Dieses Projekt untersucht die 16O-17O-18O and the H-D Isotopensysteme im Kristallwasser von Gips (CaS04-2H20) und Bassanit (CaS04-2H20). Ziel ist der prinzipielle Nachweis, ob es möglich ist aus der Isotopie des Kristallwassers atmosphärische Parameter, wie z.B. die Luftfeuchtigkeit zum Zeitpunkt der Mineral(um)bildung, zu rekonstruieren.
Die Entstehung und das Wachstum der Archaischen Kerne von Kontinenten und die zeitliche und örtliche Entwicklung von Prozessen im subkratonischen Erdmantel und der darüber liegenden Kruste sind wichtige Eckpfeiler zum Verständnis der Stabilisierung von langlebigen kontinentalen Blöcken durch einen auftriebsfähigen Erdmantel. In einem vorherrschenden Modell wird der subkratonische Erdmantel als Restit von partiellem Schmelzen bei niedrigem Druck betrachtet, der durch Subduktion in Granatperidotit umgewandelt wurde. Eklogite und Granatperidotite des subkontinantalen lithosphärischen Mantels sind dementsprechend die subduzierten Schmelzprodukte. Um die Zeitlichkeit der partiellen Schmelzprozesse und von Wiederanreicherungsprozessen des Erdmantels unterhalb des Kaapvaalkratons einzugrenzen, haben wir bereits früher einzelne Körner von harzburgitischen, subkalzischen Granaten analysiert. Damit erhielten wir das Alter von definierten Ereignissen, die mit krustalen Ereignissen übereinstimmen und kein Kontinuum, wie es von Re Os Modellaltern angezeigt wird. Eklogite und Granatpyroxenite werden wie Peridotitxenolithe ebenfalls von Kimberliten durch die Archaische Kruste an die Erdoberfläche gefördert. Sie sind wegen ihrer möglichen sehr unterschiedlichen Entstehung und möglicher späteren Überprägungen sehr heterogen. Quälende Fragen sind die Art der Protolithe, deren Alter und das Alter der Eklogitisierung und der Bezug zu den Peridotiten. Wir fanden durch unsere Untersuchungen von Eklogiten und Granatpyroxeniten von Bellsbank (Kaapvaalkraton), dass eine Anzahl davon chemisch fast nicht modifizierte Teile subduzierter ozeanischer Kruste darstellen (= fast unveränderte Schmelz-zusammensetzungen, Plagioklas- und Klinopyroxenreiche Kumulate). Deren rekonstruierte Gesamtgesteinszusammensetzungen bilden eine Aufreihung in einem Lu Hf Isochronendiagramm. Drei Proben ergeben ein Alter von 4.12 +- 0.06 Ga mit eHfi = 3 (+-7), d.h. dem Verhältnis des Erdmantels zu dieser Zeit. Ein so hohes Alter findet man bisher nicht in der Kruste oder als Re Modellverarmungs-alter im Erdmantel. Lu Hf Modellalter von Granaten sind Minimumalter. Sie ergeben aber bereits Alter bis zu 3,5 Mrd. Jahre, was die hohen Alter bestätigt. Wir wollen unsere Arbeiten an subkalzischen Granaten auf weitere Lokalitäten des Kaapvaalkratons ausdehnen, um die detaillierte Geschichte des subkratonischen Erdmantels weiter zu erforschen, d.h. die Unterscheidung verschiedener Schmelz-regime, deren Zeitlichkeit und die Zeit der Modifikation des Erdmantels durch Metasomatose. Ein zweites Ziel ist die Verifizierung der 4.1 Mrd. Jahre Eklogitisochrone mit weiteren Proben aus Bellsbank. Wenn sie sich als richtig erweist, würde sie das höchste Alter darstellen, das jemals von einer Eklogitserie erhalten wurde. Dies hätte großen Einfluss auf Modelle zur Entstehung hadäischer Kruste und ihrer Erhaltung im lithosphärischen Erdmantel.
