Das Projekt "Palökologie und Faziesarchitekturen in einem Pyroklastit-dominierten Rotliegendbecken - Fallstudie Döhlen-Becken, Elbezone" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Geologie.Traditionelles Forschungsobjekt im kontinentalen Jungpaläozoikum sind Feuchtbiotope in Graufazies. Im Unterperm finden sich dort jedoch nur konservative, verarmende Biozönosen karbonischen Charakters. Moderne, zum Mesozoikum überleitende Faunen- und Floren entwickeln sich in trockeneren Arealen der Rotfazies bzw. instabilen Environments. Das schmale, nur 22 x 6 km große Döhlen-Becken, ein syn-depositional basin im Bereich des Elbe-Lineament, liefert mit der direkten Nachbarschaft von 'lowland', 'upland' und 'extra-basinal' Biotopen ein singuläres Forschungsobjekt für die Interaktion von Klima, Geomorphologie und Vulkanismus im Kontext zu globalen Klimaprozessen und der Evolution von Floren und Faunen im Übergang zum Mesophytikum/Mesozoikum. Die zu untersuchenden, von vulkanischen Aschefällen (bis zu 50 Prozent der Sedimente) dominierten Bio- und Lithofaziesmuster sollen zusammen mit geochemischen Signalen in Siliciten, Kohlen und Bitumina Aufschluss über obige Interaktion zwischen abiotischen und biotischen Faktoren und Prozessen geben. Schwerpunkt sind Genese und Fossilführung von Pyroklastiten und Cherts.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP); International Continental Drilling Program (ICDP), Teilprojekt: Eintrag von gelöstem Fe in das Oberflächenwasser von Ozeanen - quantitative Ansätze von der ICDP-Bohrung Hawaii durch Untersuchung des grenzflächengesteuerten Fe-Transfers aus vulkanischen Gesteinen des tieferen Untergrundes" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz Universität Hannover, Institut für Mineralogie.Eisen ist ein limitierender Nährstoff für das Wachstum von Phytoplankton im Oberflächenwasser der Ozeane und beeinflusst damit den globalen C-Kreislauf. Vulkanischen Produkten wird ein starker Einfluss auf das Fe-Budget in einigen Teilen der Ozeane zugeschrieben. So gibt es einen deutlichen Anstieg des Fe-Gehaltes im Oberflächenwasser um Hawaii und anderer Vulkaninseln. Für die quantitative Abschätzung des Fe-Eintrages in die Ozeane ist das Wissen über die komplexen, grenzflächengesteuerten Prozesse der Fe-Freisetzung und -Löslichkeit derzeit zu begrenzt (Ayris & Delmelle, 2012). Offen ist auch die Frage, ob mikrobielle Aktivität einensignifikanten Beitrag liefern kann. Es ist zu erwarten, dass die durch Grundwasserflüsse aus dem Boden und dem Meer erhöhte Bioaktivität, die Alteration der Gesteine beschleunigt und organische Komplexbildner liefert, die die Fe-Mobilität in der wässrigen Phase erhöhen. Die Proben der ICDP Bohrung HSDP2 bietet ein einzigartiges Archiv für verschiedene schwach bis stark alterierte vulkanische Gesteine bestehend aus Aschen, Lava und Kissenbasalten. Ein Vergleich dieser Proben mit Laborversuchen wird wichtige neue Erkenntnisse zu den Mechanismen der Fe- Mobilisierung liefern. Im ersten Jahr des Projektes wurden geeignete Proben ausgewählt. Die verschiedenen Bindungsformen von Eisen in den Bohrproben wurden durch sequentielle Extraktion identifiziert und quantifiziert. Es zeigte sich, dass Proben aus dem Süsswasserbereich deutlich besser kristallisiert sind als solche aus dem Salzwasserbereich. Besiedlungsexperimente mit dem Bakterienstamm Burkholderia fungorum führten zu einem sehr veränderten Freisetzungsverhalten von Eisen und anderen Elementen im Vergleich zu abiotischen Bedingungen. In Experimenten mit synthetischen Gläsern konnte gezeigt werden, dass spannungsreiche und Fe(II)reiche Gläser besonders leicht besiedelt werden. Im zweiten Jahr des laufenden Projektes werden wichtige Daten über die spezifische Oberfläche der Proben und deren Zetapotential in Abhängigkeit von Lösungszusammensetzung, Temperatur und Zeit ermittelt. Im dritten Jahr soll die Charakterisierung der Proben und deren Freisetzungscharakteristik für Eisen fortgesetzt werden. Hierfür sind u.a. Porenvolumen und -konnektivitätsbestimmungen mittels temperaturabhängiger Karl-Fischer Titration, Einbringen von Woods Metall und Quecksilberporosimetrie geplant. Diese Wasserfreisetzungsversuche liefern auch Informationen über Gehalte von Sekundärmineralen. Kombiniert mit tomographischen und spektroskopischen Methoden sowie Leachingversuchen werden diese Untersuchungen helfen, den Unterschied zwischen Süss- und Seewasserbedingungen auf die Entwicklung der Gesteine und die Mobilisierung von Fe besser zu verstehen.