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Quantifizierung der Rate der CaCO3-Rekristallisation im Boden und Bildung pedogener Karbonate unter verschiedenen Bedingungen: Experimente, Modell und Überprüfung

Rekristallisation des geogenen Kalks mit dem CO2 aus der Atmung von Wurzel und Mikroorganismen führt zur Bildung pedogener Karbonate, die einer der wichtigsten Schlüssel zur Bestimmung des Alters der Bodenbildung (Radiokarbondatierung) und der Rekonstruktion der Paläou-welt (d13C, d18O) unter semiariden und ariden Klimatenbedingungen sind. Deswegen war ein erhöhtes Interesse für pedogene Karbonate seitens der Geowissenschaften in den vergangenen zwei Jahrzehnten zu verzeichnen. Bis jetzt ist die Geschwindigkeit der Bildung pedogener Karbonate völlig unbekannt, obwohl davon die Präzision der Altersbestimmung und der Paläoumweltrekonstruktionen wesentlich abhängt. In diesem Vorhaben wird die Geschwindigkeit der Bildung der pedogenen Karbonate durch den Isotopenaustausch bei der Rekristallisation des geogenen Kalks mit dem 14CO2 aus der Rhizosphärenatmung der in der 14CO2-Atmosphäre markierten Pflanzen bestimmt. Mit dieser sehr sensitiven und bereits erprobten Methode wird der Einfluss der Pflanzenarten, Dauer des Pflanzenwachstums, Temperatur, Feuchte, CaCO3-Gehalte und CaCO3-Verlagerung auf die CaCO3-Rekristallisationsrate bestimmt. Aus den experimentell ermittelten Abhängigkeiten der Rekristallisation von den Umweltvariablen wird ein Modell zur Bildung der pedogenen Karbonate erstellt und anhand der Radiokarbondatierung der unter verschiedenen Bedingungen entnommen pedogenen Karbonate geprüft. Das Forschungsvorhaben ermöglicht erstmalig die Präzision der Bestimmung des Alters der Bodenbildung und der Rekonstruktion der Paläoumwelt anhand der pedogenen Karbonate experimentell zu quantifizieren.

Erosion von Bentonit unter In-situ Bedingungen durch Einwirkung natürlicher Wässer in geologischen Tiefenlagern

Prozesse der Lößbildung und Landschaftsgenese im Pleiser Hügelland nahe Bonn

Das Vorhaben soll sedimentologische, diagenetische, Umlagerungs- und Formungs-Prozesse der z.T. mächtigen Lößbedeckung des Pleiser Hügellandes unter wechselnden Umweltbedingungen in verschiedenen Zeitscheiben des letzten Glazials rekonstruieren. Materialherkunft und äolische Formung einerseits und erosiv-dendative Überformung andererseits, sowie deren zeitliche Einordnung stehen im Vordergrund; hingegen wird die Modellierung von aktuellen und subrezenten Stoffumsätzen in Teilprojekten des SFB 350 (B13, B15) bearbeitet. Geomorphologische, boden- und sedimentologische, isotopengeochemische und feinstratigraphische Untersuchungen sowie Lumineszenz-Datierungen (TL,OSL) stellen das methodische Inventar. Die Profilaufnahmen und Probennahmen sind abhängig von der erwarteten einzigartigen Aufschlußsituation entlang der ICE-Trasse Köln-Frankfurt. Die Untersuchung soll auch anthropogeographische und geoarchäologische Aspekte der Relief- und Sedimentbildung einbeziehen.