Selbst in tiefen Sedimentschichten unter z.T. mehreren Kilometern mächtiger Sedimentbedeckung finden sich noch aktive Mikroorganismen. Mit zunehmender Tiefe steigt die Temperatur im Untergrund an und überschreitet irgendwann die Grenze bis zu welcher Leben möglich ist. Die bisher festgestellte Temperaturobergrenze von Leben auf der Erde wurden an Mikroorganismen von hydrothermalen Systemen, sogenannten Schwarzen Rauchern gemessen und liegt bei ca. 120 Grad C. In Sedimenten hingegen liegt die Grenze deutlich niedriger. Messdaten aus Ölfeldern deuten auf eine Grenze von ca. 80 Grad C hin. Diese Diskrepanz zwischen hydrothermalen und sedimentären Systemen wurde dadurch erklärt, dass die Mikroorganismen in Sedimenten nicht genügend Energie gewinnen können um die bei hohen Temperaturen verstärkt notwendigen Reparaturen ihrer Zellbestandteile wie DNA und Proteinen durchzuführen. Interessanterweise lässt sich metabolische Aktivität bei extrem hohen Temperaturen nur dann nachweisen, wenn die Experimente unter hohem Druck stattfinden. IODP Expedition 370 wurde spezifisch zur Klärung der Frage nach dem Temperaturlimit von Leben in sedimentären Systemen durchgeführt. Im Nankai Graben vor der Küste Japans herrscht ein recht hoher geothermischer Gradient von ca. 100 Grad C/km, d.h. das gesamte Temperaturspektrum in dem Leben möglich ist erstreckt sich über ein Tiefeninterval von etwas mehr als einem Kilometer. Durch modernste Bohr- und Labortechniken war es möglich, Proben von höchster Qualität zu gewinnen, welche garantiert frei von Kontamination sind. Die Expedition hat einen stark interdisziplinären Charakter, so dass eine Vielzahl von biologischen und chemischen Parameter gemessen wurde, welche eine detaillierte Charakterisierung des Sediments erlauben. Das beantragte Projekt ist ein wichtiger Teil der Expedition, da Sulfatreduktion der quantitativ wichtigste anaerobe Prozess für den Abbau von organischem Material im Meeresboden ist. Im Rahmen einer MSc Arbeit wurden bereits erste Messungen durchgeführt. Diese konnten zeigen das Sulfatreduktion über die gesamte Kernlänge messbar ist, wenn auch z.T. mit extrem geringen Raten. Im Rahmen des beantragten Projekts sollen weitere Messungen durchgeführt werden, unter anderem auch unter hohem Druck. Dazu soll ein Hochdruck Temperatur-Gradientenblock gebaut und betrieben werden. Neben Sedimenten von IODP Exp. 370 sollen weitere Experimente mit hydrothermal beeinflusstem Sediment aus dem Guaymas Becken durchgeführt werden. Ein Vergleich zwischen diesen beiden Sedimenten soll weitere Einblicke in einen der wichtigsten biologischen Prozesse im Meeresboden liefern und ein besseres Verständnis über die Grenzen von Leben im allgemeinen.
Zukünftige Explorationen für metallische Ressourcen werden auf größere Tiefen und untermeerische Bereiche abzielen, was kostspielig und technisch herausfordernd ist. Für diese Entwicklung benötigen wir belastbare Vorhersagemodelle, welche die entscheidenden Prozesse innerhalb ganzer lagerstättenbildender Systeme abbilden können. Magmatisch-hydrothermale Lagerstätten bilden unsere größten Ressourcen für Cu, Mo, Sn und W und entstehen durch Fluidentmischung aus magmatischen Intrusionen in ein Hydrothermalsystem im Umgebungsgestein. Das Potential, riesige ('world-class') Lagerstätten bilden zu können, hängt wesentlich von Fluidflüssen über diese magmatisch-hydrothermale Grenzschicht hinweg ab, welche jedoch die größte Unbekannte in unserem derzeitigen Verständnis dieser Lagerstätten darstellten und bislang in numerischen Simulationen lediglich parameterisiert werden können. Um diese Grenzprozesse abbilden zu können, benötigt es einen fundamental neuen Modellieransatz mit einem Kontinuum, das über die Tiefenbereiche von Hydrothermalsystemen hinaus reicht und die Lücke zwischen Fluidfluss und Magmadynamik überbrückt. Das Projekt CROWN wird neue Wege beschreiten, indem es eine konsistente Formulierung für Fluidgenese und -transport in einem gekoppelten Modell für viskoses Fliessen gemäß der Navier-Stokes-Gleichungen und poröses Fliessen nach dem Darcy Gesetz entwickelt. Außerdem, und sehr wichtig für die geologische Realitätsnähe, simuliert das Modell dynamische Permeabitätsänderungen und fokussiertes Fliessen entlang von Störungsbahnen. Die Simulationen richten sich an konzeptuellen Modellen aus der Literatur aus - darunter auch neue eigene Arbeit. Der Projektantrag hebt auch angedachte direkte Zusammenarbeiten mit anderen Projekten, die sich mit magmatisch-hydrothermalen Lagerstätten beschäftigen und für das DOME SPP beantragt wurden, hervor. Das Thema hat auch Verbindungen zu anderen SPP-Anträgen, welche sich mit Laborexperimenten beschäftigen, was noch weitere Möglichkeiten zur Zusammenarbeit eröffnet.
