Expeditionen
PS137 - Expedition zum Gakkel-Rückel und Lena Trog mit der FS Polarstern
Die Expedition PS137 mit dem Namen ALOIS (Arctic Lithosphere-Ocean Interaction Study) hatte zum Ziel, die Bildung neuer Lithosphäre und die damit verbundene hydrothermale Zirkulation an den ultralangsam-spreizenden Gakkel-Rücken und Lena-Trog im Arktischen Ozean zu untersuchen.
Das Hauptinteresse des Petrologie-Teams galt der Sammlung von Gesteinen und hydrothermalen Präzipitaten sowie von hydrothermalen Fluid- und Plume-Proben aus den Hydrothermalsystemen "Aurora" und "Lucky B".
M155 - Expedition nach Fogo (Kapverdische Inseln)
Das Hauptziel der Meteor-Expedition M155 war die Untersuchung der Ablagerungen eines Flankenkollapses des Vulkans Fogo (Kapverdische Inseln), der vor etwa 73.000 Jahren einen Mega-Tsunami ausgelöst hat.
Das Bild zeigt ein Beispiel für einen Schwerelotkern aus dem südlichen Untersuchungsgebiet mit unterschiedlicher Hintergrundsedimentation (beige bis rötliche Farben) und verschiedenen Schichten reich an vulkanoklastischem Sand.
SO253 - Ausfahrt zum Süd-Kermadec-Inselbogen
Auf der Sonne-Expedition SO253 wurden vier hydrothermal aktive Vulkane im südlichen Kermadec-Inselbogen (Brothers Caldera, Haungaroa Vulkan, Macauley Caldera, Rumble III) besucht und mit Hilfe des ferngesteuertem Unterwasserfahrzeugs MARUM Quest 4000 beprobt.
Ziel war es herauszufinden, wie schnell sich hydrothermale Fahnen im Meer ausbreiten und welche Prozesse stattfinden, wenn sich die austretenden heißen Lösungen mit den Wassermassen des Ozeans vermischen.
Ort: Flachwasser-Hydrothermalquellen vor Milos; Piräus (Griechenland) – Limassol (Zypern)
Zeitraum: 8. August — 5. September 2023
Förderung: DFG
Teilnehmende aus unserer AG: Solveig Bühring, Wolfgang Bach, Charlotte Kleint, Palash Kumawat
Zusammenfassung: Die Expedition M192 hat die submarine hydrothermale Aktivität im Übergang zwischen Flach- und Tiefwasser, sowie den Einfluss der Wassertiefe auf biologische Prozesse vor der griechischen Insel Milos untersucht. Ein Ziel war es, die geochemische Veränderungen der Fluide und der damit verbundenen mikrobiellen Vielfalt mit zunehmender Tiefe und Entfernung vom Land zu dokumentieren und die relative Bedeutung der Chemosynthese sowie die Abhängigkeit der Tiere von symbiotischen Verbindungen mit Mikroorganismen mit zunehmender Tiefe zu untersuchen. Bislang wurden Flachwasser- und Tiefseehydrothermalsysteme als unabhängige, scheinbar nicht miteinander verbundene Einheiten behandelt; diese Expedition ist ein erster Versuch, diese willkürliche Grenze aufzuheben und Hydrothermalsysteme als Kontinuum zu untersuchen.
Ort: Hydrothermalquellen am Mittelatlantischen Rücken 29–38°N; Las Palmas (Spanien) – Algeciras (Spanien)
Zeitraum: 8. Juni — 10. Juli 2023
Förderung: DFG-EXC
Teilnehmende aus unserer AG: Wolfgang Bach, Patrick Monien, Alexander Diehl
Zusammenfassung: Ausfahrt M190 des FS Meteor wurde durchgeführt, um geochemische und biologische Proben an hydrothermalen Quellen am Mittelatlantischen Rücken zwischen 29°10'N und 38°20'N nehmen zu können. Die Quellen in diesem Gebiet sind von ganz unterschiedlichen geologischen Rahmenbedingungen geprägt, und die Fluide sind entsprechend sehr unterschiedlich beschaffen. Die Hydrothermalquellen wurden mit dem ROV MARUM Quest 4000 beprobt, um die stofflichen Unterschiede zwischen den einzelnen Quellen zu ermitteln und in Relation zu den geologischen Rahmenbedingungen zu stellen. Wir wollen auch untersuchen, wie sich die Verteilung und Zusammensetzung der Quellen auf die genetische und metabolische Diversität der symbiotischen und freilebenden Mikroorganismen auswirkt. Die Vermessung und Beprobung der Wassersäule und die sich anschließenden geochemischen Analysen werden zeigen, wie Metalle in den Ozean eingetragen werden und wie sich deren Bindungsformen ändern. Durch umfassende Beprobung und Untersuchung von diffusen Quellen werden wir Einblicke in die Aktivität intrakrustaler Mikroorganismen und deren metabolische Strategien erhalten. Bei insgesamt 12 Tauchgängen mit dem ROV MARUM Quest 4000 und elf CTD-Stationen, davon fünf kombiniert mit Tiefseepumpe, konnten hinreichend Proben genommen werden, um den wissenschaftlichen Fragestellungen nachzugehen. Außerdem haben wir mit dem EM122 Fächerecholot unkartierten Meeresboden in mehreren Regionen vermessen und versucht, Blasensäulen in der Wassersäule zu detektieren, um weitere Quellen in Vulkanbauten um 38°N zu finden.