Digitale Geologische Karte von Nordrhein-Westfalen im Massstab 1:100000

Das analog vorliegende Kartenwerk der Geologischen Karte von Nordrhein-Westfalen im Massstab 1:100000 (GK100) wird digital verfuegbar gemacht. Die GK100 zeigt auf 20 Vollblaettern, die zT angrenzende Bundeslaender und auch europaeische Nachbarlaender anschneiden, die Verbreitung der an der Erdoberflaeche anstehenden Gesteine. Sie informiert ueber das Alter, die Beschaffenheit und die Lagerung des Untergrundes. Die digitale GK100 umfasst eine Fachdatentabelle und eine Vektorkarte. Die Fachinhalte und die Flaechenobjekte der Vektorkarte sind ueber die Kuerzel der geologischen Einheiten miteinander zu einem Fachinformationssystem verknuepft. Die Fachdatentabelle gibt ueber die Eigenschaften von mehr als 500 verschiedenen geologischen Einheiten des Landesgebietes Auskunft, zB ueber das Alter, die Gesteinsbeschaffenheit, die Entstehung, den geologischen Ablagerungsraum oder die hydrogeologischen sowie geotechnischen Besonderheiten. Die Vektorkarte besteht aus drei Informationsebenen: einem Flaechen-, einem Linien- und einem Punktaufleger. Der Flaechenaufleger speichert die Polygone, die die Flaechen der Kartiereinheiten begrenzen. Der Linienaufleger haelt die linienhaften geologischen Informationen des Kartenblatts vor, wie zB tektonische Stoerungen, Verbreitungsgrenzen von Kartiereinheiten im tieferen Untergrund, Schnittlinien etc. Punktinformationen, wie Aufschluesse, Bundeslaender Fundstellen uae, werden in einem Punktaufleger festgehalten. Die graphischen Informationsebenen werden in einer blattschnittfreien digitalen Kartengraphik verwaltet. Das Fachinformationssystem der GK100 bietet durch die Verknuepfung von Fach- und Graphikdaten die Moeglichkeit von thematischen Auswertekarten. Bisher wurden die Auswertungen 'Petrographie', 'Geologische Uebersicht', 'Genese' und 'Karst' erarbeitet. Die digitale GK100 und deren thematischen Auswertekarten koennen blattschnittfrei als Plot oder als Datensatz bereitgestellt werden. Die Graphikdaten koennen in verschiedenen ASCII-Formaten und den Formaten der martkueblichen Graphiksysteme, wie zB ArcView, ArcInfo, ALK-GIAP und PIA, bereitgestellt werden. In das geologische Informationssystem der GK100 werden neben den flaechenhaften zukuenftig auch die in den geologischen Schnitten der GK100 enthaltenen vertikalen Informationen eingebunden.

Geoökologische Untersuchungen in ländlichen Siedlungen (Faxinais) mit kollektiver Weidenutzung des Araukarienwaldes, Paraná (Südbrasilien)

Als erster Arbeitsschritt steht die genaue kartographische Erfassung unter Hilfenahme von Luftbildauswertungen an, darauf aufbauend erfolgt die Erstellung eines Geländemodells für die jeweilige Faxinal, in das im weiteren Arbeitsabschnitt die Erhebungsdaten von Landnutzung, Bodenkarten sowie Vegetationsgesellschaften integriert werden. Den Feldarbeiten sind Laboranalysen zur genaueren Bodenbestimmung, Verteilung der Nährstoffe zwischen Pflanzen und Substrat sowie Datierungsversuche zum geomorphologischen Formenschatz angeschlossen. Die Methoden zur Herleitung der Landschaftsgenese umfassen die optisch stimulierte Lumineszenz zur Verortung von Ursprungsgebieten rezenter sedimentärer Anlagerungen sowie 14C und 137Cs Isotopen-Datierung zur chronologischen Einordnung pedologischer Schichten (so eignet sich Caesium 137 besonders zur Einschätzung des Wirkungsgrads von Bodenerosion). Abschließend wird ein Modell der geoökologischen Entwicklung mit den vorherrschenden Prozessen in den drei Faxinais präsentiert, auf Unterschiede zwischen ihnen sowie auf jeweilige Auswirkungen der anthropogenen Beeinflussung verwiesen.Die wissenschaftliche Zielsetzung erhofft sich neue Erkenntnisse zur holozänen Landschaftsgenese in Südbrasilien, verbunden mit eventuell neuen Anregungen zur Besiedlungsgeschichte bzw. ihren Auswirkungen. Dabei sollen rezente geoökologische Prozesse zwischen naturräumlichen Gegebenheiten und anthropogener Nutzung innerhalb der Faxinais erfasst und anhand von Geländemodellen abgebildet werden. Zusätzlich interessieren Stoffkreisläufe zwischen Boden und Vegetation, so dass gleichzeitig Wissens- und Handlungsgrundlagen für zukünftiges, ökologisch nachhaltiges Wirtschaften erarbeitet werden.

