oder in mehreren zeitlich voneinander getrennten Phasen entstand. Durch die Datierungen der Plateaukanten bzw. Scarps, von Seamounts auf dem Plateaurand und von Seamounts auf der angrenzenden Ozeankruste sollen die entsprechenden Riftingereignisse, die zur Bildung der Scarps im S眉dwesten und Osten des Plateaus sowie den Danger Islands Troughs f眉hrten, zeitlich eingegrenzt werden. Der Abgleich dieser Daten mit denen vom Hikurangi Plateau wird uns zus盲tzliche Informationen 眉ber einen m枚glichen Zusammenhang zwischen diesen Plateaus liefern. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Alterdatierungen ist es, in Kombination mit den morphologischen und vulkanologischen Daten die Absenkungsgeschichte des Plateaus zu rekonstruieren.
Durch Synthese der verschieden geochemischen Parameter, der Alterdaten und  der vulkanologischen und bathymetrischen Daten l盲sst sich somit ein umfassendes Modell zum Ursprung und zur zeitlichen, magmatischen und strukturellen Entwicklung des Manihiki Plateaus erarbeiten.

F眉r das Manihiki Plateau liegen nur wenige Probennahmen zur biologischen Vielfalt vor, vor allem von den neuseel盲ndischen TUI-Ausfahrten 1986. Danach finden sich an den Plateaur盲ndern bis in 3.000 m Tiefe schuttartige Halden aus Resten riffbildender, die als 脺berreste ehemaliger Atolle des Plateaus gedeutet werden. Vermutlich lie脽 der w盲hrend der Eiszeiten niedrigere Meeresspiegel Korallenwachstum auf den erh枚hten Bereichen des Plateaus (z.B. Seamounts) zu. Nach erneutem Meerespiegelanstieg starben diese ab, wurden erodiert und in die Tiefe verlagert. Derartige karbonathaltige biogene Grobsedimente sind ein idealer Lebensraum f眉r benthische Makrofaunaorganismen wie es z.B. auch die Korallen-mounds des Chatham Rise auf der Ausfahrt SO 168 zeigten. Das Manihiki Plateau selbst ist gekennzeichnet von gro脽fl盲chigen Sedimentablagerungen in Form karbonathaltiger Foraminiferensande bzw. Klei-artigem Sediment mit hoher Bioturbationsrate. Das Plateau wird in Nord-S眉d-Richtung von einem tiefen Graben durchzogen, der als Ausbreitungsbarriere 鈥� vergleichbar den ozeanischen R眉cken 鈥� fungieren k枚nnte, allerdings ist Str枚mungsverdriftung auch f眉r Meiofauna beschrieben, so dass 盲hnliche Artenzusammensetzungen beiderseits des Grabens m枚glich sind. Die reiche Strukturierung des Manihiki Plateaus in Kombination mit der beschriebenen Qualit盲t des Plateau-Untergrunds l盲脽t auf eine hochdiverse Fauna schliessen, die sich als 'centre of origin' herausstellen k枚nnte.
Durch Vorarbeiten im Rahmen der Ausfahrten SO144-3, SO158 (SE-Pazifik) und SO168 (Hikurangi Plateau, Chatham Rise) konnte gezeigt werden, dass sich sessile Makrofauna-Organismen der Tiefsee, wie etwa Brachiopoda, in ihrer Ausbreitung an untermeerischen H枚henz眉gen (MORs) orientieren und diese Hartstrukturen 眉ber die Weiten der Tiefseebecken als Ausbreitungslinien und damit als Kommunikationsstra脽en zwischen Populationen fungieren. Das Auftreten der neuen Brachiopodenart Kakanuiella chathamensis (siehe obere Abb.) aus der Gruppe der Thecideoidea, die 眉blicherweise auf Korallenriffe des Flachwassers beschr盲nkt sind, in 眉ber 1.000 m Tiefe w盲hrend der Ausfahrt SO168 l盲sst vermuten, dass es m枚glicherweise auch einen Austausch zwischen dem Kontinentalschelf und der Tiefsee gibt, zumal der n盲chste Verwandte dieser neuen Art ein Flachwasserbewohner gewesen ist.
F眉r Vertreter der Meiofauna wie etwa Kinorhyncha wird dagegen diskutiert, dass die MORs eher Barrieren f眉r deren Ausbreitung bilden, da sie als holobenthische Organismen nicht 眉ber pelagische Larvenstadien verf眉gen. Es konnte gezeigt werden, dass es offenbar eine typische Tiefseegemeinschaft bestimmter Kinorhynchen-Arten gibt, die im Flachwasser wenn 眉berhaupt nur sehr selten zu finden sind. Dennoch gelingt es offenbar einzelnen Arten immer wieder in die Tiefsee vorzudringen, wie am Beispiel der Loricifera verdeutlicht werden kann. Zudem scheint das massive Auftreten dieser Meiofauna-Organismen im Bereich von Transformst枚rungen anzuzeigen, dass letztere als Korridore fungieren und somit Artenaustausch 眉ber die ozeanischen R眉cken hinweg erm枚glichen. 
F眉r die Probennahme konzentrieren wir uns auf Schl眉sselgruppen, die aufgrund ihres erwarteten Auftretens in den Proben eine gute Datengrundlage erm枚glichen werden. Zugleich sind zu diesen Schl眉sselgruppen bereits w盲hrend vorheriger Expeditionen (SO 144-3, SO 158, SO 168) viele neue Erkenntnisse gewonnen worden (s. untere Abb.), die interessante Vergleiche zwischen den Faunen der unterschiedlichen Probengebiete zulassen werden.
Bei der Makrofauna stehen die Porifera, Bryozoa und Brachiopoda im Mittelpunkt des Interesses, bei der Meiofauna sind es die Kinorhyncha und Loricifera. Zun盲chst werden alle gefundenen Vertreter der Schl眉sselgruppen bis auf Artniveau bestimmt und f眉r die Wissenschaft neue Arten, mit denen in jedem Fall zu rechnen ist, neu beschrieben. Das 眉brige Material wird nach Gro脽gruppen vorsortiert und anschliessend an Spezialisten zur Bestimmung/Beschreibung gegeben. Die Fixierung f眉r licht- und elektronenmikroskopische sowie genetische Untersuchungen dient der Ermittlung morphologischer und molekularbiologischer Merkmale, die f眉r eine phylogenetische Analyse herangezogen werden k枚nnen. Diese Analyse ist Grundvoraussetzung f眉r eine nachgeschaltete Hypothesenbildung zur Biogeographie des Manihiki-Plateaus, denn nur wenn die Einordnung der gefundenen Schl眉sselgruppen-vertreter in das phylogenetische System gelingt, k枚nnen Verwandtschaftsverh盲ltnisse in Kombination mit geographischen Parametern sinnvoll untersucht werden.

KOOPERATIONSPARTNER
Prof. Dr. Francisco Javier Cristobo - Spanish Institute of Oceanography, Gij贸n - fjcristobo(at)yahoo.es
PD Dr. Ingrid Kr枚ncke - Forschungsinstitut Senckenberg, Wilhelmshaven - ingrid.kroencke(at)senckenberg.de
Prof. Dr. Reinhardt M. Kristensen, Dipl.-Biol. Iben Heiner - Zoologisk Museum, University of Copenhagen - rmkristensen(at)snm.ku.dk, Iheiner(at)zmuc.ku.dk