Ort: Gakkel Rücken & Lena Trog; Tromsø (Norwegen) – Tromsø (Norwegen)
Zeitraum: 21. Juni 2023 — 31. July 2023
Förderung: ...
Teilnehmende aus unserer AG: Elmar Albers
Zusammenfassung: Die Expedition PS137 mit dem Namen ALOIS (Arctic Lithosphere-Ocean Interaction Study) hatte zum Ziel, die Bildung neuer Lithosphäre und die damit verbundene hydrothermale Zirkulation an den ultralangsam-spreizenden Gakkel-Rücken und Lena-Trog im Arktischen Ozean zu untersuchen. Das Hauptinteresse des Petrologie-Teams galt der Sammlung von Gesteinen und hydrothermalen Präzipitaten sowie von hydrothermalen Fluid- und Plume-Proben aus den Hydrothermalsystemen "Aurora" und "Lucky B".
Ort: Ostflanke des Reykjanes-Rückens bei 58°N; Ponta Delgada (Azoren, Portugal) – St. John’s (Neufundland, Kanada)
Zeitraum: 13. Juli — 09. August 2023
Förderung: DFG-EXC
Teilnehmende aus unserer AG: Wolfgang Bach, Isabel Lange, Aaron Röhler, Paul Berndt
Zusammenfassung: Die Ausfahrt M183 diente der Erkundung der östlichen Flanke des südlichsten Reykjanes-Rückens, um potenzielle Ziele für MeBo-Bohrungen und die Einrichtung eines Observatoriums an der Flanke des Rückens zu ermitteln. Zu den zu erfassenden Daten gehörten Fächerecholot-Vermessungen und Sediment-Echolotprofile, Porenwasseranalysen von gekerntem Sediment und Temperaturmessungen im flachen Meeresboden. Die Vermessungsarbeiten begannen in dem Gebiet zwischen 58°00'N, 32°W und 58°10'N, 31°W, aber in diesem Abschnitt der Rückenflanke wurden keine geeigneten Sedimentteiche gefunden. Es gelang uns, den dritten Teich, den wir besuchten, als vielversprechendes Ziel für MeBo-Bohrungen und die Einrichtung eines Observatoriums an der Flanke des Bergrückens zu identifizieren. In diesem Sedimentteich (von uns Squid Pond genannt) ergaben 107 Einsätze der großen Wärmestromlanze ein dichtes Datenraster, das eindeutig darauf hindeutet, dass der Wärmestrom auf der nordwestlichen Seite des Teichs und des angrenzenden Rückens deutlich höher ist als auf der südöstlichen Seite des Sedimentteichs. Nach zwei Tauchgängen mit dem ROV MARUM SQUID zur Erstellung von Unterwasserprofilen wurde der Roboter in der Squid Pond Region eingesetzt, um Gestein und Sedimentkerne zu beproben. Es wurden zwölf Schwerelotkerne entnommen; der übliche Sedimenttyp ist sandiger Schlamm mit variabler Farbe (überwiegend graubraun bis grünlich-grau) und schwankenden Anteilen an Foraminiferen-Sand und Dropstones. Porenwasserproben der Sedimente wurden entnommen und auf Sauerstoff- und Eisenkonzentrationen sowie auf die Gesamtalkalität untersucht. Die kombinierten Daten und Beobachtungen deuten auf einen aufwärts gerichteten Fluss von Wasser in dem Bergrücken hin, der den Squid Pond im Nordwesten begrenzt.
Ort: South Atlantic Transect II; Kapstadt (Südafrika) – Kapstadt (Südafrika)
Zeitraum: 7. Juni 2022 — 7. August 2022
Förderung: IODP
Teilnehmende aus unserer AG: Elmar Albers
Zusammenfassung: Der Südatlantische Transekt ist ein multidisziplinäres, zwei IODP Expeditionen (Exp. 390 & 393) umfassendes Bohrprojekt. Es wurden Sedimente sowie bis zu 200 m der darunter liegenden basaltischen ozeanischen Kruste entlang einer Krustenflusslinie des Mittelatlantischen Rückens gebohrt. Im Fokus standen dabei Bohrungen in 7, 15, 31, 49 und 61 Millionen Jahre alte Sedimente und Festgestein zum Zwecke der Untersuchung der Entwicklung von Tiefwassermassen und klimatischen Entwicklungen, der Mikrobiologie von Sedimenten und Gesteinen, sowie von hydrothermalen Wechselwirkungen zwischen der alternden ozeanischen Kruste und dem sich entwickelnden Südatlantik.