Kaltwasserkorallen im West-Indischen Ozean, Vorhaben: Hydrographie und Umweltproxies

Vergl. karsthydrologische Untersuch. in Gebieten m. unterschiedl. geologisch. Aufbau u. unterschiedl. Entwickl. der Landschaft (Vergleich des Muschelkalk-Karstes d. suedwestdeutschen Gaue untereinander und mit d. Weissjura-Karst d. Schwaeb. Alb)

Vergleichende karsthydrologische Untersuchungen in Gebieten mit unterschiedlichem geologischem Aufbau und unterschiedlicher Entwicklung der Landschaft (Nahziel: Vergleich des Muschelkalk-Karstes der suedwestdeutschen Gaue untereinander und mit dem Weissjura-Karst der Schwaebischen Alb) (Thema ungekuerzt).

Schwerpunktprogramm (SPP) 527: Bereich Infrastruktur - International Ocean Discovery Program, Teilprojekt: Untersuchungen zur Variabilität des hydrothermalen Eisenausstoßes an langsamspreizenden Rücken anhand von Bohrlochdaten und Transport-Reaktions-Modellen

Jüngste Entdeckungen in der chemischen Ozeanographie weisen darauf hin, dass hydrothermales Eisen ein wichtiger Modulator biogeochemischer Stoffkreisläufe im globalen Ozean ist, da die Verfügbarkeit von Eisen oft das Phytoplanktonwachstum und somit die biologische Kohlenstoffpumpe limitiert. Diese neuen Ergebnisse aus dem internationalen GEOTRACES-Programm bestätigen interessanterweise frühere Studien zu Mittelozeanischer Rücken, welche bereits zeigten, dass die hydrothermale Aktivität entlang des Mittelatlantischen Rückens (MAR) und damit auch der hydrothermale Stoffeintrag in den Ozean größer ist, als aufgrund der langsamen Spreizungsraten zu erwarten wäre. Über die Prozesse, welche diesen Stoffeintrag kontrollieren und wie sich diese zwischen mafischen und ultramafischen Hydrothermalsystemen unterscheiden, ist jedoch bisher nur wenig bekannt. Wir werden Transport-Reaktions-Modelle mit IODP-Daten kombinieren, um die kritische Kombination von Parametern zu identifizieren, welche den Salz- und Eisengehalt der an den Hydrothermalfeldern TAG und Rainbow freigesetzten Fluiden maximieren. Wird Seewasser in Hydrothermalsystemen stark erhitzt, so teilt es sich in eine dichte, salzige Sole und eine leichtere, salzarme Dampfphase auf, wobei sich die Metalle in der Sole anreichern. Diese Prozesse, zusammen mit der Ausfällung von eisenreichen hydrothermalen Mineralen entlang der Aufstiegswege, sind der Schlüssel zu einem tieferen Verständnis des hydrothermalen Eisentransport. Wie aber die Fließwege und die Strömungsdynamik dieser beiden Phasen innerhalb der Ozeankruste aussehen, ist bisher weitgehend unklar. Um diese Prozesse zu untersuchen, werden wir zu den einzigartigen Daten aus der ODP-158 Bohrkampagne zum mafischen TAG Hydrothermalfeld zurückkehren und diese mit hydrothermalen Transport-Reaktions-Modellen verbinden. Dieser Ansatz wird uns wichtige neue Einblicke in die Solebildung und den Eisentransport erlauben und so Aufschluss über die Gründe für den hohen Eisenausstoß geben. Diese Arbeiten werden durch eine Studie zum ultramafischen Rainbow Hydrothermalfeld ergänzt werden. Für dieses Hydrothermalfeld bereitet ein internationales Forschungsteam zurzeit einen IODP Bohrantrag vor und wir hoffen diesen durch unsere geplanten Arbeiten unterstützen zu können. Aus der Kombination dieser beiden Fallstudien erwarten wir grundlegende neue Erkenntnisse über die wichtigsten geologischen Prozesse, welche den hydrothermalen Eisenexport an langsamspreizenden Rücken kontrollieren und hoffen so einen wichtigen Beitrag zur Erforschung der Rolle von hydrothermalem Eisen in globalen Stoffkreisläufen leisten zu können.