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP); International Continental Drilling Program (ICDP), Sub project: Evolution of magma storage conditions along the track of Yellowstone Hotspot: investigation of the volcanic rocks from Snake River Plain" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz Universität Hannover, Institut für Mineralogie.The planed ICDP drilling in the Snake River Plain volcanic province (western United States) is aimed to trace the Snake River Plain - Yellowstone (SRPY) hotspot and its interaction with the lithosphere. This province represents one of the best examples of a thermal anomaly related to hotspot volcanism within the continental lithosphere. Over the last 15 Ma, the SRPY-hotspot migrated ca. 600 km eastwards resulting in a bimodal (rhyolitic-basaltic) magmatism. Understanding the interaction of the SRPY-hotspot with the lithosphere requires information on the evolution of chemistry, sources, differentiation and storage conditions of both the rhyolitic and basaltic magmas with time and space. The proposed project aims at understanding the evolution of the magma storage conditions in the SRPY-province in the last 12 Ma. This information will be gained (1) from the chemical analysis of natural minerals and glasses combined with (2) high pressure experimental studies to determine phase equilibria and (3) thermodynamic modeling. Particular attention will be given to trace the evolution of the depth and temperature of the rhyolitic magma chambers using the Bruneau-Jarbidge and Heise volcanic centers (12.5-8.0 Ma and 6.5-4.3 Ma, respectively) as reference materials. Concomitantly, the storage conditions of basaltic lavas of different ages will be explored. The results will also be useful to understand the interactions between basaltic and rhyolitic magma chambers at depth, to constrain the conditions prevailing during partial melting processes in the crust, and to discuss the vertical migration distance of rhyolitic melts (magmas) from the source to the magma chamber. This work will benefit from the cooperation with petrologists and geochemists from USA (e.g., E. Christiansen, B. Nash, J. Shervais).
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP); International Continental Drilling Program (ICDP), Teilprojekt: Multiple Isotope und Spurenelemente als Tracer für Sauerstoffgehalt und Metallhaushalt in 3.5 bis 3.2 Ga Paläo-Ozeanen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Frankfurt am Main, Institut für Geowissenschaften, Facheinheit Mineralogie, Abteilung Petrologie und Geochemie.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP); International Continental Drilling Program (ICDP), Sub project: Viscous flow of magmas from Unzen volcano, Japan - implications for magma mixing and ascent" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz Universität Hannover, Institut für Mineralogie.In the proposed project the viscosity of magmas of the Unzen volcano in Japan (compositions: rhyodacite to andesite) will be determined at conditions relevant to the local geological situation. Effects of pressure, water content, redox state of iron and degree of crystallization on rheological properties of the magma are of special importance in our studies. At present the influence of these parameters on viscosity of rhyodacitic to andesitic melts can not be modeled due to a lack of reliable experimental data. In the high-viscosity range nearby the glass transition, viscosities will be measured under pressure using a parallel-plate viscometer developed in our institute. Previous measurements were performed only at ambient pressure in this viscosity range. In the low-viscosity range (stable melt), the fallingsphere method will be applied. Combining both methods, the temperature dependence of viscosity can be defined in a large T range. Based on our viscosity measurements and on data from literature we want to develop a viscosity model applicable to melts with rhyolitic to andesitic composition. Using the viscosity data and results on phase equilibria and volatile solubility (project Ho1337/3+7), an attempt will be made to reconstruct the evolution of Unzen magmas from pre-eruptive conditions to the beginning of the eruption.
