Vorwort

Forschungsobjekt der Geowissenschaften ist das „System Erde“, seiner auf der Erdober­fläche wie auch im tiefen Erdinnern ablaufenden physikalisch-chemischen Prozesse, seine natürlichen Ressourcen und Lebensräume. Das Verständnis der Dynamik des Planeten Erde und des Wandels der Lebensräume in geologischen Zeitskalen bildet die Grundlage für die Abschätzung zukünftiger Entwicklungen und die Untersuchung anderer Planeten. Neben reiner Grundlagenforschung verfolgen die Geowissenschaften heute auch verstärkt ange­wandte Zielsetzungen. Die Erkundung und Gewinnung von Rohstoffen, die Nutzung der natürlichen Ressourcen, die Entsorgungen von Zivilisationsmüll und die Sicherung der Umwelt sowie die Entwicklung neuer Materialien, wissenschaftlicher Geräte und Analysen­methoden sind Beispiele für Beiträge der Geowissenschaften für eine nachhaltige Entwick­lung des Lebensraumes Erde.

Die Disziplinen Geologie-Paläontologie, Mineralogie und Geophysik, die auch als Studiengänge bestehen, sind im Institut für Geowissenschaften (IfG) vertreten.

Geologie-Paläontologie erforscht die Entwicklung der Lithosphäre, ihrer Kontinente und Ozeane, die Entwicklung der Organismen und ihrer Lebensräume in den verschiedenen geo­logischen Zeitskalen. Die geologischen Prozesse und Geschichtsabläufe werden zunehmend quantitativ in physikalischen, chemischen und biologisch-evolutiven Kategorien analysiert und in numerischen Modellen simuliert. Hier vereinen sich alle Richtungen der Geologie-Paläontologie, da die geodynamischen, klimatisch-ozeanographischen bzw. hydrologischen, physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse auf See und an Land stets weitgehend miteinander verzahnt sind. Die Angewandte Geologie befasst sich mit Grundwasserer­schließung, Stofftransport im Untergrund, Wasser-Gesteins-Wechselwirkungen, Beurteilung der Gesteine als Baugrund und Baustoff sowie der Sicherung und Sanierung von Altlasten.

Geophysik erforscht das Innere der Erde und den Teil des interplanetaren Raumes, den man als Umgebung der Erde ansehen kann. Die Geophysik trägt maßgeblich zum Konzept der globalen Plattentektonik bei, das sich mit dem Aufbau und der Entwicklung der Lithosphäre (Bildung von Ozeanbecken, Kontinenten, Gebirgen, Vulkanen usw.) befasst. Auch für die aktuellen Umwelt- und Klimafragen werden geophysikalische Methoden eingesetzt. Die Angewandte Geophysik leistet grundlegende Beiträge bei der Suche nach Bodenschätzen und stellt somit einen wichtigen wirtschaftlichen Faktor dar. Da die Planeten und ihre Satel­liten mit den Raumsonden auch für geowissenschaftliche Methoden zugänglich sind, werden diese Körper ebenfalls als Untersuchungsobjekte der Geophysik angesehen.

Mineralogie befasst sich sowohl mit den festen anorganischen Stoffen natürlicher Entste­hung, die feste Bestandteile der Erde und des Kosmos sind, als auch in der Kristallographie mit dem kristallinen Zustand schlechthin und den strukturabhängigen Eigenschaften der Kristalle. Entsprechend dieser Orientierung nimmt das Fach Mineralogie eine vermittelnde Stellung zwischen Geowissenschaften und Materialwissenschaften ein.

Dem IfG ist das Geologische und Mineralogische Museum mit einer umfangreichen Schausammlung angegliedert, welches die Lehre und Öffentlichkeitsarbeit unterstützt. Im Institutsmuseum wurden Führungen mit verschiedenen Themen für Studenten, Schulklassen, Volkshochschulen, die Universitätsgesellschaft, usw. durchgeführt. Sonderausstellungen über „Klimawandel der Erde“ (17.01 bis 31.08.2001), „Salz“ (07.04 bis 30.11.2001), „Flach­wasserkarbonate“ (01.10.2001 bis 31.08.2002), „Vexierbild Stein“ (13.02 bis 31.08.2002), „Meteoriten“ (26.04 bis 30.11.2002), „Sammler und Wissenschaft Teil 1- Präkambrium bis Silur“ (ab 16.10.2002) wurden gezeigt. Außerdem war das Museum an auswärtigen Ausstellungen, wie z.B. Kieler Museumsnacht beteiligt. Von den Einzelbesuchern des Museums holten viele spezielle Auskünfte ein, besonders über geologische und mineralogische Einzelfunde und die Geologie Schleswig-Holsteins.

Gebäude, Laboratorien

Das Institut für Geowissenschaften ist im Südteil der Universität an der Olshausenstraße, hauptsächlich an der Ludewig-Meyn-Straße 10-16 und am Otto-Hahn-Platz 1 zentriert, ist darüber hinaus aber noch über mehrere Gebäude im Campus verteilt.

Im IfG wurde eine Reihe hochspezialisierter Laboratorien aufgebaut, um Gesteine, Fossilien, Wasserproben, Spurenelemente, Mineralien, usw. mit modernsten Methoden zu untersuchen. Wichtige Einrichtungen sind u.a. 2 Icp- Quadrupol-Massenspektrometer (Agilent 7500cs mit Kollisionszelle, VG PlasmaQuad 1), ein simultan messendes Icp-Atomemissionspektrometer (Spectro Ciros Ccd Sop), ein hochauflösendes Icp- Sektorfeld -Massenspektrometer (Micromass PlasmaTrace), mit desolvatisierenden Mikrozerstäubersystemen sowie Laser-Ablation (266nm), Elektronenstrahl-Röntgenmikrosonde, Röntgeneinkristall- und Pulver-Diffraktometer und Rfa-Schmelzaufschubanlage, geochemische Laboratorien mit verschie­denen Atomabsorptions- (Aas) und Uv-Vis-Spektrometern, Chn-Elementaranalysator, Cou­lomat, Gaschromatograph, Radionuklidlabor mit a- und g-Spektrometern, C-Mat- und Carlo Erba-Geräte, ein Sedigraph, die geochemischen, hydrogeologischen, bodenmechanischen, mikropaläontologischen, mineralogischen und PC-Laboratorien, sowie Werkstätten. Durch enge Kooperation mit Geomar stehen darüber hinaus Thermionen-Massenspektrometrie (Tims, Finnigan Mat 262 und Triton) sowie Multikollektor-Icp-Massenspektrometrie (Thermo Axiom) zur Verfügung. Zur Analyse der Sauerstoff- und Kohlenstoff-Isotope sowie für Ams 14C -Datierungen wurde das Leibniz Labor für Altersbestimmung und Isotopen­forschung mitbenutzt.

Das Gerätelager enthält eine breite Ausrüstung geowissenschaftlicher Instrumente wie z.B. die mechanischen Instrumente zur Probenentnahme, Strömungsmessgeräte, Ofos, Air- und Waterguns, Streamer, Einzelhydrophon, Sparker, Boomer, Seitensicht-Sonar inklusiv Tief­schlepp-Sonar, Echolot, Seismometer, Gravimeter und Gps-Geräte.

Personal des Instituts für Geowissenschaften in den Jahren 2001 und 2002

Geschäftsführendes Vorstandsmitglied: bis Juni 2002: Prof. Dr. Wulf Depmeier, Stellvertre­ter: Prof. Drs. Andreas Dahmke & Wolfgang Rabbel. Ab Juli 2002: Prof. Dr. Andreas Dahmke, Stellvertreter: Prof. Drs. Ladislav Cemič & Wolfgang Rabbel.

Direktoren: Prof. Drs. Ladislav Cemič, Andreas Dahmke, Wulf Depmeier, Hartmut Kern (bis 03.2001), Wolfgang Kuhnt, Roberto Mayerle (bis 05.2002), Bernd Milkereit (bis 07.2001), Wolfgang Rabbel, Johann Michael Sarnthein-Lotichius, Priska Schäfer, Volker Schenk, Karl Stattegger & Peter Stoffers.

Emeritierte und am Institut tätige pensionierte Direktoren: Prof. Drs. Horst Böger, Hartmut Kern, Horst Küppers, Friedrich Liebau, Georg Mattheß & Rudolf Meißner.

Ehrentafel:  Ehrensenator: Dr. h.c. mult., o. Prof. Eugen Seibold.

                      Träger der Universitäts-Ehrennadel: Inge Bornhöft, Wilma Rehder.

Zentrale Dienste:

Zentrale Verwaltung/Sekretariat: Hannelore Crnjar, Brigitte Rinnbauer, Christel Stielow.

Sekretariat/Büros: Kathleen Helbig, Birgit Jacobsen, Bettina Kaste, Astrid Lüders, Gudrun Raudonat.

Bibliothek: Dipl.-Bibl. Barbara Wolf.

EDV/PC Labor: Dr. Carsten Griewatsch, Peter Schöler.

Forschungstauchzentrum: Prof. Drs. Peter Stoffers/Karl Stattegger, Dr. Klaus Schwarzer, Theo Kollatschni (bis 11.2001), Hubert Kraus (seit 11.2001).

Foto-/Graphiklabor: Bärbel Burmeister, Beatrix Hecht, Gudrun Reim, Vera Henning.

Geologisches und Mineralogisches Museum: Dr. Kyaw Winn, Dipl.-Min. Hans-Udo Wolter (bis 06/2002).

Gerätepool Marin: Prof. Drs. Peter Stoffers/Karl Stattegger, Dr. Klaus Schwarzer, Helmut Beese, Nobert Mühlhan (bis 04.2002), Eric Steen.

Veröffentlichungen (Meyniana, Berichte-Reports Series, Jahresberichte): Dr. Kyaw Winn

Werkstatt: Rolf Becker, Stephanie Behrend, Günter Bresa, Thorsten Kohnert, Tobias König, Peter Kowallik, Ralf Minchau.

IMAGES Projekt, International Sekretariat: Executive Director Prof. Dr. Johann Michael Sarnthein-Lotichius.

Hausmeister (Ludewig-Meyn-Straße 10): Jürgen Lentföhr (ab. 04.2001).

Arbeitsgruppen:

Angewandte Geologie und Hydrologie

Leitung: Prof. Dr. Andreas Dahmke.

Wissenschaftler (Land): apl. Prof. Dr. Ing. Volker Feeser, Drs. Eckart Bedbur & Markus Ebert.

Wissenschaftler (Drittmittel): Drs. Hermann Josef Becker, Sibylle Grandel, Klaus Hoffmann, Ralf Köber, Silke Marczinek & Dirk Schäfer; Dipl.-Geol. Frank Detlefsen, Anika Parbs & Volkmar Plagentz; Dipl.-Ing. Bastian Schlenz, Nilmini Silva-Send, M.Sc.; Dipl. Geoökol. Thorsten Wachter.

Technisches Personal: Joachim Lippke, Jutta Salamon, Dipl.-Chem.-Ing. Ulrike Westernströer.

Experimentelle und Theoretische Petrologie

Leitung: Prof. Dr. Ladislav Cemič.

Wissenschaftler (Land): apl. Prof. Dr. Charles Arthur Geiger & PD Dr. Peter Schmid-Beurmann.

Wissenschaftler (Drittmittel): Drs. Artur Benisek & Lubica Hallmann, Dipl.-Min. Mathias Grams & Regina Selke, Dipl.-Chem. Markus Neumaier.

Technisches Personal: Petra Kluge.

Geophysik

Leitung: Prof. Dr. Wolfgang Rabbel.

Wissenschaftlicher (Land): apl. Prof. Dr. Peter Janle, Drs. Thomas Bohlen, Christian Goltz, Christof Müller, Harald Stümpel & Friedrich Theilen.

Wissenschaftler (Drittmittel): Drs. Said Attia al Hagrey, Dipl.-Geophys. Thies Beilecke, Filiz Bilgili, Bärbel Borth-Hoffmann, Denise de Nil, Ercan Erkul, Gerald Klein, Matthias Strahser, Derk Wachsmuth, Ulrike Werban & Susanne Wölz.

Kristallographie

Leitung: Prof. Dr. Wulf Depmeier.

Wissenschaftler (Land): apl. Prof. Drs. Michael Czank & Björn Winkler (bis 12.2001), Drs. Karl-Friedrich Hesse, Karsten Knorr, Stephanie Rath (seit 10.2002), Silke Rönnebeck (seit 09.2002).

Wissenschaftler (Drittmittel): Drs. Marek Hytha (bis 12.2001), Hannelore Katzke (seit 10.2002), Chris Pickard (bis 12.2001), Silke Rönnebeck, Dipl.-Min. Detlef Bischke (bis 12.2001), Michael Chall (bis 12.2001), Lars Ehm, Ute Hantsch (bis 05.2002), Andreas Kahle (bis 12.2001), Gisela Lentz (seit 04.2001), Lars Peters (seit 11.2002) & Henning Voigtländer; Dipl. Phys. Alexei Dubinen (05.2001-05.2002); Greys Glores Vega, M.Sc. (seit 12.2002).

Technisches Personal: Svetlana Bass, Dipl.-Ing. Hans-Heinrich Eulert, Eyke Kirchhof, Elke Richter, Karen Schmikale.

Küstengeologie

Leitung: Prof. Dr. Roberto Mayerle (bis 07.2001)

Wissenschaftler (Drittmittel): Dr. R. Narayanan, Piyamarn Leangruxa, Carlos Palacio, Fernando Toro, Jort Wilkens. Dipl.-Ing. Christian Winter.

Gastprofessor: Prof. Dr. Chandra Nalluri.

Lagerstättenkunde und Gesteinsphysik

Leitung: Prof. em. Dr. Hartmut Kern

Wissenschaftler (Land): Dr. Günter Braun (bis 10.2002)

Wissenschaftler (Drittmittel): Dr. Till Popp

Technisches Personal: Dipl.-Ing. Detlef Schulte-Kortnack.

Marine Geochemie

Leitung: Prof. Dr. Peter Stoffers

Wissenschaftler (Land): PD Drs. Reiner Botz & Karsten Haase; Drs. Carl-Dieter Garbe-Schön­berg, Mark Schmidt, Jan Scholten & Klaus Schwarzer.

Wissenschaftler (Drittmittel): Drs. Jan Fietzke, Susanne Fretzdorff, Nicole Stroncik & Tim Worthington, Dipl.-Geol. Markus Diesing. Maike Fischer, Kersten Horz, Sonja Klauke†; Marc-Sebastian Krienitz, Ulrike Schacht & Olaf Thiessen, Dipl.-Chem. Gerald Maroske.

Technisches Personal: Heidi Blaschek; Ingeborg Dold, Petra Fiedler, Hauke Laß, Christine Voigt.

Marine Mikropaläontologie

Leitung: Prof. Dr. Wolfgang Kuhnt

Wissenschaftler (Land): PD Dr. Mara Weinelt

Wissenschaftler (Drittmittel): Drs. Mikael Gustafsson & Silvia Hess, Dipl.-Geol. Manfred Maas, Renata Szarek, M.Sc.

Technisches Personal: Brigitte Salomon.

Paläontologie und Historische Geologie

Leitung: Prof. Dr. Priska Schäfer.

Wissenschaftler (Land): Drs. Beate Bader, Hanno Kinkel, Dr. Christian Samtleben.

Wissenschaftler (Drittmittel): Daniela Crudeli

Technisches Personal: Heidrun Aeffner, Wolfgang Reimers, Ute Schuldt, Barbara von Brevern.

Paläo-Ozeanographie und Marine Paläoklimaforschung

Leitung: Prof. Dr. Johann Michael Sarnthein-Lotichius.

Wissenschaftler (Land): PD Dr. Mara Weinelt, Drs. Uwe Pflaumann (bis 08.2001) & Michael Schulz.

Wissenschaftler (Drittmittel): Drs. Ann Holbourn, Christian Bühring & Thorsten Kiefer, Dipl. Biogeoch. Gretta Bartoli, Dipl.-Geol. Frank Kösters & Claudia Sieler.

Petrologie metamorpher und magmatischer Gesteine

Leitung: Prof. Dr. Volker Schenk.

Wissenschaftler (Land): Drs. Dietrich Ackermand (bis 03.2002), Peter Appel, Petra Herms & Peter Raase.

Wissenschaftler (Drittmittel): Drs. Timm John & Andreas Schumann.

Technisches Personal: Andreas Fehler, Dipl.-Ing. agr. Barbara Mader, Astrid Weinkauf.

Sedimentologie, Küsten- und Schelf-Forschung

Leitung: Prof. Dr. Karl Stattegger.

Wissenschaftler (Land): Drs. Klaus Schwarzer & Gerhard Unsöld.

Wissenschaftler (Drittmittel): Dr. Thomas Wolf-Welling.

Technisches Personal: Ursula Faber (bis 04.2002), Sigrid Mühlhan (bis 04.2002).

Statistische Geophysik/Geoinformatik

Leitung: Prof. Dr. Wolfgang Rabbel.

Wissenschaftler (Land): Dr. Christian Goltz.

Vergleichende Planetologie/Geodynamik

Leitung: Prof. Dr. Bernd Milkereit (bis 07.2001)

Wissenschaftler (Land): Prof. Dr. Peter Janle

Wissenschaftler (Drittmittel): Dipl.-Geophys. Tobias Karp.

Sonderforschungsbereich 574

Leitung: Drs. C. Goltz (A2), Mark Schmidt (A3) & Carl-Dieter Garbe-Schönberg (B4); Prof. Drs. Wolfgang Rabbel (B1) & Volker Schenk (C3).

Wissenschaftler (Drittmittel): Dr. Timm John, Dipl.-Geophys. Denise de Nil, Dipl. Geol. Ulrike Schacht.

Gastdozenten, Stipendiaten, Graduiertenkolleg:

Gastdozenten, Gastforscher:

Prof. Dr. Venerander Amaro, Ufrn Natal (10.-11.2002), bei Prof. Stattegger.

Dr. Natalia Artemieva, Inst. for Dynamics of Geospheres, Moskau (10.-11.2002) bei Prof. Janle.

Dr. Akbar Baghvand, Faculty of Environ. Studies, Uni Tehran, Iran (07.-09.2001) bei Prof. Dahmke.

Prof. Dr. Hassane Chellai, Uni Marrakech, (Dfg, 08.2001-09.2001) bei Prof. Kuhnt.

Prof. Dr. Vesselin Dekov, Uni Sofia, (seit 10.2002) bei Prof. Stoffers.

Prof. Dr. Andrew Gale, Nat. Hist. Museum & Uni Greenwich, bei Prof. Kuhnt.

Dr. Andrew Gooday, Southampton Oceanographic Center, bei Prof. Kuhnt.

Dr. Amr Hamouda, Inst. of Oceanography, Alexandria, (08.-10.2002) bei Dr. al Hagrey.

Dr. Roger Heikinian, Ifremer Brest (Humboldt-Preisträger, 02.2001-01.2002) bei Prof Stoffers.

Dipl.-Ing. Götz Hornbruch, Uni Hannover, Inst. für Wasserwirtschaft, Hydrologie und landwirtschaftliche Wasserbau (14.11.02-12.12.2002) bei Prof. Dahmke.

Mr. Hussin M. Hussin, Ministry of Irrigation, Damascus, (06.-07.2001) bei Dr. al Hagrey.

Prof. Dr. Sergey Krivovichev, Uni St. Petersburg, Russland (Humboldt, seit 09.2002), bei Prof. Depmeier.

Mr. Mahomed Melhem, Ministry of Irrigation, Damascus (06.-07.2001) bei Dr. al Hagrey.

Prof. Dr. Gulio Morteani, bei Dr. Ackermand.

Lin Qi, Lecturer, Dept of Environ. Engg., Uni Zhejiang (05.-10.2001) bei Prof. Dahmke.

Dipl.-Ing. Sebastian Schlenz, Uni Hannover, Inst. f. Wasserwirtschaft, Hydrologie u. landwirtschaftl. Wasserbau, Hannover (11.02-12.2002) bei Prof. Dahmke.

Prof. Dr. Li Shao, Tongji Univ. Shanghai (06.-09.2002) bei Prof. Stattegger.

Prof. Dr. Theodore Razakamanana, Uni Toliara (05.2002-08.2002) bei Prof. Stattegger.

Prof. Dr. Pierre Toledano, Uni Amiens (Mercator, 06.2002-02.2003) bei Prof. Depmeier.

Prof. Dr. Helene Vital, Ufrn Natal (10.-11.2002) bei Prof. Stattegger.

Dr. Zhimin Yian, Uni Shanghai (Humboldt, 03.2000-09.2001, 12.2001) bei Profs. Kuhnt & Sarnthein.

Dr. Nikolai Zhigadlo, Akad. der Wissenschaften, Minsk (Daad, 09-11.2002) bei Prof. Depmeier.

Prof. Dr. Bert van der Zwaan, Uni Utrecht, bei Prof. Kuhnt.

Stipendiaten, Graduiertenkollegiaten:

Kevin Aanyu, Dept. of Geology, Uni Kampala (09.-11.2002)

Humphrey Njeatih Ajonina, Dept. of Earth Sci., Uni Yaounde i Cameroon (04.-05.2002).

Nelson Boniface, Dept. of Geology, Uni Dar es Salaam (09.2002-02.2003).

Dipl.-Geophys. Beatrice Cailleau, Graduiertenkolleg.

Jorge Campa-Molina, Uni Guadalajara.

Sherif Hanafy, M.Sc.

Viktor Iwanov, Bulgarien (Eu Erasmus, 10.2001-03.2002).

Hiroshi Kawamura, Japan, (Daad, 1997-2001).

Denis Kozlenko, Dipl.-Phys., Jinr Dubna.

A. Llobet, B.Sc., Uni Barcelona.

Josibel Gomez de Oliveira, M.Sc., Ufrn Natal (Capes/Daad, seit 10.2002).

Luciano Caldas de Oliveira, M.Sc., Ufrn Natal (Capes/Daad, seit 04.1999).

Dipl. Geol. Mikhail Poutivtsev, (12.2001-07.2002)

Dipl.-Geol. Alexander Schimanski, Graduiertenkolleg.

Marcella Sodde, Dept. Di Ingegneria del Territorio, Uni Cagliari, (seit 10.2002).

Viktor Soto, M.Sc., Unam Ensenada, (Dfg, Bmz, 06-07.2001, 09.2002).

Werner Farkett Tabosa, M.Sc., Ufrn Natal (Capes/Daad, seit 10.2002).

Laura Lopez de la Torre, M. Sc., Unam Ensenada, (Dfg, Bmz, Conacyt, 03.-05.2002).


Darstellung der Forschungsarbeiten in Jahren 2001 und 2002

Geologie

Meeresgeologie

Forschungstauchen

Wissenschaftlicher Leiter des Forschungstauchzentrums: Prof. Drs. P. Stoffers/K. Stattegger; Dr. K. Schwarzer.

Tauchausbildungsleiter: Theodor Kollatschni/Hubert Kraus.

Die wissenschaftliche Tauchausbildung und der projektbezogene Einsatz von Forschungstau­chern sind wesentliche Bestandteile meereskundlicher und geomariner Forschungsarbeiten. Mit ihren Erkundungs- und Kartierungsarbeiten sowie der Betreuung wissenschaftlicher Experi­mente leistet die wissenschaftliche Tauchgruppe wesentliche Beiträge zum erfolgreichen Abschluss zahlreicher, marin und limnisch ausgerichteter Forschungsprojekte. Die durchgeführ­ten Untersuchungen finden ganzjährig statt mit Schwerpunkte in der Nord- und Ostsee.

In einer insgesamt 9-wöchigen, ganztägigen Ausbildung werden pro Jahr 12 - 13 Bewerber zum geprüften Forschungstaucher ausgebildet. Die Ausbildung ist institutsübergreifend. Die jährliche Stärke der wissenschaftlichen Tauchgruppe umfasst ca. 30 ausgebildete Forschungstaucher.

Taucheinsätze wurden im Rahmen folgender Forschungsvorhaben durchgeführt:

Institut für Geowissenschaften der Universität Kiel: Regenerierung von Materialentnahme­stellen in Nord- und Ostsee; Erforschung der Ffh-Lebensraumtypen Sandbank und Riff in der AWZ der deutschen Nord- und Ostsee.

Institut für Meereskunde Kiel, Meeresbotanik: Bestandsaufnahme der epibenthischen Lebens­gemeinschaften sowie der Ökoverhältnisse und Änderungen.

Zoologisches Institut der Universität Kiel: Wechselwirkungen zwischen Epibionten, Mies­muscheln und Krebsen.

Institut für Ur- und Frühgeschichte: Untersuchungen in Binnenseen und der westlichen Ostsee (Küstenvorfeld Schlei, Neustadt).

Archäologisches Landesamt Schleswig-Holstein: Unterwassergrabung und Bergung des Wracks eines hochmittelalterlichen Frachtseglers in der Schlei vor Karschau. Prospektion der Fundstelle einer hölzernen Schleifähre im Haddebyer Noor. Schauplatz der Kapitulation eines schwedischen Geschwaders während des Großen Nordischen Krieges im April 1721. Prospek­tion der Fundstelle von gusseisernen Kanonen und zugehörender Munition. Diverse Prospektio­nen und Probenahmen für Datierungen.

Jahresübersicht Forschungstaucheinsätze

Jahr

Gesamtzahl der Taucheinsätze

Anzahl der Tauchstunden

Unfälle

2001

45

163

Keine

2002

156

357

Keine

Angewandte Küstengeologie/Küsteningenieurwissenschaften

Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. R. Mayerle

Die Vertiefung der Kenntnisse über den Ablauf von Naturvorgängen in dem Übergangsbe­reich vom Land zum Meer sowie die Erforschung der postglazialen Küstenent­wicklung gehören zu den Schwerpunkten der Arbeitsgruppe Küstengeologie/Küsteningeni­eurwissenschaften. Der Gewichtung anthropogener Einflüsse auf Prozesse im Küstenbereich und zukunftsweisende Prognosen auf der Basis von Modellierungen wird besondere Bedeutung beigemessen. Vor dem Hintergrund der fortdauernden Diskussion um Klima- und Meeres­spiegelschwankungen erlangen diese Arbeiten gerade im Hinblick auf deren Auswirkungen auf die Küstenbereiche ein wachsendes Maß an Bedeutung.

Im Berichtszeitraum wurde der Masterstudiengang ”Coastal Geosciences and Engineering”, gefördert von Land Schleswig-Holstein und Daad, weitergeführt.

Sedimentologie, Küsten- und Schelf-Forschung

Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. Karl Stattegger.

Die Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe sind:

·         Spätpleistozäne und holozäne Küstenentwicklung, Beeinflussung durch Klimawechsel

·         Deglaziale/Holozäne Meeresspiegelschwankungen

·         Sedimentdynamik in Küsten- und Schelfgebieten

·         Sedimenteintrag von Flussmündungs-Systemen, Bilanzierung terrigener Stoffflüsse

·         Anthropogener Impakt in Küstenzonen

In Koop. mit: Bsh Hamburg, Ftz Busum; Geomar Kiel; Iow Rostock; Mar. Inst. Gdansk; Pol. Acad. Sci. Warsaw; Vietnam Inst. Oceanogr. Hanoi, Nha Trang; Unis Hamburg; Bre­men; Dalhousie, Halifax; Ho Chi Minh City; Gent; Greifswald; Klaipeda; Kuala Tereng-ganu; Lund; Penn. State; Pernambuco, Recife; Poznan; Rio Grande do Norte, Natal; South-hampton; Szczecin; Tartu; Toliara, Madagaskar; Tongji, Shanghai; Turku; Victoria (B.C.).

Unitwin Kooperation Program zwischen der Unesco und dem Euro-Arab Research Net­work (Earn) Unesco; seit 02.2002: Bahrain, Jordanien, Marokko, Oman, Palästina, Qatar, Vereinigte Arab. Emirate, und Unis Kiel, Göteborg, Nizza, Valencia & Westminster.

Holozäne Meeresspiegelschwankungen zwischen Touros & Areia Branca, NO-Brasilien

Projektleiter: Prof. Dr. K. Stattegger                                                        Förderung: Daad, Capes

Mitarbeiter: Dr. K. Schwarzer, L. Caldas de Oliveira, M.Sc.

In Koop. mit: Prof. Drs. H. Vital, V. Amarao, W. de Medeiras, T. Araujo, M. Maia.

Laufzeit: 01.2002 bis 12.2003

In enger Zusammenarbeit mit brasilianischen Partnerinstitut, Departamento de Geologia der Universität Natal und Departamento de Oceanografia der Universität Recife wurden die land- und seeseitigen Untersuchungen zur holozänen Entwicklung der Nordküste von Rio Grande do Norte und der heutigen Hydro- und Sedimentdynamik am Innenschelf fortgesetzt. Wichtig in diesem Projekt ist die Ausbildungskomponente für brasilianische Studenten. Dazu wurden mehrere Kompaktkurse zu den Themen Sedimentologie, Küstengeologie und Meeresspiegelschwankungen an den Universitäten Natal und Recife abgehalten, sowie praktische Übungen zur Hydroakustik, Seegrundkartierung und Probennahme.

Holozäne Küstenentwicklung und heutige Küstendynamik in Rio Grande do Norte (Nordost-Brasilien)

Projektleiter: Prof. Drs. K. Stattegger & H. Vital                                             Förderung: Dfg, Gtz

Mitarbeiter: Dr. K. Schwarzer, L. Caldas de Oliveira M.Sc., H. Beese, C. Einig, S. Hustedt, F. Paschelke, C. Riedel, V. Röber, K. Rotzoll, M. Becker.

In Koop. mit: Prof. Dr. P. Grootes, Leibniz Labor, Cau Kiel; Prof. Drs. V. Amaro & W. de Medeiras; W.F. Tabosa, M.Sc. & J. Gomez de Oliveira, M.Sc.; alle Uni Natal.

Laufzeit: 10.1999 bis 12.2002

Nach den neuen Ergebnissen der ersten Projektphase lässt sich der innere Kontinentalschelf in zwei morphologische Zonen untergliedern: die östliche Zone besteht aus submarinen Dünen, die bei einem hohen Sedimentangebot von einer starken Meeresströmung aus Südost als Transportkörper entstehen. Die westliche Zone besteht aus submarinen Sandrücken, die aus einer Kombination von ozeanischen Strömungen aus Nordost und Ost hervorgehen.

Die Sedimentation während des Holozäns ist von Meeresspiegelschwankungen, Küsten­strömen und dem Wandern von Küstendünen mit der Bildung von Nehrungen gesteuert. Sedimente aus der Paläo-Lagune bei São Bento und Caiçara sind auf dem Niveau von 3 m unter dem heutigen Meeresspiegel 7000 (Kalender) Jahre alt und zeigen, dass der Meeres­spiegel kurz danach seine heutige Position passiert hat. Der holozäne Hochstand wurde mit 1,2 m über dem heutigen mittleren Meeresspiegel vor 5900 Jahren erreicht. Danach fiel der Meeresspiegel kontinuierlich auf seine heutige Position. Pleistozäne Beachrocks konnten mit U/Th-Datierungen dem vorletzten eemzeitlichen Meeresspiegelhochstand mit Altern zwischen 120 000 und 130 000 Jahren zugeordnet werden.

Vereisungsgeschichte der West- und Ostantarktis in Beziehung zu den globalen Meeresspiegel- und Klimaschwankungen (Odp Legs 178, 188)

Projektleiter: Prof. Drs. K. Stattegger, D. Fütterer & J. Thiede.                              Förderung: Dfg

Mitarbeiter: Dr. T. Wolf-Welling

In Koop. mit: Dr. M. Setti, Uni Pavia; Dr. C. Pudsey, Brit. Antarc. Surv., Cambridge; Dr. M. Iorio, Geomare Sud, Neapel; Drs. A. Camerlenghi & M. Rebesco, Uni Triest; Prof. Dr. E. Cowan, Appal. State Uni; Drs. R. Gersonde & H. Grobe, AWI Bremerhaven.

Laufzeit: 02.2000 bis 02.2001

Im Rahmen dieses Auswerteprojekts von Odp-Kernen vom west- und ostantarktischen Kon­tinentalrand konnten mit Hilfe eines Multiproxy-Parameteransatzes (Korngrößenvariationen, mineralogische Zusammensetzung der Grob- und der Tonfraktion, Produktivitätsindikatoren) einige offene Fragen zur känozoischen Vereisungsgeschichte beantwortet werden. Aus den Proxydaten konnten Ansätze für plio/pleistozäne größerskalige Volumenänderungen der antarktischen Eisschilde mit ihren wechselnden Eisrandlagen sowie Veränderungen in der Tiefen- und Bodenwasserzirkulation im Südpolarmeer bestimmt werden..

SO-140, Südmeer III, Teilprojekt 3: Spätquartäre Stoffflüsse und Sedimentation am Vietnam-Schelf

Projektleiter: Prof. Dr. K. Stattegger                          Förderung: Bmbf, Dfg, Graduiertenkolleg “Dynamik globaler Kreisläufe im System Erde”

Mitarbeiter: Dipl.-Geol. S. Steinke & A. Schimanski; W. Szczucinski, M.Sc.

In Koop. mit: Prof. Drs. M. Sarnthein & P. Grootes, Cau Kiel, Dr. M. Wiesner, Uni Hamburg; Prof. Dr. D. Scott, C. Sharma, M.Sc. Uni Dalhousie, Halifax, Prof. Dr. S. Calvert, Dipl.-Geol. M. Kienast, Uni Vancouver; Prof. Dr. S. Lorenc, R. Jagodinski, M.Sc., Uni Poznan; Drs. Nguyen Van Bach, Nguyen Huy Phuc & Nguyen Trung Tanh, Ncst-Hsio Hanoi.

Laufzeit: 04.1999 bis 03.2002

An 25 Sedimentkernen wurde die deglaziale und holozäne Entwicklung des Vietnam-Schelfs untersucht. Am engen zentralvietnamesischen Schelf wurde im dem Holozän ein bis zu 40 Meter mächtiger klastischer Sedimentkeil abgelagert, während die Sedimentation am nördli­chen Sunda Schelf mit Ausnahme des Mekong-Deltasund im Südteil des Golfs von Tonkin stark reduziert und von vielen Hiaten geprägt ist. Mit Hilfe fazieller Untersuchungen der Sedimente konnten die Ablagerungsbedingungen rekonstruiert werden. AMS-Radio­karbondatierungen ermöglichten eine hochauflösende chronostratigraphische Alterskontrolle der sedimentären Prozesse während der letzten 20 000 Jahre. Daraus wurden neue Daten zum deglazialen Meeresspiegelanstieg abgeleitet.

Die Liefergebiete der unterschiedlichen Schelfregionen ließen sich mit geochemischen Untersuchungen, vor allem Sr- und Nd-Isotopenmessungen präzisieren und auch die terrige­nen Sedimentflüsse mit ihrer klimatischen Steuerung in ihrer zeitlichen Abfolge bilanzieren.