Ort: Marion Rise (Südwestindischer Rücken); Kapstadt (Südafrika) – Emden (Deutschland)
Zeitraum: 6. März 2020 — 22. April 2020
Förderung: BMBF
Teilnehmende aus unserer AG: Elmar Albers, Christian Hansen, Katharina Unger-Moreno
Zusammenfassung: Ausgehend von Kapstadt mit seinem malerischen Tafelberg brach das Forschungsschiff Sonne während der Expedition SO273 zum Marion Rise am Südwestindischen Rücken (SWIR) auf, um magmatische, tektonische und hydrothermal Prozesse zu untersuchen. Innerhalb des globalen ozeanischen Rückensystems repräsentiert der Marion Rise mit seiner ungewöhnlich flachen Bathymetrie eine der größten topografischen Erhebungen. Um dem Ursprung dieser bemerkenswerten geologischen Struktur auf den Grund zu gehen, beteiligte sich ein internationales und interdisziplinäres Team von Geologen, Geochemikern und Geophysikern aus Berlin, Boston, Bremen, Erlangen, Hannover, Helsinki, Laramie, Modena, Münster und Tallahassee an der Forschungsreise in den Südindischen Ozean. Mittels einer Palette von Fernerkundungsmethoden einschließlich Bathymetrie, Gravimetrie und Magnetometrie wurde umfassendes Kartenmaterial von den submarinen, geologischen Strukturen gewonnen. Mit Hilfe von Dredgen und während gezielter Tauchgänge mit dem ferngesteuerten Unterseeboot (ROV) MARUM QUEST 4000 konnte eine Vielzahl von Gesteinsproben gewonnen werden. Darunter befinden sich Pillowbasalte, Peridotite, Alkalibasalte, Karbonate und Ultramylonite (Peridotite) von magmatisch aktiven bis hin zu tendenziell amagmatischen Rückensegmenten. Außerdem konnten die ersten orientierten Proben vom SWIR genommen werden. Desweiteren wurden miniaturisierte autonome Plume Rekorder (MAPR) an Dredgen und ROV genutzt, um mögliche geochemische Anomalien zu detektieren, welche auf Hydrothermalismus hindeuten könnten. Dieses sogenannte "Plume Hunting" wurde mit Hilfe von CTD Stationen und Volatilmessungen (Wasserstoff, Methan) komplementiert und förderte einige geringere Temperaturanomalien zutage. Die Gesteinsproben und geophysikalischen Datensätze sollen im Folgenden Aufschluss darüber geben, ob die Struktur des Marion Rise sich eher durch den Prozess eines isostatischen Upwellings von erdgeschichtlich altem residualen Mantelmaterial erklären lässt, oder ob ihr Ursprung eher in einer überschussartigen Schmelzbildung während der Wechselwirkung von Plume und Rückensystem zu suchen ist. Aufgrund der global zunehmend unsicheren Situation in Bezug auf Reiseeinschränkungen und Grenzschließungen im Kontext der SARS-CoV-2 Pandemie, wurde die SO273 Expedition am 21. März vorzeitig abgebrochen und eine unverzügliche direkte Rückkehr nach Emden (Deutschland) veranlasst, weshalb ein Großteil der geplanten Untersuchungen nicht durchgeführt werden konnte.
Ort: Vesteris Seamount, Grönländische See; Longyearbyen (Norwegen) – Emden (Deutschland)
Zeitraum: 18. August 2019 — 16. September 2019
Förderung: DFG
Teilnehmende aus unserer AG: Wolfgang Bach, Katharina Unger-Moreno
Zusammenfassung: Der Vesteris Seamount ist ein junger und großer Intraplattenvulkan in der Grönland See, der innerhalb der vergangenen 500.000 Jahre mehrfach ausgebrochen ist, heutzutage aber als schlafend gilt. Seine Zusammensetzung ist ungewöhnlich für einen Vulkan seiner Größe und eher vergleichbar mit der sehr kleiner vulkanischer Felder. Ein multidisziplinärer und multinationaler Ansatz, bei dem Geologen, Geobiologen und Geophysiker aus Bremen, Erlangen, Kiel, Göttingen, Hamburg, Bergen, Helsinki, Stockholm und Wien beteiligt sind, verfolgt das Ziel die Entwicklungsgeschichte dieses besonderen Seebergs näher zu beleuchten. Im Rahmen der Expedition MSM86 wurden mit Hilfe modernster Echolot-Systeme an Bord unseres Forschungsschiffs, der Maria S. Merian, detaillierte topografische Karten von dem Untersuchungsgebiet erzeugt. Diese Karten zeigen Lavaströme, Ablagerung von Lavafontänen und Hangrutschungen, die diesen rätselhaften Vulkan geformt haben. Darüber hinaus wurde eine große Anzahl an Gesteins- und biologischen Proben mit einem TV-Greifer und dem MARUM-SQUID, einem ferngesteuerten Unterwasserfahrzeug, genommen. Nachfolgende, umfassende geochemische und (mikro)biologische Analysen sollen tiefere Einblicke, sowohl in Schmelzdynamiken im Mantel, die Ursprungszusammensetzung und die geodynamische Entwicklung des nördlichen Nordatlantiks, die Entwicklungsgeschichte dieses Vulkans, als auch die Diversität lokaler Schwämme und Mikrobiomen geben, die diesen beherbergen. Schließlich sollen Untersuchungen über die Kolonisierung der vulkanischen Gesteine durch Mikroorganismen, wie Pilze und Bakterien, Hinweise auf den Zusammenhang zwischen Gesteinsalteration und endolithischem Leben geben.