Das Fucino Becken ist das größte und vermutlich einzige Becken der Zentral Apenninen, das eine kontinuierliche lakustrine Sedimentabfolge und die sedimentäre Geschichte seit dem frühen Pleistozän bis zu rezenten historischen Zeiten dokumentiert. Die günstige Entfernung zu den peri-tyrrhenischen Vulkanzentren (100-150 km) macht das Fucino Becken zum besten Kandidaten im zentralen Mittelmeerraum, um eine lange und kontinuierliche tephrochronologische Abfolge zu erhalten, die mittels 40Ar/39Ar unabhängig datiert und direkt mit Proxy-Daten der lakustrinen Sedimente in stratigraphischer Ordnung verankert werden kann. In diesem Rahmen bildet der Fucino Paläosee einen Knotenpunkt im Netzwerk langer terrestrischer und mariner mediterraner Archive, inklusive Totem Meer, Van- und Ohridsee, Tenaghi Philippon und das Becken von Korinth. Das Übertragen der chronologischen und stratigraphischen Erkenntnisse auf paläomagnetische Exkursionen und auf orbitale und tausendjährige Klimaveränderungen abgeleitet aus Nordatlantischen Klimaarchiven setzt den Rahmen zu einem besseren Verständnis der raum-zeitlichen Variabilität, der Magnitude, sowie den unterschiedlichen Ausprägungen quartärer Klimaveränderungen.Dieser Antrag konzentriert sich auf eine 86 m lange Sedimentabfolge, welche aus dem zentralen Fucino Becken im Juni 2017 gewonnen wurde und die letzten 430.000 Jahre umfasst. Detaillierte tephrostratigraphische Untersuchungen umfassen Haupt-, Neben- und Spurenelementanalysen, sowie Isotopenanalysen von vulkanischen Gläsern, die auch an national und international kooperierenden Instituten durchgeführt werden. Chronostratigraphische Arbeiten basieren auf der Korrelation mit bekannten Tephrenlagen und auf direkter 40Ar/39Ar Datierung von bisher unbekannten und/oder undatierten Tephren. Die tephro- und chronostratigraphischen Untersuchungen werden es ermöglichen, (i) die Abfolge, die zeitlichen Einordnung, die Dauer und die Dynamik von vergangen Klimaereignissen zu bestimmen, (ii) das Wissen über den italienischen Vulkanismus, die Petrologie und die Geodynamik zu verbessern und (iii) das Verständnis der Chronologie von paläomagnetischen Exkursionen zu verbessern. Des Weiteren sollen im Rahmen des Projektes die Grenzen der 40Ar/39Ar Datierung in Bezug auf die benötigte Minimalgröße von Sanidinen oder Leuciten von unterschiedlich alten Tephren getestet werden.Das hier beantragte Projekt ist ein Verlängerungsantrag, da die Anzahl an Tephren in der Sedimentabfolge des Fucino Sees zwei- bis dreimal höher ist als ursprünglich erwartet. Dies ist eine exzellente Voraussetzung, um die oben genannten Antragsziele zu erfüllen. Die hohe Anzahl an Tephren erfordert jedoch intensivere analytische Arbeit, die in enger Kooperation mit internationalen Partnern durchgeführt wird. Dies setzt den Rahmen, um die überregionale Signifikanz des Fucino Archives hervorzuheben und eine von ICDP geförderte Bohrkampagne im Fucino Becken zu etablieren.