Das Projekt "Untersuchungen zur Kostenminimierung bei der Sanierung von Tropfkörpern durch den Einsatz von Füllmaterialien aus Kunststoff" wird/wurde gefördert durch: Ministerium für Umwelt und Verkehr Baden-Württemberg. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Stuttgart, Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft.Beim Tropfkörperverfahren siedeln sich die für die Abwasserreinigung erforderlichen Organismen auf festen Oberflächen als Biofilm an. Es handelt sich dabei um die Oberflächen von Brockenfüllungen, wie z.B. Lavagestein mit Korngrößen zwischen 40 und 80 mm oder um Kunststofffüllelemente die entweder als Schüttung von Hohlkörpern oder als regelmäßig geformte Elemente angeboten werden. Die in Deutschland bestehenden Tropfkörper sind oder werden bei einer Belastungszunahme sanierungsbedürftig, da eine weitgehende Nitrifikation nicht mehr erreicht werden kann. Eine Leistungssteigerung der vorhandenen Bauwerke ist durch den Austausch der Brockenfüllungen gegen Füllstoffe aus Kunststoff möglich, da diese wesentlich größere spezifische Oberflächen aufweisen. Eine objektive Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Füllmaterialien ist bisher nicht möglich. Gemäß DIN 19557 Teil 2 wird zwischen der theoretischen Oberfläche, der wirksamen Oberfläche (Anwuchsfläche) des Füllmaterials und der biologisch aktiven Oberfläche des Bewuchses unterschieden. Eine Einbeziehung dieser nutzbaren Oberfläche als Bemessungsparameter ist jedoch problematisch, da die Herstellerangaben zur biologisch aktiven Oberfläche bisher mehr oder weniger auf willkürlichen Bestimmungsmethoden und Abschätzungen beruhen. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen diese Fragestellungen untersucht werden. In der kommunalen Tropfkörperanlage der Kläranlage Böblingen-Sindelfingen werden dazu in einem vorhandenen Tropfkörper mit einem Nutzvolumen von rund 2500 m3 vier verschiedene Kunststofffüllmaterialien segmentweise eingebaut. Die unterschiedlichen Materialien werden mit dem gleichen Abwasser und identischer Oberflächenbeschickung beaufschlagt. Als Referenz dient ein gleichgroßer parallel geschalteter mit Lavaschlacke gefüllter Tropfkörper. Anhand einer zweijährigen Versuchsreihe sollen Leistungsunterschiede der verschiedenen Füllmaterialien bewertet und wirtschaftlich beurteilt werden.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP); International Continental Drilling Program (ICDP), Sub project: Simulation of magma ascent prior to the high risk caldera forming eruptions of Campi Flegrei in the frame of CFDDP" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Tübingen, Institut für Geowissenschaften, Arbeitsbereich Mineralogie und Geodynamik.The Campi Flegrei Deep Drilling Project (CFDDP) offers the unique opportunity to sample a substantial sequence of volcanic rocks and ashes of the restless CF caldera. Experimental simulation of Campanian Ignimbrite (CI) magma storage and ascent and comparison with texture and structure analysis of drilled natural samples will give deep insight into the mechanisms of the CI super eruptions. In these coordinated projects at Hannover and Tübingen we will simulate the relevant magmatic processes experimentally at elevated P and T. Both projects are closely interrelated (i.e. same materials are studied), but covers different aspects. While the major focus in Hannover is on studies of thermodynamic properties of CI magmas (phase equilibria, volatile solubilities), the major focus in Tübingen will be on kinetics (i.e. behaviour of CI magmas under controlled decompression). Phase relations and decompression induced degassing and crystallization significantly affect dynamic properties of ascending and erupting magmas which are recorded in the textural patterns of the CI volcanic rocks and ashes. The experimental data will provide useful constraints for the interpretation of drilled CI rock and ash samples, providing useful tools for volcanic hazard assessment at the high risk Campanian Volcanic District and comparable volcanic systems.
Das Projekt "FS SONNE (SO 233) Walvis II: Zeitliche und geochemische Entwicklung des Walvisrückens im Südatlantik und SO234/1 SPACES Ausbildung" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR).Mit dem Forschungsvorhaben SO-233 WALVIS II sollen vulkanische Strukturen und Gesteine sowie marine Organismen am Walvisrücken im südöstlichen Atlantik untersucht werden, um neue Erkenntnisse über Ursachen, Entwicklungen und Auswirkungen von Intraplattenvulkanismus im ozeanischen Bereich und die Biodiversität im Südatlantik zu erlangen. Durch morphologisch-vulkanologisch-petrologisch-geochemische Untersuchungen am Walvisrücken wird (1) eine räumliche Altersprogression des Vulkanismus überprüft, (2) zwischen klassischem Hotspot- oder Bruchzonen-Vulkanismus unterschieden und (3) die Herkunft sowie zeitliche und räumliche Entwicklung von Schmelzbedingungen und Quellkomponenten, insbesondere des EM-I Endgliedes und die Zonierung von Mantelplumes, eingegrenzt. Das biologische Beiprogramm untersucht die Diversität benthischer Wirbelloser des Walvisrückens und deren Konnektivität zu vergleichbaren Lebensgemeinschaften der Tiefsee angrenzender Ozeanbereiche.