Einer der global größten Kohlenstoffspeicher ist die organische Bodensubstanz (OBS), welche eine zentrale Quelle für die Pflanzennährstoffe Stickstoff (N) und Phosphor (P) darstellt. Bodenmikroorganismen sind die Hauptakteure beim Umsatz der OBS und damit ein zentrales Bindeglied zwischen Kohlenstoff- (C) und Nährstoffkreisläufen. Sie sind jedoch stark durch Phagen (also Viren, die Bakterien befallen) beeinflusst. In Ozeanen sterben täglich 20% der bakteriellen Zellen durch Phagen, was zu einem Umsatzpfad („viral shunt“) führt, der große Mengen organischer Substanz und damit assoziierter Nährstoffe aus bakterieller Biomasse freisetzt. Das erhöht die Produktivität der Ozeane und speichert C in bakteriellen Rückständen. Trotz ihrer hohen Abundanz in Böden wurden Phagen in der Bodenbiogeochemie kaum berücksichtigt. Meine Nachwuchsgruppe wird erstmals untersuchen wie die Biophysik des Mikrohabitats die Infektion durch Phagen und damit bakterielle Sterberaten steuert. Wir werden herausfinden, ob hierdurch ein vergleichbarer „viral shunt“ in Böden vorliegt und quantifizieren dessen Auswirkung auf Nährstoff- und CO2-Feisetzung sowie auch der Speicherung von C. Wir möchten gezielt über phänomenologische Beschreibungen hinausgehen und zugrundeliegende Mechanismen aufklären. Bodenmikrohabitate werden mit modernsten bildgebenden Verfahren zur Aufklärung mikroskaliger Strukturen charakterisiert: 3D Wasserverteilung im Habitat durch synchrotronbasierte Mikrotomographie, Verteilung der OBS mit Rasterelektronenmikroskopie und Mineralogie der Porenoberflächen mittels Raman-Mikrospektroskopie. Phagen aus Böden werden isoliert und ihre Phage-Habitat-Interaktionen erfasst, um so die Relevanz des Mikrohabitats für die Phagenausbreitung zu eruieren. Der Einfluss des Mikrohabitats auf die Infektionsrate und damit auf Stoffkreisläufe wird mittels der Kopplung molekularer Methoden mit Isotopenanwendungen untersucht werden, und zwar i) 18O-DNA Markierung (SIP) zur Erfassung der Phagenbildung sowie des bakteriellen Zellsterbens, ii) der Bestimmung der Abundanz relevanter funktioneller Gene und iii) der Quantifizierung der Mineralisationsraten durch Isotopenverdünnung. Der Einsatz isotopisch markierter Phagen (13C, 15N, 33P) wird die phageninduzierte Änderungen der Elementflüsse aufzeigen. Damit wird erstmal ein mechanistisches Verständnis erlangt, wie Bodenphagen in Interaktion mit ihrem Habitat biogeochemische Kreisläufe von globaler Bedeutung beeinflussen. Des Weiteren wird der Einfluss dynamischer Änderungen des Mikrohabitats auf Phagen untersucht sowie evolutionäre Anpassungen der Phagen an ihre Habitate. Detailliertes Prozessverständnis ist hier von höchster Relevanz um die Auswirkung anthropogener Aktivität oder des Klimawandels auf Bodenphagen vorherzusagen. Daher werden diese Erkenntnisse final in ein dynamisches Modell integriert, um erstmals die Vorhersage phageninduzierter Prozesse in Böden zu ermöglichen - für deren Einsatz in Landnutzung und Landwirtschaft.
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.
Magnetic properties of ferrimagnetic minerals depend on their crystal lattice, anisotropy, chemical composition and grain size. The latter parameter is strongly controlled by microstructures, which are significant for the interpretation of the magnetic properties of shocked magnetic minerals. Fracturing and lattice defects are the main causes for magnetic domain size reduction and generate an increase in coercivity and the suppression of magnetic transitions (e.g. 34 K transition in pyrrhotite, Verwey transition in magnetite).Especially for an adequate investigation of shock-induced modifications in ferromagnetic minerals, a combination of microstructural and magnetic measurements is therefore essential.This project focusses on two significant aspects of extreme conditions - the consequence of shock waves on natural material on Earth and on the magnetic mineralogy of exotic magnetic minerals in iron meteorites. In order to obtain general correlations between deformation structures and magnetic properties, the specific magnetic properties and carriers as well as microstructures of samples from two impact structures in marine targets (Lockne and Chesapeake Bay) will be compared with shocked magnetite ore and magnetite-bearing target lithologies from outside the crater (Lockne) as well as from undeformed megablocks within the crater (Chesapeake Bay). We will test the hypothesis if shock-related microstructures and associated magnetic properties can significantly be overprinted by postshock hydrothermal alteration. We especially want to focus on the Verwey transition (TV) as lower TVs are described for shocked impact lithologies. Hence, the main focus of this study lies on magneto-mineralogical investigations which combine low- and high-temperature magnetic susceptibility and saturation isothermal remanent magnetization with mineralogical and microstructural investigations. The same methods will then be used for the investigation of iron meteorites, whose magnetic properties are often controled by exotic magnetic minerals like cohenite, schreibersite and daubreelite in addition to the metal phases. Magnetic transition temperatures of those phases are poorly documented in relation to their chemical composition as well as to their crystallographic and microstructural configuration. For a general understanding of shock-related magnetization processes in extraterrestrial and terrestrial material, however, it is crucial to obtain a general correlation between the initial 'unshocked' state and the subsequent shock- and alteration-related overprints.