Lake Ohrid is a large (360 km2) and deep (289 m) lake of tectonic origin and is shared between the Republics of Macedonia and Albania. Biological and biogeographical studies of the lake revealed an outstanding degree of endemism and suggest a Pliocene origin of Lake Ohrid, making the lake the oldest one in Europe. The high age and the high degree of endemism make Lake Ohrid a first class site to investigate the link between geological and biological evolution in ancient lakes. Given its importance as refugium and spreading centre, the lake was declared a UNESCO world heritage site in 1979, and included as a target site of the International Continental Scientific Drilling Program (ICDP) already in 1993. The political situation in the Balkan in the mid 1990ies, however, hampered further establishment of Lake Ohrid as potential ICDP site. This proposal bundle seeks funds for the detection of the timing of major evolutionary events, the investigation of the origin, the sedimentological inventory, neotectonic movements, and the paleoecology and paleolimnology of Lake Ohrid in order to develop a full ICDP proposal for deep drilling. Within the scope of this cover proposal funds for the coordination of the single proposals, for scientific exchange between the single bundle proponents, and for the data management are applied for.
Mikrotrennflächen spielen eine zentrale Rolle in der Ingenieurgeologie, Gesteinsphysik und Felsmechanik. Um die Entwicklung von Mikrorissen und Risssystemen in Gesteinen besser vorhersagen zu können, soll in Fortsetzung der bisherigen Arbeiten am GeoForschungsZentrum Potsdam das Mikrorisswachstum unter Modus I und II Belastung untersucht werden. Hierzu sollen fortgeschrittene Verfahren zur Analyse der bei der Rissbildung abgestrahlten akustischen Emissionen (AE) eingesetzt werden, um den Anteil unterschiedlicher Mikrorisstypen bei Rissbildung unter Modus I und II Belastung zu bestimmen. Diese Untersuchungen sollen dazu beitragen, den Zusammenhang zwischen Mikrorissverteilung in der Prozesszone und Bruchzähigkeit für unterschiedliche Belastungsarten zu erfassen. Im ersten Teil der Studie wurde ein Verfahren zur Bestimmung der Modus II Bruchzähigkeit (PTS-Test) entwickelt. Dies soll nun weiterentwickelt werden, um es in der Anwendung als Standardverfahren (International Society of Rock Mechanics (ISRM) Suggested Method) einsetzen zu können. Hierzu sollen der Einfluss der Probengröße und der Belastungsgeschwindigkeit auf die Bruchzähigkeit untersucht werden.
Die magmatische Entwicklung von ozeanischen Inselbögen und ihre mögliche Bedeutung für das Verständnis von Subduktions-Initiierung sind momentan Schwerpunkte des IODP mit den Bohrfahrten 350, 351 und 352 im Izu-Bonin-Mariana (IBM) Inselbogen, forearc und rear-arc. Die meisten Modelle zur Subduktions-Initiierung basieren auf Untersuchungen am IBM, aber es ist nicht klar, ob diese auch für andere ozeanische Inselbögen gelten. Der New Hebrides Inselbogen (NHIA) ist einer der jüngsten der Erde und entstand durch Subduktions-Initiierung vor etwa 15 Millionen Jahren, als die Kollision des Ontong Java Plateaus einen Umschwung der Subduktionsrichtung erzwang. Das ODP Leg 134 erbohrte sieben Kerne mit Längen bis 1100 m im forearc und backarc des NHIA und förderte viele magmatische Gesteine und Aschenlagen mit vulkanischen Gläsern mit Altern bis in das mittlere Miozän. In diesem Projekt wollen wir die alten Proben mit modernen Methoden neu analysieren, um die magmatische Entwicklung des NHIA zu untersuchen und mit der des IBM zu vergleichen. Dazu wollen wir auch weitere bisher schlecht untersuchte submarine Proben analysieren und mit Geländearbeiten auf den Inseln des zentralen NHIA die Magmenbildung im Verlauf der Zeit bis mindestens 20 Ma definieren. Diese neuen Daten werden auch Einblicke in den Effekt der Subduktion des d'Entrecasteaux Rückens auf die Magmenbildung des NHIA geben, die vor etwa 2 Ma begann. Diese Untersuchungen sind wichtig für das globale Verständnis von Subduktionsprozessen und der damit einhergehenden Magmenbildung im Erdmantel.
