Das ACT4 Projekt PERBAS will die Technologie der dauerhaften Speicherung ( größer als 1000 Jahre) großer Mengen (20 Gt/Jahr) von CO2, mineralisiert in marinem Basaltgestein, weiterentwickeln und auf ein Technology Readiness Level (TRL) von 5 bis 6 anheben. Dazu wird eine Injektion von superkritischem CO2 in den porösen Oberbereich von alten Lavaflüssen, sedimentäre Zwischenlagen oder unterhalb von Basaltkomplexen angenommen. Zusätzlich zur permanenten Lagerung über die Mineralisierung, können etwaig nicht mineralisierte Restmengen von CO2 durch wenig poröse Sedimente, dichte Basaltlagen oder alterierte Aschelagen im abgedichteten Reservoir gehalten werden. Das deutsche Teilprojekt CO2PR konzentriert sich auf die Entwicklung einer Monitoring-Strategie für geophysikalische Fernerkundung (Seismik / EM). Dieses Ziel soll über vier Hauptaufgaben erreicht werden, die sich die Partner GEOMAR und TEEC gemäß ihrer Expertise aufteilen, wobei jede für sich einen verwertbaren Einzelbeitrag bildet. Die Aufgaben des Projektpartner GEOMAR werden im Teilprojekt CO2PR - GEOMAR erfasst: 1) Leitung des Gesamtprojektes PERBAS mit 10 Konsortialpartnern 2) Entwicklung einer neuen autonomen Plattform mit gestecktem 3-Komponenten-Seismometer. 3) Geophysikalische Vermessung eines potentiellen Speicherstandortes mit dem Ziel, die Grenzen für eine geophysikalische Fernerkundung (Seismik und Elektromagnetik) als Monitoring-Verfahren zu bestimmen.
Es ist bekannt, dass Vulkanausbrüche das Klima auf verschiedene Weise beeinflussen. Diese reichen von kurzfristigen Auswirkungen wie Sulfat-Injektionen, die die einfallende Sonnenstrahlung reduzieren und zu Abkühlung führen, bis zu mittelfristigen Auswirkungen wie Erwärmung durch Kohlendioxid-Entgasung. Langfristig können Auswirkungen wie eine verstärkte Verwitterung eingelagerter Basalte zu einer Entfernung von Kohlendioxid und damit Abkühlung führen. Lange Perioden intensiven Vulkanismus, die als Large Igneous Provinces (LIPs) bekannt sind, können besonders tiefgreifende Auswirkungen auf das Klima haben, wobei mehrere LIPs entweder mit der globalen Erwärmung oder Abkühlung in der Erdgeschichte sowie mit Massenaussterben in Verbindung gebracht werden. Das Paläozän-Eozän-Temperaturemaximum (PETM), eine 200.000 Jahre lange Periode intensiver globaler Erwärmung vor ca. 56 Millionen Jahren, ereignete sich zur gleichen Zeit wie die Entstehung eines LIP, der North Atlantic Igneous Province (NAIP). Die NAIP-Entstehung wurde als Ursache für das PETM vorgeschlagen, da während des Vulkanismus Kohlendioxid und Methan freigesetzt werden, welches zu einer schnellen Erwärmung führt. Es wurde auch vermutet, dass die Ablagerung von Vulkanasche während des NAIP das Klima abgekühlt hat. Als solches ist das PETM eine ideale Periode, um die Auswirkungen des Vulkanismus auf das Erdsystem zu untersuchen. Expedition 396 des International Ocean Discovery Program (IODP) hat erfolgreich eine Reihe von langen Sedimentsequenzen aus dem PETM-Zeitalter am norwegischen Rand geborgen. In diesem Projekt beabsichtige ich, detaillierte deskriptive, geochemische und modellbasierte Untersuchungen mit den Sedimenten der Expedition 396 durchzuführen, um die Rolle des NAIP-Vulkanismus im PETM zu dokumentieren. Erstens wird die Intensität des Vulkanismus durch neue Schätzungen der Kohlendioxid-, Methan- und Sulfatemissionen bewertet, um die Rolle der Gase auf den Klimawandel zu bestimmen. Durch detaillierte geochemische Untersuchungen werden die Auswirkungen der Ascheablagerung auf den Kohlenstoffkreislauf bewertet mit Schwerpunkt auf der Rolle der Asche als Nährstofflieferant für Phytoplankton liegt. Die potenziellen Auswirkungen der Ascheablagerung auf die Speicherung von Kohlenstoff im Sediment werden ebenfalls geochemisch und isotopisch untersucht. Abschließend werden die Ergebnisse unter Verwendung von Erdsystemmodelle kombiniert, um die genaue Rolle des Vulkanismus im PETM zu bestimmen. Die erwarteten Ergebnisse werden uns neue Erkenntnisse über die Rolle der LIP-Entstehung und der Ablagerung von Vulkanasche beim Klimawandel geben. Sedimente von Expedition 396 bieten eine einzigartige Gelegenheit, den geochemischen Abdruck des Vulkanismus hochauflösend zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden zu einer erheblichen Verbesserung unseres Verständnisses des PETM führen.