Holozäne Küstenentwicklung, Meeresspiegelschwankungen und terrigene Sedimenta­tion am Kontinentalschelf bei Toliara (Ifaty - St. Augustin), Südwest-Madagaskar

Projektleiter: Prof. Drs. K. Stattegger & A. Dina                                        Förderung: VW-Stiftung

Mitarbeiter: Drs. K. Schwarzer & K. Ricklefs; C. Vogel

In Koop. mit: Prof. Dr. P. Grootes, Leibniz Labor, Cau Kiel; Dr. D. Ackermand, Cau Kiel, Prof. Dr. T. Razakamanana, Uni Toliara, Madagaskar.

Laufzeit: 04.2002 bis 03.2005

Das Gesamtziel der geplanten Untersuchungen liegt in der Rekonstruktion und Bilanzierung der zur Zeit noch wenig bekannten Küstenentwicklung und der Meeresspiegelschwankungen an der Südwestküste von Madagaskar während des Holozäns sowie in der Analyse der heute ablaufenden hydro- und sedimentdynamischen Prozesse am Kontinentalschelf. Schwer­punkte bilden (1) die räumlich-zeitliche Rekonstruktion des Küstenraumes für die letzten 10000 Jahre mit Hilfe zeitlich hochauflösender Stratigraphie aus Radiokarbon- und U/Th Altersdatierungen (2) die Erstellung einer Meeresspiegelkurve (3) die bathymetrische und morphodynamische Aufnahme des Innenschelfs mit einer prozessorientierten Klassifikation des Ablagerungsraumes von der Küste bis zum vorgelagerten Korallen-Barriere-Riff (4) die Quantifizierung des terrigenen Sedimenteintrags durch die Flüsse Onilahy und Fihérénana und der biodetritischen Sedimentation aus dem Riff als wichtige Steuergrößen des Sediment­haushalts am Schelf und (5) die Bilanzierung von Hydrodynamik und Sedimenttransport im Jahreszyklus und während der letzten 40 Jahre auf der Grundlage von land- und seeseitigen Geländearbeiten und der Auswertung von Satelliten- und Luftbildern.

Regenerierung von Materialentnahmestellen in Nord- und Ostsee

Projektleitung: Dr. K. Schwarzer                                                                              Förderung: Bmbf

Mitarbeiter: Dipl. Geol. M. Diesing, H. Beese, Wiss. Tauchgruppe, IfG.

Arbeitsgebiete: Nordsee: Sylt, Pellworm; Ostsee: Tromper Wiek, Küstenvorfeld Fischland.

In Koop. mit: Bsh (Projektkoordinator), Alr Husum, Ftz Westküste Büsum.

Laufzeit:03.1999 bis 12.2001

Langfristige Auswirkungen verschiedener Abbautechniken in Sand- und Kieslagerstätten sowie die Verfüllungs- und Regenerationsprozesse ausgebeuteter Lagerstätten waren bisher wenig bekannt. In beiden Meeresgebieten wirken trichterförmige Strukturen als Sediment­fallen, wobei das Füllmaterial einen lockeren Kornverband aufweist als der autochthone Meeresboden. In den flacheren Bereichen wirken bis zu 5 m tiefe Entnahmetrichter als Sink­stofffallen für Silt und organisches Material. Das Füllmaterial stammt überwiegend aus der unmittelbaren Nachbarschaft oder gelangt durch Abbruch der steilen Flanken in die Trichter. Eine völlständige Verfüllung wurde nur im Bereich des Hohen Watts bei Pellworm und bei den flachen Entnahmestrukturen vor dem Fischland beobachtet. In den übrigen Bereichen bleiben die Entnahmestrukturen weitgehend erhalten. Die Untersuchungen in der Tromper Wiek zeigen, dass unterhalb von 20 m Wassertiefe auch nach 12 Jahren keine Veränderungen an den Entnahmespuren stattgefunden haben.

Erforschung der Ffh-Lebensraumtypen Sandbank und Riff in der Awz der deutschen Nord- und Ostsee

Projektleitung: Dr. K. Schwarzer                                                                                   Förderung: BfN

Mitarbeiter: Dipl. Geol. M. Diesing, H. Beese, Wiss. Tauchgruppe, IfG.

Arbeitsgebiet: Nordsee: Elbe-Urstromtal, Seegebiet nördlich von Borkum, Ostsee: Adlergrund, Kadet-Rinne, Fehmarn-Belt.

In Koop. mit: Bsh Hamburg.

Laufzeit: 05.2002 bis 04.2003

Ziel ist zunächst eine flächendeckende Bestandsaufnahme von Bereichen der Nord und Ostsee, die für die Ausweisung alls Ffh (Fauna, Flora, Habitat) Lebensraumtypen geeignet erscheinen. In einem weiteren Schritt wird anhand von Aufnahmen aus dem Hydroakustik­archiv, die bis 25 Jahre zurückliegen, versucht, Aussagen über langfristige Veränderungen in der Sedimentverteilung zu erhalten. Erste Vergleiche aus dem Nordseebereich (randliches Elbeurstromtal) zeigen eine überraschende Lagekonstanz von Sedimentverteilungsmustern. Im Ostseebereich konnte eine 100 km² umfassende, flächendeckende und hochauflösende Side-Scan Sonarkartierung von Bereichen des Adlergrundes durchgeführt werden.

Eumarsand

Projektleitung: Dr. K. Schwarzer                                                                                    Förderung: Eu

Mitarbeiter: H. Beese

Arbeitsgebiet: Nord- und Ostsee

In Koop. mit: Oceanogr. & Mar. Environment Dept., Fundacion Azti, Koordinator; School of Ocean and Earth Science, Uni Southampton; Renard Centre of Marine Geology, Uni Gent; Nat. & Kapodistrian Uni Athen, Faculty of Geology; Mar. Sci. Dept., Uni Aegean; Op. Oceanogr. Dept., Mar. Inst. Gdansk; Géomorphologie Dynamique et Aménagement Littoraux, Uni Littoral Côte d' Opale, Dunkerque; Civil Engg. Dept., Uni Twente, Enschede.

Laufzeit: 11.2002 bis 10.2005

Ziel des Networks ist es, junge hochqualifizierte Wissenschaftler mit Methoden und Proble­men der Materialentnahmen im Offshorebereich vertraut zu machen. Schwerpunkte liegen sowohl bei der Entnahmetechnik, als auch bei dem Einfluss von Materialabbau auf die Küstenstabilität, das Küstenökosystem und der Regeneration der Entnahmestellen. Als prak­tische Arbeitsgebiete wurde für den Nordseebereich ein aktuelles Entnahmegebiet vor der belgischen Küste gewählt, der regionale Schwerpunkt für die Aktivitäten in der Ostsee liegt nordöstlich der Insel Rügen. Sämtliche Aktivitäten im Ostseebereich werden vom IfG koordiniert. Die bisher durchgeführten Arbeiten bestanden in der Zusammenstellung von verfügbarer Literatur über Materialentnahmen in deutschen Hoheitsgewässern.

Untersuchungen zu Sohlsicherungsmaßnahmen am Hafen List/Sylt

Projektleitung: Dr. K. Schwarzer                                                       Förderung: Land Schl.-Holstein

Arbeitsgebiet: Nordsee, Sylt

Laufzeit: 10.1995 bis 06.2002

In Koop. mit: Alr Husum, Ftz Westküste Büsum.

Die Standsicherheit von Bauwerken im Küstenbereich kann unmittelbar mit hydrolo­gischen und sedimentologisch/morphologischen Veränderungen verbunden sein. Zur Stabi­lisierung der Standsicherheit der Molen und zum Schutz vor Kolkungen des Hafens List/Sylt wurden erstmals m³-große, mit Sand gefüllte Geotextilsäcke als flexible Elemente verwen­det. Die bisherigen Untersuchungen zeigen keinen Einfluss auf das unmittelbare Meeres­bodenumfeld. Neben der kontinuierlichen Beobachtung durch Seitensicht-Sonaraufnahmen wird seit 2000 auch eine Unterwasservideokamera eingesetzt. Instabilitäten am Bauwerk sowie Erosionserscheinungen am Fuß der Geotextilelemente wurden bisher nicht beobachtet. Das Bauwerk selbst dient bis in 20 m Wassertiefe benthischen Organismen als Hardground.

Marine Mikropaläontologie

Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. W. Kuhnt

Die Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe waren:

-   Zyklische biogene Sedimentation mittelkretazischer Erdölmuttergesteine.

-   Biodiversität und Taphonomie benthischer Foraminiferen im Arktischen Ozean.

-   Biogeographie benthischer Foraminiferen im kretazischen Atlantik.

-   Klimatische und ozeanographische Entwicklung des westlichen Zentralatlantiks unter „Treibhaus“-Bedingungen (Kreide und Paläogen, Leg 171B, Blake Nose).

-   Hochauflösende Rekonstruktion mittelkretazischer Meeresspiegelfluktuationen.

-   Paläoproduktivitäts-Fluktuationen im südchinesischen Meer (ODP Leg 184).

-   Paläoozeanographie des südaustralischen Kaltwasser-Karbonatrandes (Great Australian Bight, Odp Leg 182).

-   Mittelmiozäne Klima-, Produktivitäts-, und Zirkulationsänderungen.

-   Rasche Klimawechsel während des Cenoman/Turon-Ereignisses.

-   Paläoproduktivitäts-Fluktuationen in der westlichen Timor-See.

-   Einfluss der Golfstrom-Variabilität auf benthische Foraminiferen-Gemeinschaften in der Florida-Strasse.

-   Molekulargenetik benthischer Tiefseeforaminiferen der Karibik, der Dänemarkstraße und der indonesischen Ozeanpassage.

In Koop. mit: Natural History Museum, London; AWI Bremerhaven; Unis Bremen; UC London; Marrakesch; Dakar-Fang; Nice-Sophia Antipolis; Tongji, Shanghai; Philippine National, Manila; Taiwan National, Taipeh.

Frequenz, Amplitude und paläoozeanographische Auswirkungen oberkretazischer eustatischer Meeresspiegelschwankungen: Küsten-Beckenkorrelation am Rand der tektonisch stabilen Sahara-Plattform (Tarfaya-El Aaiun, Sw-Marokko)

Projektleiter: Prof. Dr. W. Kuhnt.                                                                                Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. H. Gebhardt, Dipl.-Geol. A. Trapp.

In Koop. mit: Dr. T. Wagner, Uni Bremen; Prof. Dr. H. Chellai, Uni Marrakesh.

Laufzeit: 1999 bis 2003

Hauptziel des Projektes ist es, ausgehend von einem biostratigraphisch, zyklostratigraphisch und paläozeanographisch hochauflösendem Idealprofil aus dem Zentralbereich des mittel­kretazischen Schelfbeckens von Tarfaya (Explorationsbohrung S75), einzelne Zyklen und Sedimentationsereignisse entlang einer Becken-Küsten-Traverse zu verfolgen um damit eine präzise Korrelation zwischen Fluktuationen in den paläozeanographischen Rahmenbedin­gungen und dem Meeresspiegel auf Milankovitch-Zeitskalen zu erstellen. Mit diesem Ansatz soll auch die eustatische Meeresspiegelkurve von Haq & Vail (1988) für das Zeitfenster des Cenoman, in dem für eine eisfreie Welt ungewöhnlich rasche und bedeutende Meeresspiegelschwankungen postuliert werden, auf ihre zeitliche (Frequenz) und räumliche (Ampli­tude) Zuverlässigkeit überprüft werden. Als Korrelationswerkzeuge werden dabei neben den Befunden aus detaillierten Geländekartierungen und Biostratigraphie auch stabile Isotope sowie organische und anorganische geochemische Signale eingesetzt.

Mittelmiozäne Klima-, Produktivitäts- und Zirkulationsänderungen im Bereich der Great Australian Bight (Leg 182) und vor NW Australien (Leg 122)

Projektleiter: Prof. Dr. W. Kuhnt.                                                                                Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. A. Holbourn

Laufzeit: 2000 bis 2001

Isotopenstratigraphie der miozänen Abschnitte der Bohrungen 1126 und 1134 am südaustra­lischen Kontinentalrand ermöglichte eine genaue Korrelation dieser Bohrungen, eine genau­ere Abschätzung des zeitlichen Umfangs von Schichtlücken und die Zusammenstellung einer nahezu kompletten synthetischen Isotopenkurve für den Bereich des mittelmiozänen δ13C-Maximums (“Monterey-Exkursion”, 13,6-16,5 Ma). Auch für Site 761 am nordaustralischen Kontinentalrand konnte erstmals eine vollständige benthische Isotopenkurve für den Bereich des mittelmiozänen Klimaoptimums (Mco) und die darauffolgende Abkühlungssphase er­stellt werden, die auch den kritischen Abschnitt des δ13C-Zyklus CM5 vollständig erfasst. Diese neuen Isotopendaten belegen den Einfluss einer kühleren, besser ventilierten Zwi­schenwassermasse am südaustralischen Kontinentalrand bereits vor etwa 16 Ma und damit deutlich früher als im indischen Ozean, und auch deutlich vor der anhand der Isoto­penkurve von Site 761 klar nachvollziehbaren Ausdehnung des Ostantarktischen Eisschildes zwischen 14,5 und 13,9 Ma. Eine Korrelation dieser bisher vollständigsten mittelmiozänen δ18O-Kurve mit der globalen Meeresspiegelkurve belegt, dass die Zunahme der benthischen δ 18O-Werte ab etwa 14,8 Ma von der Zunahme des globalen Eisvolumens gesteuert wurde.

Rasche Klimawechsel während des Cenoman/Turon-Ereignisses: Studie eines natürli­chen Klimaexperiments in der Erdgeschichte

Projektleiter: Prof. Dr. W. Kuhnt                            Förderung: Eu, Htm Network-Program

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. M. Gustafsson

In Koop. mit: Nioz Texel; Uni Newcastle (Unew); Inst. für Chemie & Biologie des Meeres, Uni Oldenburg, Oxford Uni (Uoxf-Dg), Mpi für Mar. Microbiol., Bremen; Uni Milano (Dsdt-Um).

Laufzeit: 2000 bis 2003

In einer multidisziplinären Studie werden die Ursachen und klimatischen Auswirkungen der extremen marinen Kohlenstoffakkumulation im Bereich der Cenoman-Turon-Grenze unter­sucht. In insgesamt drei Schlüsselprofilen (Gubbio, Italien, Bohrung S57, Tarfaya Marokko und Eastbourne, England) wurden hochauflösende Kohlenstoffisotopenkurven zur strati­graphischen Korrelation sowie geochemische und mikropaläontologischem Produktivitäts- und Kohlenstofffluss-Anzeigern sowie molekulare Anzeiger für Anoxia und Kohlendioxid-Gehalt der Atmosphäre eingesetzt. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen liefern deutliche Hinweise darauf, dass Fluktuationen der Kohlenstoffakkumulation an der Cenoman-Turon Grenze rasch und nachhaltig verliefen und signifikante Auswirkungen auf den Kohlen­dioxidgehalt der Atmosphäre hatten.

Paläoproduktivitäts-Fluktuationen in der westlichen Timor-See über die letzten 450 000 Jahre: Relation zum Indonesian Throughflow, der globalen Meeresspiegel­kurve, dem Westpazifischen Warm Pool und dem ostasiatischen Monsun-System

Projektleiter: Prof. Dr. W. Kuhnt                                                                                 Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. A. Holbourn, Dr. H. Kawamura

Laufzeit: 2001 bis 2005

Produktivitätsfluktuationen im östlichen indischen Ozean (Bereich des Indonesian Through­flow am Westende der Timor See) wurden in hoher zeitlicher Auflösung (100 bis 1000 Jahre) für die letzten 450.000 Jahre erfasst. Hierfür wurden verschiedene Kohlenstofffluss- und Paläoproduktivitätsproxies (Akkumulationsraten, Diversität und Artenzusammensetzung benthischer Foraminiferen, Dinoflagellaten-Gemeinschaften, Kohlenstoffisotopen plankti­scher sowie epibenthischer und endobenthischer Foraminiferen, Karbonat-, Toc- und Chlorin-Akkumulationsraten) gleichzeitig eingesetzt und ihre Aussagekraft verglichen. Deutliche langfristige glaziale/interglaziale Unterschiede in der Paläoproduktivitätsentwick­lung wurden in der ersten Phase des Projekts nachgewiesen, detailliertere Rekonstruktionen der kurzfristigen Variabilität während einzelner Schritte des Meeresspiegelanstiegs sowie hochfrequenter Fluktuationen [z.B. Dansgaard-Oeschger (D-O) Ereignisse] stehen noch aus. Ziel der weiteren Untersuchungen ist es deshalb, die Variabilität des indonesischen Durch­stroms während folgender Phasen bedeutender Meeresspiegel- Zirkulations- und Klimaän­derungen in hoher Auflösung zu entschlüsseln: Terminationen I, II, V sowie δ18O-Stadium 3. Wir hoffen damit (a) kritische Schwellenwerte, an denen der Meeresspiegelanstieg deutliche Änderungen in der Durchstromintensität bewirkt, bestimmen zu können, (b) den Verlauf von Meeresspiegel- und paläo-klimatischen/ozeanographischen Änderungen während der Termi­nationen I, II, und V genau erfassen und korrelieren zu können und (c) damit einen Beitrag zur Beantwortung der offenen Frage nach der Rolle der Tropen in der orbital-gesteuerten glazialen Klimazyklik zu leisten.

Impact des Golfstroms auf Sedimentationsmilieu und Benthosgemeinschaften in der Südlichen Florida-Strasse (Goldflos)

Projektleiter: Prof. Dr. W. Kuhnt                                                                               Förderung Bmbf

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. J. Schönfeld

In Koop. mit: Prof. Dr. W.C. Dullo & Dr. D. Nürnberg, Geomar.

Laufzeit: 2002 bis 2004

Der Schwerpunkt dieses als Pilotstudie ausgerichteten Teilprojektes liegt in der Untersu­chung des Golfstroms, der als klimasteuernder Faktor mit warmem, salzreichen Oberflächen­wasser die atmosphärische Zirkulation der gemäßigten nördlichen Breiten und die thermo­haline Konvektion im nördlichen Nordatlantik mit beeinflusst. Der gegenwärtige Einfluss des Strömungsregimes auf Benthosgemeinschaften und Oberflächensedimente soll an Ober­flächenproben untersucht werden. Dabei gilt es biotische und granulometrische Proxies für die Intensität von Bodenströmungen, die im Einflussbereich des Mittelmeerausstroms vor Iberien entwickelt wurden, auf ihre überregionale Anwendbarkeit hin zu testen. Erste Unter­suchungen aus der nördlichen Florida-Straße belegen, dass strömungsindikative Benthosfora­miniferenarten auch hier vorkommen. Ist die Anwendbarkeit der biotischen und granulo­metrischen Strömungsindikatoren im Abgleich mit der rezenten hydrodynamischen Situation erwiesen, soll an Sedimentkernen die Intensität des Golfstroms im δ18O-Stadium 2 und 3 in unterschiedlichen Wassertiefen abgeschätzt werden. Aus dem Querschnitt der Meeresstraße, der durch das jeweilige Meeresspie­gel-Niveau definiert wird, und den Oberflächenwasser-Temperaturen sind dann glaziale Durchfluss- und Wärmetransportraten in der Florida-Straße abzuschätzen und die Größenordnung ihrer Schwankungen während kurzfris­tiger Klimawechsel im δ18O-Stadium 3 einzugrenzen. Die Ergebnisse können als sekundäre Quelldaten in die großräumige Modellierung des Zirkulationsgeschehens im Nordatlantik während lang- und kurzfristiger Klimawechsel mit einbezogen werden.

Mittelmiozäne Isotopen- und paläoozeanographische Ereignisse im östlichen Indischen Ozean und im Westpazifik: Welche Rolle spielte die Indonesische Ozeanpassage?

Projektleiter: Prof. Dr. W. Kuhnt                                                                                  Förderung Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. A. Holbourn

Laufzeit: 2002 bis 2004

Ziel der Untersuchungen ist eine Rekonstruktion der Tiefenwasser-Ventilation sowie der Biogeographie und Evolution benthischer Tiefseeforaminiferen im mittleren Miozän an drei kritischen Lokalitäten auf der pazifischen Seite der indonesischen Ozeanpassage (Ontong Java Plateau, Odp Site 806), innerhalb der Passage (südchinesisches Meer, Tiefentransekt der Odp Sites 1146 and 1148) und am Westende der Passage (NW Australischer Kontinen­talrand, Odp Site 761). Sediment-Farbreflektionsdaten, Gehalte an organischem Kohlenstoff und Karbonat sowie die Isotopensignatur benthischer Tiefseeforaminiferen sollen als Proxy-Indikatoren für die Tiefenwasser-Ventilation eingesetzt und auf astronomischen Zeitskalen korreliert werden. Eine quantitative Analyse benthischer Tiefseeforaminiferen-Gemeinschaf­ten soll in Kombination mit hochauflösender Stratigraphie Hinweise auf den zeitlichen Ablauf von Änderungen im Kohlenstofffluss und Sauerstoffgehalt des Tiefenwassers geben, sowie zur Rekonstruktion von biogeographischen Verteilungs- und Migrationmustern bei­tragen. Die geplanten Untersuchungen sollen letztendlich zu einer präziseren zeitlichen Rekonstruktion der Schließung der Passage, und zur Beantwortung der Frage nach den kli­matischen Auswirkungen dieser Schließung beitragen. Darüber hinaus sollte die im Rahmen dieses Projekts erarbeitete taxonomisch konsistente und stratigraphisch hochauflösend kor­relierte Bestandsaufnahme der benthischen Tiefsee-Foraminiferenfauna aus zwei Ozeanen und einem ozeanischen Randbecken, in Vergleich zu vorliegenden Daten aus der alpinen Tethys und dem Atlantik, einen Test der Hypothese einer schrittweisen Evolution der modernen Tiefsee-Foraminiferenfauna während des mittleren Miozäns ermöglichen.

Influence of ocean gateways on the evolution of marine species: A molecular genetic approach

Projektleiter: Prof. Dr. W. Kuhnt, Dr. J. Sühling                                                         Förderung Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl. Biol. M. Blümel, Dr. A. Holbourn

in Zusammenarbeit mit den anderen Teilprojekten der Forschergruppe „Oceanic Gateways“

Laufzeit: 2001 bis 2005

Hauptziele dieses Projektes sind (1) eine Analyse der biogeographischen Verteilung und der Evolutionsmuster benthischer Foraminiferen auf beiden Seiten offener Ozeanpassagen (Indonesische Passage und Dänemarkstraße) mit unterschiedlicher geographischer Orientie­rung (zonal vs. meridional) und unterschiedlichen Schwellentiefen; (2) ein Test der Hypo­these, dass wichtige Ereignisse in der Evolution benthischer Foraminiferen, wie das gehäufte Erstauftreten neuer Arten mit der Schliessung bedeutender Ozeanpassagen (Panama, Indonesische Passage) zusammenhängen. Die Hauptarbeitsgebiete und Fragestellungen sind (a) Rekonstruktion des Faunen-Austausches zwischen dem Pazifischen und Indischen Ozean durch die Indonesischen Ozeanpassagen, (b) Vergleich benthischer Tiefseeforaminiferen des atlantischen (Karibik) und pazifischen (südchinesisches Meer) Warm Water Pools und (c) Vergleich genetischer Sequenzen “konservativer” Arten, deren paläon­tologischer Rekord bis ins Mesozoikum zurückreicht im Vergleich zu modernen Arten, die ihr Erstauftreten in der mittel-miozänen Radiation oder später haben.

Mit Hilfe einer Kombination mikropaläontologischer und molekularbiologischer Datensätze sollen Hinweise auf Verteilungsmuster und Migrationwege der benthischen Tiefseefauna zwischen Pazifik, Indik und Atlantik gewonnen werden. Die Ergebnisse sollen mit orbitalen (glazialen/interglazialen) Produktivitäts- und Meeresspiegelschwankungen, sowie zyklischen und irreversiblen Änderungen der Paläoproduktivitätsmuster an sich schließenden Ozean­passagen auf längeren Zeitskalen (Millionen Jahre) korreliert werden.

Paläo-Ozeanographie und Paläoklimatologie

Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. M. Sarnthein

Die Marine Paläoklimatologie studiert an Ablagerungen der Tiefsee die natürliche Veränder­lichkeit von Klima und Ozean, speziell die Ursachen und Auswirkung extrem rascher Klima­wechsel während der letzten Eiszeit, den letzten 800 000 Jahren sowie im oberen Pliozän.

Kurzfristige Variabilität des atlantischen und monsunalen Wasserkreislaufs sowie des CO2-Kreislaufs im Spätquartär (erste Synthese)

Abschluss des früheren Verbundvorhabens Marine Paläoklimatologie, urspr. Kostenträger Bmbf; ab 2001: Dfg; Laufzeit bis Ende 2001.

Climate variability: How unusual is the Holocene?

Abschluss durch Publikation, urspr. Kostenträger: Eu-Environment)

Dfg-Forschergruppe 451: Impact of Gateways on ocean circulation, climate and evolution Förderung: Dfg; Laufzeit bis 2005

Leitung der Projekte: Prof. Dr. M. Sarnthein

Beteiligte Wissenschaftler: Drs. D. Garbe-Schönberg, U. Pflaumann, M. Schulz (bis 09.2002), E. Vogelsang (bis 12.2001); PD Dr. M. Weinelt; Dipl.-Geol. C. Sieler (Daten­manager, ab 09.2002) und Doktoranden G. Bartoli; A. Lorenz, C. Millo.

i.Z. mit Dr. H. Erlenkeuser, Prof. Dr. P. Grootes, Leibniz-Labor, Cau.

Alle Projekte sind Teil des Igbp-Kernprojektes Pages-Images und stehen in Koop. mit:

Geomar Kiel (D. Nürnberg, R. Spielhagen, J. Thiede, R. Tiedemann); Uni Bremen (G. Wefer, A. Paul, R. Schneider); Awi Bremerhaven (R. Gersonde, Pangaea Paläoklima-Datenbank, H. Grobe); Iow Rostock (H. Schulz); Gfz Potsdam (J. Negendank); Uni Bergen (E. Jansen); Geus Kopenhagen (A. Kuijpers, B. Larsen); Lsce, Gif-sur-Yvette; Paris (J-C. Duplessy, C. Laj, L. Labeyrie, C. Kissel, C. Waelbroek), Cid-Csic-Lab. Barcelona (J. Gri­malt), Universitäten Barcelona (A. Rosell-Melé), Bordeaux (J. Duprat; J:L. Turon), Cam­bridge (H. Elderfield, N.J. Shackleton, T. van Andel); Royal Holloway, London (M. Kucera), Norwich (M. Chapman) & Aarhus (K. Knudsen); Ldeo, Palisades, N.Y. (P. deMenocal), Uni California, Santa Barbara, CA (J. Kennett, D. Lea), Woods Hole Ocean. Inst. (W. Curry).

Gemeinsame marine Arbeitsgebiete: Global, jedoch Schwerpunkte im NW-Atlantik, Europäischen Nordmeer, vgl. Arbeitsgebiete NW-Pazifik und in der Südchina See.

Die Arbeiten haben drei Schwerpunkte:

-   Erstellen quantitativer mariner Klima-Zeitreihen und Zeitscheiben mit einer Zeitauflösung von 10-200 Jahren. Diese Proxydaten dienen als Basis und zum Test von numerischen Klimamodellen und stehen im Vergleich zu Klimazeitreihen aus Eiskernen. Im Zentrum steht die Frage, welche Prozesse die hochfrequenten fossilen Wechsel in der ozeanischen thermohalinen Zirkulation gesteuert haben, speziell i.Z. mit D-O-Zyklen sowie noch höher frequenten Zyklen im Holozän. Zudem interessiert die Rück- und Wechselwirkung dieser Variationen auf den atmosphärischen CO2-Gehalt, das Klima in Europa sowie globale Telekonnektionen (vgl. NW Pazifik und Südchina See).

-   Entwicklung des CO2-Austauschs zwischen Ozean und Atmosphäre: Dafür werden die Paläo-Planktonproduktivität und die atlantische Tiefenzirkulation für Zeitreihen der letzten 60 000 Jahre mit einer Auflösung von wenigen 100 Jahren rekonstruiert, um die natürliche Veränderlichkeit im CO2-Treibhauseffekt und ihre Ursachen zu erfassen.

-   Analyse der natürlichen physikalisch-chemisch-biologischen Kausalketten in Ozean und Atmosphäre im Rahmen der Dfg-Forschergruppe Impact of Gateways. Speziell inter­essiert die Rolle der Dänemark Straße und der pliozänen Schließung des Panama-Seewegs für den Wasseraustausch zwischen Atlantik und Europäischem Nordmeer und damit für die Wärme-Advektion nach Europa sowie die Evolution der Foraminiferen in Hohen Breiten.

Alle diese Fragen erfordern eine fortlaufend erhöhte Präzision der marinen Paläoklima-Signale und ihrer globalen zeitlichen Korrelation im Bereich weniger Jahrhunderte.

Die Neubeprobung von Tiefseesedimenten, neue Analysenserien und Modell-Simulationen erbrachten folgende Hauptergebnisse:

-   Die Sedimente unter dem Overflow S und N der DK-Straße konnten im Sommer 2002 auf Polarstern-Fahrt ARK 18-1 mit mehreren Kerntransekten systematisch beprobt werden. In einer ersten Auswertung zeigen benthische δ18O-Daten die Dichteverteilung der Wassermassen N und S der Dänemark-Straße. Demnach war der N-S-Overflow im Hochglazial zwar stark reduziert, aber nicht unterbrochen (Millo, Sarnthein, Erlenkeuser).

-   Vor 20 und 18,5 tausend Jahren zeigt der NE Atlantik deutliche Gipfel im Wärmestrom Richtung nördliche hohe Breiten. Damit wurde innerhalb des Letzten Glazialen Maximums erstmals eine hohe Klimavariabilität nachgewiesen, die jene der vorangehenden D-O-Zyklen in δ18O -Stadium 2-4 unmittelbar fortführt (Weinelt et al.).

-   Die 1470-Jahre-Periode der D-O-Zyklen und ihre Multiplen erwiesen sich in Zeitserien­analysen als hochgradig stabil und präzise reproduzierbar und erfordern damit einen zeitkonstanten externen Anfachungsfaktor (Schulz et al.).

-   Ganz anders das Holozän. Hier gibt es in der nördlichen Norwegen See keine D-O-Zyklen. Vielmehr kennzeichnen robuste 850-900-Jahreszyklen die Intensität der "Winterwasser"-Kaskaden vom Barents-Schelf. Diese Zyklen finden nunmehr ihr Gegenstück in ähnlich langen Perioden der 10Be Akkumulationsrate im Grönlandeis und sind damit wohl – ähnlich den kürzeren Perioden bei 500 und 230 Jahren – auf externes “solar forcing” zurückzuführen (Sarnthein, van Kreveld, Schulz et al.).

-   Im eiszeitlichen Ostatlantik (40°-45°N) wurden in Isotopenstadium 2 und 3 extrem kurzfristige, aber massive Gipfel in der Planktonproduktion entdeckt. Diese fallen jeweils genau auf Umbrüche von Stadial- (Heinrich Events) zu Interstadial-Zeiten und markieren hier wohl drastische S-N-Verschiebungen in der Subpolarfront mitsamt einer Umwälzung im Nährstoff-Haushalt (Weinelt et al.).

-   Der Thermische Äquator wurde als Zone minimaler saisonaler Temperaturdifferenzen neu definiert. Damit ließen sich nun erstmals die eiszeitlichen Temperaturschätzwerte für niedere Breiten im Atlantik den einzelnen Jahreszeiten der Nord- und Südhemisphäre exakt zuordnen (Pflaumann, Sarnthein et al.).

Glamap-2000 Sst Rekonstruction des glazialen Atlantiks. (a) Nordsommer. Pfeile zeigen Hauptströmungsrichtungen (schwarz: kalt, weiß: warm). Thermische Äquator: dünn gestrichelte Linie. Eisschild-Ränder: dick gestrichelte Linien.

-   Mit einer neuen Icp-Aes- Anlage (gemeinsam beschafft mit Dullo und Nürnberg, Geomar) und dem Aufbau einer Karbonat-Präparationsanlage wurden Mg/Ca-Analysen an Foraminiferen neu etabliert. Ihre Messpräzision übertrifft die der bisherigen Anlagen um den Faktor 6 (Garbe-Schönberg, Bartoli et al.).

Internationale Marine "Global Change" Studien im Nord Pazifik, (Images-Fahrten VII und VIII)

Projektleiter: Prof. Dr. M. Sarnthein Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Drs. T. Kiefer (bis 03.2002), U. Pflaumann & C. Bühring (04.-10.2002)

In Koop. mit: H. Erlenkeuser, P. Grootes, Leibniz-Labor, Cau; R. Tiedemann, D. Nürn­berg, Geomar; F. Schmieder, U. Röhl, Bremen; G. Haug, Zürich/Potsdam; J. Grimalt, Barcelona; H. Elderfield, Cambridge; A.P. Roberts, Southampton; W.H. Berger, Scripps Ocean. Inst.; S. Gorbarenko, Poi Vladivostok und der AG Images-Wepama.

Laufzeit: 2001 bis 2004.

Relativ karbonatreiche Sedimente auf nordpazifischen (Emperor und Patton) Seamounts bieten die einmalige Möglichkeit, erstmals den Response des Nordpazifiks auf kurzfristige Wechsel der globalen thermohalinen Zirkulation (Thc) im Rahmen der D-O-Zyklen während der letzten 70 000 sowie der letzten Million Jahre exakt zu rekonstruieren und großräumige Wechsel im Nährstoff-Austausch zwischen den einzelnen Ozeanteilen zu erfassen. Die neuen Klimazeitreihen sollen helfen, widersprüchliche Ergebnisse aus unterschiedlichen Klima-Rechenmodellen zu testen.

Bisherige Sedimentstudien der Emperor Seamounts konnten sich i.W. nur auf relativ weit­ständige und kleine Proben aus Odp Sites 882 und 883 stützen. Images-Fahrt VII (2001) erbrachte nun erstmals ein N-S-Transekt von 3 Calypso-Kernen mit 11cm Durchmesser und einer kontinuierlichen Profillänge von bis zu 45m (entspr. 1-5Ma), d.h., ausreichend Material für hochauflösende und breite Multiproxy-Studien. 2002 kam noch ein 30m-Kern vom Patton Seamount im NE Pazifik hinzu (Sarnthein, Kiefer, Pflaumann, Bühring).

In zwei Images Kernen wurden die Gehalte an Ca- (Kalzit-), Ti- und Fe mit Xrf in Mikro­schritten gemessen (Kiefer, Röhl). Die stratigraphische Einstufung erfolgte mit Hilfe hoch­auflösender geomagnetischen Intensitäts- und Inklinations-Kurven. Sie erlauben auch eine exakte zeitliche Korrelation mit Klimakurven aus dem N-Atlantik und von Grönland. Die initiale Magnetostratigraphie der letzten 800 000 Jahre wurde mittlerweile mit ersten, noch grob (3000-5000 Jahre) auflösenden planktischen und benthischen δ18O-Kurven voll bestä­tigt (Schmieder, Sarnthein). Auffallend sind eminente Gipfel der Planktonproduktivität wäh­rend jeder Eiszeit-Termination, Gipfel die fast wieder das extreme Produktivitätsniveau des oberen Pliozäns vor Beginn der Grönland-Vereisung vor mehr als 2,75 Millionen Jahren erreichen (Haug, Sarnthein).