Ort: Fogo, Kapverdische Inseln; Pointe-à-Pitre (Guadeloupe) – Mindelo (Kapverden)
Zeitraum: 26. Mai 2019 — 30. Juni 2019
Förderung: DFG
Teilnehmende aus unserer AG: Andreas Klügel
Zusammenfassung: Das Hauptziel der Meteor-Expedition M155 war die Untersuchung der Ablagerungen eines Flankenkollapses des Vulkans Fogo (Kapverdische Inseln), der vor etwa 73.000 Jahren einen Mega-Tsunami ausgelöst hat. Die auf der nahegelegenen Insel Santiago kartierten Tsunami-Ablagerungen dokumentieren Tsunamihöhen von mehr als 270 m. Hydroakkustische und seismische Daten wurden aufgenommen, um Geometrie, Ausdehnung, Volumen, sedimentologische Charakteristika und Stratigraphie dieser Ablagerungen zu bestimmen und zu quantifizieren. Die hydroakkustischen Daten zeigen, dass die massentransportierten Ablagerungen ein viel größeres Gebiet abdecken als bisher angenommen. Ein Hauptteil dieser Ablagerungen sind dabei mit Flankenkollapsen verbunden, wobei auch weitere Erdrutschablagerungen nördlich und südlich von Fogo identifiziert werden konnten. Darüber hinaus zeigen seismische Daten mehrere ausgedehnte, tiefergelegene massentransportierte Ablagerungen, was beweist, dass der jüngste Kollaps keinesfalls ein Einzelereignis gewesen ist. Insgesamt wurden in diesem Gebiet 32 Sedimentkerne genommen und auf vulkanoklastische Turbidite hin untersucht, die wahrscheinlich mit Vulkanausbrüchen in Verbindung stehen. Diese Turbidite werden uns weitere Hinweise auf Zeitpunkte, Volumen und die zeitliche Wiederkehr diese Kollapsereignisse geben.
Ort: Süd-Sandwich Inselbogen, Ost-Scotia Rücken; Punta Arenas (Chile) – Port Stanley (Falklandinseln, Großbritannien)
Zeitraum: 13. April 2019 — 31. May 2019
Förderung: BMBF
Teilnehmende aus unserer AG: Andreas Diehl, Samuel Pereira
Zusammenfassung: Mitte April 2019 ist das Forschungsschiff Polarstern zu seiner letzten Expedition vor dem großen MOSAIK-Projekt zu einer siebenwöchigen Expedition in die Südantillensee aufgebrochen. Das Ziel dieser Expedition war es, die nur spärlich erforschten Plattengrenzen, den Südsandwich-Inselbogen und den Ost-Scotia Rücken, zu erforschen. Die vielfältigen Forschungsprojekte reichten von der Erfassung von Wal-Wanderrouten, über die Vermessung des Saunders Vulkans, und Sedimentbeprobungen am Kontinentalschelf von Südgeorgien, bis hin zur Erforschung von Hydrothermalsystemen an Inselbogenvulkanen und Spreizungszentren. Mit ROV QUEST 4000 (MARUM) konnten trotz rauer See Hydrothermalsysteme im E2-Segment des Ost-Scotia Rückens, als auch im Inselbogenvulkan Kemp Caldera beprobt werden. Es wurden hydrothermale Lösungen und Präzipitate beprobt, die zwischen den zwei Arbeitsgebieten nicht unterschiedlicher hätten sein könnten: Hoch-temperierte Fluide schwarzer Raucher (>320 °C), die große Sulfidschlote am E2-Segment bilden, wenn sie aus dem Meeresboden austreten, stehen im Gegensatz zu niedriger-temperierten weißen Rauchern (<230 °C) in der Kemp Caldera, die teilweise mit Austritten von flüssigem Schwefel verbunden sind. Unsere Untersuchungen zielen darauf ab, die gewonnenen Proben in den Kontext zu älteren Proben aus den jeweiligen Arbeitsgebieten zu setzen und zu evaluieren, ob sich die Dynamiken dieser Systeme geändert haben. Ferner beleuchten wir die Unterschiede zwischen hydrothermalen Systemen von Inselbögen und Spreizungszentren, die in diesem Arbeitsgebiet zwei Extreme darstellen.
Ort: Tonga-Rift; Suva (Fidschi) – Suva (Fidschi)
Zeitraum: 1. Juni 2018 — 27. Juni 2018
Förderung: BMBF
Teilnehmende aus unserer AG: Wolfgang Bach, Alexander Diehl, Patrick Monien, Stefan Sopke, Andreas Türke
Zusammenfassung: Expedition SO263 mit dem Forschungsschiff Sonne und MARUM Quest 4000 wurde von den sonnenverwöhnten Fidschi-Inseln aus durchgeführt, um die vulkanische, hydrothermale und tektonische Historie des Tonga-Inselbogens und dessen Spreizungszentrum zu untersuchen. Während der Expedition wurden mehrere Hydrothermalquellen an den Inselbogenvulkanen Niua und Niuatahi und das am Nord-Ost Lau Spreizungszentrum befindliche Hydrothermalsystem am Maka Vulkan untersucht. Das Arbeitsprogramm bestand aus der intensiven Beprobung von Vulkangesteinen und der Untersuchung von hydrothermalen Fluiden, Sulfiden und chemosynthetischen Gemeinschaften. Das Forschungsprogramm wurde abgerundet durch CTD und MAPR Untersuchungen in der Wassersäule. Das hier gewählte Arbeitsgebiet bietet die Möglichkeit, die Entwicklung von magmatischen Schmelzen, die an konvergenten Plattengrenzen hinter Subduktionszonen aufsteigen, zu untersuchen. Ferner bieten die Hydrothermalsysteme, die an verschiedene tektonische Gegebenheiten gekoppelt sind, die Möglichkeit, die Unterschiede zwischen Hydrothermalsystemen an Inselbögen und Spreizungszentren zu untersuchen. Das durchgeführte Forschungsprogramm ermöglicht uns dank der Kopplung einer intensiven Beprobung von vulkanischen Gesteinen und der Beprobung von hydrothermalen Fluiden und Präzipitaten den Zusammenhang zwischen magmatischer Aktivität und der darauffolgenden hydrothermalen Zirkulation in all ihren Facetten zu beleuchten.