Der Bushveld-Komplex in Südafrika ist die größte Magmenintrusion der Welt und auch die reichste in Bezug auf Erzlagerstätten. Abgesehen von seiner Größe ist das auffälligste Merkmal dieser Intrusion ein starker lithologischer Lagenbau. Trotz vielen Untersuchungen wird der Ursprung des Lagenbaus noch kontrovers diskutiert. Ziel dieses Projektes ist es, ein vielversprechendes neues Modell zu testen, das wiederholte Einschübe von kristallreichen Magmen- 'Schlämme' aus einer externen Magmenkammer postuliert. Diese Vorstellung wurde aus detaillierten Untersuchungen an Bohrkernprofile durch die Main Zone im nördlichen Bereich des Complexes entwickelt. Das vorliegende Projekt soll ein vergleichbar detailliertes Profil durch die Main Zone (2700 Meter) im östlichen Bereich liefern, basierend auf Bohrkernen, die dem ICDP-Projekt von der Firma Implats zur Verfügung gestellt werden. Das übergeordnete Ziel dieses Vorhabens besteht darin, zu prüfen, ob die im nördlichen Bereich entdeckten, rythmischen Lagen ein allgemeines Merkmal der Main Zone sind und wenn ja, ob es Unterschiede in der Anzahl der Lagen und / oder in deren Mächtigkeiten und Beschaffenheiten gibt, die neue Einblicke auf die Entstehehung der Lagen helfen können. Als Arbeitshypothese wird die Bushveld Main Zone als das Resultat von mehreren, nacheinderfolgenden Intrusionen aufgebaut. In Anlehnung an Beobachtungen im nördlichen Bereich werden Hinweise für eine Mehrfachintrusion in den physikalischen Eigenschaften der Gesteinsabfolge (z.B. Dichte) sowie in den stofflichen Variationen der beteiligten Mineralien (An-Gehalt von Plagioklas, Mg von Pyroxen) und im Gesamtgesteinsproben (Elementgehalte, Sr-isotopenverhältnisse) gesucht. Darüber hinaus wendet das Projekt neue Methoden an, wie die Plagioklas-Pyroxen Austauschthermometrie und die Quantifizierung des Korngefüges. Diese Methoden werden systematisch entlang des vertikalen Profils angewendet. Sollten die Ergebnisse aus Geochemie und Thermometrie sowie aus den Gefügedaten auf nur eine oder sehr wenige, große Intrusionen hinweisen, geben sie immer noch wertvolle Informationen über die der Intrusion nachfolgenden Differenzierungs- und Kristallisationsprozesse. Die beantragte Untersuchungen umfassen mehrere komplementäre Hauptthemen: (1) Überprüfung des Konzepts von vielen Magmenschübe in der Main Zone; (2) Bewertung der Veränderung in Mineralchemie und Gefüge der Gesteine während der Abkühlung; und (3) Ermittlung der Äquilibrierungstemperaturen zwischen den Hauptmineralphasen und daraus die Ableitung von Abkühlungsraten auf verschiedenen Höhen im Profil.
Die mineralhaltigen Waesser in Hessen besitzen neben hohen Ionenkonzentrationen oft auch hohe Kohlensaeuregehalte. Sie sind durch Bohrungen erschlossen und treten in Form von Quellen oder Brunnen auf. Viele dieser Waesser werden als Trink-, Mineral-, Heil- und Badewasser genutzt. Die Herkunft der zum Teil grossen CO2-Mengen wurde bereits frueher von den in dieser Region vorkommenden Basalten abgeleitet. Da jedoch keine rezente vulkanische Aktivitaet existiert, konnte letztlich nicht geklaert werden, wie das CO2-Gas, das bis heute stetig in den Kohlensaeuerlingen gefoerdert wird, ueber den langen Zeitraum fixiert werden konnte. Anhand der durchgefuehrten chemischen und 13C/12C-isotopenchemischen Untersuchungen liess sich bereits zeigen, dass vulkanogenes CO2 mit hoher Wahrscheinlichkeit in den Evaporit-Gesteinen des Zechsteins gebunden sein kann. In fortgesetzten Arbeiten wird das Untersuchungsgebiet erweitert. Hierbei sind andere moegliche Lagerungsformen von vulkanogenem CO2-Gas zu beachten. Die Zusammensetzung der Waesser wird im wesentlichen durch die Zusammensetzung der im Gesteinsverband vorkommenden Minerale bestimmt. Die im Vergleich zum Input-Wasser des Aquifers angereicherten Spurenelemente spiegeln die Aufloesungsprozesse sowie die Verweilzeit der Waesser im Gesteinsuntergrund wider. Die 18O/16O-Signatur des geloesten Gesamtkarbonats zeigt eindeutig die Anwesenheit von meteorischem Wasser.
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| Bund | 583 |
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| Förderprogramm | 583 |
| License | Count |
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| offen | 583 |
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| Boden | 562 |
| Lebewesen und Lebensräume | 449 |
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| Weitere | 583 |