Für die letzten 70 000 Jahre wurde bei benthischen und planktischen δ18O-Kurven eine Zeit­auflösung von 50-150 Jahren erreicht. Dadurch und mit Hilfe eindeutig identifizierbarer geomagnetischer Ereignisse sowie einer ersten Paläotemperaturkurve nach Mg/Ca- wurde nun erstmals die angestrebte genaue zeitliche Korrelation mit den Dansgaard-Oeschger-Zyklen im Nordatlantikraum ermöglicht. Sie zeigt, dass kurzfristige Wärmegipfel im NW Pazifik tatsächlich ziemlich genau den Kaltstadialen im Nordatlantik entsprechen und umge­kehrt, so wie von uns schon früher vermutet (Sarnthein; Kiefer et al., 2001).

Monsun Südchina See (Odp Leg 184)

Projektleiter: Prof. Dr. M. Sarnthein                                                                            Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Drs. C. Buehring, U. Pflaumann, M. Schulz, M. Weinelt.

i.Z. mit Prof. Drs. W. Kuhnt, K. Stattegger; Dr. H. Erlenkeuser, Prof. Dr. P. Grootes, Leibniz Labor Cau; sowie Humboldt-Stipendiat Prof. Z. Jian.

In Koop. mit: Seamons Working Group, Vorsitz: St. Clemens, Brown Univ., R.I.; J. Grimalt, Cid/Scic Barcelona; XJ. Sun, Acad. Sinica Beijing; PX. Wang (alle zeitweise als Stipendiaten in Kiel), Tongji Univ. Shanghai; M. Kienast, Univ. of British Columbia.

Laufzeit: Abschluss 2002.

Die Geschichte des Monsuns über SE Asien wird anhand von sedimentologischen, paläo­ozeanographischen und paläoklimatischen Kurven aus Odp-Sedimentkernen aus der Südchi­nasee rekonstruiert. Auf Odp Site 1144 wurde mit stabilen Isotopen eine hochauflösende Stratigraphie der Glazialstadien für die letzte Million erstellt, speziell für die letzten 500 000 Jahre (Zeitauflösung 50-100 J.), und mit stratigraphischen Fixmarken aus Odp-Nachbar-Sites abgeglichen. Für den Zeitraum der letzten 110 000 Jahre konnten damit sämtliche D-O-Zyklen klar identifiziert werden. Es zeigt sich, dass D-O-Interstadiale mit einer örtlichen Reduktion der Oberflächensalinität, d.h. mit erhöhten Monsun-Niederschlägen einhergingen, die größeren Stadiale hingegen mit deutlich erhöhter Salinität, ein Befund, der sich mit Klimakurven vom chinesischen Festland voll deckt (Diss. Bühring).

Marine Geochemie

Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. P. Stoffers

Die Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe sind:

·   Magmenentstehung und -entwicklung im Bereich von Intraplattenvulkanen und Platten­rändern.

·   Hydrothermale Prozesse und Mineralisationen im Zusammenhang mit Spreizungsachsen und Intraplattenvulkanismus

·   Radionukliduntersuchungen zur Erfassung der Partikeldynamik und des Partikelflusses in der Wassersäule

·   Massenbilanzierung von Materialtransporten an Subduktionszonen

·   Untersuchungen zur Isotopenfraktionierung von Spurengasen

Testing mantle plume theory by reconstructing the temporal-spatial and geochemical development of hot spot volcanism linked to the Galapagos plume

Projektleiter: Prof. Dr. P. Stoffers                                                                                 Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. J. O`Connor

In Koop. mit: Dr. J. Wijbrans, Vrije Universiteit, Amsterdam.

Laufzeit: 09.2002 bis 08.2003

An den während der Ausfahrt SO 144-3 mit dem Forschungsschiff Sonne gewonnen Proben aus dem Bereich des Galapagos Hotspot Systems wurden Hochpräzisions-Ar/Ar Altersdatierungen durchgeführt. Diese Daten bilden die Grundlage, um die Verbreitung und Zusammensetzung des Galapagos Hotspot Magmatismus besser zu verstehen. Sie sind wichtig für das Verständnis der Prozesse, die die Interaktion zwischen dem Galapagos Plume und der angrenzenden Spreizungsachse kontrollieren; für die Bestimmung der Rolle von subduzierten aseismischen Rücken und Seamounts für die Entwicklung eines Kontinental­randes und für die Untersuchung der langfristigen Entwicklung des Galapagos Plumes.

Vulkanismus, Hydrothermalprozesse und Faunengemeinschaften im Bereich flach­mariner Vulkanstrukturen des Bransfield Back-Arc / Antarktis (Hydroarc-SO 155)

Projektleiter: Prof. Dr. P. Stoffers                                                                             Förderung: Bmbf

Beteiligte Wissenschaftler: Drs. S. Fretzdorff, K. Haase &. T. Worthington

In Koop. mit: TU Bergakademie Freiberg, IfM Kiel, Oregon State Univ., Corvallis.

Arbeitsgebiet: Südatlantik

Laufzeit: 11.2000 bis 03.2003

Während der Forschungsfahrt SO 155 (26.02-22.03.2001) wurden von der Kieler Arbeitsgruppe erstmals die vulkanischen Strukturen der östlichen Bransfield Strasse beprobt. Die geochemischen Ergebnisse zeigen, dass ein breites Spektrum an Gesteinen vor­kommt und zwar von Basalten über Andesite bis hin zu Rhyoliten. Die Spurenelement­zusammensetzung der Vulkanite zeigt einen deutlichen Einfluss durch Subduktionszonen­prozesse, wobei sich der Einfluss in Richtung Osten verstärkt, aber die vulkanische Aktivität abnimmt. Basierend auf den geochemischen Untersuchungen wird deutlich, dass die Bransfield Strasse durch Riftingprozesse entstanden ist. Die alten inaktiven Süd Shetland Inselbogenvulkane sind durch diesen Prozess räumlich voneinander getrennt worden. Unsere Ergebnisse unterstützen die geophysikalischen Modelle der Region, die darauf hinweisen, dass nach 3 Ma die Dehnung und der Vulkanismus der Bransfield Strasse mit dem westwär­tig gerichteten propagierenden Süd Scotia Ridge in Verbindung steht. Die Bransfield Strasse stellt somit ein aktives Dehnungsgebiet zwischen der Antarktischen und der Scotia Platte dar.

Foundation III: Magmatische und hydrothermale Prozesse einer Spreizungsachse im Einflussbereich eines Hotspots, der Pazifisch-Antarktische Rücken und die Off-axis Seamounts bei 37°S

Projektleiter: Prof. Dr. P. Stoffers                                                                             Förderung: Bmbf

Beteiligte Wissenschaftler: Drs. D. Ackermand, S. Fretzdorff, K. Haase, R. Hekinian (Ifremer, Brest), N. Stroncik & T. Worthington.

In Koop. mit: Prof. Dr. P. Herzig, TU Bergakademie Freiberg

Laufzeit: 05.2001 bis 04.2003

Während der Forschungsfahrt SO-157 wurde der Pazifisch-Antarktische Rücken im Bereich seines Schnittpunktes mit der Foundation Seamountkette kartiert und Gesteine der vulka­nisch aktiven Zone umfassend beprobt. Die Gesteine zeigen ein ungewöhnlich breites Spek­trum von Basalten bis hin zu Andesiten und Daziten, wie es bisher nur von wenigen Segmen­ten des globalen Spreizungssystems bekannt ist. Spurenelementanalysen zeigen eine deut­liche Variation der Gehalte an inkompatiblen Elementen entlang der Spreizungsachse mit an­gereicherten Laven nahe an der Foundation Kette, während die Inkompatiblengehalte nach S deutlich abnehmen. Dieser Trend kann mit dem Einfluss von angereichertem Material aus dem Foundation Plume erklärt werden. Unterstützt wird dieses Modell durch die Sr, Nd und Pb Isotopenverhältnisse, die ebenfalls einen deutlichen Gradienten von N nach S aufweisen.

Louisville Rücken: Dynamik und Magmatismus eines Mantelplumes und sein Einfluss auf die Tonga-Kermadec Subduktionszone

Projektleiter: Prof. Dr. P. Stoffers                                                                             Förderung: Bmbf

Beteiligte Wissenschaftler: Drs. T. Worthington & S. Fretzdorff

In Koop. mit: Prof. Dr. P. Herzig & Dr. U. Schwarz-Schampera (Tu Freiberg); Dr. R. Hekinian (Brest); Prof. Dr. K. Hoernle (Geomar), Dr. I. Wright (Niwa), Dr. Y. Niu (Uni Houston).

Laufzeit: 08.2002 bis 10.2004

The southern Tonga segment of the Tonga-Kermadec subduction system presently overlies the subducting Louisville Ridge and the enigmatic Osbourn Trough. In addition, the change from slow backarc rifting to rapid backarc spreading occurs 40 km to the west of the volcanic arc. The SO-167 Louisville project has several key objectives: (1) to sample and characterise the geochemistry of the Louisville Ridge from the ~43 Ma bend to the Tonga Trench for the first time, (2) to determine whether Osbourn Trough is really a paleo-spreading centre and to obtain samples to characterise its geochemistry and age, (3) to map and sample the submarine volcanoes of the South Tonga Arc for the first time. The composition of the subducting crust will be constrained from the Osbourn and Louisville results, and then used as an end-member to examine the processes of element re-cycling and mass balance at the volcanic arc. In particular, controversy surrounding the effects on arc magma genesis of subducting a large hotspot chain (Louisville Ridge) and a paleo-spreading centre (Osbourn Trough) will be resolved. An additional objective of the SO 167 program is to investigate the hydrothermal systems developed at the nearby backarc Valu Fa Ridge and how their style of alteration and hydrothermalism differs from that at the volcanic front.

Polynaut

Projektleiter: Prof. Dr. P. Stoffers                                                                             Förderung: Bmbf

Beteiligte Wissenschaftler: PD Dr. R. Botz, Drs. D. Garbe-Schönberg & M. Schmidt; Dipl. Geol. O. Thießen

Laufzeit: 07.1999 bis 06.2001

Three hot spot areas in the South Pacific at 17°S to 29°S Long and 150°W to 130°W Lat are characterised by volcanically active submarine seamounts (Pitcairn, Macdonald, Teahitia) that show T-, pH- and CH4 anomalies in the bottom water which could be recorded by CTD systems or have been analysed onboard RV Sonne and RV Atalante, respectively. Spotted vent fields (bubble fields and shimmering waters) were directly sampled by an OFOS system or the submersible Nautile. The CH4 concentration above the summits of the seamounts exceeds the surface water equilibrium value of 48 nL L-1 by several orders of magnitude. The highest CH4 concentration detected was 31,615 nL L-1 in a bubble field at Macdonald.

The carbon isotopic composition of the CH4 ranges between -22‰ and –56‰. The δD values of three hydrothermal CH4 samples are between -103‰ and -117‰. According to the isotope values venting CH4 from Bounty seamount consists of pure microbially produced (via CO2 reduction at 88°C) CH4, whereas hydrothermal gas at Macdonald contains some (up to 50%) isotopically ”heavy” abiogenic CH4 (produced via high-temperature CO2 reduction) mixed with biogenic CH4 formed at relatively low temperature within the shallow hydrothermal vent system. However, the relationship between CH4 concentrations and isotope values also indicate that CH4 oxidation has taken place. Thus, based on the (carbon) isotope values (d13C= -22‰ and –29‰, resp.) of hydrothermal CH4 from Teahitia seamount alone it cannot be decided whether this gas derived from abiogenic reactions in the deep subsurface or, alternatively, represents a residual fraction of CH4 oxidation.

Tonmineralogische Untersuchungen zur Alteration des aktiven felsischen Pacmanus Hydrothermalkomplexes im östlichen Manus Becken

Projektleiter: Prof. Drs. P. Stoffers & C.W. Devey                                                    Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Drs. D. Ackermand, R. Botz, A. Eisenhauer (Geomar), C.-D. Garbe-Schönberg, K.S. Lackschewitz &. M. Schmidt.

In Koop. mit: Prof. Dr. A. Singer, Hebrew Univ. Jerusalem.

Laufzeit: 02.2001 bis 07.2002

Im Rahmen von Odp Leg 193 wurden erstmals felsische Vulkanite in dem Pacmanus Hyd­rothermalgebiet (Papua Neuguinea) erbohrt. Ziel war es, anhand hydrothermal gebildeter Tonminerale die verschiedenen Alterationsstadien und ihre physiko-chemischen Bedingun­gen zu dokumentieren. Mineralogische, geochemische und isotopische Ergebnisse zeigen, dass die erste Alterationsphase durch eine verstärkte Bildung von Chlorit und Chlorit-Wech­sellagerungsmineralen bei 220° bis 235°C charakterisiert ist. Temperaturen von 250° bis 300°C führten anschließend in einigen Abschnitten zu einer Überprägung durch Illit und Illit-Wechsellagerungsminerale sowie Pyrophyllit. In der letzten Phase kam es dann zu einer verstärkten Silifizierung und Quarzbildung (350-400°C). Während die Chloritisierung und Illitisierung auf Lösungen mit einem pH >5 deuten, ist Bildung von Pyrophyllit auf saure Fluide (pH <3) zurückzuführen.

Transportprozesse, Elementrecycling und Magmengenese an der Tonga Subduktions-zone

Projektleiter: Prof. Dr. P. Stoffers, Dr. K. Haase                                                        Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. T. Worthington

In Koop. mit: Prof. Dr. K. Hoernle (Geomar)

Laufzeit: 10.2000 bis 06.2002

The northern and central Tonga segments of the Tonga-Kermadec subduction system are characterised by fast subduction (15-25 cm/yr) combined with rapid backarc spreading (4-15 cm/yr). A series of stratigraphically controlled lavas were collected from each of the subaerial northern and central Tonga volcanoes for the first time. Geochemical and isotopic analyses demonstrate that the Samoan hotspot contributes to the northern Tonga lavas, but that there is no Louisville-derived component. Lavas from northern and central Tonga are less depleted in those elements derived only from the sub-arc mantle than are lavas from the Kermadec arc, and their degree of depletion decreases as the rate of backarc spreading increases. Thus, mass balance requires that an increasing proportion of fresh mantle convects upwards into the sub-arc region as the rate of backarc spreading increases, where it mixes with mantle previously depleted by melt extraction at the backarc spreading centres. Despite the superfast subduction rate, no long-term trends of depletion occur in those elements derived only from the sub-arc mantle, nor are there significant changes in mantle-derived to slab-derived element ratios. This requires tight coupling between the rate of melt production, rate of mantle wedge convection, and the slab-derived flux.

Authigene Karbonate und CO2 Quellen in Reservoirgesteinen der CO2 Provinz im Niedersächsischen Becken

Projektleiter: PD Dr. R. Botz, Dr. M. Schmidt, Prof. Dr. R. Littke        Förderung: Dfg „Spp 1135“

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl. Geol. M. Fischer, Dipl. Chem. M. Schmitt.

Laufzeit: 03.2002 bis 02.2004

In den permischen Karbonatreservoirgesteinen des südlichen niedersächsischen Beckens (CO2 Provinz) treten lokal hohe CO2 Gehalte (bis 95%) auf. Stabile Isotopenuntersuchungen belegen, dass das Kohlendioxid magmatischen Ursprunges (Bramscher Massiv), oder wenig­stens zum Teil, aus biogeochemischen und/ oder thermischen Degradierungsprozessen sedimentärer organischer Substanz, oder bei hohen Temperaturen aus thermochemischen Reaktionen, mit anschließender Migration in die Reservoirgesteine herrührt.

Frühere Kohlenstoff- und Sauerstoffisotopenuntersuchungen authigener Karbonate (Zemen­te, Konkretionen, Spaltenfüllungen) in den Ca2 Gesteinen lassen auf einige (mindestens drei) spätdiagenetische Karbonatgenerationen mit charakteristischen Isotopenzusammensetzungen schließen. Daher sind Variationen sowohl der Kohlenstoffquelle (und daher auch der CO2 Produktion) und den Temperatur/Fluidverhältnissen während der diagenetischen Mineral­bildung angezeigt. Falls das CO2 mindestens teilweise aus thermischen Reifeprozessen organischer Substanz entstammt, müssten charakteristische Veränderungen der molekularen Gaszusammensetzung und Variationen der Gas- (CO2, Kohlenwasserstoffe) Isotopenzusam­mensetzung mit der Zeit erwartet werden. Wenn die Variationen der CO2 Quellen während der Gesteinsbildung erst bekannt sind, können quantitative Aspekte bezogen auf die regionale geologische Situation modelliert werden.

Der chemische Einfluss der Kruste auf Ozeaninselmagmen während des Aufstiegs: Eine Fallstudie von der Insel Sao Miguel, Azoren

Projektleiter: Dr. K. Haase, Dr. T. Hansteen (Geomar)                                         Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. C.-D. Garbe-Schönberg, Dipl. Geol. C. Beier

Arbeitsgebiet: Azoren Plateau

Laufzeit: 10.2001 bis 09.2002

Hier soll geklärt werden, wie die kurzfristigen Variationen der Magmenzusammensetzung des Vulkans Sete Cidades aussehen, ob die Laven von Sao Miguel auf eine Assimilation von Krustenmaterial zeigen und welche Prozesse während des Magmenaufstiegs stattfinden. Diese Ergebnisse haben wichtige Konsequenzen für Modelle der Mantelentwicklung und Manteldynamik sowie für die Modelle des Magmenaufstiegs im ozeanischen Bereich.

Edelgase und Volatile in submarinen Laven: Einblicke in magmatische Prozesse und Manteldynamik in Plume-Ridge-Regionen

Projektleiter: Dr. K. Haase, Dr. S. Niedermann (GFZ Potsdam)                               Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. N. Stroncik

Arbeitsgebiet: Easter Hotspot, Foundation Hotspot, Ascension Hotspot

Laufzeit: 10.2002 bis 09.2004

Die Untersuchung der He-, Ne-, Ar-, Xe-Isotopenzusammensetzung und der Volatile (z.B. H2O, Cl) verschiedener Morb-Oib Suiten soll Einblicke in die Zusammensetzung der drei Plume-Mantelquellen und des umgebenden Morb-Mantels, die Entstehung dieser Quellen sowie die magmatischen Prozesse und die Manteldynamik in Gebieten mit Plume-Ridge-Interaktionen geben. Die Analyse von entwickelten Laven der Spreizungsachsen gibt Hinweise auf Prozesse während des Magmenaufstiegs.

Galapagos Rise - Magmatismus einer absterbenden Spreizungsachse als Test für Aufschmelzmodelle und Heterogenität des oberen Erdmantels

Projektleiter: Dr. K. Haase, Dr. A. Dehghani (Uni Hamburg)                              Förderung: Bmbf

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. C.-D. Garbe-Schönberg , Dr. N. Stroncik

Kooperation mit: Oregon State University

Arbeitsgebiet: Galapagos Rise, SE Pazifik

Laufzeit: 09.2001 bis 03.2003

In diesem Projekt sollen die magmatischen und tektonischen Prozesse an einer absterbenden Spreizungsachse untersucht werden. Dabei zeigen sich deutliche Variationen sowohl in den Aufschmelzbedingungen unter der Achse als auch Variationen der Mantelquellen. Mit Abnahme der Spreizungsgeschwindigkeit herrschen zunehmend tiefere und geringere Auf­schmelzungen vor, die aus angereicherten Teilen eines heterogenen oberen Mantels stammen und damit identisch sind mit Schmelzen, die an sog. Off-axis Seamounts gefördert werden.

Der kontinentale Intraplattenvulkanismus Syriens: Einblicke in 170 Millionen Jahre andauernde Magmengenese und Lithosphärenentwicklung

Projektleiter: Dr. K. Haase                                                                                            Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. C.-D. Garbe-Schönberg , Dipl. Geol. M. Krienitz

In Koop. mit: Zentrallabor für Geochronologie, Münster.

Arbeitsgebiet: Syrien

Laufzeit: 11.2001 bis 10.2003

Junge vulkanische Gesteine bedecken mehrere tausend Quadratkilometer in Syrien und treten in fünf größeren Lavafeldern in verschiedenen Teilen des Landes auf. Im Rahmen des Projektes soll ein tektonomagmatisches Modell des basaltischen kontinentalen Intra­plattenvulkanismus in dem Gebiet erstellt werden. Variationen der Aufschmelzprozesse und der Magmenquellen lassen sich sowohl regional als auch im Verlauf der Zeit beobachten.

Die Th-U Isotopenzusammensetzung der Laven des Gakkel Rückens: Einblicke in die Schmelzprozesse an einer ultralangsamen Spreizungsachse

Projektleiter: Dr. K. Haase                                                                                            Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Drs. S. Fretzdorff, D. Garbe-Schönberg & J. Fietzke.

In Koop. mit: Uni Bremen, Lamont Doherty Earth Observatory

Arbeitsgebiet: Gakkel Rücken

Laufzeit: 07.2001 bis 06.2004

Der Gakkel Rücken repräsentiert ein Endglied mit extrem langsamer Spreizungsrate im glo­balen System der Mittelozeanischen Rücken. Ziel ist eine Untersuchung des Zusammen­hangs zwischen der Th-U-Isotopenzusammensetzung in den Magmen und der Spreizungsrate sowie der Magmenproduktion. Die Th-U-Isotopenverhältnisse und an geeigneten Proben auch die Konzentration von 226Ra von Mittelozeanischen Rückenbasalten des Rückens werden analysiert, um Aussagen über die Entstehung von Schmelzen im oberen Erdmantel und über Mischungsprozesse unter dem Arktischen Ozean zu machen.

Manteldynamik und Magmatismus eines ozeanischen Plateaus am Beispiel der Azoren

Projektleiter: Dr. K. Haase, Dr. D. Mertz (Uni Mainz)                                               Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl. Geol. C. Beier

In Koop. mit: Mpi für Chemie, Mainz; Geomar

Arbeitsgebiet: Azoren Plateau

Laufzeit: 05.2003 bis 04.2005

Die Azoren liegen auf einem ozeanischen Plateau mit etwa 12 km mächtiger Kruste basaltischer Zusammensetzung, die aus einem Mantelplume-Kopf entstanden ist. Das vorgeschlagene Projekt hat vier Ziele: (1) die zeitliche und chemische Entwicklung des Vulkanismus auf dem Plateau zu klären (z.B. Übergang von tholeiitischen Flutbasalten zu alkalinen Magmen der Inseln), (2) die Zumischung von asthenosphärischem Material in die Magmen der Azoren-Schmelzanomalie zu bestimmen, (3) den Magmentransport und die Eruptionsmechanismen der submarinen Riftzonen der Vulkane zu klären und (4) die Verbreitung von jungen submarinen Vulkanstrukturen zu bestimmen.

Biogeochemische Stoffkreisläufe in Wasser/Brine/Sediment-Grenzschichten (M52/3)

Projektleiter: Dr. M. Schmidt, Dr. D. Garbe-Schönberg, Prof. P. Stoffers              Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: PD Dr. R. Botz, Dipl. Chem. M. Schmitt, Prof. Dr. H. Huber, Prof. Dr. M. Thomm.

Laufzeit: 03.2001 bis 02.2002

Anoxische Brine- zur oxischen Meerwasser-Übergangszonen in brine-gefüllten Tiefs des Roten Meeres wurden untersucht. Erhöhte Temperaturen (24-67°C) und hohe Salzgehalte (~270g NaCl/l) liegen in den tiefen brine-Körpern vor und es existiert eine 3-30 m dicke Übergangszone zum darüber liegenden Meerwasser (40g NaCl/l, T~21°C). Hochaufgelöste Profile (100cm) von Kohlenwasserstoff-Konzentrationen, deren stabilen Kohlenstoffver­hältnisse und verschiedener relevanter Redox-Partner (O2, Mn4+, Fe3+, SO42-) konnten an den brine/Meerwasser-Übergangszonen bestimmt werden. Mittels eines Diffusions-Reaktions-Modells konnten für die verschiedenen Tiefs die Methanflüsse an der brine/Meerwasser-Übergangszone berechnet werden und sekundäre Oxidationsphänomene abgeschätzt werden. Ungewöhnlich positive δ13C-Werte des Methans (max. +49‰ Pdb) in einem Bereich stark abnehmender Methankonzentration weisen auf einen starken 12C-Verbrauch hin, der einher­geht mit hohen (~100mg/l) Mangan(IV)-Konzentrationen in diesem suboxischen Bereich.

Die errechneten Methan-Flüsse an den brine/Meerwasser-Übergangszonen variieren zwischen 0.3 und 393g pro Jahr und weisen, bei angenommenem "steady-state" Bedingun­gen der brine, auf einen relativ niedrigen Zufluss von thermisch gebildeten Kohlenwasser­stoffen in die brine Körper hin.

Kalibrierung und Re-Evaluation der Sinkstoffflüsse aus Trichterfallen unter Einsatz eines neuen Fallenprotokolls für verankerte und driftende Systeme

Projektleiter: Prof. Drs. G. Gust, TU HH & D. Schulz-Bull (IOW); Dr. J. Scholten                                                 Förderung: Bmbf

Laufzeit: 01.2001 bis 02.2002

Das Ziel dieses Antrages liegt darin, für Trichterfallen hydrodynamische Grunddaten sowie eine Akkumulationsgleichung für gesammelte Sinkstoffe zu erhalten und auf bestehende Daten anzuwenden. Gleichzeitig soll ein neu entwickeltes Zylinder-Multiplett von der Wissenschaftsseite für ozeanische Anwendungsbereiche kalibriert werden.

Die Verteilung der Isotope 230Th, 231Pa, 143Nd, 144Nd im östlichen Nordatlantik: Rückschlüsse auf Ventilation und Hydrographie

Projektleiter: Dr. J. Scholten                                                                                         Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. J. Fietzke, Prof. Dr. A. Mangini (Uni Heidelberg).

Laufzeit: 07.2000 bis 06.2001

Die Hydrographie im Nordatlantik wird wesentlich von der thermohalinen Zirkulation beein­flusst. Im Zuge der Tiefenkonvektion im Nordatlantik werden Wassermassen aus geringen Wassertiefen, die im allgemeinen geringe 230Th- und 231Pa-Konzentrationen aufweisen, in große Wassertiefen transportiert und vermindern hier erheblich die Isotopenkonzentrationen. Den Einfluss dieser Wassermassenbildung auf die Isotopenkonzentrationen entlang der Ausbreitungsrichtung von Island-Schottland Overflow und Labradorsee-Wasser im östlichen Nordatlantik ist das Ziel dieses Forschungsprogrammes.

Spurenelemente und natürliche Radionuklide im südwestafrikanischen Auftriebsgebiet (v.a. Walfisch Rücken) - Meteor M48/4

Projektleiter: Prof. Dr. W. Balzer, Dr. Jan Scholten                                                   Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Prof. Dr. A. Mangini (Uni Heidleberg, Dr. R. van der Loeff (AWI), Dr. D. Garbe-Schönberg

Laufzeit: 05.2000 bis 05.2001

Die Rolle des Auftriebsgebietes vor Namibia für den Stofftransport aus der photischen Zone in die Sedimente ist Schwerpunkt des Antrages. Hierzu sollen im Rahmen der Fahrt M54/3 Spurenelement- und Radionukliduntersuchungen in der Wassersäule und in den Sedimenten zwischen dem Auftriebsgebiet vor Namibia, dem Angola- und dem Kapbecken erfolgen.

Die Bedeutung des Auftriebsgebietes vor Namibia (Gebiet um Walfisch Rücken) als Senke für partikelreaktive Stoffe (230Th, 231Pa, 210Pb)

Projektleiter: Dr. J. Scholten                                                                                         Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Prof. Dr. A. Mangini, Dr. J. Fietzke

Laufzeit: 07.2001 bis 06.2003

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll das Verhalten der natürlichen Radionuklide 230Th und 231Pa im Bereich des Auftriebsgebietes vor Namibia (Angola-Becken, Kap-Becken) untersucht werden. Es soll nachgeprüft werden, ob das Auftriebsgebiet eine Senke für partikelreaktive Stoffe im Südatlantik darstellt und inwieweit die Hydrographie einen Einfluss auf die Verteilung dieser Isotope in der Wassersäule hat. Darüber hinaus soll festgestellt werden, wie das 230Th/231Pa-Verhältnis in der Wassersäule modifiziert wird und wie es sich im Sediment abbildet. Mit diesen Untersuchungen sollen Grundlagen geschaffen werden, die einen präziseren Einsatz dieser Isotope als Tracer zur Rekonstruktion der Ozeanographie über geologische Zeitskalen ermöglichen.

53Mn in hydrogenetischen Mangankrusten: Entwicklung neuer Ansätze zur Altersdatierung

Projektleiter: Dr. J. Scholten                                                                                         Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. G. Korschinek (TU München), Prof. Dr. A. Mangini, (Uni. Heidelberg), Dipl. Geol. M. Poutivtsev.

Laufzeit: 09.2001 bis 08.2003

Ziel ist es, durch Messungen von 53Mn (T½ = 3,5 Ma) in Mangankrusten aus dem Pazifik erstmalig eine absolute Altersdatierung von Mangankrusten bis zu einen Zeitbereich von 20 Ma vor heute zu ermöglichen. Durch einen Vergleich mit 10Be-Datierungen sowie relativer Altersbestimmungen (Co- und 87/86Sr-Methoden) soll die 53Mn-Datierung überprüft und Ver­änderungen in der kosmogenen 53Mn-Flussdichte in Raum und Zeit untersucht werden. Der Erfolg könnte einen Grundstein legen für eine neue Datierungsmethode geologischer Proben.

Flachmariner Hydrothermalismus im Bereich der Tjörnes Bruchzone (nördlich von Island)

Projektleiter: Dr. J. Scholten                                                                                         Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Prof. Drs. P. Herzig (Uni Freiberg) & H. Villinger (Uni Bremen).

Laufzeit: 03.2002 bis 02.2003

Hydrothermalfelder im Bereich der Tjörnes Bruchzone zeichnen sich durch weitflächig auf­tretende Phasenseparation in geringer Wassertiefe (ca. 100 bzw. 400 m) aus. Im sog. Grim­sey-Hydrothermalfeld (400 m) treten klaren Fluide sowohl fokussiert als auch diffus am sedimentbedeckten Meeresboden aus. Die geringen Wassertiefen bedingen maximale Fluid­temperaturen von 250°C. Unter diesen Bedingungen können in Lösung transportierte Metalle nicht bis zum Meeresboden gelangen, sondern werden als Metallsulfide im Untergrund prä­zipitiert. Das Hauptziel ist es, diese tieferliegende Schichten mit langen Kolbenlotkernen (bis 15 m) zu beproben. Eine systematische Exploration in Wassertiefen größer als 400 m soll mit Hilfe des Rov ”Cherokee” der Uni Bremen erfolgen. In-situ Temperaturmessungen in den Sedimenten sowie Porenwasseranalysen sollen die Wechselwirkungen zwischen siedenden hydrothermalen Fluiden und Sedimenten untersuchen.

Angewandte Geologie und Hydrologie

Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. A. Dahmke

Die Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe „Angewandte Geologie“ sind die Hydro­geologie und die angewandte aquatische Geochemie (heute auch als Ingenieurgeochemie bezeichnet), deren Entwicklung maßgeblich durch den langjährigen Lehrstuhlinhaber Prof. Dr. Dr. h.c. G. Matthews geprägt wurde. Mit der Berufung von Prof. Dr. A. Dahmke 1998 wird diese fachliche Richtung fortgeführt und im Verbund mit dem Umweltforschungs­zentrum Halle-Leipzig und der Univ. Tübingen (Zentrum für Angewandte Geowissenschaf­ten) noch stärker auf die Lösung praxisnaher Problemstellungen bei Grundwasserkontamina­tionen konzentriert. Im Vordergrund steht die Entwicklung von passiven Sanierungsansätzen im Bereich von Reaktionswänden und dem „Natural Attenuation“-Konzept, die meist auch spezialisierte experimentelle und modelltechnische Methoden und Geländeerkundungen notwendig machen. Komplettiert wird die Arbeitsgruppe durch den Bereich Ingenieurgeolo­gie und Geotechnik unter der Leitung von Prof. Dr. V. Feeser. Schwerpunkte der angewand­ten Forschung sind: mechanische und hydraulische Eigenschaften mineralischer Dichte­wandmassen, Spannungs-Verformungsverhalten von Dichtwänden in schwierigem Unter­grund, Immobilisierung von Produktionsschlämmen durch Verfestigung. Neben diesen pra­xisorientierten Aufgabenstellungen bestehen in beiden Bereiche enge Verknüpfungspunkte mit den mehr marin arbeitenden Gruppen, wie z.B. bei Projekten zur Installation mariner Brunnen oder aber zur Erforschung mariner Gashydrate.

Installation, Ausbau eines submarinen Brunnens in der Eckernförder Bucht als Ergänzungsvorhaben zu dem Eu-Projekt Subgate

Projektleiter: Prof. Dr. A. Dahmke, Dr. P. Hempel                                                  Förderung: Bmbf

Beteiligte Wissenschaftler: N. Silva-Send, M.Sc.; Wiss. Tauchgruppe, IfG.

In Koop. mit: Dr. P. Linke, Geomar.

Laufzeit: 11.2000 bis 08.2001

Subaquatische Grundwasseraustritte (sog. „vents“) gelten in Küstengebieten als potentiell wichtiger Transportpfad für Nähr- und Schadstoffe, dessen Frachten jedoch bisher kaum bestimmt wurden. Zielsetzung des internationalen Eu-Projektes Subgate ist es deshalb, die grundsätzlichen hydraulischen und geochemischen Zusammenhänge von küstennahen "vent"-Systemen in einem Testfeld innerhalb der Eckernförder Bucht aufzuklären. Aufgrund zu geringer finanzieller Ausstattung konnte ein zentraler Punkt dieses Projektes, nämlich die Bau eines submarinen Brunnens jedoch noch nicht realisiert werden. Mit dem Ergänzungs­projekt wurde unter Leitung der Geologischen Büro Dr. Hempel der Bau eines derartigen Brunnens ermöglicht werden, um so auch verwertbare nationale Technologie und Expertise im Rahmen des zukunftsträchtigen sog. „Coastal Management“ zu erlangen.

Sub-G.A.T.E. (Submarine groundwater-fluxes and transport-processes from methane rich coastal sedimentary environments)

Projektleiter: Prof. Drs. A. Dahmke & J. Piotrowski.                                                   Förderung: Eu

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Geol. S. Marczinek.