Ort: Brothers Vulkan, südlicher Kermadec Inselbogen; Auckland (Neuseeland) – Auckland (Neuseeland)
Zeitraum: 5. Mai 2018 — 5. Juli 2018
Förderung: IODP
Teilnehmende aus unserer AG: Lucy Schlicht
Zusammenfassung: Tiefseebohrung von stark hydrothermal überprägtem, dazitischem Gestein von der Nordwest Caldera und dem oberen Vulkankegel des Brothers Vulkan, südlicher Kermadec Inselbogen. Die gesammelten Beobachtungen werden genutzt, um ein tieferes Verständnis von hydrothermaler Aktivität in Inselbögen zu entwickeln; aus petrologischer, geochemischer, geophysikalischer und mikrobieller Sicht.
Ort: Henry Seamount; Recife (Brasilien) – Las Palmas (Gran Canaria, Spanien)
Zeitraum: 17. März 2018 — 16. April 2018
Förderung: DFG
Teilnehmende aus unserer AG: Andreas Klügel
Zusammenfassung: Die Forschungsreise M146 mit dem Forschungsschiff Meteor wurde am Henry Seamount durchgeführt, einem erloschenen Vulkan ca.40 km südöstlich von El Hierro (Kanarische Inseln). Ziel der Expedition war der Nachweis hydrothermaler Zirkulation von Meerwasser, welche für die Abkühlung der Lithosphäre, den chemischen Austausch zwischen Kruste und Ozean sowie für marine Ökosysteme von globaler Bedeutung ist. Für eine solche Zirkulation sind Verbindungswege durch die impermeablen Sedimente erforderlich. Befunde der früheren Ausfahrt M66/1 zeigten, dass Henry Seamount wahrscheinlich hydrothermal aktiv ist. Unsere Methoden zum Auffinden von Fluidaustritten umfassten 1) hochauflösende Kartierung mittels AUV; 2) hochauflösende Reflexionsseismik zur Bestimmung von Mächtigkeit und Struktur der Sedimentbedeckung; 3) Bestimmung der lokalen Wärmeströme, um Wärmequellen und -senken zu erfassen; 4) Untersuchung mit TV-Schlitten; und 5) lokale Beprobung.
Weitere Informationen zur Expedition M146 auf der MARUM-Seite und im Fahrtbericht
Ort: Brothers Vulkan; Auckland (Neuseeland) – Auckland (Neuseeland)
Zeitraum: 6. März 2018 — 26. März 2018
Förderung: BMBF
Teilnehmende aus unserer AG: Alexander Diehl
Zusammenfassung: Expedition TN350 wurde im Zuge der Vorbereitung der IODP Expedition 376 „Brothers Arc Flux“ durchgeführt. Ziel der Expedition war die Untersuchung der aktiven Hydrothermalsysteme der Brothers Caldera und Wärmeflussmessungen zur Vorerkundung von möglichen Bohrlokationen der geplanten IODP Bohrung am Brothers Vulkan. ROV Jason II vom Woodshole Oceanographic Institution wurde eingesetzt, um Proben von hydrothermalen Fluiden und Schloten zu bergen. Der Fokus der Fluidbeprobung mit isobaren-gasdichten Probenschöpfern (sogenannten IGT) liegt auf der Analyse von gelösten Volatilen. Während der Expedition wurden die verschiedenen hydrothermalen Systeme vom Brothers Vulkan (North West Caldera site, Caldera Rim, Upper Cone, Lower Cone) mehrfach beprobt. Die Proben werden verwendet, um existierende Datensätze von hydrothermalen Fluiden des Brothers Vulkans zu vervollständigen.
Ort: Süd-Kermadec-Inselbogen; Noumea (Neukaledonien) – Auckland (Neuseeland)
Zeitraum: 22. Dezember 2016 — 21. Januar 2017
Förderung: BMBF
Teilnehmende aus unserer AG: Wolfgang Bach, Alexander Diehl, Christian Hansen, Stefan Sopke, Janis Thal, Andreas Türke
Zusammenfassung: Die Expedition SO253 mit dem Forschungsschiff Sonne besuchte vier hydrothermal aktive Vulkane im südlichen Kermadec-Inselbogen (Brothers Caldera, Haungaroa Vulkan, Macauley Caldera, Rumble III). Auf der Expedition wurde untersucht, wie schnell sich hydrothermale Fahnen im Meer ausbreiten und welche Prozesse stattfinden, wenn sich die austretenden heißen Lösungen mit den Wassermassen des Ozeans vermischen. Weiterhin wurden mikrobiologische Untersuchungen an hydrothermalen Fluiden durchgeführt und chemosynthetische Gemeinschaften erforscht, die an den heißen Quellen leben. Der Forschungsschwerpunkt der Expedition bestand darin, die chemischen und physikalischen Grundlagen der Hydrothermalaktivitäten und der damit assoziierten Organismen zu charakterisieren. Mithilfe vom ROVQuest 4000 (MARUM) wurden zahlreiche Hydrothermalfluide, die daraus hervorgehenden schwarzen und weißen Raucher, und die zugrundeliegenden Vulkangesteine beprobt. Die Proben werden genutzt, um zu verstehen, welche Prozesse im Untergrund die Grundlagen für mit Inselbögen assoziierten Hydrothermalsystemen darstellen. Die Untersuchung der Gesteine und heißen Lösungen liefern Erkenntnisse über Prozesse von vulkanischen Entgasungen und Phasenseparation, welche die Chemie der hydrothermalen Lösungen maßgeblich beeinflussen.