Hydrothermale Nutzhorizonte des tieferen Untergrund von Schleswig-Holstein

Die Karte "Hydrothermale Nutzhorizonte des tieferen Untergrund von Schleswig-Holstein" enthält Datensätze zur Verbreitung von untersuchungswürdiger Sandstein-Horizonte des Dogger, Buntsandstein und Rhät zur Hydrothermalen Nutzung im tieferen Untergund von Schleswig-Holstein sowie Zusatzinformationen zur Qualität der Datengrundlagen. Sandsteinhorizonte von ausreichender Verbreitung und Mächtigkeit bieten ein großes Potenzial zur hydrothermalen Nutzung. Sowohl die Mächtigkeiten als auch die Porositäten bzw. Permeabilitäten stellen wichtige Kriterien für die Beurteilung der Nutzhorizonte dar. Durch die komplexe geologische Entwicklung in Schleswig-Holstein in Hinblick auf die verschiedenen Ablagerungsbedingungen und diagenetischen Prozesse, die auf die Ablagerungen eingewirkt haben, sind daher nur Teilräume für die hydrothermale Nutzung von Bedeutung. Basierend auf dem anhand von Bohrungen ableitbarem Trend der Porositätsabnahme mit zunehmender Tiefe berücksichtigt diese Darstellung nur die Sandsteinhorizonte von mind. 20 m Mächtigkeit bis zu einer Tiefe von 2500 m unter Gelände. Darunter ist das Risiko Horizonte mit unzureichenden Porositäten und Permeabilitäten anzutreffen deutlich größer. Die Sandstein-Horizongte liegen in verschiedenen Tiefenlagen und können sich in der Karte überlagern. Bereiche in dem die Datenbasis zum tieferen Untergund in Schleswig Holstein besonders gering ist, sind durch eine Punktsignatur kenntlich gemacht. Informationen zu Eigenschaften von tiefen Sandsteinhorizonten, die potentielle hydrothermale Nutzhorizonte darstellen, konnten hier nur aus wenigen z.T. weit von einander entfernt liegenden Bohrungen abgeleitet werden und sind entsprechend unsicher.

Associations of dominant parent material in Europe 1:15,000,000

For the legend-building of the soil regions map (EUSR5000), areas with similar climate (EUCA15000) are further subdivided into areas with similar parent material, thus with a similar geologic paleogeographic development. Because the geological conditions (nature of parent material) are key factors for soil formation, it must be characterized at the level of the soil regions as well. In order to represent parent material at the Europe-wide continental level, data from small-scale geological maps were re-interpreted and aggregated to parent material associations 1:15 Mio. The different rocks are summarized by geological formation, at the same time following the main class- or group-level from the List of Parent Material according to Finke et al.(2001). As a result, 18 rock complexes were received and evaluated in respect of their effect on soil formation. Here it must be pointed out that soils are not formed on the rock itself but on weathering products mostly consisting of several layers and with numerous external components incorporated by redeposition.

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