In Koop. mit: Drs. A. Kuijpers, Geus; H. Dahlgaard, C. Groen, Risoe Lab., Dk; A.M. Davis, P. Dando, I. Rees, Uwb, Gb; B. Keegan, Mir-Ucg, Ie; V. Kaleris, Uni Patras, Gr; R. Helmig, Uni Stuttgart; Prof. Drs. E. Suess, P. Linke, M. Schlüter, Geomar.

Arbeitsgebiet: Eckernförder Bucht

Laufzeit: 1998 bis 2001

Aufgabe der Arbeitsgruppe ist die Erarbeitung der Geologie und Hydrogeologie des land­seitigen Einzugsgebietes der Eckernförder Bucht. Untersuchungsgegenstand ist die gesamte Pleistozän-Abfolge bis zur ersten durchgängigen tertiären Aquitarde. Es konnte der allge­meine geologische Aufbau des Gebietes sowie die ungefähren Einzugsgebiete der wesent­lichen Grundwasserleiter erfasst werden, wie auch die generellen Grundwasserfließpfade und die allgemeinen Charakteristika der pleistozänen und miozänen Wässer. Mit Hilfe numeri­scher Methoden wurde die Grundwasserströmung in Rezent sowie während der Maximal­phase der Weichselvereisung modelliert und somit ein Beitrag zu möglichen Auswirkungen klimatischer Veränderungen auf Grundwasserströmungsverhältnisse geliefert.

Vergleich verschiedener Bodenmaterialuntersuchungen (1D und 2D) zur Abschätzung von Sickerwasserkonzentrationen (Sickerwasserprognose) nach BbodSchV

Projektleiter: Prof. Dr. A. Dahmke, Dr. M. Ebert                             Förderung: Lanu, Schl.-Holst.

Beteiligte Wissenschaftler: cand.-Geol. A. Parbs

Arbeitsgebiet: Lübeck-Schlutup

Laufzeit: 10.2000 bis 04.2001

Im Rahmen der Forschungsarbeiten wurde auf einem kontaminiertem Altstandort in Lübeck-Schlutup mit polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (Pak) und Schwermetallen belastetes Bodenmaterial entnommen und in Laborsäulenversuchen nach Vorschlägen des Lua Nrw sowie in einem Gerinneversuches unter ungesättigten Bedingungen hinsichtlich des Pak-Emissionsverhaltens untersucht. Ziel der Untersuchungen ist zum einen die Betrachtung der Reproduzierbarkeit von Säulen­versuchen, wie sie derzeitig für die nach BbodSchV vorgeschriebene Sickerwasserprognose empfohlen werden, sowie der Vergleich der Ergebnisse mit einem echten ungesättigten System (Gerinneexperiment, 2-dimensional).

Bewertung und Weiterentwicklung von Voruntersuchungs- Monitoring- und Qualitäts-Management-Ansätze für Reaktionswände – eine vergleichende Labor- und Standort-studie unter besonderer Berücksichtigung vollständiger, stoffspezifischer Bilanzen des Schadstoffumsatzes beim Einsatz aktiver Wände.

Projektleiter: Prof. Dr. A. Dahmke, Dr. M. Ebert                                                    Förderung: Bmbf

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl. Geol. A. Parbs & V. Plagentz, Dipl.-Chem. N. Silva-Send

Kooperation: Prof. Dr. Burmeier, Fh Nordostniedersachsen; Prof. Teutsch, Tübingen; Dr. Steiof, Tu Berlin; Imes GmbH; Mull & Partner Ing. Gesellschaft.

Arbeitsgebiet: Reaktionswände zur passiven in situ Grundwassersanierung

Laufzeit: 06.2001 bis 06.2003

Zur Implementierung der Reaktionswandtechnologie sollen die Themenkomplexe "Beurtei­lung und Bewertung der Aussagekraft von Voruntersuchungen", "Beurteilung der stofflichen Umsetzungen aller Reaktionsprodukte", "Bewertung bisheriger und Erarbeitung verbesserter Monitoringkonzepte" und "Zusammenstellung und Erarbeitung weiterer Ansätze zum Qua­litätsmanagement" bearbeitet werden. Hierzu werden an zwei Standorten (Rheine, Tübingen) verschiedene Monitoringelemente getestet, vergleichend ausgewertet und weiterentwickelt. Die erhobenen Daten sollen mit (inter)nationalen Datensätzen verglichen werden, um daraus eine Empfehlung für ein auf Reaktionswände abgestimmtes Monitoring zu entwickeln. In Laborsäulenversuchen mit Standortmaterialien werden die Prognosen zur Langzeitstabilität der Abbauleitungen überprüft und verifiziert, sowie Tracerstoffe auf ihre Einsatzfähigkeit in Reaktionswänden hin untersucht. Mit Radiotracern wird versucht, vollständige stoffspezi­fische Bilanzen aufzustellen, um die Reinigungsleistung von Reaktionswänden eindeutig belegen zu können. Die Ergebnisse sollen in einen im Verbundprojekt (R.U.B.I.N., Reaktionswände und Barrieren im Netzwerk) zu erarbeitenden Leitfaden einfließen.

Entwicklung von gekoppelten in situ-Reaktoren und Optimierung der geochemischen Prozesse im Abstrom von verschiedenen in situ-Reaktorsystemen

Projektleiter: Prof. Dr. A. Dahmke, Dr.-Ing. D. Schäfer                                         Förderung: Bmbf

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. R. Köber, Dipl. Geol. V. Plagentz, Dr.-Ing. D. Schäfer, Dipl.-Ing. U. Westernströer.

Kooperation mit: Umweltforschungszentrum Leipzig/Halle (Koordination), Uni Tübingen, Uni Dresden, Uni Leipzig, Uni Halle

Arbeitsgebiet: Sanierung großräumig kontaminierter Grundwasserleiter

Laufzeit: 07.1999 bis 06.2002 (abgeschlossen)

Ziel des Safira-Verbundvorhabens ist die Entwicklung von Technologien und Methoden zur Sanierung großflächig kontaminierter Grundwasserleiter am Beispielstandort Bitterfeld. Da aufgrund der großflächigen Erstreckung der Kontamination aktive Sanierungsmaßnah­men ausscheiden, werden passive Sanierungsverfahren (in situ-Reaktionswände) erprobt. Das vorliegende Gemisch aus aromatischen (>90%) und aliphatischen chlorierten Kohlen­wasserstoffen lässt sich nur schrittweise abbauen. Mögliche Prozesse sind die reduktive Dechlorierung von Ckw durch Fe0, Adsorption z.B. an Aktivkohle und mikrobieller Abbau z.B. unter Zugabe von Sauerstoff. Die Effektivität und Standzeit unterschiedlicher Abfolgen dieser Prozesse wurde geprüft, als besonders effektiv und kostengünstig erwies sich eine Kombination von Fe0 und Aktivkohle.

Im zweiten Teil des Vorhabens werden die Auswirkungen der Sanierungsmaßnahme auf den Aquifer im Abstrom untersucht, wie z.B. die Pufferung des erhöhten pH-Wertes (>10). Die Desorption von Schadstoffen in das bereits abgereinigte Grundwasser führt zu einer lange anhaltenden Nutzungseinschränkung.

Verbundvorhaben Methyltertiärbutylester (Mtbe) – Leuna als Referenzstandort zur Implementierung des „Enhanced-Natural-Attenuation“ Ansatzes (Metlen)

Projektleiter: Prof. Dr. A. Dahmke                                                                            Förderung: Bmbf

In Koop. mit: Ufz-Umweltforschungsz. Leipzig-Halle GmbH, TU Dresden, Uni Tübingen

Arbeitsgebiet: Sanierung kontaminierter Aquifere durch Enhanced-Natural-Attenuation

Laufzeit: 09.2002 bis 02.2007

Am Standort Leuna soll ein Referenzfestfeld zur Untersuchung beschleunigter natürlicher Schadstoff-Rückhalte- und Abbauvorgänge (Enhanced Natural Attenuation) für die refrak­täre Substanz Mtbe eingerichtet werden. Im Vordergrund stehen die Fragen der praktischen Implementierung des „Enhanced-Natural-Attenuation“-Konzepts, für welches Empfehlungen erarbeitet werden sollen. Im Projekt wird untersucht, inwieweit natürliche Abbauprozesse die Selbstreinigung von Grundwasserleitern bei refraktären Substanzen unterstützen können und welche Eingriffe notwendig sind, um einen hinreichenden Schutz des Grundwassers zu gewährleisten. Durch die gezielte Zudosierung von den Abbau limitierenden Elektronenak­zeptoren, Elektronendonatoren (für den kometabolischen Abbau), Nährlösungen, Katalysato­ren, aber auch speziell angezüchteten Mikroorganismen in mehreren Konditionierungsgerin­nen geht es darum, die natürlich ablaufenden Prozesse im Grundwasserleiter zu unterstützen und zu beschleunigen. Der Schwerpunkt der Arbeitsgruppe der Uni Kiel ist dabei die quali­tative und quantitative Bewertung der im Aquifer ablaufenden bio- geochemischen Prozesse.

Kontrollierter natürlicher Rückhalt und Abbau von Schadstoffen bei der Sanierung kontaminierter Grundwässer und Böden (Kora): Koordinierung des Themenverbundes 3 (Chemische Industrie, Metallverarbeitung) und Erarbeitung des Branchenleitfadens.

Bearbeiter: Prof. Dr. A. Dahmke, Dr. S. Grandel                                            Förderung: Bmbf Spp

Laufzeit: seit 07.2002

Im Rahmen des Themenverbundes 3 soll die Eignung natürlicher Rückhalte- und Abbaupro­zesse als Sanierungsansatz für Standorte, die mit chlorierten aliphatischen Kohlenwasserstof­fen (Ckw) belastet sind, bewertet werden. In diesem Zusammenhang sollen geeignete Erkundungsstrategien und Methoden anhand von Felduntersuchungen an Referenzstandorten sowie anhand von Literaturdaten definiert, optimiert und standardisiert werden. Bei den Standortbeispielen handelt es sich ausschließlich um Lockergesteinsaquifere, die einen für Deutschland typischen Aquifertyp darstellen.

Mit Hilfe der Untersuchungsergebnisse sollen Sanierungsmöglichkeiten über natürliche Rückhalte- und Abbauprozesse für Ckw belastete Aquifere, die zu den häufigsten Grund­wasserschäden in Deutschland zählen, bewertet und in einem praxisorientierten Branchen­leitfaden zusammengefasst werden. Der Leitfaden soll als Entscheidungshilfe bei der Gefährdungsabschätzung, der Bestimmung des Handlungsbedarfes und der Begründung von Maßnahmen sowie dem Nachweis einer Erfolgskontrolle im Rahmen der Erstellung von Sanierungskonzepten für Ckw -Schäden dienen.

In den im Themenverbund koordinierten Verbundprojekten werden schwerpunktmäßig die Anwendbarkeit und Aussagekraft hydrogeologischer/hydrochemischer und mikrobieller Methoden in bezug auf NA untersucht. Anhand der interdisziplinär ausgerichteten Projekte sollen bisherige Kenntnisse über NA-Prozesse sowie über Auftreten und Funktion der am Ckw -Abbau beteiligten Organismen in Abhängigkeit der Standortbedingungen vertieft und erweitert werden. Neben einem besseren Prozessverständnis zielen die Untersuchungen dar­auf ab, NA-Prozesse direkt nachzuweisen und zu quantifizieren, weiterhin sollen chemische und hydraulische Erkundungsverfahren weiterentwickelt werden. Anhand von Modellie­rungsansätzen sollen Datenunsicherheiten kompensiert und Prognosen erstellt werden. Geeignete Methoden- und Parameterkombinationen sollen erarbeitet werden, um einen praxis- und prozessorientierten Minimalrahmen zur Untersuchung und Charakterisierung von Ckw -Standorten sowie Monitoringstrategien anhand eines Leitfadens zu definieren.

Sanierungsforschung in regional kontaminierten Aquiferen, Safira II: Erarbeitung von standortbezogenen Lösungsansätzen zur Grundwassersanierung für den Raum Bitterfeld, Teilvorhaben: Entwicklung und Optimierung von Bio-redox-Kombireaktoren.

Koordinator: Prof. Dr. A. Dahmke                                                                           Förderung: Bmbf

Kooperation mit: Dr. D. Bryniok, Abt. Chem. Mikrobiol., Fraunhofer-Institut (Igb), Stuttgart.

Laufzeit: 15.12.2002 bis 30.08.2004 (Finanzierung noch nicht angelaufen)

Auf Basis der im Safira I Projekt erfolgreich untersuchten Fe0-Reaktoren sollen Bio-Redox-Kombireaktoren entwickelt werden, um die Abbauleistung von Schadstoffen durch den gezielten Einsatz besonders effizienter Bakterienstämme zu optimieren. Die Verwendung von reaktiven Feststoffen hat gegenüber bisherigen biologischen in-situ Ansätzen den Vor­teil, dass kaum Mischungsprobleme auftreten und so ein optimales Milieu langfristig zuver­lässig eingestellt werden kann. In Laborreaktoren soll die Abbauleistung von Dehalospiril­lum multivorans gegenüber Trichlorethen verschiedenen Fe0-Chargen und anderen Refe­renzmaterialien getestet werden. Das in der Fe0-Säule produzierte Ethen soll in einer zweiten Stufe als Auxiliarsubstrat für den aeroben Abbau der Metabolite Dichlorethen und Vinyl­chlorid dienen. Alle Versuche werden vom Fraunhofer Igb durchgeführt, Koordination und fachliche Beratung erfolgen durch die Universität Kiel. Die Neu-/Weiterntwicklung der Bio-Redox-Kombireaktoren soll zur Optimierung und Erweiterung des Anwendungs­bereiches von patentfähigen Reaktortypen dienen. Weiterhin gehen die Ergebnisse in die Erstellung eines Methodenkataloges für Kombi-Reaktionswände ein.

Verbundprojekt Referenztestfeld Zeitz zur Implementierung des Natural-Attenuation-Ansatzes (Retzina) – Teilprojekt 3

Projektleiter: Prof. Dr. A. Dahmke                              Förderung: Bmbf - Forschungsz. Karlsruhe

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Geoökol. T. Wachter, Dipl.-Geol. F. Dethlefsen

In Koop. mit: Zentrum für Angewandte Geologie, Uni Tübingen; Umweltforschungsz. Leipzig.

Laufzeit: 06.2000 bis 08.2003

Ein Benzol-Schadensfall mit ausgeprägter Kontamination von Boden und Grundwasser gibt die Möglichkeit, das Selbstreinigungs- und Rückhaltevermögen des Aquifermaterials bezüg­lich der vorliegenden Schadstoffe zu untersuchen („Monitored Natural Attenuation“).

Zur Beurteilung des hydrogeochemischen Milieus wurden eine große Zahl von Wasser- und Sedimentproben genommen, die hinsichtlich ihrer Ionenzusammensetzung und der Schad­stoffbelastung sowie der Mineralzusammensetzung der Festphase untersucht wurden. Die umfangreiche Datenbasis ermöglichte die Ermittlung von Ionenbilanzen und Gleichge­wichtsberechnungen sowie eine hydrochemische Modellierung der Prozesse im Grund­wasser. Geostatistische Verfahren werden derzeit zur Regionalisierung der Punktdaten und Berechnung der Korrelationslängen angewendet.

Zur Beurteilung der Oxidationskapazität des Grundwasserleiters wurde eine Analyse der Eisenbindungsformen der Festphase mit nasschemischen Aufschlüssen durchgeführt. Weiter­hin konnte mit den reaktiven Tracern Phosphat und Sulfid in Labor- und Feldversuch die effektive Oxidationskapazität des Aquifermaterials unter Berücksichtigung des tatsächlichen Fließverhaltens des Grundwassers und der Aquiferheterogenität bestimmt werden.

Entwicklung und Erprobung von Reaktionswandsystemen im An- und Abstrom einer Arsen-Altlast in einem Rhein-Aquifer (Wiesbaden)

Projektleiter: Dr. R. Köber & Prof. Dr. A. Dahmke                                              Förderung: Bmbf

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Chem. F. Giarolli, Uni Rom.

Laufzeit: 05.2002 bis 10.2004

An einem Untersuchungsstandort in Wiesbaden wird das Grundwasser durch im Untergrund vorwiegend in oxidischer Form vorliegende Arsenphasen mit Arsen kontaminiert. Ein Ziel unserer Laboruntersuchungen ist die sorptive Entfernung des gelösten Arsens mit granularem elementaren Eisen (Fe0) bzw. mit den in Fe0/H2O-Systemen sich an der Fe0-Oberfläche bildenden Eisen(hydr-)oxiden. Trotz der zu erwartenden hohen Sorptionskapazität einer im Abstromfahnenbereich zu installierenden Fe0-Reaktionswand ist diese Sorptionskapazität begrenzt. Deshalb soll mit einer zweiten, Calcium- und/oder Sulfid-emittierenden Reakti­onswand im Anstrom des Kontaminationsherds die Arsen-Emission verringert werden, um die Standzeit der Sorptionswand zu verlängern. Durch die erhöhten Sulfid- bzw. Calcium­konzentrationen sollen leichtlösliche oxidische Arsenphasen in schwerlösliche Arsensulfide oder Calciumarsenate umgewandelt werden. Durch das Einbringen von organischen Materi­alien wie Kompost, Häckselgut oder Holzstücken können sich Mikroorganismen etablieren, die das im Grundwasser vorliegende Sulfat zu Sulfid reduzieren. Um die Sulfat- und schließlich die Sulfidkonzentrationen zu erhöhen, kann dem organischen Material Gips zugemischt werden, was gleichzeitig zur Erhöhung der Calciumkonzentration und Begünsti­gung der Calciumarsenatbildung führt.

Die skizzierten Szenarien werden mit Säulenversuchen nachgebildet, um die ablaufenden Prozesse detailliert zu untersuchen. Zum aktuellen Versuchsstadium zeigt sich, dass die Sorption von Arsenat an die Fe0-umhüllenden Eisen(hydr-)oxide ein schneller und vielver­sprechender Prozess ist.

Ertüchtigung eines Spannungs-Verformungs-Prüfstandes für den Technologietransfer in der Umwelttechnik

Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. V. Feeser                        Förderung: Technologiestiftung Schl.-Holst.

Laufzeit: 1999 - 2003

Die Ertüchtigung des Dlc-Triax-Versuchsstandes TR 200 umfasst eine Anpassung und Erweiterung der vorhandenen Hard- und Software zur Messwerterfassung und Versuchs­regelung. Die Anpassung der Mess- und Regelungstechnik an oberflächennahe, terrestrische Randbedingungen, soll die Anwendung der neuartigen lasergestützten Verfahrenstechnik auch auf mechanische Fragestellungen der geotechnischen Baupraxis, vor allem im Bereich der Umweltgeotechnik, ausdehnen. Mit Hilfe der ertüchtigten Versuchsanlage wird es mög­lich sein, erstmals das komplexe, zeit-, spannungs- und verformungsgesteuerte Durchlässig­keits-, d.h. Dichtigkeitsverhalten von Dichtwandbaustoffen während und nach der Erstar­rungs- und Erhärtungsphase experimentell zu quantifizieren. Durch die ertüchtigte Versuchs­anlage wird das Geotechnische Labor in die Lage versetzt, spezielle Dienstleistungen für die Wirtschaft anzubieten, die von Art und Umfang her bundesweit einmalig sind.

Slope stability and landslides in the deep Sea: Influence parameter Gas Hydrates (Gasstab)

Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. V. Feeser                                      Förderung: Bmbf, Geotechnologien

Wissenschaftler: Dr. K. Hoffmann; Dr. H. J. Becker

Laufzeit: 2001 bis 2003

Verbundprojekt mit TU – Berlin: Fachgebiet Grundbau und Bodenmechanik; Wum

Ziel des Verbundprojektes Gasstab ist die Aufklärung der vermuteten Zusammenhänge zwischen dem Zerfall von Gashydraten und Hangrutschungen in der Tiefsee. Dazu wird untersucht, wie Bildung und Zerfall von Gashydraten das mechanische Verhalten mariner Sedimente und damit die Stabilität submariner Böschungen beeinflussen.

Zur experimentellen Untersuchung der komplexen Spannungs-Verformungs-Zusammen­hänge während der Bildung und dem Zerfall von Gashydraten im Sediment wurde ein spezielles Gashydrat-Test-System (Gts) entwickelt und befindet sich gegenwärtig in Bau. Das Gts wird das erste bodenmechanische Prüfgerät in der europäischen Gashydrat-Forschung sein. Kernstück des Gts ist eine Hochdruckzelle, die im Labor unter simulierten Tiefseebedingungen (Druck bis 200 bar, Temperatur bis +1°C) die Kristallisation von Gas­hydrat in definierten Sedimenten und gleichzeitig die Messung der Spannungs-Verformungs-Zustände im Korngerüst sowie der Gas- und Wasserdrücke im Porenraum ermöglicht.

Im Vorfeld der Konstruktion des Gts wurden umfangreiche physikalisch-chemische Unter­suchungen mit Methan, Propan und Tetrahydrofuran als Gastmoleküle im Clathratgitter durchgeführt, um den komplexen Prozess der Gashydratbildung zu untersuchen und Mög­lichkeiten zu finden, eine Gashydratbildung im Sediment unter natürlichen Bedingungen in experimentell vertretbaren Zeiträumen zu erreichen.

Zusätzlich zu diesen realen Versuchen werden Versuche in einem neu geschaffenen virtuellen Labor durchgeführt. Als Werkzeug dient die Distinkt-Element-Methode. Erste virtuelle Versuche ermöglichten bereits neue Einblicke in die mechanische Interaktion zwischen aktiv wachsendem Gashydrat und reaktivem Sediment.

Paläontologie und Historische Geologie

Leiterin der Forschungsgruppe: Prof. Dr. P. Schäfer

Die mit dem Fach verknüpften Forschungsschwerpunkte sind die Evolution und Paläoökolo­gie mariner Tier- und Pflanzengruppen unter besonderer Berücksichtigung aktualistischer Arbeitsmethodik. Zentrale Forschungsthemen sind die Entwicklung mariner (Paläo-) Öko­systeme und die Prozesse biogener Sedimentation. Hierbei werden auch die möglichen (Wechsel-) Beziehungen zwischen Umweltänderungen sowie exakt fassbaren Mustern und Tempi der Evolution ausgewählter benthischer und planktischer Organismen verstärkt berücksichtigt. Die Forschungsperspektive liegt einerseits in einer engen fachlichen Ver­knüpfung mit der Meeresgeologie und der Meeresbiologie. In deutlicher Abgrenzung zu diesen sollen die erarbeiteten Rezentmodelle jedoch immer wieder an fossilen Umweltsitua­tionen aus allen Zeiten der Erdgeschichte, wie sie Gegenstand der Untersuchungen in der klassischen Landgeologie sind, überprüft und für die Rekonstruktion von marinen Paläoöko­systemen genutzt werden.

Bryozoen Antarktis/Arktis

Projektleitung: Prof. Dr. P. Schäfer                                                                              Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. B. Bader.

In Koop. mit: Prof. Dr. W. Arntz, Drs. T. Brey & J. Gutt, Awi Bremerhaven; Dr. K. von Juter­zenka & PD Dr. D. Piepenburg, Cau; Dr. V. Gontar, Akad. der Wiss., St. Petersburg; Prof. Dr. H. Ristedt, Uni Bonn.

Arbeitsgebiet: Weddellmeer, Antarktis; Grönlandsee, Arktis.

Laufzeit: 1999 bis 2001

Ziel des Vorhabens ist der Vergleich arktischer und antarktischer Bryozoen hinsichtlich Faunistik, Besiedlungsstruktur, Umweltanpassungen, und Phylogenie. Untersuchungsgebiete sind die Weddellsee und das Europäische Nordmeer. Die isotopengeochemische Untersu­chung ausgewählter Taxa aus beiden Seegebieten ergibt deutliche Hinweise auf saisonale sowie interannuelle Wachstumsrhythmen.

Bryozoen auf Seekuppen des Atlantiks

Projektleitung: Prof. Dr. P. Schäfer                                                                              Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. B. Bader

In Koop. mit: PD Dr. K. Haase; Dr. J.-G. Hermelin, Marseille; Dr. P. Hayward, Swansea.

Arbeitsgebiet: Marine Seekuppen, südlicher Nordatlantik.

Bryozoen sind auf den untermeerischen Seekuppen des zentralen Nordatlantiks ein bestim­mendes Faunenelement. Ziel des Vorhabens ist es, die biogeographischen Muster in der Verbreitung der Bryozoen, die Bedeutung der geographischen Isolation für die Artenbildung sowie ihre Rolle bei der Karbonatproduktion im zentralen Nordatlantik zu erfassen.

Brood chambers of Cheilostomatida (Bryozoa)

Projektleitung: Prof. Dr. P. Schäfer                                                                              Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. A. Ostrovsky

In Koop. mit: Dr. D.P. Gordon, Niwa, Wellington; Dr. P. Bock, Deakin Uni, Aust.; Dr. P. Taylor, Brit. Mus. Nat. Hist.

Laufzeit: 2000 bis 2002

Es wurden die Anatomie, Morphologie und Entwicklung der Brutkammern der zwei größten cheilostomaten Unterordnungen (Flustrina und Ascophorina) untersucht mit dem Ziel, die verschiedenen Brutkammertypen und ihre Verbreitung innerhalb dieser Gruppen zu spezifi-zieren und sie als wichtige Merkmalskomplexe für die Rekonstruktion phylogenetischer Stammlinien zu verwenden. Das Projekt liefert damit einen wichtigen Beitrag für die Erwei­terung unserer Kenntnisse über die Evolution der cheilostomatiden Bryozoen.

Populationsdynamik und Evolutionsmuster rezenter Bryozoen: Vergleich Ostsee - Nordsee.

Projektleitung: Prof. Dr. P. Schäfer

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. E. Nikulina, Dr. B. Bader

Ziel dieses Projektes ist es, Evolutionsmuster und Populationsdynamik von Bryozoen der Ostsee und Nordsee. In einem Vergleich ausgewählter Bryozoentaxa aus der Nordsee und Ostesee wird der Einfluss ökologischer Gradienten auf die Verbreitung morphometrisch/­molekulargenetisch definierter Populationen untersucht. Hierzu wurden 2002 mehrere ein- bis mehrtägige Ausfahrten mit FK Littorina des IfMs in die Kieler Bucht durchgeführt, um verschiedenem bevorzugt von Bryozoen besiedelte Standorte zu beproben.

Bryozoen der Trias

Projektleitung: Prof. Dr. P. Schäfer

In Koop. mit: Prof. Drs. R.J. Cuffey, Penn State Uni; B. Senowbary-Daryan, Uni Erlangen & J.A. Grant-Mackie, Auckland Uni.

Die stenolaematen Bryozoen des Paläozoikums machten im Zeitintervall oberstes Perm bis unterer Trias eine schwere Krise durch. Bis auf wenige Taxa starben alle paläozoischen Stammlinien am Ende des Perms aus, und erst ab dem unteren Jura erfolge die Radiation der modernen Cyclostomata. Es wurden in den vergangenen Jahren kontinuierlich Bryozoenfaunen der Trias aus verschiedenen Regionen der Welt (Neuseeland, Neu Kaledonien, Iran, USA (Nevada) taxonomisch und faunistisch bearbeitet, um über diesen Zugewinn an systemati­scher Kenntnis hinaus unser Bild von der Evolution der Bryozoen während dieses sehr kriti­schen Zeitfensters zu erweitern.

Radiation der ordovizischen Bryozoen

Projektleitung: Dr. A. Ernst                                                                                          Förderung: Dfg

In Koop. mit: Dr. P. Taylor, British Museum of Natural History, London.

Arbeitsgebiet: Europäische Bryozoen, Ordovizium

Laufzeit: 2000 bis 2002

Ziel des Forschungsvorhabens war die Untersuchung der Muster der frühen Radiation der Bryozoen. Hierzu wurde eine Datenbank erstellt, welche alle verfügbaren Informationen über die zeitlichen Variationen in der Diversität, Disparität, Biogeographie, onshore-offshore trends, Massensterben und biogeographie Muster erfasst. Zu diesem Zweck wurde auch das Material aus den Typussammlungen (Moskau, London, Montpellier, Oslo) sowie selbst auf­gesammeltes Material aus dem Baltischen Gebiet (Estland, NW-Russland) untersucht.

Spuren in Tiefsee-Sedimenten

Projektleitung: Prof. Dr. P. Schäfer, Dr. F. Werner                                                    Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Geol. L. Löwemark

In Koop. mit: Dr. J. Schönfeld, Geomar Kiel/Uni Bremen; Prof. Dr. A. Wetzel, Uni Basel; Prof. Dr. R. Bromley, Uni Kopenhagen.

Arbeitsgebiet: Ibersicher Kontinentalhang, östliches Mittelmeer

Laufzeit: 1997-1999

Spuren und bioturbate Gefüge in Radiographien aus spätquartären Sedimentkernen des Iberi­schen Kontinentalhanges liefern ein Abbild zeitlicher Variationen in der Intensität des Mittelmeerausstroms (Mow). Insbesondere die raschen Veränderungen am Ende der letzten Glazialzeit mit Folgen für den Mittelmeerausstrom (MOW) konnten durch rasche Änderungen in den Spuren-Assoziationen belegt werden. Für das in den Radiographien verbreitete Spurenfossil Zoophycos wurde ein neues ethologisches Modell entwickelt.

Oberkarbonische Karbonatsequenzen

Projektleitung: Prof. Dr. P. Schäfer; Dr. J. Reijmer, Geomar; Prof. Dr. A. Schäfer, Uni Bonn.

                                                                                                            Förderung: Dfg im Bündelantrag

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. H.-J. Wallrabe-Adams

In Koop. mit: Projektantragsteller im Bündelantrag

Arbeitsgebiet: Kantabrisches Gebirge (Nordwest-Spanien)

Laufzeit: 1999 bis 2001

Regionale und lokale tektonische Aktivitäten sowie globale Meeresspiegel-Schwankungen steuern die sedimentäre Entwicklung in dem aktiven Fore-Arc Becken des kantabrischen Orogens während des oberen Karbons. Grundlage des Projekts sind 34 Diplomkartierungen, die in den vergangenen 10 Jahren im Bereich der Südflanke des Kantabrischen Gebirges angefertigt wurden. Die sedimentologischen und sequenzstratigraphischen Untersuchungen dienen der Trennung tektonischer und glazioeustatischer Prozesse und ihrer beckenweiten Korrelation.

Influence of ocean gateways on the evolution of marine plankton: A biometric approach

Projektleitung: Dr. H. Kinkel & Prof. Dr. P. Schäfer                                                  Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: D. Crudeli

Arbeitsgebiet: Karibik und Pazifischer Ozean

Laufzeit: 2001 bis 2003

Die Schliessungsgeschichte des Isthmus von Panama führt zu starker ozeanographischen Veränderungen in der Oberflächen und Tiefenwasserzirkulation, sowie zur geographischen Trennung der Karibik und des äquatorialen Pazifiks. Anhand morphometrischer Methoden sollen die Einflüsse der ozeanographischen und geographischen Veränderungen in dem Untersuchungsgebiet auf die Evolution kalkigen Nannoplanktons (Coccolithophoriden) rekonstruiert werden.

 

Mineralogie

Kristallographie

Die Kristallographie beschäftigt sich mit allgemeinen Strukturbildungsprinzipien von Materie - wobei kristallisierte Materie traditionell im Mittelpunkt des Interesses steht - im Längenskalenbereich zwischen ~ 10-12 und 10-6 m. Sie versucht die Ursachen für die Strukturbildung in der chemischen Zusammensetzung zu finden (Kristallchemie) oder als Funktion von intensiven Variablen wie Druck oder Temperatur zu verstehen („Mineral Physics“). Die generell richtungsabhängigen makroskopischen physikalischen Eigenschaften hängen vom strukturellen Aufbau ab. Diese und die Dynamik von Strukturen (kooperativ oder individuell) werden ebenfalls untersucht.

Immer bedeutender werden Computerexperimente. Diese erlauben Aussagen über Struktur­zustände zu erhalten, die Laborexperimenten nicht zugänglich sind. Das können z.B. sehr schnell ablaufende Reaktionen, kontinuierliche Veränderungen eigentlich sprunghafter Funk­tionen, im Labor unerreichbare Druck- oder Temperaturbedingungen oder dergleichen mehr sein. Computerexperimente verhelfen zu einem Verständnis der Materie, das auf grundsätzli­chen Prinzipien beruht. Es gibt verschiedene Methoden, angefangen von empirischen Paar­potentialen bis hin zu quantenmechanischen Methoden. Unsere AG ist eine der wenigen, die bei ihrer Arbeit den ganzen Methodenkanon der "Computational Mineralogy" einsetzt. Aller­dings stehen die quantenmechanischen Methoden im Vordergrund des Interesses.

Die Kieler Kristallographie ist in die zwei Teilbereiche "Experimentelle Kristallographie" und "Computational Crystallography/Mineralogy" unterteilt. Beide Richtungen verstehen sich als komplementär, wobei insbesondere druckabhängige Untersuchungen ein Bindeglied darstellen. Untersuchungsobjekte sind überwiegend, aber nicht ausschließlich, kristallisierte Substanzen von geowissenschaftlicher Relevanz, nämlich Minerale. Das Verständnis ihrer auf grundlegenden Prinzipien beruhenden Strukturen ist die notwendige Grundlage für ein naturwissenschaftlich geprägtes Verständnis des Aufbaus der Erde. Durch die Untersuchung anderer Materialien und Systeme hat die Kristallographie auch ausgeprägte Beziehungen zu Physik, Chemie und Materialwissenschaft. Dies äußert sich z.B. darin, dass von der Kieler Kristallographie die interdisziplinäre Dfg-Forschergruppe "Wachstum und Grenzflächen­eigenschaften von Sulfid- und Selenid-Schichtstrukturen" initiiert wurde und seit ihrer Etablierung koordiniert wird.

Wachstum und Grenzflächeneigenschaften von Sulfid- und Selenid-Schichtstrukturen

Projektleiter: Prof. Dr. W. Depmeier                                                                            Förderung: Dfg

Laufzeit: seit 07.1999

Koordination der Dfg-Forschergruppe „Wachstum und Grenzflächeneigenschaften von Sulfid- und Selenid-Schichtstrukturen“. Aus dem Koordinatorenfonds wird Dr. Karin Griewatsch für Öffentlichkeitsarbeit beschäftigt.

Chalkogen-Misfit-Verbindungen: Präparation, strukturelle Charakterisierung, Hochdruck- und Computerexperimente

Projektleiter: Prof. Dr. W. Depmeier                                                                            Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: PD Dr. B. Winkler, Dr. M. Hytha, Dipl.-Min L. Ehm.

Laufzeit: seit 07.1999

Ausgewählte Vertreter der Misfitverbindungen, allgemeine Formel [(M1-yTyS)]1+x [(TS2)mTz] (M ist z.B. Sn, Pb, Bi, Sm, Gd, Ho; T = Ti, V, Cr, Nb, Ta; m = 1 - 3), werden in Überein­stimmung mit den Zielen der Forschergruppe untersucht. Die Grenzbereiche zwischen den Schichten und die Kationenverteilung sind von besonderem Interesse. Die wichtigsten Unter­suchungsmethoden sind Beugung unter Hochdruckbedingungen und Computerexperimente auf ab initio Basis.