Ort: Yinazao, Asùt Tesoru und Fantangisña Schlammvulkane im Marianen-Vorbogen; Guam (USA) – Hongkong (Volksrepublik China)
Zeitraum: 8. Dezember 2016 — 07. Februar 2017
Förderung: IODP
Teilnehmende aus unserer AG: Elmar Albers
Zusammenfassung: Diese Expedition zum Marianen-Vorbogen im Westpazifik hatte zum Ziel, geochemische, tektonische und biologische Prozesse in einer aktiven Subduktionszone zu untersuchen. Dazu haben wir in die Gipfel und Flanken dreier Serpentinit-Schlammvulkane – namentlich Yinazao, Asùt Tesoru und Fantangisña (ehemals bekannt als Blue Moon, Big Blue und Celestial) – gebohrt und Sediment-, Gesteins- und Fluidproben genommen. Diese gewähren uns Einblicke in flache Subduktionszonenprozesse wie z.B. Massentransfers, geochemische Stoffkreisläufe und die räumliche und zeitliche Variabilität von subduktions-induzierten Fluiden und Wasser–Gesteins-Reaktionen.
Ort: Karasik Seamount im Arktischen Ozean bei 87 °N, 61 °E; Tromsø (Norwegen) – Bremerhaven (Deutschland)
Zeitraum: 9. September 2016 — 23. Oktober 2016
Förderung:
Teilnehmende aus unserer AG: Elmar Albers, Alexander Diehl
Zusammenfassung: Ziel dieser Expedition war die Region um den Karasik Seeberg, der mit über 4000 m Höhe zu den größten bekannten Seebergen des Nordpolarmeeres gehört. Die flächendeckende Kartierung des Gebietes zeigte, dass dieser Berg einen Teil des Langsethrückens darstellt, der bei etwa 87 °N und 61 °O auf den ultralangsam spreizenden Gakkelrücken trifft. Ein Hauptaugenmerk unserer Arbeitsgruppe galt der Entstehung des Karasik und des Langsethrückens. Durch den systematischen Einsatz von Dredge und Schwerelot haben wir anstehende vulkanische und plutonische als auch hydrothermal entstandene oder veränderte Gesteine und Sedimente beproben können. In Kombination mit umfangreichem Bild- und Videomaterial vom Meeresboden, aufgenommen vom OFOS, dem sogenannten Ocean Floor Observation System und dem NUI (kurz Nereid Under Ice, ein Hybrid-ROV), haben wir wertvolle Einblicke in die regionale Geologie gewinnen können. Ein weiterer Fokus lag auf der Untersuchung eines nahe gelegenen aktiven Hydrothermalsystems im Gakkel-Spreizungsgraben. Hier wurden frische und hydrothermal alterierte Gesteine und Sedimente vom Meeresboden beprobt, sowie Wasser- und Partikelproben aus dem hydrothermalen Plume genommen. Das OFOS lieferte zudem Bilder von inaktiven Hydrothermalschloten nahe den vermuteten Austrittsstellen der Hydrothermalwässer.
Ort: Azoren-Plateau im Atlantischen Ozean; Ponta Delgada (Portugal) – Ponta Delgada (Portugal)
Zeitraum: 2. Juli 2016 — 24. Juli 2016
Förderung: DFG
Teilnehmende aus unserer AG: Wolfgang Bach, Andreas Klügel, Tom Skambraks
Zusammenfassung: Das übergeordnete Ziel der Ausfahrt M128 mit dem Forschungsschiff Meteor bestand darin, sowohl die ältesten, als auch die jüngsten unterseeischen Vulkangebäude des Azorenplateaus zu kartieren und zu beproben, um unser Verständnis von den Prozessen zu verbessern, die maßgeblich an der Entwicklung dieser großen Ozeanplateaus beteiligt sind. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Untersuchung des jungen submarinen João de CastroSeamounts etwa 100 km nordwestlich von der Insel São Miguel, von dem in der Vergangenheit hydrothermale Aktivität beschrieben wurde, und des vor der Insel Terceira gelegenen Vulkans Serreta, wo zwischen 1998 und 2001 eine submarine Eruption beobachtet wurde. Mit Hilfe des MARUM ROVQUEST 4000, einem mit hochauflösenden Kameras und Beprobungsvorrichtungen ausgestatteten, ferngesteuerten Unterwasserfahrzeugs, wurden von den jeweiligen Stationen zahlreiche Proben von Gesteinen, vulkanischen Gläsern und Biota genommen. Die Beprobung durch das ROV wurde dabei durch Probenahmen mittels TV Greifer und Vulkanitstoßrohr, sowie hydroakkustischen/bathymetrischen Erkundungen komplementiert. Zudem wurden, sogenannte MAPR, miniaturisierte, autonom arbeitende Detektoren von Rauchfahnen eingesetzt, um mögliche hydrothermale Quellen im Bereich der jungen Vulkane des Untersuchungsgebietes ausfindig zu machen. Das Vorhandensein dieser hydrothermalen Quellen konnte jedoch nicht bestätigt werden. Nachfolgende, umfassende petrologische und geochemische Analysen der Gesteins- und glasigen Lavaproben werden wertvolle Hinweise über die innere Struktur dieser unterseeischen Riftsysteme liefern und zeigen, ob der Azorenvulkanismus, wie angenommen, seinen Ursprung in einem sog. „Mantel-Wetspot“ hat.