Typische tiefe Kruste von langsam-spreizenden Rücken besteht aus Gabbro, der von zahllosen, cm- bis dm-mächtigen, evolvierten sog. felsischen Gängen intrudiert wird. Ihre Entstehung sowie ihre Rolle bei der hydrothermalen Alteration der Kruste ist weitgehend unbekannt. Eine IODP Expedition bohrte am Site 1473 auf der Atlantis Bank (Südwestindischer Rücken) ca. 790 m tief in massive Gabbros, die von fast 400 felsischen Gängen durchschlagen werden (ca. 1.5 Prozent des Kernes). Diese bieten die einzigartige Möglichkeit zu einer umfassenden und tiefgreifenden Untersuchung von felsischen Gänge in langsam-spreizender ozeanischer Kruste. Das Projekt untergliedert sich in 3 Themen:(1) Thema 1 zielt auf eine Untersuchung der magmatischen Entstehung der felsischen Gänge. Sind sie durch extreme Fraktionierung von MORB entstanden, oder durch partielles Aufschmelzen von Gabbro durch perkolierende hydrothermale Fluide, oder durch liquide Entmischung in einem evolvierten MORB System? Geprüft werden diese Hypothesen durch Gesamtgesteinsgeochemie in Verbindung mit geochemischer Modellierungen sowie durch eine experimentelle Simulation.(2) Thema 2 fokussiert auf die Natur des Übergangs zwischen den finalen magmatischen Prozessen und dem initialen Auftreten von hydrothermaler Aktivität in dem gerade gefrorenen Gabbro, die ebenfalls magmatische Prozesse triggern kann. Dieses Thema schließt auch die wichtige Frage ein, wie tief hydrothermale Wässer in die Detachement Fault eindringen können, und wie sich das auf die Rheologie der frisch akkreditierten Kruste auswirkt. Der Schlüssel zum Verständnis in diesem kaum untersuchten Thema im Übergang vom magmatischen zum metamorphen Regime, liegt in der sorgfältigen stofflichen Untersuchung von Hoch-Temperatur-Amphibolen, ihre inhärentes Potential zur Bestimmung von Entstehungstemperaturen, sowie auch in der genauen Bestimmung der Solidus-Temperatur bei Wassersättigung dieser speziellen, oft sehr evolvierten Gabbros vom Hole U1473.(3) Grundlage für Thema 3 ist die Beobachtung, dass die felsischen Gänge immer signifikant stärker als das gabbroide Nebengestein alteriert sind, und dass die metamorphen Mineral-Assoziationen in den felsischen Gängen typischerweise wechselnde metamorphe Bedingungen anzeigen, z.B. von höchsten Temperaturen nahe am Gesteins-Solidus bis hinunter zu sehr niedrigen Temperaturen (Sub-Grünschieferfazies). Diese Beobachtungen werfen die Frage nach der Rolle der felsischen Gänge für die metamorphe Entwicklung bei der hydrothermalen Abkühlung der Kruste auf, und nach der Menge der Fluide, die über solche Pfade umgesetzt wurden. Der methodische Ansatz hierfür ist die sorgfältige Analyse von fluid-haltigen Mineralen (Amphibole, Apatit), die genaue Erfassung der Gleichgewichtstemperatur über Geothermometrie in Kombination mit der Analyse von lokalen metamorphen Gleichgewichten, Abschätzung des Fluxes an meerwasser-abgeleiteten Fluiden über Sr- und Sauerstoff-Isotopie, sowie thermodynamische Berechnungen.