2D- und 3D-Modelle der Konvektion und Schmelzprozesse in Mars, Venus und ähnlichen Einplattenplaneten werden mit Modellen der Mineralogie und thermoelastischen Eigenschaften des Mantels kombiniert, um die Entwicklung dieser Planeten seit der Erstarrung des Mantels vor 4.4-4.5 Mrd. Jahren zu simulieren und gewisse geologische Strukturen auf ihrer Oberfläche zu erklären. Von besonderem Interesse sind die Stabilität ihrer Lithosphären, die verschiedenen vulkanischen Strukturen auf der Venus und die Bildung zweier anscheinend langlebiger vulkanischer Zentren auf dem Mars. Zentrale Aspekte sind der Einfluss von Phasenübergängen von Mantelmineralen auf globale Konvektionsmuster und die Dynamik von Mantelplumes sowie der Einfluss von Spurenkomponenten (Radionuklide und flüchtige Bestandteile) und ihre Umverteilung durch Konvektion, Schmelzen und Vulkanismus. Angesichts der begrenzten Kenntnis der Zusammensetzung und des Mantel-Kern-Verhältnisses werden gewisse Modellparameter wie die Dicke des Mantels, das Verhältnis von Magnesium und Eisen und der Radionuklid- und Wassergehalt variiert. Desweiteren werden die Bedeutung der Oberflächentemperatur und, im Fall von Mars, der Effekt lateraler Temperatur- und Dickevariationen in der Lithosphäre wie sie z.B. von der Krustendichotomie verursacht werden sowie die Rolle alter chemischer Heterogenitäten erkundet. Dabei sollen auch Parameterkombinationen einbezogen werden, die nicht für Mars oder Venus relevant, aber von allgemeinem Interesse z.B. im Hinblick auf Exoplaneten sind. Die Modelle werden geophysikalische und geochemische Observablen ergeben, die mit realen Beobachtungen verglichen werden können.
In der Karte der Mineralisationen werden die für das Erzgebirge und Vogtland bekannten gang- und stockförmigen Lagerstätten und Mineralisationen von Metallen sowie von Fluorit/Baryt abgebildet. Dabei wird zwischen hydrothermalen Lagerstätten und Mineralisationen der verschiedenen Temperaturbereiche unterschieden. Weiterhin sind die Verbreitungsgebiete schichtgebundener Lagerstätten bzw. Mineralisationen und die Rohstoffinhalte in Form von Elementsymbolen dargestellt. Die Karte der Mineralisationen stellt einen vereinfachten Auszug aus »Mineralische Rohstoffe Erzgebirge-Vogtland/Krušné hory, Karte 2: Metalle, Fluorit-Baryt-Verbreitung und Auswirkung auf die Umwelt« (WASTERNACK et al., 1995) dar. Die Karte der Mineralisationen kann als Grundlage für die Einschätzung geogener Stoffgehalte in Böden und Gewässern herangezogen werden.
The Bushveld Complex in South Africa is the world’s largest mafic layered intrusion by far and it contains more than three-fourths of the global reserves of platinum group elements (PGE) and more than one-third of global chromium reserves. All of the chromium and much of the platinum are hosted by layers of chromitite in the so-called Critical Zone, a stratigraphic interval of variable thickness (ca 1000 to 1500 m) in the lower third of the 7000-8000 meter-thick intrusion. The data presented herein result from the German-South African project AMREP (Applied Mineralogy for Research Efficiency of Platinum Metals), which investigated the feasibility of extracting PGE from chromitite layers that were mined for chromium at the Thaba Cr mine. The data comprise in-situ mineral analyses by electron microprobe (EPMA data), whole-rock chemical analyses of the platinum-group element concentration (PGE assay data), and microtextural analysis of thin sections to determine the grain size and size distribution of chromite in the layers (CSD data: crystal size distribution).
Die Bodenübersichtskarte 1:200.000 (BÜK200) wird von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in Zusammenarbeit mit den Staatlichen Geologischen Diensten (SGD) der Bundesländer im Blattschnitt der Topographischen Übersichtskarte 1:200.000 (TÜK200) erarbeitet und in 55 einzelnen Kartenblättern herausgegeben. Die digitale, blattschnittfreie Datenhaltung bildet eine detaillierte, bundesweit einheitliche und flächendeckende Informationsgrundlage für Länder übergreifende Aussagen zu Bodennutzung und Bodenschutz. Über den aktuellen Bearbeitungsstand des Kartenwerks informieren die Internetseiten der BGR zum Thema Boden. Die Verbreitung und Vergesellschaftung der Böden auf dem Gebiet dieses Kartenblattes wird anhand von 86 Legendeneinheiten (gegliedert nach Bodenregionen und Bodengroßlandschaften) beschrieben. Jede Legendeneinheit beinhaltet bodensystematische Informationen (Bodensubtyp) und Informationen zum Bodenausgangsgestein sowohl für die Leitböden als auch für deren Begleiter. Für die Jahrestagung der DBG in Dresden 2007 auch als Sonderdruck erschienen.
Der Abbau von Bodenschätzen wie etwa Kiese, Sande, Mergel, Ton, Lehm oder versch. Gesteine unterliegt dem Genehmigungsvorbehalt von § 17 des Niedersächsisches Naturschutzgesetzes (NNatG) bzw. § 119 des Niedersächsischen Wassergesetzes (NWG). Ausdrücklich darin gefordert werden die Vermeidung von Beeinträchtigungen der Natur und Landschaft bzw. deren Ausgleich bei der Gewinnung von Bodenschätzen gemäß den Grundsätzen nach § 2 Nr. 5 NNatG.
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