Im TP 2 „Periodische und aperiodische Sulfid-Schichstrukturen: Präparation, strukturelle Eigenschaften, Mikrostrukturen“ wird Dr. Hannelore Katzke seit 10/2002 beschäftigt.

Untersuchungen zur Synthese, Strukturen und strukturellen Änderungen von Chalcophosphaten AIMIIPQ4 (Q = S, Se)

Projektleitung: Prof. Drs. W. Depmeier; W. Bensch, Anorg. Chem., Cau           Förderung: Dfg

In Koop. mit: Prof. Dr. I. Belkyal, Dept. Chimie, Universite Cadi Ayyad, Marrakech.

Laufzeit: seit 17.09.2001

In diesem Projekt sollen die Strukturen und eventuelle Phasenumwandlungen der bei Raum­bedingungen bekannten Thiophosphate KNiPS4 und KPdPS4 bei variablen Drücken und Temperaturen mit Hilfe von Röntgenbeugung, spektroskopischen und thermoanalytischen Verfahren untersucht werden. Diese Untersuchungen sollen durch Computerexperimente unterstützt und ergänzt werden, wobei die modernsten uns zur Verfügung stehenden quan­tenmechanischen ab initio Methoden zum Einsatz kommen sollen. An beiden Verbindungen sollen auch Substitutions-, bzw. Interkalationsexperimente durchgeführt werden. Für noch nicht bekannte Thiophosphate AIMIIPS4 (z.B. A = K, Rb; M = Sn, Pb, Zn, Cd) sollen Synthe­sewege erforscht und die Produkte im Erfolgsfall wie oben charakterisiert werden. Eventuell anfallende Thiophosphate anderer Stöchiometrie sollen zumindest strukturell aufgeklärt werden. Zusätzlich sollen geeignete physikalische Eigenschaften, nicht zuletzt im Hinblick auf eventuelle Anwendungsmöglichkeiten, gemessen werden. Die binationale Kooperation soll dazu dienen, die marokkanischen Kooperationspartner mit modernen festkörperanalyti­schen Methoden bekannt zu machen. Die Installation eines Pulverdiffraktometers in Marra­kech hat dort den Keim für den Aufbau eines lokalen Kompetenzzentrums für Strukturauf­klärung und Phasenanalyse gelegt.

Al-reiche mikroporöse Strukturen

Projektleitung: Prof. Dr. W. Depmeier                                                                        Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl. Min. L. Peters

Laufzeit: seit 10.2002

Ein häufig in der Strukturchemie der Aluminosilikate gebrauchtes Argumentationsmuster ist unter dem Namen Loewenstein'sche Regel (aluminium avoidance rule) bekannt. Die Regel beschreibt die unbestreitbare Tatsache, dass in Strukturen mit eckenverknüpften TO4 Tetra­edern (T = Si, Al) direkte Verknüpfungen von AlO4 Tetraedern energetisch ungünstig sind und daher vermieden werden. Das führt für Verhältnisse Al:Si = 1,0 dazu, dass in der Struk­tur SiO4 und AlO4 Tetraeder alternieren. Diese Regel gilt insbesondere für Gerüstsilikate mit der Gerüstzusammensetzung [AlxSi1-xO2]x- und genießt z.B. in der Zeolithchemie hohe Popularität. Eine weitere Eigenschaft der Al/Si-Substitution in solchen Strukturen ist ihre extreme Asymmetrie: Während Aluminosilikate mit 0 ≤ Al:Si ≤ 1 sehr häufig sind und in riesigen, geologisch relevanten Mengen auftreten, sind solche mit 1 < Al:Si ≤ ∞ sehr selten. Dies gilt besonders für solche Strukturen, die nur eine topologische Sorte von Tetraedern enthalten. Die einzigen bekannten Beispiele scheinen zur Sodalithfamilie zu gehören. In diesem Projekt sollen reproduzierbare Präparationsrezepte für diese Phasen erarbeitet und die Produkte mit modernen Analysemethoden bezüglich ihrer Strukturen und Eigenschaften charakterisiert werden. Möglichkeiten zur Herstellung anderer Al-reicher mikroporöser Strukturen sollen erforscht werden.

Anionensubstitution in Sodalithen

Projektleitung Prof. Dr. W. Depmeier             Förderung: Dfg „Spp Substitutionsmischkristalle“

Beteiligte Wissenschaftlerin: Greys Vega Flores, M.Sc.

Laufzeit: seit 11.2002

Es soll untersucht werden, wie sich Anionensubstitution auf Strukturen, Phasenumwandlun­gen, Phasendiagramme und ausgewählte Eigenschaften einiger mikroporöser Gerüststruktu­ren aus der Familie der Aluminatsodalithe auswirkt. Die Untersuchungen sollen dazu beitra­gen, den Einfluss der Gastanionensubstitution auf die kompetitiven Wechselwirkungen Gerüst – Gastkationen, Gerüst – Gastanionen und Gastkationen - Gastanionen aufzuklären und deren Auswirkung auf die Bildung geordneter modulierter oder statisch fehlgeordneter Phasen zu überprüfen.

Mit Hochdruckexperimenten soll die Kompressibilität einiger ausgewählter Aluminosilikat-Sodalithe als Funktion des Beladungszustandes bestimmt werden und damit die mögliche kritische Konzentration, bei der das Gerüst unter Druck kollabiert.

Die thermische Expansion einiger große Anionen enthaltender Sodalithe zeigt als Funktion der Temperatur eine Unstetigkeit, über deren Ursache noch Uneinigkeit herrscht. Experi­mente bei höheren Drücken sollten geeignet sein, einige der vorgeschlagenen Argumente zu bestätigen oder zu widerlegen.

Wirt/Gast-Wechselwirkungen in Bassanit: Labor- und Computerexperimente

Projektleitung Prof. Dr. W. Depmeier, Prof. Dr. B. Winkler, Uni Frankfurt           Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Min. H. Voigtländer

Laufzeit: seit 09.1999

Trotz der großen technischen Bedeutung von Calciumsulfat-Halbhydrat, CaSO4•0,5H2O, (Mineralname Bassanit), sind Struktur und Dynamik der in die Kanäle (Ø ~ 4Å) der Struktur eingebauten Wassermoleküle und ihre Wechselwirkung mit der Wirtsstruktur (i.w. die Struk­tur des sogenannten g-Anhydrits) noch weitgehend unverstanden. Nach älteren Angaben liegt das Wasser geordnet und durch schwache Wasserstoffbrücken an die Kanalwände gebunden vor. Eigene neutronenspektroskopische Untersuchungen legen nahe, dass die Wassermole­küle bei RT dynamisch fehlgeordnet sind; bei tiefen Temperaturen erfolgt ungeordnete Kondensation an den Kanalwänden. Die Hydratation und Dehydratation verlaufen ähnlich wie in Zeolithen. Fragen zu Existenz und Eigenschaften von Subhydraten sind noch weitgehend ungeklärt. Hohe Drücke sollten die Wechselwirkungen zwischen Wirt und Gästen in den Verbindungen CaSO4·xH2O verstärken.

Berechnung der Energie von Domänenwänden

Projektleiter: PD Dr. B. Winkler                                                                                   Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Min. U. Hantsch

Laufzeit: seit 09.1998

In diesem Projekt soll die atomare Struktur von Domänenwänden mit Hilfe von quanten­mechanischen Rechnungen untersucht werden.

Bildung, Transport, Differenzierung von Silikatschmelzen

Projektleiter: PD Dr. B. Winkler                                          Förderung: Dfg „Spp Silikatschmelzen“

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Min. A. Kahle

Laufzeit: seit 08.1998

In diesem Projekt sollen Viskositäten und Dichten von Silikatschmelzen mit Hilfe von Neutronenabsorptionsmessungen bei Temperaturen bis zu 2000°C bestimmt werden. Erste Messungen waren sehr erfolgreich, zur Zeit werden partiell kristalline Schmelzen untersucht.

Struktur und Eigenschaften von Kohlenstoffpolymorphen

Projektleiter: PD Dr. B. Winkler                                                                                   Förderung: Dfg

Laufzeit: seit 05.2000

Hier sollen mit Hilfe einer Kombination von Graphenthorie und Quantenmechanik systematisch neue mögliche Strukturen vorhergesagt werden.

Ab initio-Berechnung der chemischen Verschiebung in Festkörpern

Projektleiter: PD Dr. B. Winkler                                                                                   Förderung: Dfg

Laufzeit: seit 02.2000

Hier soll eine parameterfreie Theorie zur Berechnung der mit Nmr gemessenen chemischen Verschiebung von Silikaten entwickelt werden.

Realbau von Mineralen und anderen Festkörpern

Projektleiter: Prof. Dr. M. Czank

In Koop. mit: Prof. Dr. A.G. Castellanos-Guzman, Laboratorio de investigacion en materia­les, Uni Gaudalajara, Mexiko; Prof. Dr. F. Faupel, Techn. Fak., Cau, Kiel; Dr. K. Friese, Dep. Física Materia Condensada, Uni Pais Vasco, Bilbao, Spanien; Dr. M. Pósfai, Dept. Earth & Environm. Sci., Uni Veszprém, Ungarn; Dr. G. Simon, Min. Staatssammlg., München; Prof. Dr. G. van Tendeloo, Emat, Uni Antwerpen, Belgium.

In den Arbeiten wurde vor allem die Transmissionselektronenmikroskopie zur Bestimmung und Charakterisierung des Realbaus von Mineralen und synthetischen Festkörpern ein­gesetzt: Es wurden u.a. das Mineral Stibivanite (Sb2VO5), Boracite, Melilithe, Staurolithe, Nanocomposite, LixV2O5, Pyroxenoide und Amphibole untersucht.

Struktur-Eigenschaftsbeziehungen und Hochdruckpolymorphie von Fluoriden

Projektleitung Prof. Dr. Björn Winkler, Uni Frankfurt, Dr. K. Knoor                     Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: A. Dubinin

Laufzeit: seit 07.2000

In strukturell einfachen Difluoriden können die Kationen über einen sehr weiten Konzentra­tionsbereich (bis zu 30 mol%) substituiert werden, während F-Ionen auf Zwischengitterplät­zen eingebaut werden können. Der Einfluss des veränderten Chemismus auf die Struktur-Eigenschaftsbeziehungen soll am Beispiel von CaF2/LaF3 und BaF2/PbF2 theoretisch und experimentell untersucht werden. Ziel der Arbeiten ist es, die Änderungen der makroskopi­schen Eigenschaften zu quantifizieren und zu verstehen. Dazu sollen quantenmechanische Modelle eingesetzt werden, um die Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Idealkristallen zu bestimmen. Diese Ergebnisse sollen dann mit experimentellen in situ Hochdruck- und Hoch­temperatur-Beugungsuntersuchungen, sowie mit Nmr-, thermoanalytischen und Tem-Mes­sungen an Realkristallen verglichen werden, um so die induzierten Änderungen zu verstehen.

Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Übergangsmetallphosphiden, -carbiden und -nitriden

Projektleitung Prof. Dr. Björn Winkler, Uni Frankfurt, Dr. K. Knoor          Förderung: Dfg, Bmz

In Koop. mit: Prof. Dr. M. Avalos Borja, Unam, Ensenada, Mexiko.

Beteiligte Wissenschaftler: V. Soto, M.Sc.; L. Lopez de la Torre, M.Sc.

Laufzeit: seit 02.2001

Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Phasen, die bei der katalytischen Entschwefelung von Erdöl eine Rolle spielen, sollen mit einer Kombination von quantenmechanischen Rechnun­gen, in situ Röntgenhochdruckuntersuchungen und Elektronen-Energie-Verlust-Spektrosko­pie untersucht werden. Konkret sollen hier Übergangsmetall-Carbide, -Phosphide und -Nit­ride untersucht werden, die als Nebenprodukte bei der, auf der Reaktion mit Sulfiden beru­henden, konventionellen, katalytischen Entschwefelung entstehen. Ziel der Untersuchungen ist es, ein tieferes Verständnis der interatomaren Wechselwirkungen in diesen strukturell und chemisch einfachen Phasen zu erreichen. Dies soll die Grundlage für ein besseres Verständ­nis ihrer katalytischen Eigenschaften liefern, und so die Verbesserung von Katalysatoren ermöglichen.

Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Protonenleitern des Typs MHXO4 und M3H(XO4)2

Projektleitung Dr. K. Knorr, Prof. Dr. W. Depmeier                                                  Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: G. Lentz

Laufzeit: seit 02.2001

Die Kristallstrukturen und die Dynamik von ausgewählten Vertretern der protonenleitenden Substanzklassen mit den allgemeinen Formeln MHXO4 und M3H(XO4)2 (M: Alkalimetall­kationen oder Ammonium, X: Se, S) sollen untersucht werden. Mittels Hochdruck/ Hoch­temperatur-Röntgen- und Neutronenbeugung soll der Einfluss interatomarer Abstände auf die strukturellen Mechanismen der Protonenleitung untersucht werden. Es sollen die Proto­nenleitungspfade mit Fourier- und Maximum-Entropie-Methoden aus Beugungsdaten rekon­struiert und deren Geometrie sowie Änderungen der Geometrie in Abhängigkeit von Druck und Temperatur analysiert werden. Die Probenauswahl konzentriert sich zunächst auf Kalium- und Ammoniumverbindungen bei welchen, auf Grund der speziellen Werte der Ionenradien, das Vorliegen kritischer Abstände, die für den Übergang zu guter Protonenlei­tung verantwortlich sein sollen, vermutet wird. Weiterhin soll durch den Vergleich der Kalium- und Ammoniumverbindungen der etwaige Beitrag der Protonen der Ammoni­umgruppe zur Protonenleitung studiert werden. Der Einfluss von Voll- und Teildeuterierung auf Strukturen, Phasensequenzen, Umwandlungscharakteristika etc. ist zu studieren. Neben der kristallographischen Charakterisierung ist ein weiterer Schwerpunkt die Untersuchung des Einflusses struktureller Änderungen, welche durch die Variation von Druck und Tempe­ratur hervorgerufen werden, auf physikalisch/ chemische Eigenschaften und die Dynamik.

Nomenklatur und kristallchemische Formelschreibweise mikroporöser anorganischer Materialien

Projektleiter: Prof. em. Dr. F. Liebau

Auf der Basis einer zuvor erarbeiteten systematischen Klassifikation von geordneten mikro­porösen und mesoporösen Materialien mit anorganischen Wirten wurden Begriffe definiert und eine Formelschreibweise entwickelt, die beliebig detaillierte Informationen über Struktur und chemische Zusammensetzung dieser, als Poroate bezeichneten, technologisch wichtigen Materialien enthält. Klassifikation geordneter mikroporöser Materialien mit anorganischen Wirtsstrukturen

Die Konnektivität von Tetraedergerüsten

Projektleiter: Prof. em. Dr. F. Liebau

In den weitaus meisten anorganischen Substanzen mit 3-dimensionalen Gerüsten aus [TX4]-Tetraedern sind diese Baueinheiten über alle Ecken vollständig miteinander verknüpft ( Feld­späte, Zeolithe usw.). Sie haben ein Atomverhältnis z = n(X) : n(T) = 2 und alle X-Atome sind an zwei T-Atome gebunden (X[2]). Daneben gibt es eine kleine Gruppe von Substanzen mit unvollständig verknüpften Tetraedergerüsten (interrupted frameworks) , bei denen z > 2 und ein Teil der X-Atome an nur ein T-Atom gebunden ist (X[1]). Kürzlich wurden in der Literatur einige Substanzen mit z < 2 beschrieben, in denen ein Teil der X-Atome an drei oder sogar vier T-Atome gebunden sind (X[3], X[4]).

Da sich [TX4]-Tetraeder mit kleinen T-Atomen und höherer Wertigkeit (z.B. Si4+, Al3+, P5+) stark abstoßen, können sie nur Gerüste mit vollständig (z = 2) und unvollständig (z > 2) ver­knüpften Tetraedern bilden. T-Atome mittlerer Größe und niedriger Wertigkeit (z.B. Zn2+, Fe2+, Mn2+) können dagegen auch übermäßig verknüpfte Tetraedergerüste mit z < 2 bilden.

Packungsdichte anorganischer Kristallstrukturen

Projektleiter: Prof. em. Dr. F. Liebau

In Koop. mit: Prof. Dr. H. Küpppers

Um die Dichte oder die Porosität von anorganischen Substanzen zu vergleichen, verwendet man bisher bei dichtgepackten Materialien das Molvolumen oder das spezifische Gewicht, bei mikroporösen Materialien dagegen die sogenannte Gerüstdichte. Da diese Größen nicht quantitativ untereinander vergleichbar sind, wurde im Rahmen des Projekts die Anionen-Packungsdichte als universal anwendbare Größe definiert. Der Wert der Anionen-Packungs­dichte lässt sich leicht aus der Größe und dem chemischen Inhalt der Elementarzelle und den Radien der darin enthaltenen Anionen berechnen. Anwendung der Anionen-Packungsdichte auf SiO2 bei hohen Drücken zeigt, dass die z. Zt. verwendeten Ionenradien von Shannon und Prewitt unter solchen Bedingungen die Kompressibilität der Anionen nicht berücksichtigen.

Petrographie

Physikalische Eigenschaften von Krusten- und Mantelgesteinen

Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. H. Kern

Die physikalischen Eigenschaften von Gesteinen werden in komplexer Weise vom Zusam­menwirken verschiedener Einflussgrößen, der Lithologie, den physikalischen Zustandsgrö­ßen (Temperatur, Stress, Strain) und durch Fluide auf der Intergranularen bestimmt.

Für die Durchführung gesteinsphysikalischer Untersuchungen unter simulierten in-situ Bedingungen stehen im Gesteinsphysikalischen Labor des Instituts für Geowissenschaften eine kubische Stempelapparatur (Probenwürfel mit einer Kantenlänge von 43mm, Phyd=600MPa, Tmax=750°C) sowie eine nach dem Karmann-Prinzip arbeitende Verfor­mungsapparatur (Probenzylinder: l≤250mm, Ø=98mm; Phyd=40MPa, Tmax=150°C). Simultan mit gesteinsmechanischen Untersuchungen (hydrostatische und deviatorische Beanspru­chung) können gesteinsphysikalische Messgrößen wie Vp, Vs, seismische Dämpfung, elekt­rische Leitfähigkeit etc.) sowie Porenraumparameter (Porosität bzw. Permeabilität) bestimmt werden. Diese Laboruntersuchungen liefern eine notwendige Basis für die Interpretation z.B. von seismischen Feldmessungen.

Petrophysikalische Voruntersuchungen an Uhp-Gesteinen aus der Dabie-Suluregion

Projektleitung: Prof. Dr. H. Kern                                                                                  Förderung: Dfg

Beteiligter Wissenschaftler: Dr. T. Popp

Kooperation: Prof. Dr. S. Gao, Dr. Z.-M. Jin, Uni Wuhan, China

Laufzeit: seit 1997

Das Dabie-Sulu Orogen ist weltweit der größte Ultra-Hochdruck (Uhp)-Gesteinskomplex von insgesamt sieben Regionen, in denen Ultra-Hochdruck-Paragenesen mit Einschlüssen von Coesit oder Coesit-Pseudomorphosen in Granat, Omphazit, Disthen, Zirkon oder Dolo­mit bzw. das Auftreten von sogen. Mikrodiamanteinschlüssen beobachtet wurden, und ist daher Gegenstand intensiver geowissenschaftlicher Untersuchungen.

Im Vorfeld des ersten „Chinese International Scientific Drilling Program“ (Ccsd) im Rah­men des Icdp (International Continental Scientific Drilling Program) wurden krustenrele­vante Ultra-Hoch-Druckgesteine aus der Dabie-Suluregion (Südostchina) petrophysikalisch untersucht. Mittels der laborseismisch bestimmten in-situ Geschwindigkeiten und mineralo­gisch-chemischer Daten konnten die bereits vorliegenden tiefenseismischen Geschwindig­keits- und Reflektions-Krusten-Profile lithologisch und strukturell interpretiert werden.

 

Echt-dreiaxiale Druckapparatur

Seismische Anisotropie von Krustengesteinen an der Kola-Bohrung SD-3

Projektleitung: Prof. Dr. H. Kern                                                   Förderung: Eu-Projekt - Igcp 408

Beteiligter Wissenschaftler: Dr. T. Popp, Dipl.-Min. T. Koch.

Kooperation: Dr. F.F. Gorbatsevich, Apatity, Russland.

Laufzeit: seit 1999 (Projekt abgeschlossen)

An Kernproben aus der mit 12.261m weltweit tiefsten Forschungsbohrung und an Analog­gesteinen aus Oberflächenaufschlüssen wird die Natur der seismischen Anisotropie des Krustensegments an der Bohrlokation untersucht. Durch Vergleich der druckabhängigen Variation der Ultraschallgeschwindigkeiten (bis 600 MPa) mit 3D-Geschwindigkeitsmodel­lierungen aus Mineralbestand und Textur wurde der Einfluss orientierter Risse und der Gesteinsmatrix auf die in situ Anisotropie abgeleitet. Messungen und Modellierung bestäti­gen die enge Beziehung von Geschwindigkeitsanisotropie, Scherwellen-Splitting und Scher­wellenpolarisation zu den inherenten Strukturelementen Foliation und Lineation.

Seismische Anisotropie und Scherwellen-Splitting im Oman-Ophiolit

Projektleitung: Prof. Dr. H. Kern                         Förderung: Land Schleswig-Holstein/Stipendien

Beteiligter Wissenschaftler: Dr. T. Popp

Kooperation: Prof. Dr. F. Boudier, Drs. D. Mainprice, Montpellier & W. Warsi, Oman.

Laufzeit: seit 1997 (Projekt abgeschlossen)

Zur Interpretation ungewöhnlich niedriger Geschwindigkeitswerte aus flachseismischen Messungen in Harzburgiten des Oman-Ophiolits wurden druckabhängige Geschwindig­keitsmessungen an unterschiedlich orientierten Würfelproben durchgeführt. Der Vergleich des experimentell bestimmten Geschwindigkeitstensors mit dem anhand der Texturen von Olivin und Orthopyroxen berechneten Elastizitätstensor ergab, dass die primär durch das Gesteinsgefüge bestimmte Geschwindigkeitsverteilung erheblich durch sekundär mit Ser­pentin verheilte Mikrorisse beeinflusst wird: deutliche Geschwindigkeitsreduzierung, ohne nennenswerte Herabminderung der seismischen Anisotropie.

Messung und Beschreibung der zeitlichen Entwicklung von Porosität und Permeabilität von Salzgestein aus dem Salzstock Gorleben

Projektleitung: Prof. Dr. H. Kern                                                               Förderung: Bgr Hannover

Beteiligter Wissenschaftler: Dr. T. Popp

In Koop. mit: Drs. O. Schulze & U. Hunsche, Bgr Hannover.

Laufzeit: 1998 bis 2001

Ziel des Vorhabens ist die Messung und Beschreibung der zeitlichen Entwicklung von Poro­sität und Permeabilität von Salzgestein aus dem Salzstock Gorleben.

Das gegenwärtige Konzept der Bundesrepublik Deutschland sieht die Endlagerung wärme-entwickelnder radioaktiver Stoffe in einer Steinsalzformation vor. Zur Zeit wird der Salz­stock Gorleben auf seine Eignung hin untersucht.

Im Hinblick auf die Eignung von Steinsalzformationen als potentielle Wirtsgesteine für Untertagedeponien (chemische und radioaktive Abfälle) wurde der Einfluss des Porendrucks auf die mechanischen Eigenschaften von Salzgesteinen unterschiedlicher Vorkommen unter Kompressions- und Extensionsbedingungen untersucht. Die gleichzeitig gemessene zeitliche Entwicklung von Porosität und Permeabilität sowie anderer gesteinsphysikalischer Mess­größen (Vp, Vs und seismische Dämpfung) bestätigt die Existenz einer Dilatanzgrenze. Deren Kenntnis ist für die Beschreibung der Barriereneigenschaften von Salzgesteinen von großer Bedeutung.

Gefügekundliche Untersuchungen an Steinsalz im Hinblick auf die Bindungsformen von Kohlenwasserstoffen

Projektleitung: Prof. Dr. H. Kern                                                               Förderung: Bgr Hannover

Beteiligter Wissenschaftler: Dr. T. Popp, cand. geol. M. Fischer, cand. min. G. Flindt.

In Koop. mit: Dr. O. Schulze, Bgr Hannover.

Laufzeit: 2000

In Salzformationen treten gelegentlich flüssige und/oder gasförmige Kohlenwasserstoffe (KW) auf, die - sofern möglich - hinsichtlich ihrer Menge, Zusammensetzung und Herkunft klassifiziert werden müssen. Mittels der Fluoreszenzmikroskopie wurde die Ausbildung und Verteilung der KW-Einschlüsse im Steinsalz in ausgewählten Dickschliffen dokumentiert und für ein definiertes Gesteinsvolumen quantitativ ausgewertet. Das chemische Inventar der massenspekrtoskopisch untersuchten Fluide entspricht insgesamt der in Salzstrukturen Nord­deutschlands bekannten Fluidzusammensetzung.

Petrologie metamorpher und magmatischer Gesteine

Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. V. Schenk

Im Mittelpunkt des Forschungsinteresses stehen tektonische und thermische Prozesse sowie chemische Stoffumsätze in Subduktionszonen und innerhalb der kontinentalen Kruste. Die Prozesse laufen vor allem zu Zeiten von Gebirgsbildungen bei Kontinentalkollisionen ab. Forschungsobjekte sind daher die Minerale, das Gefüge und die Geochemie metamorpher Gesteine, die Auskünfte über den Aufbau, die Entstehung und die Entwicklung der konti­nentalen Kruste geben.

Kooperationen mit: Ens Paris; Zentrallab. für Geochronologie, Uni Münster; Uni Heidel­berg; School of Mines, Lusaka, Sambia; Univ. of Dar-es-Salam, Tansania; Makerere Univ. of Kampala, Uganda; Geol. Survey of Egypt (Egsma); Geol. Survey of Malawi.

Subduktion und Kontinent-Kontinent-Kollision im Lufilian Arc-Zambezi Belt Orogen

Projektleiter: Prof. Dr. V. Schenk                                                                                 Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. T. John; Dr. F. Tembo, Lusaka; Prof. Dr. K. Mezger & Dr. E. Scherer, Münster; Dr. K. Haase.

Laufzeit: 1998 bis 2001

Das Projekt beschäftigte sich mit der Altersstellung und der geodynamischen Bedeutung von präkambrischen Eklogiten und Weißschiefern (Talk-Disthen-Schiefer) aus dem Lufilian Arc und dem Zambezi Belt von Sambia. Die Bildungsbedingungen für die Eklogite liegen in einem Temperaturbereich von 590 bis 750°C bei Maximaldrücken von 26 bis 28kbar. Diese P-T-Bedingungen deuten auf einen niedrigen geothermischen Gradienten von ca. 8°C/km und eine große Subduktionstiefe von > 90km hin. Die Spurenelementgehalte und die Nd-Isotopie der Eklogite und assoziierter Gabbros sind am besten zu vergleichen mit denen rezenter mittelozeanischen Rückenbasalte (Morb). Der niedrige geothermische Gradient und die große Subduktionstiefe zeigen, dass eine kalte ozeanische Lithosphäre subduziert wurde, was wiederum die Existenz eines relativ großen Ozeanbeckens (>1000km) erfordert. Das Alter der eklogitfaziellen Metamorphose konnte mittels Sm-Nd Granat-Datierung auf 595 ±10Ma festgelegt werden. Die Weißschiefer und assoziierten Metapelite wurden, im Gegen­satz zu den Eklogiten, unter amphibolitfaziellen Bedingungen (ca. 10-13 kbar/700-750°C) während einer tektonischen Krustenverdickung, etwa 70 Ma nach der Subduktion des Ozeanbeckens, gebildet (U-Pb Monazitalter). Die Ergebnisse belegen die Existenz einer neoproterozoischen Suturzone zwischen dem Kongo- und dem Kalahari-Kraton im südlichen Zentralafrika. Die Gebirgsbildung ist im Zusammenhang mit der Bildung des Superkonti­nents Gondwana zu sehen.

Fluide in einer 2 Ga alten Subduktionszone – im Usagaran-Gebirge von Tansania

Projektleiter: Prof. Dr. V. Schenk                                                                                 Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. P. Herms

Laufzeit: 2000 bis 2002

Die Untersuchung von Metapeliten und Metabasiten aus dem Usagaran Belt haben ergeben, dass diese Gesteine vor 2 Ga Jahren in eine Tiefe von ca. 60 km subduziert worden sind und dort bei 750-800°C und einem Druck von mindestens 15 kbar unter Anwesenheit einer Fluide metamorph überprägt wurden. Die Fluide, die bei der hochgradigen Metamorphose anwesend war, ist in Fluideinschlüssen in verschiedenen Mineralen dieser Gesteine erhalten geblieben. Die Untersuchung von primären Fluideinschlüssen in geschützten Einschluss­mineralen hat ergeben, dass zum Zeitpunkt der höchsten Metamorphose in einer Tiefe von 60 km eine entmischte CO2-reiche Fluide mit einer wäßrigen Fluide koexistiert hat. Während im Metapelit neben einer wäßrigen H2O-NaCl±Ca/MgCl-Fluide eine reine CO2-Fluide vor­herrschte, ist die Zusammensetzung der Fluide in den Metabasiten lokal N2-reicher mit H2O-N2±NaCl-Einschlüssen direkt neben CO2-N2-Fluideinschlüssen. Kleinste Ca/Mg-Karbonat-Kriställchen, die sich in oder angeheftet an den CO2±N2- und H2O-N2-Einschlüssen befin­den, sind ein Beleg dafür, dass die H2O-CO2±N2-Fluide zur Zeit der tiefsten Subduktion zusätzlich gelöste Ca- und Mg-Komponenten enthalten hat.

Orogene Überprägung am Nordrand des archaischen Kongo-Kratons in Uganda

Projektleiter: Prof. Dr. V. Schenk                                                                             Förderung: Daad

Beteiligte Wissenschaftler: Drs. P. Appel & A. Schumann; H. Wegner, N. Jöns, D. Loose, N. Wittig.

Laufzeit: 2001 bis 2003

Der Ost-West-streichende Central African Fold Belt entwickelte sich vor 600 Ma am Nord­rand des Kongo-Kratons und erstreckt sich quer durch Afrika. Er reicht von Kenia bis Kame­run und findet seine Fortsetzung in NO-Brasilien. Die Orogenentwicklung ist noch wenig verstanden, da bisher keine Suturzone lokalisiert und wegen des hohen Metamorphosegrades des aufgeschlossenen Krustenniveaus nur vereinzelt zwischen Einheiten des Kratons und juvenilen neoproterozoischen Einheiten unterschieden werden konnte. Im Rahmen des neuen Igcp-470 werden in zwei Vergleichsgebieten ähnlicher geotektonischer Position am Kraton­rand, in Kamerun und Uganda, der metamorphe Einfluss der panafrikanischen Orogenese auf die kratonischen und panafrikanischen Einheiten untersucht. In Uganda erfuhr paläoprotero­zoisch die archaisch gebildete Kruste eine tektonische Krustenverdickung und kühlte in den anschließenden zwei Milliarden Jahren langsam in der Unterkruste isobar ab. Bei der pan­afrikanischen Orogenese wurden die ehemaligen Unterkrustengesteine nochmals metamorph überprägt und anschließend herausgehoben.

Petrographie und Geochemie des porphyrischen Ngora-Granites in Ost-Uganda

Projektleiter: Dr. A. Schumann (Gastwissenschaftler am IfG)                            Förderung: Daad

Laufzeit: 2002 bis 2003

Die Granitoide und Granitgneise des undifferenzierten ugandischen Grundgebirges („undiff. basement complex“) nehmen etwa 2/3 der Landesoberfläche ein. Bis zu Beginn der eigenen Forschungstätigkeit gab es kaum modernere Ansätze zur Charakterisierung dieser Gesteine, (z.B. Granittypen, geotektonische Diskriminierung). Im Zuge dieser Arbeit wurde ein größeres Areal (400 km2) geologisch aufgenommen und es konnten Kartierkriterien definiert werden, die eine Unterscheidung in vier unterschiedliche Faziestypen zuließen. Bisherige Dünnschliffauswertungen und Rfa-Gesamtgesteinsanalysen bestätigen die im Gelände gewonnen Beobachtungen und geben Hinweise auf unterschiedliche Bildungsmechanismen während der Magmenevolution (Fraktionierungs-, Magmen­mischungs-, und Magmenunmischbarkeitsprozesse). Alle Gesteine wurden zusätzlich von (syn-) bis postmagmatischen, tektonisch-thermalen Ereignissen überprägt. Dies drückt sich in Deformationsgefügen und Mineralrekristallisaten aus. U.a. treten neben magmatischen Plagioklasen auch kleinere rekristallisierte Körner auf, deren Anwesenheit auf oberer grünschiefer- bis amphibolitfazielle Bedingungen während ihres Wachstums hindeuten. Noch ausstehende Mikrosonden- und SEE-Analysen sollen weitere Hinweise auf die archaisch-proterozoische Geschichte der Kruste in Ostuganda liefern.

Archaische Krustenbildung und metamorphe Überprägung in Jebel Uweinat, Central Saharan Ghost Craton

Projektleiter: Prof. Dr. V. Schenk, Prof. Dr. R. Greiling, Heidelberg                    Förderung: Bmbf

Beteiligte Wissenschaftler: Drs. T John; A.M. Khalid, Kairo & Dr. A. Kontny, Heidelberg, K. Wulff, S. Bredemeyer.

Laufzeit: 2000 bis 2003

Die spät-archaisch gebildeten Charnockite von Jebel Uweinat gelten als wichtigster Hinweis dafür, dass die kristalline Kruste der Zentralsahara von einem archaischen Kraton aufgebaut sein könnte. Frühere Rb-Sr-Daten (c. 2,8 Ga) werden als Erhaltung archaischer Metamor­phosealter gedeutet und Jebel Uweinat damit als einziges erhaltenes Relikt des archaischen „Central Saharan Ghost Craton“, der anderenorts durch die panafrikanische Orogenese voll­ständig remobilisiert wurde. Unsere Monazitalter und petrologischen Daten deuten aber daraufhin, dass die archaische Kruste von Uweinat ihre wichtigste orogene Überprägung während des Eburnian (2 Ga) erfahren hat. Anhand von geochemischen Daten (Haupt- und Spurenelemente), Petrologie (P-T-Pfade) und Altersdaten (U-Pb Monazit, Chime Monazit, Zirkon-Evaporationsmethode) soll die Bildungsgeschichte und die tektonometamorphe Überprägung dieses für die frühe Krustenentwicklung Nordost-Afrikas wichtigen Gebietes entschlüsselt werden.