Im PERBAS-Verbund wird die großvolumige (Gt) und permanente Speicherung von CO2 als Feststoff in Basalt methodisch und technologisch weiterentwickelt. Zur Überwachung der Injektion von superkritischem CO2 wird in diesem Teilvorhaben eine neu gestaltete zielhorizont-orientierte Full-Waveform-Inversion seismischer Daten (Target-FWI) entwickelt. Kombiniert mit KI-gestützten Korrelationen soll einerseits eine verbesserte Auflösung der relevanten Untergrundparameter, andererseits eine Reduktion des Rechenaufwands (Kosten) durch effiziente Beschränkung der Berechnungen auf die relevanten Strukturen helfen, um die Herausforderungen für die hochauflösende Auswertungen der Untergrundstrukturen in submarinen Basaltlagerstätten zu überwinden. Die Integration der Target-FWI in die Multi-Parameter Joint Inversion (JI) ermöglicht es seismische und CSEM-Daten im CO2PR-Verbund gemeinsam auszuwerten, um die voneinander unabhängigen, sich ergänzenden Parameter seismische Wellenausbreitungsgeschwindigkeit und elektrischer Widerstand, z.B. über strukturelle Kopplung und gesteinsphysikalische Abhängigkeiten, zu nutzen, und um Mehrdeutigkeiten der einzelnen Datenauswertungen zu reduzieren. Die Sensibilität der geophysikalischen Fernerkundung wird dadurch deutlich verbessert. Es werden synthetische und Felddaten benutzt, um die Grenzen der Fernerkundung einzuschätzen und eine Reduzierung der Kontrollbohrungen zu erreichen (erhebliche Kostenreduzierung). Vergleichende Modellstudien (Laborexperimente an realem Kernmaterial, synthetische geophysikalische Datensätze) und neue vulkanologische Modelle aus PERBAS, die ein Reservoir vor, während und nach einer simulierten CO2 Injektion abbilden, dienen zur Parametrisierung des JI-Modellraums. Die JI-Ergebnisse werden zurückgespiegelt. Die Untersuchung der zeitversetzten (time-lapse) Daten soll die Möglichkeiten aufzeigen, inwieweit ein Monitoring einer CO2 Speicherstätte mit seismischen und elektromagnetischen Auswerteverfahren möglich ist.
Oligozäne und Miozäne Sedimentfolgen aus der Taatsiin Gol und Taatsiin Tsagaan Nuur Region in der Zentral-Mongolei sind von außergewöhnlicher Bedeutung: hier liegen Basalte in Sedimenten der Hsanda Gol- und Loh Formation eingebettet, und die höchsten Fossilkonzentrationen finden sich zusammen mit Caliche und Paläoböden. Im Rahmen von Vorläuferprojekten wurde ein Stratigraphie-Konzept erarbeitet, das auf der Evolution von Säugetieren und auf radiometrischen Basalt-Altern beruht. 40Ar / 39Ar-Datierungen ergaben drei Altersgruppen von Basalten, eine Basalt I-Gruppe aus dem Früh-Oligozän (vor etwa 31.5 Millionen Jahren), eine Basalt II-Gruppe aus dem Spät-Oligozän (vor etwa 28 Millionen Jahren) und eine Basalt III-Gruppe aus dem Mittel-Miozän (vor etwa 13 Millionen Jahren). Das Taatsiin Gol-und Taatsiin Tsagaan Nuur Gebiet ist heute Schlüsselregion für die Oligozän-Miozän Stratigraphie der Mongolei und ist Bezugspunkt für internationale Korrelationen. Im neuen Projekt werden Klimaveränderungen im Oligozän und Miozän der Mongolei und ihre Auswirkungen auf Säugetiergemeinschaften und Lebensräume untersucht. Um diese Ziele zu erreichen müssen zahlreiche stratifizierte Caliche Lagen und Paläoböden beprobt und analysiert werden. Wir erwarten uns von Bodenanalysen und von der Interpretation der Signaturen stabiler Isotopen (?18O, ?13C) Hinweise auf Veränderungen von Paläoklima und Lebensräumen im Untersuchungsgebiet. Die stratifizierten und datierten Säugetierfaunen bestehen aus Amphibien, Reptilien und Säugetieren, wobei Hasenartige, Insektenfresser, Nagetiere und Wiederkäuer vorherrschen. Dieser reiche Fossil-Fundus bietet die Möglichkeit zur Analyse von einstigen Wirbeltier-Gemeinschaften, zu entwicklungsgeschichtlichen Studien und palökologischen Interpretationen. Besonderes Interesse gilt der Entwicklung und Funktion von Gebissstrukturen bei kleinen und großen Pflanzen fressenden Säugetieren. Hier kommen Methoden zur Anwendung (Microwear- und Mesowear-Analysen, Zahnschmelzuntersuchungen, Mikro-CT und 3D-Modellierung), die Rückschlüsse auf das Nahrungsspektrum und auf markante Veränderungen von Lebensräumen in dem untersuchten Zeitabschnitt von mehr als 20 Millionen Jahren erlauben. Die Feldarbeit in der Mongolei und die anschließenden wissenschaftlichen Studien werden in nationaler und internationaler Zusammenarbeit durchgeführt. Von diesen Synergien werden die Mongolischen und Österreichischen Forschungseinrichtungen und alle mitwirkenden Personen stark profitieren.