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1375: SAMPLE: South Atlantic Margin Processes and Links with onshore Evolution, Subproject: Crustal structure and subsidence history of the conjugate South Atlantic passive continental margins" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe.The South Atlantic continental margins are subjects of intensive research within the scope of DFG priority program SAMPLE. Breakup processes and formation of initial oceanic crust can be studied in a regional as well as an exemplary manner on the conjugated African and South American margins.In the proposed study, a high resolution image of the crustal structures of both continental margins alongside a tight fit plate reconstruction model especially for the earliest rifting phase are supposed to be created based on existing marine geophysical data (reflection and refraction seismic data, potential field data). Precisely conjugated segments will be focal points of the study, helping to draw conclusions regarding the processes, forces and other influences on continental breakup. The work is based on our image of the margin structures, the comparison of systematic variations along the continent-ocean-transition (segmentation) and the symmetries and asymmetries of the conjugated segments. Furthermore, the influence of mantle processes on the structure of continental margins will be investigated. In the first phase of this project, previously unpublished reflection seismic data from the southern African continental margins were newly processed and integrated with further seismic data available to us to form a structural map and overview of the margin. This research has recently been submitted for publication. The volcanic extrusives are imaged in seismic data as prominent seaward dipping reflector sequences. Volcanic and non-volcanic segments can be distinguished and several segments within the volcanic part have to be integrated into breakup models. Various phases of volcanic activity are imaged and it is likely that pre-rift inherited structures heavily influenced the distribution of volcanics. Many of the findings from the African continental margin are comparable to what has been described for the American side but they cannot simply be called symmetrical as structural differences are abundant. The detailed comparison of both margins and the conclusions drawn from these investigations are meant to be the topic of this renewal proposal. Specifically, a tight-fit chrono-spatial reconstruction of the earliest phases of the South Atlantic breakup is an important priority. Previously existing models featuring a South to North un-zipping model for the breakup seem to be confirmed but, partly due to a more global scope of the reconstructions, previous reconstruction are not fully compatible to our data so far. We expect our investigations, together with the diverse research within the SAMPLE-group, to contribute to the clarification of important questions. These are the differentiation and validation of different rift-models, identification of mechanisms for the emplacement of volcanics and the influence of mantle processes on the breakup as well as to add crucial data for the earliest phase of rifting to existing plate reconstruction models.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm (ICDP); International Continental Drilling Program (ICDP), Sub project: Carbonation of porous rocks by interaction with magmatic and hydrothermal fluids - a case study on Unzen volcano, Japan" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Leibniz Universität Hannover, Institut für Mineralogie.The Unzen drilling project was the first attempt to get insights into the mechanisms of volcanic eruptions by drilling into an active volcano shortly after eruption. The project yielded a couple of unexpected results, i.e. the temperature in the borehole was much lower than expected, and the drilling cores were highly altered with large amounts of secondary minerals such as carbonates, chlorite and pyrite, supposed to be products of reactions of discharged volcanic fluids with the host rocks. These surprising findings inspired us to use the drilling cores in combination with experimental work to have closer look on the mechanisms of fluid-rock interaction, in particular the carbonation and decarbonation of rocks. This research is not only important for understanding the deep degassing of volcanoes, but it has also major impacts for storage of CO2 in cavities or in porous/brecciated volcanic rocks. For instance the formation of carbonate immobilizes CO2 and may strongly change the permeability of rocks by closing open paths. Our research involves: (i) a petrographical investigation of drilling cores with special focus on texture and composition of alteration products, (ii) the analyses of carbon isotopes and oxygen isotopes to get information about the origin of the CO2 bond in carbonates, (iii) the characterization of pore systems in differently altered rocks using impregnation with Wood's metal and analyzing thermally released water from pre-saturated samples, (iv) an experimental study of transport and reaction of volatiles in the pore space of rocks using in situ techniques, and (v) hydrothermal fluid-rock experiments at conditions relevant to the near-conduit region of the volcano (200 - 700 centigrade and up to 150 MPa). The objectives (i) to (iii) have been almost completed whereas tasks (iv) and (v) are the main aims for the next two years. In the initial period of the project mineralogical composition and porosity was determined by various analytical techniques in order to get new insights on the effect of penetrating volcanic fluids on mineral alteration, pore space geometry, and transport. Despite intensive carbonization, which resulted in carbonate contents of up to 20 %, most of the pores are connective. The next steps of our work will be to investigate the transport within the pore system and the experimental study of formation/dissolution of carbonate in rock samples. Additionally, imaging and analyzing of rock porosity and mineral occurrence by 3D analysis will be optimized by adjusting results from cluster-labeling with those from mineralogical analysis. 3D analysis will also be used for determining connective pore volume and preferred pore orientation. The results of our research will be combined with findings from other research groups working on Unzen volcano to improve our understanding of fluid-rock interaction and volcanic degassing.
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| Boden | 38 |
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| Mensch & Umwelt | 38 |
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