Fluideinschluss-Untersuchungen an Metapeliten des granulitfaziellen Sabaloka Kom­plexes, Sudan

Projektleitung: Prof. Dr. V. Schenk                                                                              Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. P. Herms

Laufzeit: 2002 bis 2003

Während der Panafrikanischen Orogenese wurden die Metapelite von Sabaloka granulitfa­ziell bei Temperaturen um 800°C und Drücken um 4-6 kbar metamorph überprägt. In einer Orthopyroxen-führenden Metapelit-Probe konnten CO2, CO2-N2/CH4 und H2O-reiche Ein­schlüsse nachgewiesen werden. Von ihrem texturellen Auftreten her könnten die Einschlüsse als Relikte einer entmischten CO2-reichen lokal N2/CH4-haltigen Fluide angesehen werden, die ungefähr gleichzeitig mit einer niedrigsalinaren Fluide (2-6 Gew.% NaCl Äquivalenten) eingeschlossen wurde. Aus den niedrigen Dichten der Fluideinschlüsse ergeben sich für die Bildung oder Reäquilibrierung der Einschlüsse späte, retrograde PT-Bedingungen, die bei 250-450°C und 1-2,5 kbar liegen. In einer Orthopyroxen-freien Probe können wäßrige, niedrigsalinare Fluideinschlüsse (2-8 Gew.% NaCl Äquivalenten) als Relikte der granulit­faziellen metamorphen Fluide gedeutet werden. Die übrigen CO2, CO2-N2/CH4, CO2-H2O und H2O-NaCl Fluideinschlüsse wurden retrograd bei Temperaturen um 300°C und Drücken < 2kbar gebildet oder zumindest reäquilibriert.

Chemische Th-U-Pb-Datierung von Monaziten in Malawi

Projektleitung: Prof. Dr. V. Schenk                                                                              Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Drs. P. Raase & P. Appel

Laufzeit: 2001 bis 2003

Durch genaue Mikrosonden-Analysen von Th, U und dem radiogenen Zerfallsprodukt Pb in Monaziten lässt sich das Bildungsalter des Monazits und damit auch des Gesteins errechnen. Es ist auch möglich zu erkennen, ob es sich um einen magmatisch oder metamorph gebilde­ten Monazit handelt und es ist möglich, das Alter von älteren Monazitkernen und jüngeren Anwachsrändern getrennt zu analysieren. In Malawi lassen sich so drei verschiedene meta­morphe Bildungsalter bestimmen: 1. Ein Alter von ca. 1000 Ma für eine Ultrahoch-Tempe­ratur-Metamorphose im Norden von Malawi (Champira-Dom). 2. Ein Alter von ca. 640 Ma für eine hochdruck-amphibolitfazielle Metamorphose im mittleren Teil von Malawi (bei Lilongwe). 3. Ein Alter von 500 Ma für eine granulitfazielle Mitteldruck-Metamorphose im Süden von Malawi (bei Nsanje).

Außerdem geben Monazit-Einschlüsse in Granat im Champira-Dom einen Hinweis auf eine noch ältere Metamorphose bei ca. 2 Milliarden Jahren im Norden von Malawi.

Jungproterozoische Metamorphose im archaischen Kongo-Kraton

Projektleiter: Prof. Dr. V. Schenk.                                                                            Förderung: DAAD

Beteiligte Wissenschaftler: Drs. P. Appel, A. Schumann

Laufzeit: 2001 bis 2003

Aus dem archaischen Kongo-Kraton in NW Uganda sind verschiedene Metasediment-Serien unbekannten Alters beschrieben. Mittels U-Th-Pb Datierungen mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde konnte die Metamorphose einer dieser Serien auf 633 Ma datiert werden. Petrologische Untersuchungen ergaben Metamorphosebedingungen der oberen Amphibolit­fazies und Hinweise auf eine tektonische Krustenverdickung als Ursache der Metamorphose.

Metamorphe Zonierung und zeitliche Entwicklung der archaischen Kruste Süd-Madagaskars

Projektleiter: Dr. D. Ackermand                                Projektförderung: Dfg; Daad, Vw-Stiftung

Beteiligte Wissenschaftler: Prof. Drs. T. Razakamanana, Uni Toliara; G. Morteani, TU München & B.F. Windley, Leicester.

Laufzeit: bis 2000 Dfg; bis 2003 Daad

Infolge tektonischer Fragmentierung mit regional unterschiedlicher Hebung und intensiver, weiträumiger Abtragung im Krustenniveau ist der präkambrische Kraton von Süd-Madagaskar bis Tiefen von 30 km aufgeschlossen, wodurch einmalige Einblicke in die lithologische Zonie­rung der archaischen kontinentalen Kruste gegeben sind. An Gesteinen mit besonderen Mineral-Paragenesen - Phlogopit-Schiefer mit Sapphirin/Kornerupin/Hogbömit oder Quarzite mit Al-P-Mineralen - lassen sich Entwicklungen von Krustenbereichen in Süd-Madagaskar ableiten und mit Kratonen anderer Kontinente vergleichen. Mit Mittel der Volkswagen-Stiftung und dem DAAD wurde für die geowissenschaftliche Abteilung der Universität Toliara folgende Geräte angeschafft: Gesteinssägen, Poliereinrichtungen für die Dünnschliffpräparation, digitale Photo-Einrichtungen für die vorhandenen Polarisationsmikroskope, PCs zur Daten-Verarbeitung sowie Geräte für die Geländearbeit (GPS, Kompasse, Magnetometer, etc.).

 

Experimentelle und theoretische Petrologie

Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. L. Cemič

Stabilität von Lazulith-Scorzalith Mischkristallen

Projektleiter: Prof. Dr. L. Cemič                                                                         Projektförderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. Schmid-Beurmann, Dipl. Min. Regina Selke.

Laufzeit: 2000 bis 2003

In dem Projekt geht es um die Ermittelung thermodynamischer Daten für die Mischkristall­reihe der Mg-Fe-Al-Phosphate Lazulith und Scorzalith. Die thermodynamischen Daten sollen aus der Lage der thermischen Zerfallsreaktion dieser Mischkristalle im PT-Feld unter kontrollierter Sauerstofffugazität in Klammerversuchen bestimmt werden. Da natürliche Lazulithe in der Regel Mischkristalle zwischen dem Mg-Endglied, MgAl2(OH)2(PO4)2 (Lazulith), und dem Fe-Endglied (Scorzalith) darstellen, werden die zugewinnenden Daten zur eindeutigen Klärung der Stabilität dieser Phasen bei den P-T-Bedingungen der niedriggradigen Metamorphose beitragen. Eine Mischungslücke in diesem System kann darüber hinaus zu geothermometrischen Zwecken verwendet werden.

Zwei-Feldspat-Thermometer

Projektleiter: Prof. Dr. L. Cemič, Prof. Dr. H. Kroll, Münster                                   Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. A. Benisek

Laufzeit: 2000 bis 2003

Im Rahmen dieses Projekts werden mit Hilfe der Hochtemperatur-Lösungskalorimetrie die Mischungswärmen in den binären Subsystemen Albit–Anorthit, Albit–Kalifeldspat und Anorthit–Kalifeldspat gemessen. Daraus werden die Wechselwirkungsparameter sowohl für die binären Subsysteme als auch für das ternäre System ermittelt. Die gewonnenen Daten werden zur Verbesserung des Zwei-Feldspat-Geothermometers herangezogen.

Bestimmungen von chemischen Diffusionskoeffizienten in Olivinen

Projektleiter: Prof. Dr. L. Cemič                                                                                    Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. W. Gericke, Dr. L. Hallmann

Laufzeit: 2003 bis 2004

Mittels Messungen der zeitabhängigen elektrischen Leitfähigkeitsänderung nach einer stufenweisen Änderung der Sauerstoffpartialdrucks bei verschiedenen Temperaturen wird der Diffusionskoeffizient für das dreiwertige Eisen in Fayalit und Mg-Fe-Olivinen bestimmt. Aus der Temperaturabhängigkeit des Diffusionskoeffizienten wird anschließend die Aktivierungsenergie für die Diffusion gewonnen.

Bestimmung thermodynamischer Daten von Mg-Al-Phosphaten

Projektleiter: Dr. Schmid-Beurmann                                                                            Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Prof. Dr. L. Cemič, Dr. F. Brunet, Paris

Laufzeit: 2001 bis 2003

Zuverlässige thermodynamische Grunddaten bilden die Basis für eine erfolgreiche Anwen­dung von Phasengleichgewichten als Geobaro- bzw. Geothermometer. Für Phosphate fehlen solche Daten bisher weitgehend. In diesem Projekt sollen daher Bildungsenthalpien  und konventionelle Standardentropie  von Lazulith (MgAl2(OH)2(PO4)2), MgAl PO4O und Augelith (Al2(OH)3PO4) sowie die Wärmekapazitäten cp von Trolleit (Al4(OH)3 (PO4)3), Augelith (Al2(OH)3(PO4)), Farringtonite und Mg3(PO4)2-II die bestimmt werden.

Kristallchemie ionar und elektronisch leitender Perovskite

Projektleiter: Dr. V. Thangadurai, Techn. Fak.                                            Projektförderung Bmbf

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. P. Schmid-Beurmann

Laufzeit: 2001 bis 2003

Feststoffelektrolyte werden als wichtige Funktionsmaterialien zur Herstellung von Brenn­stoffzellen, Sauerstoffsensoren, Sauerstoffpumpen und von Katalysatoren angesehen. In diesem Zusammenhang wurden die elektronischen und ionaren Leitfähigkeiten und die kristallchemischen Eigenschaften von Perowskiten der Systeme Sr(Sn,Fe)O3-x und A‘[A2B3O1] mit A‘=Rb, Cs; A=Sr,, Ba und B=Nb, Ta untersucht.

Clusterbildung und Entmischungen in Granat-Mischkristallen: Spannungsfelder im Nano- und Mikrostrukturbereich

Projektleiter: Prof. Dr. C.A. Geiger                                                                       Förderung: Dfg Spp

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl. Physiker S.-U. Weber

In Koop. mit: Dr. M. Dove, Cambridge.

Laufzeit: 09.1998 bis 09.2003

Kation-Nahordnung, lokale Gitter-Relaxationen und Verspannungen werden in Granat-Mischkristallen experimentell untersucht und theoretisch interpretiert. Die Entstehung von Clustern aus einem homogenen ungeordneten Mischkristall und die darauf folgende Entmi­schung bei noch niedrigeren Temperaturen in zwei verschiedene Phasen müsste zu Gitter­spannungen bzw. Strukturgradienten vom mikroskopischen bis hin zum mesoskopischen Bereich führen. Durch die genauen Kenntnisse struktureller Eigenschaften im mikroskopi­schen bis hin zum mesoskopischen Bereich wird es möglich, makroskopische Eigenschaften (z.B. die thermodynamischen) zu verstehen.

Mössbauer-Messungen an Granat-Mischkristalle

Projektleiter: Prof. Dr. C.A. Geiger                                 Förderung: Dfg „Spp Strukturgradienten“

In Koop. mit: Prof. Dr. G. Amthauer & Dr. M Godzicki, Salzburg.

Arbeitsgebiet: Experimentelle Mineralogie

Laufzeit: 09.1998 bis 10.2003

Mössbauer-Messungen entlang der Almandin-Grossular- und der Almandin-Pyrop-Misch­reihe werden durchgeführt. Sie bietet die Möglichkeit, strukturelle Änderungen in der Nähe des Fe2+-Kations zu untersuchen. Die Hyperfein-Parameter liefern Informationen über die Art der chemischen Fe2+-O Bindungen bzw. über lokale Verzerrungen um die Fe2+-Kationen. Es wird überprüft, ob sich die Art der Fe2+-O Bindungen als eine Funktion der Zusammen­setzung entlang der zwei Mischreihen ändert.

IR-Spektroskopische Untersuchungen an Granat Mischkristallen

Projektleiter: Prof. Dr. C.A. Geiger                                         Förderung: Eu -Madam-Curie-Projekt

In Koop. mit: Prof. M.A. Carpenter, Dr. T. Boffa Ballaran, Dipl.-Min. U. Rodehorst, Cambridge.

Laufzeit: 101.2000 bis 01.2002

Es werden Hard-Mode-IR-Messungen an binären silikaten Granat-Mischkristalle durchge­führt. Die Wellenzahl und Peakbreiten der IR-Banden wurden durch die Auto-Korrelations-Methode bestimmt. Die IR-spektroskopischen Messungen liefern Informationen über lokale strukturelle Heterogenitäten über eine Längenskala zwischen etwa 10 und 150 Å. Die Systematik und Verhalten der Wellenzahl der Phononen und ihrer Peakbreiten als Funktion der Granat-Zusammensetzung zeigen, dass lokale Verzerrungen in Py-Gr-Mischkristalle am größten sind und in Py-Al-Mischkristallen am kleinsten.

Spektroskopische und kalorimetrische Messungen an Cordieriten und ihre Anwendung in der Mineralogie

Projektleiter: Prof. Dr. C.A. Geiger                                                                               Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Min. N.-S. Rahmoun, Dr. C. Bertoldi

In Koop. mit: Prof. Dr. H. Rager, Marburg; Prof. Dr. K. Heide, Jena.

Laufzeit: 09.1999 bis 12.2003

An natürlichen Mg-Fe-Cordierit-Mischkristallen wurden bisher nur relativ wenige spektroskopische Messungen durchgeführt. Eine wichtige Frage ist, wie geringe Mengen des Fe3+ in der Struktur eingebaut ist. Mössbauer- und Esr-Messungen deuten darauf hin, dass es Al3+ in T(11) ersetzt. Außerdem ist sowohl die Frage der H2O- and CO2-Konzentration als Funktion des P und der T als auch die mögliche Orientierung des H2O und CO2 im Moleküls im Gerüst noch nicht völlig geklärt. Beides soll mittels Pulver- und Einkristall-Ir-Spektroskopie bestimmt werden. Zur quantitativen Wasseranalyse wird die Degas-Methode verwendet, um die Zuordnung der Wasserspezies zu ermöglichen.

Mikroskopisch-makroskopische Beziehungen in Granat-Mischkristallen

Projektleiter: Prof. Dr. C.A. Geiger                         Förderung: Dfg „Spp Ionische Mischkristalle“

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Min. S. Demin

In Koop. mit: Prof. Dr. L. Cemic

Laufzeit: 10.2002 bis 10.2004

Es werden binäre Granat-Mischkristallen im System Ca3(Al,Fe,Cr)2Si3O12 bei hohem Druck und höher Temperatur synthetisiert und dann experimentell untersucht werden. Die atomisti­schen, strukturellen und energetischen Prozesse, die die Bildung von ionischen Mischkristal­len steuern, sind noch nicht völlig verstanden. Um ein vollständiges physikalisches Bild zu bekommen, sollen die Mischkristalle über verschiedene Korrelationslängen mit verschie­denen spektroskopischen und Röntgenbeugungs-Methoden untersucht werden. Danach sollen die Mischungsenthalpien von binären Mischkristallen mit Hilfe der Hoch-Temperatur-Lösungskalorimetrie bestimmt werden.


Geophysik

Angewandte Geophysik

Mitarbeiter in der Forschungsgruppe: Prof. Dr. W. Rabbel, Dr. H. Stümpel, Dr. T. Bohlen

Der Einsatz geophysikalischer Messverfahren in Archäologie, Grundwasserforschung und Umweltbereich bildet den Schwerpunkt der Angewandten Geophysik an der Cau. Dabei wird das gesamte Spektrum modernster Messmethoden von der Seismik über Geoelektrik und Magnetik bis zu Elektromagnetik und Georadar genutzt.

Hydrogeologische Erkundung mit Reflexionsseismik (Srnderjylland/ Schleswig)

Projektleiter: Prof. Dr. W. Rabbel                                                Förderung: Lanu Schl.-Holst., Eu

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. R. Kirsch (Lanu), Dr. H. Borus, Dr. H. Stümpel, Dipl. Geophys. D. Wachsmuth, cand. geophys. F. Landerer

In einem Gemeinschaftsprojekt mit dänischen Partnern (Srnderjyllands Amt, Univ. Aarhus) und dem Lanu Schleswig-Holstein wird die hydrogeologische Situation im deutsch-däni­schen Grenzbereich bei Flensburg reflexionsseismisch erkundet. Ziel der Untersuchungen ist die für die Wasserversorgung bedeutende „Ribe-Formation“. Dabei konnte die Tiefen­struktur der Flensburg-Sieverstedter Störung inklusive Rücküberschiebungen bestimmt werden. Zudem wurde eine bisher unbekannte quartäre Rinne gefunden.

3D-Scherwellenseismik in der Archäometrie

Projektleiter: Prof. Dr. W. Rabbel                                                                                Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Drs. H. Stümpel, F. Demirel, Dipl. Geophys. S. Wölz, cand. geophys. P. Musmann.

Laufzeit: 2000 bis 2002

Anlässlich einer Vermessung des seit der Antike verlandeten „Löwenhafens“ von Milet (Westtürkei) werden neue Verfahren zur Interpretation höchstauflösender Scherwellen­seismik entwickelt. Schwerpunkt ist die Bearbeitung flächenhaft, vektoriell aufgezeichneter Wellenfelder, mit denen Details der Untergrundstruktur bis in den 1-m-Bereich hin abgebildet werden. Durch die neuen Analyseverfahren konnten Detailstrukturen im Inneren eines in der Antike künstlich aufgeschütteten Tafelberges sowie im Bereich der ehemaligen Hafenbebauung erkannt werden. Erstmals wurden Ps-konvertierte Scherwellen für die Prospektion flachster Untergrundbereiche eingesetzt.

Seismo-Elektrik in der Grundwassererkundung

Projektleiter: Prof. Dr. W. Rabbel                                                              Förderung: Bgr Hannover

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. H. Stümpel, Dipl. Geophys. E. Erkul & M. Strahser.

In Koop. mit: Bgr Hannover

Laufzeit: 2001 bis 2002

Bei dem seismo-elektrischen Effekt handelt es sich um elektromagnetische Felder, die im Inneren der Erde durch Ionenbewegungen bei der Ausbreitung seismischer Wellen erzeugt und durch Elektrodenaufstellungen an der Erdoberfläche gemessen werden. Zwar ist dieser Effekt seit den 1930er Jahren bekannt, aber bisher wenig erforscht. Mit Hilfe seismo-elektrischer Messungen erhofft man sich u.a. Rückschlüsse auf die Eigenschaften von Aquiferen ziehen zu können. Eine Messapparatur und digitale Prozessingabläufe wurden entwickelt sowie umfangreiche Messungen durchgeführt. Durch Vergleich mit seismischen und Bohrlochdaten konnten neue Erkenntnisse über die seismo-elektrische Signalstruktur und Untergrundparameter gewonnen werden.

Geophysikalische Prospektionsmethoden zur Bestimmung von Bodenverdichtungen landwirtschaftlich genutzter Flächen

Projektleiter: Prof. Dr. W. Rabbel                                                          Förderung: Land Schl.-Holst.

Beteiligte Wissenschaftler: Cand. geophys. H. Petersen, Dr. F. Demirel

In Koop. mit: Ag Prof. Dr. R. Horn, Institut für Bodenkunde der Cau Kiel.

Laufzeit: 2001 bis 2002

Durch umfangreiche Testmessungen auf dem Cau-Versuchsgut Lindhof konnte gezeigt werden, dass sich mit seismischen, elektromagnetischen und Radarverfahren Bodentypen-wechsel nachweisen lassen. Durch Bodenradar-Messungen konnten in Tiefen von ~30 cm horizontale Strukturen detektiert werden, die als Pflugsohlen zu deuten sind.

Integriertes Seismisches Imaging um einen Tunnel (Isis)

Projektleiter: Dr. T. Bohlen, Prof. Dr. W. Rabbel                                       Förderung: Gfz Potsdam

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. C. Müller, cand. geophys. F. Landerer

Laufzeit: 2001 bis 2003

In diesem Forschungsprojekt werden Abbildungsverfahren entwickelt, die die Abbildung von Strukturen um einen Tunnel, der durch kristallines Hartgestein getrieben wurde, erlauben. Ziel des Projektes ist die Vorauserkundung des geologischen Umfelds beim Tunnelvortrieb. Die genaue Lokalisation und Charakterisierung von möglichen Schwäche­zonen (z.B. Klüften) ist wichtig für die Sicherheit während der Arbeiten im Tunnel. Das im Tunnel registrierte seismische Wellenfeld zeichnet sich durch eine hohe Komplexität der registrierten Signale aus. Potentielle Reflektoren, wie kataklastische Störungszonen, können vollständig durch das von Heterogenitäten verursachte Hintergrundrauschen des Mediums im Wellenbild verschwinden. Seismische Modellrechnungen werden durchgeführt, um die genannten Phänomene besser verstehen zu können.

Archäometrie und Ingenieurgeophysik

Projektleiter: Dr. H. Stümpel                Förderung: Dai , Dfg, Thyssen Stiftung, Henkel Stiftung

Beteiligte Wissenschaftler: Prof. Dr. W. Rabbel, Dr. F. Demirel, Dipl. Geophys. F. Bilgili, Dipl. Geophys. E. Erkul, Dipl. Geophys. S. Wölz

In Koop. mit: verschiedenen Instituten der Archäologie und Landesämtern.

Laufzeit: 1990 bis 2003.

In der Archäometrie werden mit geophysikalischem Prospektionsmethoden archäologische Objekte im Untergrund gesucht bzw. kartiert. Der Einsatz verschiedener Methoden am selben Objekt soll im Zusammenhang mit evtl. bekannten geologischen Parametern eine bessere Ansprache der Zielobjekte, wie Struktur oder Baustoffe, ermöglichen. Diese geophysikalische Prospektion wird z.Z. an folgenden antiken Orten durchgeführt:

a) Mecklenburg-Vorpommern – Dr. H. Jöns, Landesamt für Denkmalpflege Mecklenburg-Vorpommern

In Mecklenburg-Vorpommern können wir unsere geophysikalischen Prospektionsmethoden an verschiedenen Lokationen mit variierenden archäologischen- und geologischen- Randbe­dingungen erproben. Die Messungen werden von archäologischen Ausgrabungen begleitet. Bisher wurde an folgenden Objekten gearbeitet: - Slavische Siedlungen – Glienke und Ganz­kow; Slavische Brandgräberfelder - Rossow, Vietow, Groß Siemz und Mühlen-Eichsen; Neolitische Erdanlagen - Plate und Zietlitz; Mittelalterliches Kloster - Grobe Usedom; Hortfundplätze - Hinrichshagen, Melz und Levitzow; Wikingerzeitliche Hafenanlage – Großströmkendorf; Slavisch-Wikingerzeitliche Strasse bei Menzlin; Slavischer Marktplatz Menzlin; Kaiserzeitliche Siedlung Lübesse und Frühslawischer Burgwall Groß Bündsdorf.

b) Selinunt (Sizilien) – Dr. D. Mertens, Deutsches Archäologisches Institut DAI-Rom;

Selinunt ist eine archaische Stadtgründung; An dieser Lokation wurde erstmalig eine komplette Stadtanlage von über 20 ha mit ihren verschiedenen Straßensystemen geomagnetisch kartiert.

c) Messene (Peleponnes) – Prof. Dr. W. Hoepfner, I.f. Klassische Archäologie, FU Berlin;

Umfangreiche Ausgrabungen von Prof. Themelis legen heute das historische Zentrum der 369 BC gegründeten Stadt frei. Geophysikalische Untersuchungen sollen im größeren Umfeld das ehemalige Straßensystem offen legen. Klein terrassierte Felder und Olivenhaine erschweren die Messbedingungen und erfordern die Entwicklung neuer Arbeitstechniken.

d) Milet (Westtürkei) – Prof. Dr. V. von Graeve, Inst. für Archäologie, Ruhr-Uni Bochum;

In einem langjährigen Forschungsprojekt werden hier archäologische Fragestellungen mit verschiedenen geophysikalischen Prospektionsmethoden untersucht. Neben dem innerstädti­schen Siedlungsbereich wird der Verlauf der Land- und Seeseitigen Stadtmauer erkundet. Außerstädtisch wird nach der archaischen Nekropole prospektiert. Seismische Unter­suchungen im Löwenhafen und am Kalabak Tepe liefern zusätzliche Informationen zu Entwicklung von Milet.

e) Didyma (Westtürkei) – Dr. A. Filges, Dai – Istanbul;

Didyma liegt ca. 20 km südlich von Milet und ist heute durch die großen Ruinen des Apollon Tempels bekannt. Die geophysikalische Prospektion im Umfeld des Tempels soll klären, ob dieser Ort eine größere Siedlungsstruktur aufweist und damit evtl. ein eigenständiges Gemeinwesen war, oder nur als Heiligtum von Milet gesehen werden kann

f) Sarissa (zentral Anatolien) – Prof. Dr. A. Müller-Karpe, Vorgesch. Seminar, Philipps-Uni Marburg.

In Sarissa hat ein hethitischer Kleinkönig residiert. Die umfangreichen Prospektionsarbeiten auf dem zentralen Stadthügel, bei denen neben der Geomagnetik auch die Geoelektrik erfolgreich eingesetzt wurde, sind inzwischen abgeschlossen. Die jetzigen Arbeiten konzentrieren sich auf das weitere Umfeld der Stadt. Hierbei zeichnen sich bereits in den Anfängen deutliche Spuren von ausgedehnten Wasserbauwerken ab. Die geophysikalischen Befunde werden durch ein archäologisches Bohr- und Grabungsprogramm näher untersucht.

g) Pednelissos (Antalya) – Dr. L. Vandeput, Archäologisches Institut, Uni Köln.

Die antike Stadt liegt im Taurusgebirge etwa 70 km nördlich von Antalya. Die Oberflächenbefunde werden z.Z. archäologisch und geodätisch kartiert. Der südliche Teil der Stadt liegt unter einer ca. 2m mächtigen Sedimentationsschicht und soll im Rahmen dieses Projektes geophysikalisch prospektiert werden. Eine erste Messkampagne zeigte bereits befriedigende Ergebnisse, die durch weitere Messungen ausgedehnt werden sollen.

h) Chogha Zanbil (Kusistan, Iran) – Dr. B. Mofidi, Inst. für Ägyptologie und Altorientalistik, Gutenberg Uni Mainz.

Die Stadt Chogha Zanbil wurde vom mittelelamischen König Untash-Napirisha (1275-1240 v. Chr.) gegründet. Sie war als Regierungszentrum und Kultstadt geplant, wurde aber nie ganz vollendet. Im Zentrum des etwa 100 ha umfassende Stadtgebietes ragt ein fünfstufiges Zikkurat empor. Als Baumaterial der städtischen Bebauung wurden luftgetrocknete und gebrannte Lehmziegel verwendet. Eine erste geomagnetische Kartierung zeigt, das beide Materialien mit ausreichender Amplitude erkannt werden. Umfangreiche Gebäudekomplexe, Grabanlagen und ein Tempel wurden entdeckt. Das positive Ergebnis wird zu einer umfangreichen geophysikalischen Kartierung dieser, sowie weiterer im Umfeld von Susa liegender Stadtanlagen führen.

Entwicklung eines Multi-Sensor-Systems für die Archäologie

Projektleiter: Dr. H. Stümpel                                                                                     Förderung: Bmbf

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl. Geophys. E. Erkul, Prof. Dr. W. Rabbel

Laufzeit: 2001 bis 2004

In Koop mit: Prof. Dr. A. Müller-Karpe, Uni Marburg, Sarissa und Kayalipinar, Türkei; Prof. Dr. V. v. Graeve, Uni Bochum, Milet-Türkei; Deutsches Archäologisches Institut Rom, Selinunt und Metapont, Italien; Landesamt für Denkmalpflege Mecklenburg-Vorpommern.

Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, ein System zu entwickeln, das den gleichzeitigen Einsatz verschiedener geophysikalischer Prospektionsmethoden zur schnellen Erkundung großflächiger Siedlungsareale unter kostengünstigen Aspekten erlaubt.

Der synchrone Einsatz unterschiedlicher Prospektionsverfahren an einem Objekt ist wichtig, da erst durch die Erfassung verschiedener physikalischer Eigenschaften des Untergrunds eine differenzierte Materialansprache z. B. archäologischer Baustoffe, ermöglicht wird.

Wateruse: Evaluation of alternative techniques for determination of water budget components in water-limited, heterogeneous land-use systems

Projektleiter an der Uni-Kiel: Prof. W. Rabbel.                                                 Projektförderung: Eu

Beteiligte Wissenschaftlicher: Prof. Drs. W. Rabbel, R. Meißner (em.); . P. Widmoser (em.); Dr. S.Attia al Hagrey, Dipl.Geoökol. U. Werban, Cand. Geophys. A. Ismaeil.

EU-Partners: Prof. Dr. M.I. Ferreira (Koordinatorin), T. Paço, Dr. J. Michaelsen, Instituto Superior de Agronomia (Isa), Lissabon; Engg. J.T. Nunes & C. Pais; Instituto de Hidráulica, Engenharia Rural e Ambiente Portugal (Ihera); Engg. I.M. Oliveira, Centro Operativo de Tecnologia de Regadio, Portugal (Cotr); Prof. Dr. H.G. Jones, Dr. N. Archer, W M James, Uni Dundee; Prof. J. Cermák, Dr. N. Nadyezhdina, Mendel Uni of Agriculture and Forestry; Brno; Prof. Ing. A. Santini, G. D’Urso, Uni Napoli; Dr. A. Pitacco, Drs. F. De Lorenzi &. R. Massai, Prof. C. Giulivo, Uni Padova; Drs. A. Kathage & Dr. S. Lorra. GeoHiRes Int. Ltd; Borken.

Arbeitsgebiet: Deutschland, Tschechien, Italien, Portugal.

Laufzeit: 2001 bis 2004

Ziel ist die Erstellung von Techniken, die den Wasserhaushalt in heterogenen landwirtschaft­lich genutzten Systemen analysieren, um die kritischen Wasserversorgungslagen in Abhän­gigkeit von ökonomischer und ökologischer Nachhaltigkeit in Trockengebieten zu kontrol­lieren und zu organisieren. Es wurden integrative hochauflösende, hydrogeophysikalische Techniken zur Kartierung von Schichtung, Struktur und Feuchte im Untergrund sowie zur Auflösung von Wurzelzonen und der Struktur von verschiedenen Baumstämmen entwickelt.

Diverse Experimente im Labor, im GeoModel und an verschiedenen Feldstandorten (in Deutschland, Italien, Portugal, Tschechien) für die Evaluierung der entwickelten Hard- und Software wurden durchgeführt. Gemeinsam mit den Partnern haben wir hydrogeophysi­kalische Feldmessungen im Sommer 2002 in einer Olivenplantage bei Bari durchgeführt. Das Ziel ist die Kartierung der Untergrundschichtung und der Wurzelzone sowie die Bestimmung der Bodenfeuchte und der Struktur und des Saftgehalts der Baumstämme.

Geomodel: Evaluierung alternativer Techniken zur Bestimmung des Bodenwasser­haushaltes

Projektleiter an der Uni-Kiel: Prof. W. Rabbel.                                           Projektförderung: Bmbf

Beteiligte Wissenschaftlicher: Prof. W. Rabbel, Prof. Em. R. Meißner & P. Widmoser, Dr. S.Attia al Hagrey, Dipl. Geökol. U. Werban, A. Ismaeil. Partner des EU-Projektes „Wateruse“.

Laufzeit: 2001 bis 2004

Unser neues GeoModel an der Universität Kiel wird zur Evaluierung und Entwicklung zerstörungsfreier hydrogeophysikalischer Technologien des Wasserflusses in diversen Böden erstellt. Das GeoModel besteht aus einem Bodenmodell (3x5x2m) und einem Computer- und tiefliegenden Messraum. Oberhalb des Modells befindet sich die Beregnungsanlage, die verschiedene Infiltrationsintensität und Kontaminationen simuliert. Unterhalb des Modells befindet sich eine Filter-Kiesschicht und Abflusssegmente, mit denen Flüsse zeitlich und lateral erfasst werden. Mit einer selbstentwickelten Unterdruckapparatur sollen Effekte der Kapillarsperre aufgehoben werden. Das GeoModel gestattet es, vollkontrollierte Versuche im Maßstab 1:1 durchzuführen und die Lücke zwischen Labor-, Lysimeter- und Feldversuche zu schließen. Das Bodenmodell ist mit mehreren hydrogeophysikalischen für 3D und Tomographie Messungen bestückt.

Das GeoModel dient für Tests und Kalibrierung neuer Instrumente, für die Bestimmung der Bodenfeuchte, für die Kartierung präferenzieller Fließprozesse und -wege, die sowohl für die Nahrungsaufnahme von Pflanzen als auch für den Transport aller Arten von Schadstoffen (z.B., für Agrochemikalien) eine große Bedeutung haben. Neue Wege beschreiten wir bei der geo-biologischen Messung der Struktur und Feuchte von Wurzelwerken und Baumstämmen. Auch steht das GeoModel für die Ausbildung der Studierenden zur Verfügung.

Geodynamik

Mitarbeiter: Prof. Drs. W. Rabbel & P. Janle, Drs. T. Bohlen & C. Goltz

Erdbeben, Vulkanismus und die Kollision von Kontinenten sind äußere Anzeichen der dynamischen Vorgänge im Inneren unseres Planeten. Gestützt auf Seismik und seismologische Explorationsmethoden werden der geologische Aufbau und die tektonische Deformation von Erdkruste und Erdmantel an Kontinentalrändern, Impaktkratern, und tiefen Verwerfungszonen untersucht. Mit Methoden der statistischen Physik wird das Auftreten von Erdbeben zur Abschätzung seismischer Gefährdung analysiert.

Geophysikalische Untersuchungen des Bosumtwi Impaktkraters, Ghana

Projektleiter: Prof. Dr. P. Janle                                                                                      Förderung: Dfg

Beteiligter Wissenschaftler: Dipl. Geophys. T. Karp

In Koop. mit: Universitäten Frankfurt (Prof. Dr. H. Berckhemer); München (Dr. J. Pohl); Kumasi, Ghana (Dipl. Geophys. S. Danuor); Toronto, Canada (Prof. Dr. B. Milkereit); & Syracuse, USA (Dr. C.A. Scholz); Russ. Akad. der Wiss., Moskau (Dr. N. Artemieva).

Laufzeit: 2001 bis 2002

Der Bosumtwikrater in Ghana (1 Ma alt, 10 km Φ) wurde mit seismischen, Schwere- und magnetischen Messungen untersucht. Unter den Postimpakt-Sedimenten (180 bis 300 m mächtig) befindet sich der Zentralberg mit einem Durchmesser von knapp 2 km und einer Höhe von etwa 120 km über einer umgebenden Mulde. Niedrige Geschwindigkeiten unter den Postimpaktsedimenten deuten auf eine Brekzienlage hin. Vorläufige 2D Modelle des Impaktprozesses simulieren die Kratertopographie und das Tektitstreufeld. Die Ergebnisse unterstützen das bewilligte Bohrprojekt im Rahmen von Icdp.