This dataset comprises new chemical, isotopic and geochronological analyses for 3 samples from the Cenomanian Serra do Cuó olivine basalts from northeast Brazil. Whole rock major, trace element and Sr-Nd-Pb isotope compositions as well as mineral oxide compositions for pyroxenes, plagioclase, olivine, and Fe-Ti oxides. New analyses on 3 samples are presented in the bulk and in-situ data templates developed by EarthChem. A compilation of all new analyses and previous whole-rock data from Sial (1978) are also provided. Analyses were carried out at the Geoanalítica Core Facility, Isotope Geology Research Center and Geochronological Research Center (CPGeo) at the Instituto de Geociências, University of São Paulo, Brazil. This dataset is supplementary to: Macêdo Filho, A. A., Oliveira, A. L., Klöcking, M., Janasi, V. A., Archanjo, C. J., & Lino, L. M. (2025). Petrology of Cenomanian basalts on the Brazilian equatorial margin: Implications for the tectonomagmatic evolution of the drift phase. Geochemistry, 126248. https://doi.org/10.1016/j.chemer.2025.126248. The data publication includes the following Excel Tables: (1) 2025-002_MacedoFilho_BulkSample_Analyses (DIGIS/EarthChem Template, EarthChem Team, 2022a): Whole rock major, trace element and Sr-Nd-Pb isotope compositions and 40Ar/39Ar age; with additional information on sample collection and analytical methods. (2) 2025-002_MacedoFilho_InSitu_Analyses (DIGIS /EarthChem Template, EarthChem Team, 2022b): Mineral oxide compositions for pyroxene, plagioclase, olivine, and Fe-Ti oxides; with additional information on sample collection and analytical methods. (3) 2025-002_MacedoFilho_suppl-compiled: supplementary data tables from Macêdo Filho et al. (2025). Excel file with the six spreadsheets: Table A1. whole-rock chemistry; Table A2. Feldspar chemistry; Table A3. Pyroxene chemistry; Table A4. Olivine chemistry; Table A5. Titanomagnetite chemistry; Table A6. Ar-Ar Geochronology. Table A1 compiles analyses from Sial (1978) as well as new data. Reference: Sial, A. N. (1978). Major and trace chemistry of the Tertiary basaltic suite of Rio Grande do Norte and Paraíba, northeast Brazil. Jornal de Mineralogia, 7, 119-128.
Wüstenpflaster (desert pavements) gelten meist als Auswehungsgebiete (Quelle) von Staub. Oft - besonders über basaltischem Untergrund - beobachtet man aber Anreicherung von allochtonen Staubablagerungen mit vesikulärem A-Horizont unter der offenbar angehobenen Steinlage. An der Typlokalität Cima Volcanic Field (California, USA), wo von amerikanischen Geowissenschaftlern eine alternative Theorie zur Entstehung der Wüstenpflaster entwickelt wurde, wurde in Kooperation mit Prof. Dr. Arno Kleber und Diplomanten (Geogr. Institut der TU Dresden) mittels Lumineszenz-Datierungen versucht, weitere Argumente in die kontroverse Diskussion einzubringen. Ähnliche Untersuchungen werden nun auf Lanzarote weitergeführt.
Das ACT4 Projekt PERBAS will die Technologie der dauerhaften Speicherung ( größer als 1000 Jahre) großer Mengen (20 Gt/Jahr) von CO2, mineralisiert in marinem Basaltgestein, weiterentwickeln und auf ein Technology Readiness Level (TRL) von 5 bis 6 anheben. Dazu wird eine Injektion von superkritischem CO2 in den porösen Oberbereich von alten Lavaflüssen, sedimentäre Zwischenlagen oder unterhalb von Basaltkomplexen angenommen. Zusätzlich zur permanenten Lagerung über die Mineralisierung, können etwaig nicht mineralisierte Restmengen von CO2 durch wenig poröse Sedimente, dichte Basaltlagen oder alterierte Aschelagen im abgedichteten Reservoir gehalten werden. Das deutsche Teilprojekt CO2PR konzentriert sich auf die Entwicklung einer Monitoring-Strategie für geophysikalische Fernerkundung (Seismik / EM). Dieses Ziel soll über vier Hauptaufgaben erreicht werden, die sich die Partner GEOMAR und TEEC gemäß ihrer Expertise aufteilen, wobei jede für sich einen verwertbaren Einzelbeitrag bildet. Die Aufgaben des Projektpartner GEOMAR werden im Teilprojekt CO2PR - GEOMAR erfasst: 1) Leitung des Gesamtprojektes PERBAS mit 10 Konsortialpartnern 2) Entwicklung einer neuen autonomen Plattform mit gestecktem 3-Komponenten-Seismometer. 3) Geophysikalische Vermessung eines potentiellen Speicherstandortes mit dem Ziel, die Grenzen für eine geophysikalische Fernerkundung (Seismik und Elektromagnetik) als Monitoring-Verfahren zu bestimmen.
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