Weitere Informationen zur Ausfahrt M128 gibt es auf den Seiten des GeoZentrums Nordbayerns und im Fahrtbericht
Ort: Logatchev Hydrothermalfeld am Mittelatlantischen Rücken; Fortaleza (Brasilien) – Bridgetown (Barbados)
Zeitraum: 19. April 2016 — 21. Mai 2016
Förderung: DFG
Teilnehmende aus unserer AG: Wolfgang Bach
Zusammenfassung: Mit einer Gesamtlänge von etwa 20.000 km gilt der Mittelatlantische Rücken als die längste Gebirgskette der Erde. Mitten im Atlantischen Ozean von der Arktis bis kurz vor der Antarktis verlaufend, beherbergt dieser aktive Spreizungsrücken viele Hydrothermalquellen, an denen bis zu 400 °C heißes, methan-, wasserstoff- und sulfidhaltiges Wasser die Grundlage für ein einzigartiges und biodiverses Ökosystem bildet. Das Hauptziel dieser Expedition mit dem Forschungsschiff Meteor bestand darin, mehr über die Verbindungen zwischen geochemischen Reaktionen im Meeresboden und den biologischen Prozessen an den hydrothermalen Quellen zu erfahren. Insgesamt wurden vier Hydrothermalfelder (Logatchev, Semenov, Irinovskoe und Ashadze) am Mittelatlantischen Rücken im Bereich zwischen 12 °N und 15 °N besucht, die sich sowohl in der Tektonik des Meeresbodens, als auch in der Zusammensetzung der Grundgesteine unterscheiden. Diese Unterschiede haben nicht nur einen entscheidenden Einfluss auf die Verteilung und die Zusammensetzung von heißen und diffusen Hydrothermalfluiden, sondern auch auf die Diversität und Verteilungsmuster biologischer Gemeinschaften. Mit Hilfe des ferngesteuerten Unterseeboots QUEST vom MARUM (Bremen) wurden während der Ausfahrt umfängliche Beprobungen von Gesteinen, Fluiden und Biota durchgeführt. Ferner kam eine CTD mit einem Rosettenprobennehmer zum Einsatz, der zudem mit einem autonomen, miniaturisierten Plume-Rekorder ausgestattet war, um die Ausbreitung und die Geochemie der hydrothermalen „Rauchfahne“ oberhalb des Hydrothermalfelds zu erfassen und deren mikrobiologische Gemeinschaft zu beproben. Die gesammelten Daten werden mittels eines integrativen Konzepts von einem interdisziplinären Team nationaler und internationaler Wissenschaftler untersucht, um Erkenntnisse über die Wechselwirkungen zwischen der Lithosphäre und der Biosphäre von Hydrothermalquellen am Mittelatlantischen Rücken zu gewinnen.
Ort: Oman-Ophiolitkomplex (nördlicher Oman)
Zeitraum: 9. Februar 2015 — 22. Februar 2015
Förderung: DFG
Teilnehmende aus unserer AG: Wolfgang Bach, Bastian Bieseler, Alexander Diehl, Dario Fußmann, Karin Los, Patrick Monien
Ort: Aurora Seamount im Arktischen Ozean bei 82 °N, 6 °W; Tromsø (Norwegen) - Tromsø (Norwegen)
Zeitraum: 5. Juli 2014 — 3. August 2014
Förderung:
Teilnehmende aus unserer AG: Andreas Türke, Alexander Diehl
Zusammenfassung: Die Ausfahrt zum Aurora Seamount hatte zum Ziel, das dort vermutete Hydrothermalsystem zu erforschen. Der Aurora Seamount liegt am westlichen Ende des ultralangsam spreizenden Gakkelrückens in der Arktis und ist eine ca. 400 m hohe vulkanische Struktur in etwa 3800 m Wassertiefe, durch die hydrothermale Fluide zirkulieren. Im Rahmen der Expedition wurde der hydrothermale Plume in der Wassersäule intensiv hinsichtlich mikrobieller Aktivität und möglicher Energiequellen (gelöste Metalle, Methan etc.) beprobt. Desweiteren wurde der Ozeanboden intensiv mittels mehrerer OFOS (kurz für: Ocean Floor Observatory System) Tauchgänge kartiert, wobei hochauflösende Aufnahmen mehrerer hydrothermaler Schlote gelangen.
Ort: Murchinson, Südafrika
Zeitraum: 5. Mai 2013 — 17. Mai 2013
Förderung: BGR
Teilnehmende aus unserer AG: Nikki Blaauwbroek
Zusammenfassung: Hauptziel dieser Geländearbeit war die Beschaffung von Proben für die Doktorarbeit von Nikki Blaauwbroek, die sich mit der geochemischen Sichtweise der Antimon-Mineralisation im Murchison Greenstone Belt (2.97 Ga) in Südafrika beschäftigt. Die Vorkommen an Antimon, das überwiegend in Form von Stibnit (Sb2S3) vorliegt, ist in Quarz-Karbonat-Adern entlang der “Antimon-Linie” (kurz: AL) konzentriert. Die Karbonatisierung der AL stellt eine strukturelle und geochemische Überprägung der entlang der AL vorkommenden Metagranodiorite und Metakomatite dar. Die enge räumliche Korrelation von felsischen und ultramafischen Gesteinen wurde durch ein archaisches Backarc-Systems erklärt, bei dem Granodiorite durch Bogenvulkanismus in die komatitreiche kontinentale Kruste intrudiert sind. Seit 80 Jahren wird hier erfolgreich Antimon gewonnen. Derzeit baut ConsMurch Antimon und Gold in den folgenden vier Minen ab: Athens, Beta, Monarch und Gravelotte.