Tor–teleseismische Untersuchung der Transeuropäischen Suturzone

Projektleitung: Prof. Dr. W. Rabbel                                                                             Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. H. Busche

In Koop. mit: Gfz Potsdam; Uni Leipzig; Uni Zürich; KoMS Kopenhagen.

Laufzeit: seit 1997

Das Europrobe-Projekt Tor-1 ist eine teleseismische Untersuchung des nördlichen Abschnitts der Transeuropäischen Suturzone (Tesz), wobei der Schwerpunkt auf der Erfors­chung der seismischen Struktur des oberen Erdmantels bis 300 km Tiefe liegt. Das Tor-1-Profil ist ca. 1000 km lang, reicht von Bielefeld bis Stockholm, quert damit die wichtigsten tektonischen Einheiten der Tesz. Es wurden tomographische Lithosphärenschnitte erstellt, nach denen die Sorgenfrei-Tornquist Zone nahezu senkrecht einfällt und bis mindestens 250 km reicht. Unter dem Norddeutschen Becken sind die seismischen Geschwindigkeiten um einige Prozent gegenüber denen des Fennoskandischen Schildes erniedrigt.

Vertikales seismisches Profil bis 8,5 km in der Kontinentalen Tiefbohrung Ktb

Projektleiter: Prof. Dr. W. Rabbel                                                           Förderung: Dfg, Nsf, Icdp

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Geophys. T. Beilecke; cand. geophys. A. Frank, D. Fischer, J. Hasenclever, Dr. T. Bohlen.

In Koop. mit: Gfz Potsdam; Unis Wyoming; Karlsruhe; München & Memphis; Gga Hannover.

Laufzeit: 1997 bis 2003

An der Ktb-Oberpfalz wurde ein umfangreiches bohrlochseismisches Messprogramm durchgeführt. Diese Messungen sind das wichtigste Bindeglied zwischen seismischen Messungen an der Erdoberfläche und Bohrbefunden. Sie stellen eine „Kalibrierung“ der Oberflächenseismik dar. Beantwortet werden sollen u.a. Fragen nach der Ursache und Struktur der seismischen Reflektoren im Kristallin und der Rolle tiefer fluidführender Klüfte. Bisher konnte gezeigt werden, dass Kataklasezonen bis in über 8 km Tiefe mit einer drastischen Reduktion der seismischen Geschwindigkeiten und einem deutlichen Anstieg seismischer Anisotropie verbunden sind, die eine Kluftporosität im Prozentbereich belegen. Es wurden hochauflösende reflexionsseismische Detailbilder von tiefen Verwerfungs­strukturen erstellt. Durch die Analyse von vorwärts gestreuten Scherwellen wurden grund­legende Erkenntnisse über die Wellenausbreitung in der tiefen kristallinen Kruste gewonnen.

Dobre – Tiefenstruktur des Donbas-Beckens (Ukraine)

Projektleiter: Prof. Dr. W. Rabbel                                                                                Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Geophys. T. Beilecke, cand. geophys. F. Landerer.

Laufzeit: 1999 bis 2003

In Zusammenarbeit mit Partnern aus Dänemark, Deutschland, den Niederlanden, Polen und der Ukraine wurden refraktions- und reflexionsseismische Profile durch das Pribyat-Dujepr-Donets-Becken erstellt. Ziel ist die Erforschung von Struktur und Entstehung von intrakratonischen Sedimentbecken und Beckeninversionen entlang der Transeuropäischen Suturzone. Wir konnten wir eine seismische Anisotropie im Donez-Becken mittels S-Wellendoppelbrechung feststellen, die mit der Einregelung mafischer oder ultramafischer Minerale in der Unterkruste assoziierbar ist. Man hat damit einen direkten Indikator für Intrusiv- und Kriechprozessen in der Unterkruste.

Gedepth III: Aufbau und Entstehung des Tibet Plateaus

Projektleiter: Prof. em. Dr. R. Meissner                                                                       Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftlerin: cand. Geophys. Virginie Pierre.

In Koop. mit: Dr. J. Mechie, Gfz-Potsdam; chinesischen und US-amerik. Wissenschaftlern.

Laufzeit: 1998 bis 2002

Starke seismische Anisotropien im zentralen Changtang Block Tibets verbunden mit sehr niedrigen seismischen Geschwindigkeiten in Kruste und Mantel und einer lamellierten mächtigen Unterkruste beweisen den Prozess eines “tectonic escape” in der Mitte Tibets, der auch durch eine Anzahl Gps Aufnahmen bestätigt wird. Vorbereitung für ein Anschluss-Projekt im Norden Tibets sind angelaufen.

Seismische Bodenunruhe Namibia

Projektleitung: Dr. C. Goltz

In Koop. mit: Geological Survey of Namibia

Laufzeit: 2002 -

Von August bis September 2002 fand eine seismologische Breitbandmessung in Namibia statt. Ziel war die Messung natürlicher seismischer Bodenunruhe bei minimalen Störungen durch menschliche Aktivität. Die Auswertung der Daten zeigte jedoch auch bis dahin unbe­kannte Erdbebenaktivität einer Art, die in dieser als aseismisch geltenden Intraplattenregion nicht zu erwarten war. Wir planen daher eine umfangreichere Messung in der Region.

Seismologisches Netzwerk

Projektleitung: Prof. Dr. W. Rabbel, Dr. C. Goltz

Beteiligte Wissenschaftlerin: Dipl. Geophys. M. Böse

Laufzeit: seit 2000

Im Frühjahr 2001 wurden die in 2000 eingeworbenen Geräte des neuen seismologischen Netzwerks (10 Breitbandstationen) systematisch getestet, zwei wurden als permanente Stationen auf entkoppelten Sockeln im Keller des Physikzentrums (Leibnizstraße) installiert. Die Messwerte dieser Stationen werden seitdem mittels einer speziell entwickelten Software zusammen mit anderen Erdbebendaten im Foyer des Otto-Hahn-Platz 2 angezeigt. Von Juni bis November 2001fand eine Testinstallation im Naturerlebniszentrum Maasholm statt.

Erdbebenwarte Helgoland

Projektleitung: Prof. Dr. W. Rabbel, Dr. C. Goltz                            Förderung: Land Schl.-Holstein

Beteiligte Wissenschaftlerin: Dipl. Geophys. M. Böse

Laufzeit: seit 2001

Im Dezember 2001 wurde die Erdbebenwarte Helgoland neu aufgebaut. Ein STS-2 Breitbandseismometer mit einer digitalen Anlage zur Erfassung und Übertragung der Daten in Echtzeit konnte in Betrieb genommen werden. Die Aufzeichnungen der Station sind seitdem über http://www.geophysik.uni-kiel.de/~geo43/research/projects/helgoland.html im Internet abrufbar. Das Observatorium Helgoland ist nun wieder eine offizielle Station im deutschen Regionalnetz Grsn und wird somit in die amtliche Feststellung von Erderschütterungen einbezogen.

Marine Geophysik

Mitarbeiter in der Forschungsgruppe: Dr. F. Theilen, Dr. T. Bohlen

Die Aktivitäten der Arbeitsgruppe Marine Geophysik lassen sich in drei Schwerpunkte zusammenfassen: (1) hochauflösende reflexionsseismische Untersuchungen an Schelf­rändern und ozeanischen Rücken in verschiedenen Seegebieten, (2) in situ Experimente im Hinblick auf geotechnische und umweltrelevante Parameter mariner Sedimente und (3) die Entwicklung von Verfahren zur Ortung von Objekten unter dem Meeresboden. Die Vorhaben sind zum Teil in eine enge nationale und internationale Kooperation eingebettet.

Tjoerness Fracture Zone - Struktur und Entwicklung

Projektleiter: Dr. Fr. Theilen                                                                                         Förderung: DFG

Wissenschaftlicher Mitarbeiter: C. Riedel

Laufzeit: 2000 bis 2002

Das Projekt Tjoste verfolgt die Auswertung der seismischen Daten, die auf der Ausfahrt von FS „Poseidon“ Fahrt 252 im Bereich der Tjörness-Fracture Zone (Tfz) nördlich von Island gewonnen wurden, im Hinblick auf die räumliche Verteilung der an die Lithologie gekoppelten physikalischen Parameter des Untergrundes. Die Tfz ist eine Transformzone, welche die nördliche vulkanische Zone des isländischen Festlandes mit dem Kolbeinseyrücken verbindet. Sie besteht im wesentlichen aus drei seismogenen Strike-Slip Segmenten. Das nördlichste dieser Strike-Slip Segmente ist das Grimsey-Lineament, das neben erhöhtem Erdbebenrisiko auch für vulkanische Eruptionen bekannt ist. Dieses Kolbeinsey-Lineament wurde reflexionsseismisch vermessen.

Die im Rahmen des Vorhabens Tjoste vorgesehenen und inzwischen abgeschlossenen Arbeiten umfassen (1) Die Auswertung der Amplitude versus Offset-Kurven und eine Wavelet-Analyse der markanten seismischen Reflexionen sowie die dazu notwendige Anwendung eines bestehenden und die Entwicklung eines neuen neuronalen Netzwerkes einschließlich dessen Trainings und Anwendung und (2) Die Erstellung eines 3-D-Modells des Untergrundes der Tfz.

Natlab-Natürliches Labor Ostsee für methodische und technische Entwicklungen im Technologieprogramm Gashydrate, Projekt: Inggas

Projektleiter: Dr. F. Theilen, Dr. M. Schmidt, Dr. T. Bohlen                                 Förderung: Bmbf

Wissenschaftliche Mitarbeiter: G. Klein, M.Sc.; M. Mathys, M.Sc.; Y. Qian, M.Sc.; Dipl. Geol. O. Thießen,

Laufzeit: 01.2001 bis 12.2002

Das Projekt Natlab befasst sich mit der Untersuchung des Zusammenhangs zwischen seis­mischen Parametern und sedimentphysikalischen Eigenschaften des Meeresbodens. Im Vor­dergrund steht dabei die Erfassung der Scher(S-)wellengeschwindigkeiten, die besonders gut mit der Scherfestigkeit im Untergrund korrelieren. Die S-Wellengeschwindigkeiten werden aus den Dispersionseigenschaften von Scholtewellen und akustischen Grenzflächenwellen ermittelt. Die Messungen werden mit Ozean-Boden-Seismometern durchgeführt. Es wurde auch versucht, diese Wellen mit einem tief geschleppten Streamer am Meeresboden zu erfas­sen, was bisher aus technischen Gründen nur bedingt zum Erfolg führte. Die seismischen Messungen werden durch geologische Kernentnahmen ergänzt, um Informationen über die Korngrößenverteilung Dichte, Porosität, Permeabilität und den Gasgehalt zu erhalten, welche die seismischen Eigenschaften im wesentlichen festlegen. Auf diese Weise konnten disper­sive Eigenschaften von Kompressions (P-)wellen in gashaltigen Sedimenten beobachtet wer­den, die offensichtlich auf Gasblasen im Porenraum zurückzuführen sind. Auch die S-Wel­lengeschwindigkeiten korrelieren mit sedimentologischen Eigenschaften. Das Vorhaben stellt einen Beitrag zur Lösung geotechnischer Fragestellungen dar.

High mean gas contents, of about 180 ml/l pore water, were measured in sediment samples of organic-rich sediment (0.5-4 m sediment depth) in the central basin by gas chromatogra­phy. Main gas components were identified as CH4, CO4 and N, with traces of H2S. CH4 was mainly formed by bacterial CO2 reduction at anoxic conditions, as indicated by δ13C-CH4 values between –70‰ and –112‰ Pdb and δD-CH4 values between –126‰ and –173‰ Smow, respectively. Highest gas contents, measured in the uppermost anoxic muddy layers at the base of the sulfate reduction zone, probably led to gas bubble formation. This was confirmed by calculation of methane solubility equilibrium in marine pore water using in situ temperature and pressure conditions, and by ”Bsr”-like amplitude inversion signals identified in seismic reflection profiles at the same sediment depth.

Seismische Kartierung der Scherwellengeschwindigkeit flacher mariner Sedimente (Scherseis)

Projektleiter: Dr. T. Bohlen, Dr. F. Theilen                                                                 Förderung: DFG

Beteiligte Wissenschaftlerin: Dipl.-Geophys. S. Kugler.

Laufzeit: 2000 bis 2004

Das Vorhaben befasst sich mit der Messung und Auswertung von Oberflächenwellen bzw. dispersiven Grenzflächenwellen zur Erkundung sedimentärer Formationen im Flachwasser. Das Wellenfeld dieser Oberflächenwellen enthält wesentliche Informationen über den Auf­bau und die Zusammensetzung des marinen Sedimentes insbesondere bezüglich dessen Scherfestigkeit. Die Scherfestigkeit ist ein wichtiger geotechnischer Parameter, z.B. für die Bestimmung der Stabilität des Meeresbodens als Untergrund für z.B. Leitungen, Bauwerke, Plattformen. Ausgenutzt wird bei diesen Untersuchungen die hohe Empfindlichkeit der Dis­persionseigenschaften mariner Oberflächenwellen auf die Scherwellengeschwindigkeit. In einem tomographischen Oberflächenwellenexperiment soll die räumliche Variation der Scherwellengeschwindigkeit kartiert werden. Zielsetzung ist es, die methodische Vorent­wicklung für eine robuste, einfache und effiziente dreidimensionale Kartierung der Scher­wellengeschwindigkeit flacher, mariner Untergrundstrukturen zu schaffen.

Sonderforschungsbereich

Veränderungen der Umwelt: Der Nördliche Nordatlantik (Sfb 313)

Sprecher: Prof. Drs. P. Schäfer, B. Zeitzschel, IfM & E. Suess, Geomar                Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: 8 Teilprojekte

Arbeitsgebiet: nördlicher Nordatlantik

Laufzeit: 1985-1998

Der SFB 313 wurde Ende 1998 abgeschlossen. Die Synthese des SFB 313 ist erschienen unter dem Titel

Schäfer, P., Ritzrau, W., Schlüter, M. & Thiede, J. (2001): The Northern North Atlantic: A Changing Environment. – 500 S., Springer (Heidelberg).

Diagenetic processes in Fore-Arc sediments: Accumulation and release of volatiles (Sfb 574-A3)

Projektleiter: Dr. K. Wallmann, Geomar, Dr. M. Schmidt                                     Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl. Geowiss. U. Schacht, Dr. C. Hensen.

Laufzeit: 07.2001 bis 06.2004

Sediment diagenesis in the fore-arc of subduction zones is studied to enhance our understanding of processes that determine the composition of fore-arc fluids and control the extent of sedimentary volatile reservoirs. The planned investigations will focus on organic matter mineralization, secondary redox reactions, and seawater-mineral interactions that play a key role in the submarine cycling of carbon, nitrogen, sulfur, water, and halogens. Anaerobic organic matter degradation coupled with sulfate reduction and methane formation releases dissolved volatiles (SCO2, NH4+, Br-, I-, SH2S, CH4) into the pore fluids and produces important C- and S-reservoirs (gas hydrates, carbonates, pyrite). Other redox reactions are involved in the formation of carbonate precipitates and halogen enrichments in surface sediments. Alteration and submarine weathering of volcanic ashes, biogenic opal, and clay minerals further contribute to the water cycling and solute flows in sediments. Sampling of marine sediment and pore water, high-pressure fluid rock experiments, and numerical modelling of diagenetic reaction models will be combined into a promising research approach.

Seismic imaging of gas hydrates and mud diapirs in sediments (Sfb 574-B1)

Projektleiter: Prof. Drs. W. Rabbel, & T. Reston (Geomar)                                 Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftlerin: Dipl. Geophys. D. De Nil

In Koop. mit: Geomar und Uni Bremen

Laufzeit: 2001 bis 2004

Ziel ist die Entwicklung und Anwendung einer neuen Technik für die Bestimmung der Scherwellengeschwindigkeit Gashydrat führender Sedimente. Die Erkennung der lithologi­schen Verhältnisse durch Scherwellen ist insbesondere wichtig zur Quantifizierung des Methangehaltes der Sedimente und zum Verständnis der Rolle der Gashydrate für Stabilität und Rutschungsgefährdung mariner Kontinentalhänge. Während der Ausfahrten Sonne SO 163-2 und Meteor M54-1B wurden an der Cocos-Subductionszone vor Costa Rica unter­schiedliche Lokalitäten mit Ozeanboden-Seismometern in Bezug auf marine Gashydrate untersucht. Wir beobachteten horizontal polarisierte Scherwellen, die am Meeresboden und an der Basis der Gashydrat-Stabilitätszone erzeugt wurden. Darüber hinaus wurden Anzeichen für seismische Anisotropie in Form von Scherwellen-Doppelbrechung gefunden.

"Kopplung und Massentransfer zwischen oberer und unterer Platte" - Seismologisches Landnetzwerk (SFB 574-A2)

Projektleitung: Dr. C. Goltz, Prof. Dr. Ernst Flüh (Geomar)                                 Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. J. Gossler, cand. geophys. G. Wagner

In Koop. mit: Dr. F. Tilmann (Geomar), I. Arroyo Hidalgo (Ice, San Jose)

Laufzeit: 2001 bis 2004

Nach intensiven Vorbereitungen konnte im April 2002 das seismologische Landnetzwerk aus 15 kurzperiodischen Stationen in Costa Rica errichtet werden. Im Oktober wurde das Netzwerk planmäßig nach Süden versetzt, um einen Vergleich verschiedener tektonischer Gegebenheiten zu ermöglichen. Eine erste Auswertung zeigte, dass in den ersten vierzig Tagen bereits etwa 500 Erdbeben registriert wurden. Weitere Informationen auch über den seewärtigen Teil des Netzwerks und Fotos finden sich unter

http://www.geophysik.uni-kiel.de/~geo43/research/projects/sfb574.html.

Trace-Element, fluid and volatile recycling: Evidence from isotopes and trace elements (Sfb 574-B4)

Projektleiter: Prof. Dr. A. Eisenhauer, Geomar, Dr. D. Garbe-Schönberg          Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. C. Hensen, Dr. K. Wallmann, Geomar; Dr. J. Scholten.

Laufzeit: 07.2001 bis 06.2004

Fluids from compressed and/or subducted sediments escape on the seafloor in the fore arc region off Costa Rica forming large mud diapirs and carbonate mounds. The knowledge of fluid sources, chemical composition of expelled fluids, exchange rates between basement, fluids and seawater, transport pathways, and residence times of fluids are of general importance for the understanding of material budgets in subduction zones. Also, a better understanding of the life span of vent sites and the ages of active and fossil vent sites are fundamental in order to understand the dynamic processes in subduction zones. Trace elements and suitable isotope systems are analysed in fluids and sediments expelled by vents, mud diapirs, and by disperse seepage in the fore arc region. In particular, U/Th disequilibrium dating of authigenic minerals (e.g., carbonates, barites) related to active or fossil vents and mud volcanoes will help to constrain their dynamic properties.

Gabbro–zu–Eklogit–Transformation (Sfb 574-C1)

Projektleiter: Prof. Dr. V. Schenk                                                                                 Förderung: Dfg

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. T. John

Laufzeit: 2001 bis 2004

Gabbros bauen den unteren Bereich der ozeanischen Kruste auf. Sie repräsentieren bis zu zwei Drittel des Volumens der subduzierten Ozeankruste. Es gibt seismische und einige petrologische Hinweise, dass die Eklogitisierung von Gabbros nicht vollständig unter den thermodynamisch und experimentell abgeleiteten Gleichgewichtsbedingungen abläuft, sondern oftmals erst, nachdem die Druck- und Temperaturbedingungen der entsprechenden Mineralreaktionen weit überschritten wurden. In den sambischen Eklogiten wurden unter­schiedlich weit vorangeschrittene Übergangsstadien (Ungleichgewichtsgefüge) der Trans­formation von Gabbro zu Eklogit beobachtet. Hinweise auf prograde blauschiefer- oder amphibolitfazielle Zwischenstadien wurden nicht gefunden. Im Gegenteil, die feinkörnigen Verwachsungen von Omphazit, Granat, Disthen und Quarz, die die ehemaligen magmati­schen Plagioklase verdrängen oder in Druckschatten von magmatischen Pyroxenrelikten gewachsen sind, lassen darauf schließen, dass die Eklogitisierung des gabbroiden Protoliths aus der tieferen Ozeankruste direkt, d.h. ohne Zwischenstadien, erfolgte. Die Eklogitisierung erfolgte bei 630–690°C und 26-28kbar, was einer Überschreitung der Reaktionsgrenzen von mehr als 10 kbar entspricht. Der Eklogitisierungsprozess wurde im wesentlichen von Reakti­onskinetik sowie Lösungs- und Fällungsraten kontrolliert. Als Quelle für die infiltrierende Fluide wird der serpentinitisierte lithosphärische Mantel vermutet, der in einer intakten ozeanischen Platte direkt unter den Gabbros liegt.

Verschiedenes

Hydroakustisches Archiv

Betreuer: wiss. Dir. a. D. Dr. F. Werner

Das „Hydroakustisches Archiv“ der meeresgeologischen Arbeitsgruppen umfasst eine seit 1970 entstandene umfangreiche Sammlung analoger Originalaufzeichnungen von Seever­messungsprofilen und ist seit 1999 in der Küstengeologie untergebracht. Im Einzelnen ent­hält sie ca. 20 000 Seemeilen an Sidescan-Aufzeichnungen und über 50 000 Seemeilen an Profilen mit hochauflösenden Sedimentechogrammen (3,5 kHz-, 18 kHz-, 30 kHz- und Parasound-Sedimentecholot, sowie Boomer-Reflexionsseismik). Ein Link zur IfG Home­page und Anschluss an die Pangaea-Datenbank (Awi Bremerhaven) sind in Vorbereitung.

Auftragsforschung:

Voruntersuchung zur Dimensionierung einer Fe0-basierenden in-situ-Sanierungsmaß­nahme am Standort Saarbrücken – Einfluss von aromatischen Co-Kontaminanten auf den Ckw-Abbau

Projektleiter: Prof. Dr. A. Dahmke, Dr. M. Ebert                                   Förderung: Industriepartner

In Koop. mit: IMES GmbH, Amtzell.

Arbeitsgebiet: Passive in situ Grundwassersanierung

Laufzeit: 07/00 bis 02/01

Mischkontaminationen im Grundwasser stellen an in-situ-Sanierungsmaßnahmen besondere Anforderungen, neben Konkurrenzreaktionen (Sorption an reaktiven Plätzen) können auch mikrobiologisch katalysierte Abbaureaktionen durch die geplante Maßnahme unbeabsichtigt forciert werden und zu einer Verschlechterung der Langzeitabbauleistung führen. In einer Laborstudie wurde untersucht, welche Entwicklung der langfristigen Abbauleistung bei einer in-situ Behandlung des Standortwasser (Summe CKW: ~35 mg/l; Summe Aromate: ~15 mg/l) mit granularem Eisen zu erwarten ist.

Voruntersuchung zur Materialeignung und Dimensionierung einer Fe0-basierenden in-situ-Sanierungsmaßnahme am Standort "Bernau"

Projektleiter: Dr. M. Ebert, Prof. Dr. A. Dahmke                                Förderung: Industriepartner

In Koop. mit: Ingaas GmbH, Berlin

Arbeitsgebiet: Passive in situ Grundwassersanierung

Laufzeit: 15/01 bis 11/01

Bisherige Anwendungen von nullwertigem Eisen in Reaktionswänden zur passiven in-situ Grundwassersanierung beschränken sich auf Standorte an denen die Belastungen im Bereich von einigen mg/l liegen. Der Anwendung des Verfahrens bei höheren Konzentrationen im Grundwasser steht prinzipiell nicht entgegen, es liegen hierfür aber keine Erfahrungswerte vor. Im Rahmen des Projektes wurden in vergleichenden Säulenversuchen zwei verschieden Eisengranulate auf ihre Eignung hin untersucht, auch hohe Konzentrationen (bis zu 300 mg/l Trichlorethen) bei einer Sanierungsmaßnahme zu entschärfen und in wieweit eine Lang­zeitreaktivität unter diesen Umständen gegeben ist.

Column studies with granular iron fillings and iron sponge in support of an in-situ reactive barrier installation at the Hedensted Site, Denmark

Projektleiter: Dr. M. Ebert, Prof. Dr. A. Dahmke                                   Förderung: Industriepartner

Kooperation: IMES GmbH, Amtzell

Arbeitsgebiet: Passive in situ Grundwassersanierung

Laufzeit: 02/02 bis 09/02

Die Entscheidung, welche Art nullwertigen Eisengranulates bei einer in-situ-Grundwasser­sanierung eingesetzt werden soll, hängt sowohl von den Korrosionseigenschaften des Mate­rials als auch von den hydrodynamischen Eigenschaften der Materialschüttung ab. In einer vergleichenden Studie konnte gezeigt werden, dass vor allem Änderungen des geochemi­schen Milieus ebenfalls diese Entscheidung beeinflussen können. So zeigte sich, dass unter sulfatreduzierenden Bedingungen die Abbaugeschwindigkeit an den verschieden untersuch­ten Materialien einer unterschiedlichen Entwicklung unterlagen. Diese Änderung des Milieus führte zu einer Umkehrung in den Leistungseigenschaften der beiden Eisengranulate, so dass eine Entscheidung zugunsten des vermeintlich weniger reaktiven Materials getroffen werden konnte.

Laboruntersuchung zur Dimensionierung eines Fe0 in-situ Reaktors am Standort Stuttgart/Vaihingen

Projektleiter: Dr. M. Ebert, Prof. Dr. A. Dahmke                                   Förderung: Industriepartner

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl. Geol. A. Parbs

In Koop. mit: Imes GmbH, Amtzell

Arbeitsgebiet: Passive in situ Grundwassersanierung

Laufzeit: 04.2002 bis 12.2002

Ziel des Projektes war die Prognose des Langzeitverhaltens einer Fe0-Reaktionswand unter in-situ Bedingungen. Aufgrund der Standortbedingungen wurden im Laborversuch kleine Abstandgeschwindigkeiten nachgestellt und so konnte das Abbauverhalten von hauptsäch­lich Trichlorethen über einen Zeitraum von 7 Monaten beobachtet werden. Nach etwa 3 Monaten konnte eine Sulfatreduktion im Versuchsreaktor festgestellt werden, die in Kombi­nation mit den verhältnismäßig hohen Karbonatgehalten in dem kontaminierten Grundwasser zu einer starken Verlangsamung des Ckw-Abbaus und einer verstärkten Metabolitenbildung (cis-1,2-Dichlorethen) führten. Aus der Langzeitbeobachtung heraus, musste für diesen Standort eine ungünstige Prognose für die geplante in-situ-Sanierung gestellt werden.

Asbestidentifikation im Rahmen umweltrelevanter Untersuchungen

Beteiligte Wissenschaftler: Drs. P. Appel & P. Raase                                           Auftragsarbeiten

Mit polarisationsmikroskopischen Untersuchungen und mit der Elektronenstrahl-Mikrosonde können asbestose Minerale in ihrem ursprünglichen Stoffverband identifiziert werden. Im Rahmen von Auftragsarbeiten öffentlicher und privater Stellen führen wir Untersuchungen zur Asbestidentifikation überwiegend an verdächtigen Baustoffen durch.

Elektronenstrahl-Röntgenmikroanalyse zur Qualitätssicherung und Schadenanalyse fester Stoffe

Beteiligte Wissenschaftler: D. Ackermand (bis 03.02)                                           Auftragsarbeiten

Die Elektronenstrahl-Röntgenmikroanalyse ist ein Hilfsmittel zur zerstörungsfreien Werk­stoffprüfung; sie erlaubt eine schnelle und genaue Analyse der chemischen Zusammen­setzung von einzusetzenden Rohstoffen und gefertigten Endprodukte. Im Sinne des Techno­logietransfers von Universitätslabors zu mittelständischen Unternehmen werden Kurse zur Qualitätssicherung und Schadenanalyse durchgeführt.


Überblick der 2001 und 2002 bewilligten und laufenden Projekte

In den Berichtszeitraum ist es uns gelungen, auf einem breitem Spektrum der Geowissenschaften verstärkt auch interdiziplinär mit mehr als 8,16 Mio. DM zu forschen.

 

bis 25.000 Euro:                                                                  Geologie     Geophysik      Mineralogie

                                                                                                                                             nur Kristallographie

Deutscher Akademischer Austauschdienst                             1                    -                       2

Deutsche Forschungsgemeinschaft                                          8                    5                       4

Deutsches Archäologisches Institut, Rom                               -                    1                        -

Thyssenstiftung                                                                            -                    1                        -

CAU Kiel                                                                                         -                    1                        -

Uni Mainz                                                                                       -                    1                        -

 

25.000 bis 250.000 Euro:

Bundesministerium für Forschung und Technologie             5                    -                        -

Deutsche Forschungsgemeinschaft                                          9                    6                     10

Deutscher Akademischer Austauschdienst                             2                    -                       1

Europäische Union                                                                       2                    1                        -

Land Schleswig-Holstein, CAU                                                  -                    1                        -

Bund für Naturschutz und Umwelt                                            1                    -                        -

VW Stiftung                                                                                   1                    -                        -

GFZ-Potsdam                                                                                 -                    1                        -

BGR, Hannover                                                                              -                    1                        -

 

über 250.000 Euro:

Bundesministerium für Forschung und Technologie             4                    -                        -

Deutsche Forschungsgemeinschaft                                          1                    2                        -

Images International                                                                 1                    -                        -

 

Ehrungen

Prof. em. Dr. F. Liebau: Carl-Herrmann-Medaille der Dt. Gesellschaft für Kristallographie.

PD Dr. B. Winkler wurde 2001 zum außerordentlichen Professor an der CAU ernannt.

Organisation von Tagungen

Prof. Dr. M. Czank: 15th International Congress on Electron Microscopy, 2002, Durban, Chairman of the session „Microscopy in Mineralogy“.

Prof. Dr. W. Depmeier, Dr. K. Knorr und Mitarbeiter der Mineralogie: Organisation der 10. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Kristallographie in Kiel, 04.-07.03.2002.

Dr. S.A. al Hagrey war Organisator der Workshop „Wateruse, EU-Projekt“, 18.–22.01.2002, Institut für Geowissenschaften, Abteilung Geophysik.

Prof. Dr. R. Meissner und Dr. S.A. al Hagrey waren Organisatoren der internationalen Workshop „Fieldsite investigation and preliminary workplan“, 16.10.-20.02.2001, Lissabon (Dfg-Projekt „Präferentielle Fließwege“ und EU-Projekt „Water Use“).

Prof. Dr. M. Sarnthein: Co-Convenor des 3. Treffens der Images WG. „Terminal millen-nial synthesis of decadal-to-millennial-scale climate events over the last 80 000 years“ in Santa Barbara, CA, 29.-31.5.2001; Co-Convenor des Symposiums Millennial, AGU Fall Meeting, San Francisco, 11.12.2001; Mitorganisator der Gv-Dgg-Jahrestagung Margins in Kiel (2.-6.10.2001), Organisation des Symposiums „Klimawechsel vor dem Einfluß des Menschen“ an der Akademie Leopoldina in Halle, Saale (25.-27.10.2001), Co-Convenor der Session „Gateway forcings and cross-latitudinal links, etc.“, Egs-Agu-Eug Joint Assembly Nizza (11.04.2003).

PD Dr. M. Weinelt: Co-Convenor des 1. Treffens der Images-Margo AG für globale Definition und Zusammenführung verschiedenartiger Temperatur-Näherungswerte für das Letzte Glaziale Maximum (Delmenhorst, 2.-6.09.2002).

Tätigkeiten in wissenschaftlichen Verbänden und Kommissionen

Dr. E. Bedbur ist seit 1998 Sokrates/Erasmus Programmbeauftragter; Koordinator des Sokrates/Erasmus Intensive Program „Groundwater pollution and remediation” - Kooperation mit den Unis Cagliari, Gent, Granada, Sofia, und Vilnius 2000-2003; Vice-Chairman des Management Comm. der Eu-Cost-Aktion 629: „Assessment of fate, impact and indicators of water pollution in natural porous media at different scales (2001-2006)“.

Prof. Dr. L. Cemič,: Mitglied im Nutzerausschuss „Hochdruckforschung mit Synchrotron-strahlung“ am Geoforschungszentrum in Potsdam.

Prof. Dr. M. Czank: Kassenprüfer der Dgk (Deutsche Gesellschaft für Kristallographie).

Prof. Dr. A. Dahmke: Mitglied im Promotionsausschuß der Cau; Mitglied im Haushalts- und Planungsausschuss der Cau; Mitglied mehrerer Berufungskommissionen.

Prof. Dr. W. Depmeier: Fachgutachter der Dfg; Vorsitzender des Nationalkomitees der Dgk, ab 2000 Concillour der European Crystallographic Association, Eca; Delegate at the General Assembly Iucr Geneva 2002; Bis 7/2002 Prodekan, danach Dekan der Math.-Naturwiss. Fakultät der CAU, Mitglied im Konvent und im Fakultätsausschuss.

Prof. Dr. V. Feeser ist Mitglied des „Berliner Kreises“ Ausschuss der Dt. Ges. für Geotechnik und Dgg für Ausbildung und Lehre in der Ingenieurgeologie; Mitglied des Arbeitskr. „Ertüchtigung von Altdeponien, Deponie und Umweltträglichkeit“ des Bwk.

Prof. Dr. C.A. Geiger: Fachgutachter der Italian Ministry for Education, University and Research (Miur); German Representative, Int. Min. Asso. (Ima), Comm. for „Mineral Classification“; Liaison Officer zwischen Eur. Min. Union (Emu) & Min. Soc. America (Msa); Agu „Comm. for Mineral and Rock Physics“.

Dr. K. Knorr: ab 3/2002 stellv. Sprecher des Ak2 (Hochdruckkristallographie) der Dgk, Mitglied im Fakultätsausschuss.

Prof. em. Dr. F. Liebau: Mitglied des Subcommittee on Advanced Materials: Colloid, Surface and Catalytic Aspects der Int. Union of Pure and Applied Chemistry (Iupac).

Prof. Dr. H. Kern: Gutachter für den SFB 1704 „Rheologie der Erde von der Oberkruste bis in die Subduktionszone“, Ruhr-Uni Bochum; Principal investigator im Icdp-Programm der VR China: Drilling operations in the Dabie-Sulu Uhp Belt, East China. Koordinator im Unesco Project No. 408 „Comparison of composition, structure and physical properties of rocks and minerals in the Kola superdeep borehole (Ksdb-3) and their homologous on the surface“.

Prof. Dr. M. Sarnthein: Executive Director des Images Projects (International Marine Past Global Changes Study), mit Dr. Ann Holbourn als Assistant Director und Dipl. Geol. S. Rothe als Daten-Manager (2000-2003 in Kiel); Co-Vorsitz in Scor-Images WG. „Seamons Asian Monsoon“ und “Synthesis of Decadal-to-Millennial-Scale Climate Variations” (bis Ende 2001); Mitglied der Images WG. “Holocene“ und „Ice-Ocean Interaction“, Deutscher Leiter des „Sino-German Research Centre for Marine Geosciences“ at Tongji University, 2001-2003”, Mitglied der Academia Europaea, der Deutschen Akademie der Naturforscher „Leopoldina“ und der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, Honorary Fellow of the European Union of Geosciences, und Kooperation mit der Geologischen Bundesanstalt Wien als korrespondierendes Mitglied für die Betreuung von Diplomkartierungen.

