Abb. 3.3.1: Anhand von Satellitendaten errechnete topographische Karte des Meeresbodens im zentralen Atlantik (ETOPO1, 2008). Das Höhenprofil quer über den Atlantik zeigt die Tiefseeebenen und den zentralen Rücken (nach Heezen, Tharp & Ewing, 1959). (Meschede, unveröff., 2021)

Die bathymetrische Karte des zentralen Atlantiks zeigt die Topographie des Meeresbodens mit allen untermeerischen Rücken und Bergen, den Seamounts (ETOPO1, 2008). Die Karte zeigt die sogenannte predicted seafloor topography.  Es ist keine direkt beobachtete Morphologie sondern eine anhand von Satellitenmessdaten errechnete Meeresbodentopographie (Abb. 3.3.1). Die Auflösung ist zwar nur sehr grob, aber kilometergroße Strukturen wie hier über die gesamte Breite des Atlantiks hinweg, lassen sich sehr gut erkennen. Ein topographisches Querprofil durch den zentralen Atlantik (nach Heezen, Tharp & Ewing, 1959) zeigt, dass es zu beiden Seiten des Mittelatlantischen Rückens Tiefseeebenen gibt. Der Höhenunterschied zwischen Rücken und Tiefseeebene beträgt dabei immerhin zweieinhalb tausend Meter. Dieser Höhenunterschied geht einher mit dem zunehmenden Alter der ozeanischen Lithosphäre – und das ist eine Folge der allmählichen Verdickung des lithosphärischen Mantels.

Abb. 3.3.2: Alter der ozeanischen Kruste im Verhältnis zu ihrer Tiefenlage. (Meschede, unveröff., 2021; Daten nach Parsons & Sclater, 1977)

In Abb. 3.3.2 ist das Alter von Proben aus den drei großen Ozeanen gegen ihre Tiefenlage, aus denen sie genommen wurden, aufgetragen. Dabei zeigt sich eine deutliche Korrelation zwischen dem Alter und der Tiefe. Wenn ein Alter von etwa 80 Millionen Jahren erreicht ist, erkennt man eine deutliche Verflachung der Kurve, die anzeigt, dass danach nicht mehr viel lithosphärischer Mantel von unten anwächst.

Abb. 3.3.3: Änderungen der durchschnittlichen Dichte der ozeanischen Lithosphäre (ozeanische Kruste + lithosphärischer Mantel). (verändert nach Meschede, 2016)

Die durchschnittliche Dichte der ozeanischen Lithosphäre nimmt mit dem Alter zu (Abb. 3.3.3). Zu Beginn besteht die Lithosphäre nur aus ozeanischer Kruste, d.h. die Dichte der gerade neugebildeten Lithosphäre, die noch keinen Anteil an lithosphärischem Mantel besitzt, liegt bei 3,0 g/cm³. Mit zunehmender Dicke des lithosphärischen Mantels nimmt die durchschnittliche Dichte der Lithosphäre, also der Summe aus ozeanischer Kruste und lithosphärischem Mantel, zu. Der lithosphärische Mantel wird allmählich die bestimmende Größe für die Dichte der Lithosphäre.

Aufgrund des isostatischen Ausgleichs sinkt die zunehmend schwerer werdende Lithosphäre tiefer in die Asthenosphäre ein und es kommt zur Ausbildung der Tiefseeebenen zu beiden Seiten des Spreizungszentrums.

Ab einem bestimmten Zeitpunkt kommt dann noch ein interessanter Effekt zum Tragen: die Lithosphäre wird, wenn sie ein Alter von ca. 100 bis 150 Millionen Jahren erreicht hat, schwerer als die darunterliegende Asthenosphäre. Der Unterschied ist nicht groß, er liegt bei 3,3 g/cm³ für die Lithosphäre gegenüber 3,25 g/cm³ für die Asthenosphäre. Es kommt jedoch schwereres Material über leichterem zu liegen. Durch diese Dichteinversion wird die Schichtung instabil und es kann dazu kommen, dass die ozeanische Lithosphäre in den oberen Erdmantel absinkt und eine Subduktionszone entsteht.