Die Gesteinsproben wurden von unterschiedlichen Lokalitäten relativ zur Position des Haupterzkörpers genommen, wo die höchsten Gehalte an Antimon gefunden wurden. An den Proben (Karbonate, Quarz, Sulfide) wurden sowohl Haupt- und Spurenelementanalysen, als auch stabile Isotopenuntersuchungen durchgeführt. Begleitend hierzu wird die bemerkenswerte Anreicherung von Stibnit mit Hilfe von geochemischer Modellierung unter Verwendung des Programms "Geochemical Workbench" untersucht. Im Rahmen dieser Studie arbeiten wir eng mit Kollegen von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) und der Universität Freiberg zusammen.
Ort: Oman-Ophiolitkomplex (nördlicher Oman)
Zeitraum: 22. Februar 2013 — 13. März 2013
Förderung: DFG
Teilnehmende aus unserer AG: Wolfgang Bach, Bastian Bieseler, Niels Jöns
Zusammenfassung: Während des Geländeaufenthaltes im Oman-Ophiolithkomplex wurden Diopsidit- und Rodingitgänge in dem obduzieren Erdmantel beprobt, um Fluid-Gesteinswechselwirkungen zu beschreiben und Aussagen über die Serpentinisierung des Mantels zu treffen. Zusätzlich wurden hydrothermal überprägte Gesteine im aufgeschlossenen Krustenquerschnitt im Wadi Gideah beprobt. Deren Untersuchung soll ermöglichen, die Bedingungen und Geschichte des Fluidflusses durch schnellspreizende Ozeankruste zu verstehen.
Ort: Westliche Flanke des mittelatlantischen Rückens bei 23 °N, 46 °W; Freeport (Bahamas) - St. John's (Kanada)
Zeitraum: 11. April 2012 — 10. Mai 2012
Förderung: DFG und BMBF
Teilnehmende aus unserer AG: Wolfgang Bach, Janis Thal
Zusammenfassung: Die geplante Ausfahrt ist Teil einer internationalen Kampagne zur Erforschung der Tiefen Biosphäre in der basaltischen Ozeankruste im Bereich einer isolierten Sedimentfalle in der westlichen Rückenflanke des Mittelatlantischen Rückens bei 23 °N. Kernstück des Programms sind drei mit CORK-Observatorien versehene Bohrlöcher für Langzeitbeobachtungen und gezielte Experimente sowie Fluidbeprobungen. Primär geht es bei der Ausfahrt um die Installation und die Bergung von Instrumentpaketen sowie die Gewinnung von Bohrlochfluiden. Außerdem sollen die oberflächennahen Sedimente im Umfeld der Bohrungen beprobt und die Wärmestromdichte gemessen sowie die Aufschlüsse um das Sedimentbecken herum kartiert und beprobt werden. Diese Untersuchungen sind essentiell für den Erfolg des Programms, bei dem die Zusammensetzung und Aktivität der mikrobiellen Vergesellschaftungen in einer jungen und kalten Rückenflanke erstmalig erfasst und die Rolle der Mikroorganismen im Stoffaustausch zwischen Ozean und Kruste sowie die Beziehungen zwischen Fluidfluss und der Entwicklung der mikrobiellen Lebewelt in diesem System untersucht werden. Wir arbeiten eng mit Kolleginnen und Kollegen aus den USA zusammen, die bereits umfangreiche Gelder für den Instrumentenbau gesichert haben.
Ort: Westflanke des Mittelatlantischen Rückens bei 23 °N, 46 °W
Zeitraum: 15. September 2011 — 16. November 2011
Förderung: IODP
Teilnehmende aus unserer AG: Wolfgang Bach
Zusammenfassung: Primäres Ziel der Fahrt war die Installation von Observatorien im Meeresboden, die die Überwachung von Fluidfluss, geochemischen Austauschprozessen und mikrobieller Aktivität ermöglichen. Zudem wurden Basalt- und Sedimentbohrkerne genommen, die derzeit in Hinsicht auf gekoppelte geochemisch-mikrobielle Prozesse untersucht werden.
Ort: Östliches Manusbecken (Papua-Neuguinea); Townsville - Madang - Makassar
Zeitraum: 14. Juni 2011 — 23. Juli 2011
Förderung: BMBF
Teilnehmende aus unserer AG: Wolfgang Bach, Niels Jöns, Eorghan Reeves, Liping Shu, Janis Thal
Zusammenfassung: Die Expedition mit dem Forschungsschiff SONNE in das östliche Manusbecken Papua-Neuguineas hatte zum Ziel, Fluide, Gesteine und Lebewesen an aktiven Hydrothermalsystemen eines Back-Arc-Beckens zu beproben. Außerdem wurde eine detaillierte bathymetrische Kartierung des Meeresbodens durchgeführt.
Ort: Oman-Ophiolitkomplex (nördlicher Oman)
Zeitraum: 14. Februar 2011 — 25. Februar 2011
Teilnehmende aus unserer AG: Wolfgang Bach, Bastian Bieseler, Niels Jöns
Zusammenfassung: Während des Geländeaufenthaltes im Oman-Ophiolithkomplex wurden hydrothermal überprägte Gesteine im aufgeschlossenen Krustenquerschnitt beprobt. Deren Untersuchung soll ermöglichen, die Bedingungen und Geschichte des Fluidflusses durch schnellspreizende Ozeankruste zu verstehen.