Prof. Dr. P. Schäfer: Mitglied Kuratorium des Awi für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven seit 1997.

Prof. Dr. P. Stoffers: Mitglied der Dfg Senatskommission für Ozeanographie; der wiss. Beirats des Instituts für Ostseeforschung, Warnemünde; im Geomar Stiftungsrat, Mitglied Kuratorium des AWI für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven.

PD Dr. M. Weinelt: Vorstandsmitglied der Images WG. “Margo”

Priv. Doz. Dr. B. Winkler Gutachter für Strahlzeitvergabe, Rutherford Lab., GB, ab 1998.

Auswärtige Forschungsaufenthalte und Lehraufträge

Dr. E. Bedbur: Dozent: Erasmus Intensiv Prog. „Groundwater Pollution and Remediation“, an der Uni Cagliari (09.2001), Uni Vilnius (09.2002); „Hydrochemische Modellierung“ (06.2002) an der Uni Cagliari.

Dr. T. Bohlen, Uni London (Western Ontario) und Toronto, Sept.-Nov. 2002.

Prof. Dr. M. Czank war Gastdozent an der Uni Guadalajara, 11/2000.

Prof. Dr. A. Dahmke: Dozent des Eu Intensiv Prog. „Hydrogeology and Environment“, (03.2001); „Natural Attenuation“ in Bremen (10.2001); Pilot Study Meeting, NATO-Workshop in ROM 05.2002; der Carl Duisburg Ges. (Cdg) bei internationalen Kurs in Mannheim, in Saarbrücken.

Prof. Dr. W. Depmeier: Dozent, Uni Guadalajara, Mexiko, 05/2001; beim Dgk-Workshop: „Darstellungstheorie der Raumgruppen und ihre Anwendungen“, Kloster Hünfeld.

Dipl. Min. L. Ehm war Dozent an der Uni Guadalajara, Mexiko, 11.2002.

Dr. C. Goltz: Dozent, Sixth Unesco Workshop „Non-linear dynamics and earthquake prediction“, Abdus Salam Int. Centre for Theoretical Physics, Trieste, Italien, 10.2001.

Dr. K.-F. Hesse war Dozent am Norddeutschen Strahlenschutzseminar 2001 und 2002

Dr. K. Knorr war Dozent an der Uni Guadalajara, Mexiko, 10.2001.

Prof. Dr. M. Sarnthein: Einwöchige Blockvorlesung „Paleoceanography“, an der Tongji Univ., Shanghai.

Dr. K. Schwarzer: Forschungsaufenthalt und Kompaktkurs „Introduction to hydroacoustic surveying“ an der Uni Natal, Brasilien, 03.2002; Lehrauftrag, Master Kursus, Uni Bremen, „Int. Studies in Aquatic Tropical Environments (Isatec)“, 04.2001 und 04.2002.

Prof. Dr. K. Stattegger: Dozent „Coastal Evolution“ (02.-03.2001); „Introduction to Mari­ne Geology“ (10.-11.2001); „Coastal Depositional Systems“ (11.2002) an der Uni Toliara, Madagaskar; „Sea Level Changes“ (05.2002) an der Uni Poznan, Polen; Teilnahme an Wepama cruise mit FS Marion Dufresne, Port Hedland, Keelung, (04.-05.2001); For­schungsaufenthalt an der Tongji Uni Shanghai (09.-10.2001); am Ncst Hanoi, Nha Trang und Ho Chi Minh City, Vietnam (11.2001); Kompaktkurs „Coastal Depositional Systems“ an der Uni Natal (02.-03.2002, 09.2002) und Uni Recife, Brasilien, (09.2002).

Prof. B. Winkler war Dozent an der Uni Guadalajara, Mexiko, 10.2001.

Herausgabe von Büchern

Geiger, C.A. (Hrsg.), 2001: Oxide and Silicate Solid Solutions of Geological Importance, Eur. Min. Union Notes in Mineralogy, B. 3, Eötvös Univ. Press, Ungarn, 465 S.

Sarnthein, M.; Hay, W.W.; Negendank, J.; Prentice, C.; Schwab, M.; Seibold, E.; (Hrsg.), 2001: Klimawechsel vor dem Einfluss des Menschen.- Nova Acta Leopoldina, NF Nr. 331/88, Barth, Heidelberg, 230 S.

Schäfer, P., Ritzrau, W., Schlüter, M.; Thiede J. (Hrsg.), 2001: The northern North Atlantic: a changing environment.- Springer, Berlin, 500 S.

Herausgabe von Fachzeitschriften und Bänden

Dahmke, A.; Cemič, L.; Rabbel, W., (Hrsg.); Winn, K. (Schriftleitung), 2002, Meyniana, 54, 165 S., ISSN 0076-7689.

Dahmke, A. (Hrsg.); Winn, K. (Red.), 2002: Kurzfassung Dissertationen, Diplomarbeiten, Institut für Geowissenschaften 2001.- Ber. Rep., Inst. Geowiss., CAU Kiel, 18, 92 S.

Depmeier, W.; Dahmke, A.; Rabbel, W. (Hrsg.); Winn, K. (Schriftleitung), 2001: Meyniana, 53, 181 S., ISSN 0076-7689.

Depmeier, W. (Hrsg.); Winn, K. (Red.), 2001: Kurzfassung Dissertationen, Diplomarbeiten, Institut für Geowissenschaften 2000.- Ber. Rep., Inst. Geowiss., CAU Kiel, 15, 47 S.

Geiger, C.A.: Associate Editor “Chemie der Erde”

Holbourn, A.; Kiefer, T.; Pflaumann, U.; Rothe, S. (eds.), 2002: Les rapports des campagnes à la mer, Wepama Cruise MD 122/Images VII.- Ipev, Plouzané, 453 S.

Kern, H.: Associate Editor Bolletino di Geofisica - teorica ed applicata, physical property section Ogs Trieste, Italien.

Knorr, K.: Associate Editor „American Mineralogist“ (seit 2001).

Küppers, H.: Mitherausgeber Berichte aus Arbeitskreisen der DGK

Rothe, S. (ed.) 2002: Les rapports des campagnes à la mer, MD 126 Mona/Images VIII.- Ipev, Plouzané, 452 S.

Sarnthein, M.: Associate Editor von „Paleoceanography“ und „Ijes - Geologische Rundschau“, Mitglied Editorial Board des „Quaternary Science Reviews“, „Terra Nova“ und „Mitteilungen der Österr. Geolog. Gesellschaft“.

Sarnthein, M.; Kennett, J.P., (eds.), 2002: Decadal-to-Millennial-Scale Climate Variability.- Quat. Sci. Rev., Spez. Bd. 21/10, 1121-1240.

Winkler, B.: Associate Editor "Zeitschrift für Kristallographie" und "American Mineralogist" (bis 2001); Mitherausgeber Berichte aus Arbeitskreisen der Dgk.

Winn, K.: Schriftleiter, Berichte-Reports, Institut für Geowissenschaften der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, 13 - 18, ISSN 0175-9302.

Sonderausstellungen:

Prof. Dr. W. Depmeier: Mitorganisation zweier öffentlicher Ausstellungen, auch i.Z. mit dem Jahr der Geowissenschaften. „Ecken & Kanten – Kristall zwischen Wissenschaft und Kunst“, Kiel Stadtmuseum Warleberger Hof, 03.03-07.04.02;  „Muster über Muster - Strukturen in Geowissenschaften und Kunst“, Kiel, Sophienhof, 28.08.-07.09.02.

s.a. im Vorwort

Rezensierte Veröffentlichungen

Albani, A. el; Vachard, D.; Kuhnt, W.; Thurow, J., 2001: The role of diagenetic carbo­nate nodules in the preservation of the original sedimentary record.- Sedimentology, 48:875-886.

Antia, A.; Maassen, J.; Hermann, P.; Voss, M.; Scholten, J.C.; Groom, S.; Miller, P.: Spatial and qualitative patterns of particle flux at the European Continental Margin: the Omex I Project.- Deep-Sea Res. II, im Druck.

Artioli, G.; Geiger, C.A.; Dapiaggi, M.: The crystal chemistry of julgoldite-Fe+3 from Bombay, India, studied using synchrotron XRPD and 57Fe Mössbauer spectroscopy.- Am. Min., im Druck.

Ayres, A.; Theilen, F., 2001: Preliminary laboratory investigations into the attenuation of compressional and shear waves on near-surface marine sediments.- Geophys. Prosp., 49:120-127.

Bader, B., 2001: Bryozoan communities in the Weddell Sea, Antarctica: a first overview. – In: Wyse-Jackson, P.N.; Buttler, C.J.; Spencer-Jones, M.E. (eds.): Bryozoan Studies 2001, pp. 1-6, Balkema, Lisse.

Bader, B.: Modern Bryomol sediments in a cool-water, high energy environment: the inner shelf off north Brittany.- Facies, im Druck.

Barifaijo, E.; Muwanga, A.; Schumann, A.: The geochemistry of the potassic basalts from the Bufumbira volcanic field in southwestern Uganda.- J. Afr. Earth Sci., im Druck.

Bayon, G.; Winkler, B.; Kahle, A.; Hennion, B.; Boutrouille, P., 2001: Application of dynamic neutron imaging in the earth sciences to determine viscosities and densities of silicate melts.- J. Nondestructive Testing & Evaluation, 16:287-296.

Bedbur, E.; Petersen, M.; Biallas, H.; Wollschläger, U.; Schmidt, S., 2001: Chemical evolution of ground waters in W-Iceland (Snæfellsnes).- In: Cidu, R. (ed.), Water-Rock Interaction”, pp. 461-464, Balkema, Rotterdam.

Benisek, A.; Kroll, H.; Cemič, L.; Kohl, V.; Breit, U.; Heying, B., 2003: Enthalpies in (Na,Ca)- and (K,Ca)-feldspar binaries: a high-temperature solution calorimetric study. Contrib. Min. Petrol., 145:119-129.

Bertoldi, C.; Benisek, A.; Cemič, L.; Dachs, E., 2001: The heat capacity of two natural chlorite group minerals derived from differential scanning calorimetry.- Phys. Chem. Min., 28:332-336.

Bindi, L.; Czank, M.; Rötlisberger, F.; Bonazzi, P., 2001: Hardistonite from Franklin Furnace: A natural modulated melilite.- Am. Min., 86:747-751.

Bohlen, T., 2002: Parallel 3-D viscoelastic finite-difference seismic modelling.- Computers@Geosciences, 28:887-899.

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Campa-Molina, J.; Blanco, O.; Correa-Gomez, A.; Czank, M.; Castellanos-Guzman, A.G., 2002: Electron and light microscopy studies on the domain structures of Zn3B7O13Cl, Zn3B7O13Br and Zn3B7O13I ferroic boracites.- J. Microscopy, 207:201-211.

Castellanos-Guzmán, A.G.; Czank, M.; Kumar, A.; Singh, G.; Tiwari, V.S.; Wadhawan, V.K., 2001: Calorimetric, optical and electron microscopy studies of  Co3B7O13Cl ferroic boracite.- Ferroelectrics, 251:61-68.

Castellanos-Guzman, A.G.; Campa-Molina, J.; Czank, M.; Bucio, L.; Kumar, A.; Singh, G.; Tiwari, V.S.; Wadhawan, V.K., 2002: Boracites: A structural family presenting ferroic phase transitions.- Ferroelectrics 267:229-236.

Castellanos-Guzman, A.G.; Czank, M.; Reyes-Gomez, J.; Campa-Molina, J.; Kumar, A.; Singh, G.; Tiwari V.S.; Wadhawan, V.K., 2002: Boracites: A structural family presenting a variety of ferroic phase transitions.- In: Stefanm, V (ed.), Frontiers in Science and Technology, Univ. Press Series, La Jolla, Calif., Ferroelectrics, 2:37-71.

Cemič, L., 2001: Messungen der elektrischen Leitfähigkeit.- In: Amthauer G.; Pavičević, M. (Hrsg.), Physikalisch-chemische Untersuchungsmethoden in den Geowissenschaften, Band II, pp. 205-218, Schweizerbart, Stuttgart.

Cemič, L., 2001: Thermische Analyseverfahren (TG, Dta und Ddk).- In: Amthauer G.; Pavicevic, M. (Hrsg.), Physikalisch-chemische Untersuchungsmethoden in den Geowissenschaften, Band II, pp. 219-228, Schweizerbart, Stuttgart.

Cemič, L., 2001: Hochtemperatur-Lösungskalorimetrie.- In: Amthauer G.; Pavicevic M. (Hrsg.), Physikalisch-chemische Untersuchungsmethoden in den Geowissenschaften, Band II, pp. 229-241, Schweizerbart, Stuttgart.

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De Ronde, C.E.J.; Stoffers, P.; Garbe-Schönberg, D.; Christenson, B.W.; Jones, B.; Manconi, R.; Browne, P.R.L.; Hissmann, K.; Botz, R.; Davy, B.W.; Schmitt, M.; Battershill, C.N., 2002: Discovery of active hydrothermal venting in Lake Taupo, New Zealand.- J. Volcanol. Geothermal Res., 115:257-275.

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Hanebuth, T.; Stattegger, K.; Saito, Y., 2002: The stratigraphic architecture of the central Sunda Shelf (SE Asia) recorded by shallow-seismic surveying.- Geo-Marine Letters, 22:86-94.

Hanebuth, T.; Schimanski, A.; Stattegger, K.; Wong, H.K.; Lüdmann, T.: Shelf architecture in response to the past sea-level cycle - Forced regression deposits and sea-level indication potential.- Mar. Geol., im Druck.

Hanebuth, T.; Stattegger, K.: The stratigraphic evolution of the Sunda Shelf  during the past fifty thousand years. In: Sidi, F.H.; Nummedal, D.; Posamentier, H.W.; Darman H.; Imbet, P. (eds.), Deltas of Southeast Asia and Vicinity – Sedimentology, Stratigraphy, and Petroleum Geology, SEPM Spec. Publ., Tulsa, im Druck.

Hanebuth, T.; Stattegger, K.: Sequence stratigraphy of the last glacial cycle on the Sunda Shelf.-  J. Asian Earth Sci., im Druck.

Hannington, M.; Herzig, P.; Stoffers, P.; Scholten, J.; Botz, R.; Garbe-Schönberg, D.; Jonasson, I.R.; Roest, W.; & Shipboard Scientific Party, 2001: First observations of high-temperature submarine hydrothermal vents and massive anhydrite deposits off the north coast of Iceland.- Mar. Geol., 177:191-198.

Hannington, M.; Herzig, P.; Stoffers, P.; Scholten, J.; Botz, R.; Garbe-Schönberg, D.; Jonasson, I.R.; Roest, W.; & Shipboard Scientific Party, 2001: First observations of high-temperature submarine anhydrite deposits off the north coast of Iceland.- Mar. Geol., 177:199-220.

Hékinian, R.; Cheminée, J.L.; Dubois, J.; Stoffers, P.;  Scott, S.; Guivel, C.;  Garbe-Schönberg, C.-D.; Devey, C.W.; Bourdon, B.; Lackschewitz, K.; McMurtry, G.; Le Drezen, E., 2003: Pitcairn hotspot in the South Pacific: Distribution and composition of submarine volcanic sequences.- J. Volcanol. Geothermal Res., 121:219-245.

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Habilitationen

Haase, K.M., 2002: The petrogenesis of magmatic rocks from oceanic spreading axes: Geochemical and petrological constraints.- Math.-Nat. Fak. der CAU, Kiel, 145 S.

Weinelt, M., 2002: Zur säkulären Veränderlichkeit der Deckschicht im Nördlichen Nordatlantik im letzten Eiszeitzyklus.- Math.-Nat. Fak. der CAU, Kiel, (kumulativ).

 

Dissertationen

2001                                          (Kurzfassungen in Ber. Rep., Inst. Geowiss., CAU  Kiel, 15, 47 S.)

Bühring, C.: East Asian Monsoon variability on orbital- and millennial-to-sub-decadal time scales.- 172 S.

Busche, H.: Manteltomographie: Verspätungen von Wellenzügen im Norddeutsch-Dänischen Becken.- 114 S.

Chall, M.: Charakterisierung von mikro-, meso- und makroskopischen Strukturen in Kristallen mit Domänenwänden und koexistierenden Phasen.- 131 S.

John, T.: Subduction and continental collision in the Lufilian Arc-Zambezi Belt orogen: A petrological, geochemical, and geochronological study of eclogites and white schists (Zambia).- 77 S.

Köber R.: Passivierungsprozesse in Feo-Reaktionswänden und Kombinationen von Feo mit Aktivkohle oder ORC zur Behandlung von Mischkontaminationen.- 112 S:

Löwemark, L.: Biogenic traces as paleoceanographic indicators in Late Quaternary sediments from the SW Iberian margin.- Ber.-Rep., Inst. f. Geowiss., CAU Kiel, 14, 138 S.

Marczinek, S.: Zur Hydrogeologie und Paläohydrogeologie zum Zeitpunkt des Weichsel­hochglazials im Einzugsgebiet der Eckernförder Bucht.- 142 S.

Müller, C.: Deep-water seismic bright spot reflections in the Southern Canary Basin.- 101 S.

Riedel, C.: Self-Organizing Seafloor mapping of the Tjörnes Fracture Zone (Iceland).- 139 S.

Schrottke, K.: Rückgangsdynamik schleswig-holsteinischer Steilküsten unter besonderer Betrachtung submariner Abrasion und Restsedimentmobilität.- Ber.-Rep., Inst. f. Geowiss., CAU  Kiel, 16, 168 S

Steinke, S.: Sedimentological and climatic changes during the last deglaciation recorded in cores from the Sunda Shelf Margin and Continental Slope (Southern South China Sea).- 105 S.

Szarek, R.: Biodiversity and biogeography of recent benthic foraminiferal assemblages in the south-western South China Sea (Sunda Shelf).- 273 S.

Malte Veehmayer, M.: Ein neuer Ansatz zur Ermittlung des Eisenoxid-Gehalts von Aquiferen mit reaktiven Tracern.- 158 S.

 

2002                                           (Kurzfassungen in Ber. Rep., Inst. Geowiss., CAU Kiel, 18, 92 S.)

Caldas, Luciano Henrique de Oliveira: Late Quaternary coastal evolution of the northern Rio Grande do Norte coast, NE Brazil.- 92 pp.

Horz, Kersten: Late Quaternary volcanic activity in the New Ireland Basin: Distribution and geochemical evolution of tephra at the Tabar-Lihir-Tanga-Feni chain, Papua New Guinea. 120 pp.

Karp, Tobias: Seismische Untersuchung des Lake Bosumtwi-Impaktkraters, Ghana.- 110 S.

Kawamura, Hiroshi: Marine palynological records in the southern South China Sea over the last 44ka.- 130 pp.

Möller, Helge: Magma genesis and mantle sources at the Mid-Atlantic Ridge East of Ascension Island.- 157 pp.

Schimanski, Alexander: Holocene sedimentation on the Vietnamese Shelf: From source to sink.- 171 S.

 

Diplomarbeiten

2001                                           (Kurzfassungen in Ber. Rep., Inst. Geowiss., CAU Kiel, 15, 47 S.)

Sascha Bussat: Konvertierte Scherwellen bei weichen Meeresböden - Entwicklung eines Scherwellenprozessings           .- 75 S.

Beate Dehde: Quartärgeologischer Aufbau des Küstenstreifens zwischen Timmendorfer Strand und Haffkrug (innere Lübecker Bucht).-   und

Beate Dehde: Untersuchungen zum Holozänaufbau in der Neustädter Bucht  (innere Luebecker Bucht) mittels hydroakustischer Methoden.- zusammen 137 S.

Frank Detlhlefsen: Geologic Map of the Northern Part of the Protection Zone “Lagunas de Campillos” (Malaga).- 89 S.

Frank Detlhlefsen: Sequentieller, reduktiver und aerob mikrobieller, Schadstoff-abbau einer TCE-MCB-Mischkontamination durch Feo- und ORCTM-Kombi-reaktionswände und dessen Auswirkungen auf den Aquifer.- 91 S.

Daniel Druhm: Geologische Kartierung im Gebiet La Garde - Eoulx – Sébet Östlich Castellane, Provençalische Alpen, Frankreich.- 65 S.

Daniel Druhm: Methodik zur hochauflösenden Bestimmung paläoozeanographi-scher Sedimenteigenschaften anhand digitaler Kermfotografien - Helligkeit als Klimaindikator in karibischen Sedimentkernen.- 43 S

Frank Enders: Quartärgeologische Kartierung im Bereich Rade bei Hohenwestedt (Natur­park Aukrug/Mittelholstein) (TK 25, Blatt 1924 Hennstedt, Blatt 1824 Bargstedt).- 76 S.

Frank Enders: Kombination von Feo und Aktivkohle in reaktiven Wänden zur Sanierung organischer Mischkontamination – Einfluß von Karbonatpräzipitation und mikrobieller Sulfatreduktion.- 60 S.

Maike Fischer: Geologische Kartierung im Gebiet Soleils – Trigance (TK  3542  OT Castellane, 1:25 000) Provençalische Alpen, Frankreich.- 44 S.

Maike Fischer: Bindungsform von Kohlenwasserstoffen und die Bestimmung des Volumenanteils der Kohlenwasserstoff-Einschlüsse.- 103 S.

Gerrit Flindt: Gefügekundliche und geochemische Untersuchungen an Steinsalz - Defor­mations-induzierte Gefügeentwicklung, Rissbildung und Rissgeometrie sowie Verteilung von Br, Sr und Rb in Kohlenwasserstoff-imprägnierten Gefügebereichen.- 100 S.

Mesut Gezen: Geologie von Yeniköy und Kumbag in Thrakien-Becken.- 55 S.

Mesut Gezen: Vergleich von Hart- und Graugussgranulat als Reaktormaterial  in Feo- Reaktionswänden: Einfluss von MCB und Karbonat-Konzentration auf deren TCE-Abbau.- 96 S.

Karen Hansen: Geologische Kartierung im Bereich von Valverde und Valdeteja (Kantabrisches Gebirge, NW-Spanien) .- 108 S.

Karen Hansen: Der globale Schwefelkreislauf von der Kreide bis heute – Ein neues Box­modell.- 174 S.

Christine Holz: Geologische Kartierung im Gebiet Rougon – Point Sublime südwestlich von Castellane, Provençalische Alpen, Frankreich.- 71 S.

Christine Holz: Glazialmarine Sedimentationsprozesse am Kontinentalhang des westlichen Weddellmeeres.- 97 S.

Dirk Hornschuh: Quartärgeologische Kartierung in der Umgebung von Groß Ström­kendorf, Kreis Wismar.- 67 S.

Dirk Hornschuh: Vergleich gestörter und ungestörter Geschiebemergelproben im Hinblick auf ihre Scherfestigkeit.- 64 S.

Brigitte Kalb: Stratigraphie und Tektonik des Munt Müsella/Val Burdun (südöstlich von La Punt Chamues-ch, Unteriostalpin, Graubünden, Schweiz).- 45 S.

Brigitte Kalb: Säulenversuche zur Veränderung der Permeabilität in Sanden durch Biofilmwachstum beim Abbau gelöster NAPL und Acetate.- 42 S.

Tonio Kling: Untersuchung von Seismizitätsmustern im räumlichen und zeitlichen Kontext mit Hilfe der Zeitreihen- und Veränderungsanalyse und GIS.- 75 S.

Simone Kugler: Bestimmung der Scherwellengeschwindigkeit flacher mariner Sedimente auf der Analyse von Scholtewellen.- 92 S.

Mechthild Kummetz: Geologische Kartierung im nördlichen Teil des Blattes 4126 Bad Gandersheim (1: 25 000), Harzvorland.- 86 S.

Mechthild Kummetz: Tonmineralogische Untersuchungen zur Alteration des aktiven felsischen Pacmanus Hydrothermalkomplexes im östlichen Manus Becken.- 149 S.

Harald Paulsen: Geologische Kartierung in Gebiet La Rivière (provençalische Alpen) im Maßstab 1:10.000.- 59 S.

Harald Paulsen: Untersuchung des Rekolonisationsverhaltens benthischer Foraminiferen auf der Mt. Pinatubo-Aschenschicht von 1991 und ihrer Verteilung auf Kastengreiferoberflächen.- 65 S.

Jörg Petersen: Untersuchung reflexionsseismischer Abbildungsmethoden an Ozeanbodenhydrophon-Daten eines aktiven seismischen Experiments am Makran-Akkretionskomplex.- 127 S.

Stephan Peth: Zur Genese der Altmoränenlandschaft im Bereich der Buckener Au bei Meezen (Naturpark Aukrug - Mittelholstein).- 126 S.

Stephan Peth: Rechnerische Erfassung des Setzungs- und Sackungsverhaltens von Löß am Beispiel der Gründung eines Tanklagers.- 130 S.

Volkmar Plagentz: Geologic Map of the Southern Part of the Protection Zone “Lagunas de Campillos” (Province of Málaga, Southern Spain).- 113 S.

Volkmar Plagentz: Reaktionswände mit O2-freisetzenden Substanzen (ORC) zur Unter­stützung des aeroben mikrobiellen Abbaus organischer Grundwasserkontaminationen und ihr Einfluss auf sulfidische Aquifere.- 78 S.

Nouri-Said Rahmoun: Synthese, kristallchemische und strukturelle Untersuchungen an übergangsmetallhaltigen Cordieriten.- 85 S.

Stefan Rothe: Digitalisierung und GIS-Modellierung von Bohrarchivdaten als Mittel zur Erstellung geologischer Karten - Dargestellt am Beispiel der südlichen Kieler Innenstadt.- 84 S., 1 CD.

Mirko Sattler: Erdbeben und zelluläre Automaten Untersuchung statistischer Eigen­schaften.- 141 S.

Ulrich Schürmann: Untersuchung des Redox-Verhaltens von Hedenbergit mittels EMK-Messungen.- 103 S.

Mathias Stumpfe: Qualitätskontrolle und True Amplitude Processing 3D seismischer Daten zur Untersuchung einer Amplituden-Porositätsbezeichnung für ein Rotliegend Gas Reservoir des Norddeutschen Beckens.- 63 S.

Peter Thierer: Quartärgeologische Kartierung östlich von Westerholz (Flensburger Außenförde.- 112 S.

Peter Thierer: Sedimentary evolution during and after the Messinian Salinity Crisis: Evidence from seismic reflection analyses offshore the Ligurian margin (France) .- 88 S.

Sven Vogel: High-pressure and texture measurements with an imaging plate.- 118 S.

Sven-Ulf Weber: Lokale strukturelle Heterogenitäten in Mischkristallen der Pyrop-Spessartin, Fe-Mg-Knorringit- und Pyrop-Grossular-Mischreihe.- 103 S.

Beate Wenskowski: Untersuchung zur Stratigraphie und Tektonik im Gebiet Munt Müsella / Val Burdun, Ober-/ Unterostalpin, Graubünden, Schweiz.- 46 S.

Beate Wenskowski: Evidence for recycled Jurassic Ocean Crust in the genesis of arc melts in the Northern Kurile Island Arc.- 39 S.

 

2002                                           (Kurzfassungen in Ber. Rep., Inst. Geowiss., CAU Kiel, 18, 92 S.)

Thorsten Bauch: Geologische Kartierung des Gebietes NW von Villamanín, Provinz Castilla y León (NW Spanien) .- 89 S.

Thorsten Bauch: Sedimentation cycles on a Pliocene carbonate slope (Site 1006, ODP Leg 166, Bahama Transect) .- 58 S.

Christoph Beier: Zur Geologie eines ozeanischen Intraplattenvulkans: Kartierung des Sete Cidades Vulkans, São Miguel, Azoren.- 93 S.

Christoph Beier: Petrogenetic evolution of the oceanic intraplate volcano Sete Cidades, São Miguel, Azores.- 100 S.

Axel Bojanowski: Quartärgeologische Kartierung im Bereich Neukirchen  (südliche Flensburger Außenförde) .- 71 S.

Axel Bojanowski: Untersuchungen zum Meeresspiegeltiefstand während des Letzten Glazialen Maximums am Sunda Schelf.- 74 S.

Maren Böse: Gleitende Konfigurationsentropie-Analyse zur Beschreibung räumlich-zeitlicher Veränderungen in der regionalen Seismizität.- 124 S.

Alexander Conrad: Kartierung auf der Südflanke des Kantabrischen Gebirges um die Ortschaft Villamanin.- 84 S.

Alexander Conrad: Korngrößenspezifische Quantifizierung von Fe(II)/Fe(III)-Bindungsformen in einem BTEX-kontaminierten Porengrundwasserleiter zur Ermittlung des NA-Potentials.- 70 S.

Axel Frank: Migration and quantative Interpretation primäre und konvertierte Reflexionen des Tiefen VSP an der KTB.- 116 S.

Björn Goldschmidt: Geologische Kartierung des östlichen Westerwaldes zwischen Haiger und Flughafen Siegerland, Rheinisches Schiefergebirge, Deutschland.- 77 S.

Björn Goldschmidt: Geochemische und Petrographische Charakterisierung der vulkanischen Gesteine im östlichen Westerwald und angrenzender Bezirke.- 86 S.

Thorben Gunkel: Geologische Kartierung des Gebietes um Villamanin im südlichen Kantabrischen Gebirge, Provinz Castilla y León (NW-Spanien) .- 47 S.

Thorben Gunkel: Natürliche Methanhydrate und authigene Gashydratkarbonate -Ein Vergleich der Mikrostrukturen zum Verständnis der Genese.- 51 S.

Sonja Klauke: Volcanic Stratigraphy of the southern Barranco de Arguineguin, Gran Canaria.- 61 S.

Sonja Klauke: Seltene Erden in heißen Salzlösungen aus dem Atlantis II-Tief, Rotes  Meer Entwicklung eines Anreicherungsverfahrens für gelöste Seltene Erden aus Brinelösungen.- 99 S.

Stefanie Klüglein: Geologische Kartierung im Gebiet La Palud sur Verdon Provençalische Alpen.- 64 S.

Stefanie Klüglein: Modellierung des Selbstreinigungspotentials eines Benzolkontaminierten Aquifers.- 94 S.

Stefan Kreiter: Stratigraphie und Tektonik der Frankenfelser Decke mit angrenzenden Einheiten im Gebiet des Marbachtals und des Hauswaldes Kirchberg an der Pielach, Niederösterreich.- 74 S.

Stefan Kreiter: Analyse tectono-sédimentaire du Plio-Quaternaire du Golfe de Cadiz (Sedimentologie und Tektonik des Konturitrückens südlich von Faro im Golf von Cadiz, Portugal).- 67 S.

Thomas Nadler: Aktive Fluidaustrittsstellen des Yaquina Beckens am peruanischen Kontinentalrand: Meeresbodenkartierung und Ergebnisse der petrografischen und geochemischen Untersuchungen.- 107 S.

Anika Parbs: Geologische Kartierung des Gebietes südwestlich von Steinling, Oberpfalz (NO-Bayern).- 70 S.

Anika Parbs: Vergleich von 1-D- und 2-D- Versuchsansätzen zur Abschätzung der Schadstoffkonzentrationen im Sickerwasser (Sickerwasserprognose).- 84 S.

Lars Peters: Thermogravimetrische und röntgenographische Untersuchungen an Lanthantrifluorid zwischen Raumtemperatur und 1273 K.- 145 S.

Hauke Petersen: Anwendbarkeit geophysikalischer Prospektionsmethoden zur Bestimmung von Bodenverdichtungen landwirtschaftlich genutzter Flächen.- 87 S.

Kai Schönfeld: Quartärgeologische Kartierung im Bereich Dollerupholz - Mühlen-damm (südliche Flensburger Außenförde) TK 25 1124 Westerholz, 1224 Sterup.- 82 S.

Kai Schönfeld: Kompaktionsverhalten von Klei infolge Auflast und Porenwasser-Saugspannung.- 107 S.

Thorsten Senger: Geologische Kartierung im Gebiet La Bâtie (TK 3542 ouest Castellane, 1:25 000), Provençalische Alpen.- 45 S.

Thorsten Senger: Mehrphasige Aufstiegsgeschichte der Magmen von Pinos de Gáldar, Gran Canaria: Nachweis durch Fluideinschlüsse in mafischen und ultramafischen Xenolithen.- 40 S.

Matthias Strahser: Methodische Untersuchungen zu Akquisition, Prozessing und Interpretation seismo-elektrischer Daten für die Grundwasserexploration.- 79 S.

Sören Themann: Quartärgeologischer Aufbau und Sedimentverteilung in der Kieler Förde.- 124 S.

 

M. Sc Theses

2001                                           (Kurzfassungen in Ber. Rep., Inst. Geowiss., CAU Kiel, 15, 47 S.)

Völker Röber: Structure and Dynamics of the Inner Shelf North of Galinhos, Rio Grande do Norte (NE-Brazil) .- 95 S.

Kolja Rotzoll: Structure and Dynamics of the Tidal Channel System near Galinhos, Rio Grande do Norte (NE-Brazil) .- 80 S.

Salahuddin, H., 2001: Geological built-up and Holocene development of the coastal area of Graal-Müritz, Wustrow (Fischland, Mecklenburg-Vorpommern).- 58 S.

 

2002                                           (Kurzfassungen in Ber. Rep., Inst. Geowiss., CAU Kiel, 18, 92 S.)

Adel. M.Y. Alhababy: The nutrient status of the Meldorf Bight, Northern German Wadden Sea.- 99 pp.

Aurélie Cou: Geological mapping of an offshore wind power park in the German Bight north of Helgoland.- 90 pp.

Utami Retno Kadarwati: Regionalized sedimentological and geological Investigations for Wind Power Plant area offshore of Sylt Island, North Sea Germany.- 54 pp.

Emin N. Mammadov: The exploitation of hydrocarbon resources in the Caspian Sea and coastal environment: lessons from Europe and US for Azerbaijan.- 150 pp.

Gema Martínez Méndez: Estimations of scour depths around offshore wind park structures in the German Bight.- 169 pp.

Andi Yulianti Ramli: Comparison of sediments and sedimentary structures from cores taken on the outer, middle and inner part of tidal flats off Büsum, North Sea, Germany.- 134 pp.

Jan Schoppenhorst: A Fire Early Warning and Decision Support System for the State of Parana, Brazil.- 118 pp.

Hassan Waleid: Suspended sediment transport rate distribution in the tidal channel of the Meldorf Bight at the German North Sea coast, on the basis of field measurements.- 66 pp.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Herausgeber: Prof. Dr. Andreas Dahmke

 

Redaktion: Dr. Kyaw Winn,  April 2003.

 

 

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