Institut für Geowissenschaften Uni Kiel / Institutsbericht 97-98

Vorwort

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Der Bericht des Instituts für Geowissenschaften für den Zeitraum 1997-98 spiegelt eine turbulente Entwicklung wider, die durch Strukturdiskussionen und enger gewordene Finanzspielräume an der CAU geprägt war. In Juli 1998 wurden die Konzepte zur Neustrukturierung der geowissenschaftlichen Institute mit der Gründung des Instituts für Geowissenschaften umgesetzt. Damit verbunden ist die Einrichtung eines gemeinsamen geowissenschaftlichen Grundstudiums für die Diplomstudiengänge Geologie-Paläontologie, Mineralogie-Petrographie und Geophysik. In den Zeitraum 1997-98 fiel zudem eine für die geowissenschaftlichen Fächer ausgesprochen positive externe Evaluierung der Lehre. Trotz tiefer Einschnitte in die Infrastruktur des instituts für Geowissenschaften müssen jetzt Konzepte zur Schwerpunktsetzung und zur Neuordnung der Studiengänge umgesetzt werden. Hervorzuheben ist hier besonders der erfolgreiche Start des englischsprachigen Master-Studiengangs "Coastal Geosciences and Engineering" im Wintersemester 1998/99. Im Rahmen der Neuordnung der geowissenschaftlichen Studiengänge werden Bakkalaureus- und Master-Studiengangabschlüsse neben den traditionellen Diplomabschlüssen eingerichtet. Der vorliegende Forschungsbericht für 1997-98 mußte entlang der Grenzen der drei Alt-Institute strukturiert werden. In den kommenden Jahren werden Forschungsaktivitäten und Berichte in vier Arbeitsschwerpunkte eingeteilt, nämlich:

Trotz der stürmischen und oft rauhen Rahmenbedingungen der letzten zwei Jahre, ist es den Geowissenschaften gelungen, die Drittmittelforschung weiter auszubauen (in den Berichtszeitraum fallen Bewilligungen von mehr als 14,5 Mio. DM). Im Rahmen der neuen Arbeitsschwerpunkte werden verstärkte Anstrengungen unternommen, fachübergreifende, internationale Forschungsprojekte zu initiieren, DFG-Forschergruppen einzurichten und Sonderforschungsbereiche an der CAU vorzubereiten. Im WS 98/99 stabilisierten sich die Studierendenzahlen in den geowissenschaftlichen Fächern:
Geologie 232
Geophysik 101
Mineralogie 102

Rückblick und Ausblick

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Geologie und Paläontologie blicken als Doppelfach an der Universität Kiel bereits auf eine über hundertjährige Geschichte zurück, beginnend 1868 mit der Einrichtung einer kleinen Abteilung am damaligen Institut für Mineralogie durch Ludewig Meyn, erweitert durch die Abtrennung eines selbständigen Geologisch-Paläontologischen Instituts im Jahre 1925 und schließlich gefolgt durch die Einrichtung einer eigenen, zweiten Professur für Paläontologie und Historische Geologie 1962, einer eigenen Abteilung für Quartärgeologie 196? und der für das Institutsprofil wichtigen Professuren für Angewandte Geologie und Küstengeologie 1968, der eine weitere rasche Ausweitung des Instituts auf insgesamt neun Professuren bis in die frühen Siebzigerjahre hinein folgte.

In diesem dynamischen Wachstum spiegelt sich einerseits die weltweite, explosionsartige Ausweitung der Geowissenschaften in Spezialfächer, die als Ganzes heute weder in der Forschung noch der Lehre von nur zwei bis drei Einzelkollegen auch nur einigermaßen kompetent zu vertreten sind. Andererseits reflektiert sich hierin das erfolgreiche Setzen von zukunftsweisenden Arbeitsschwerpunkten im Institut. Der eine trägt den besonderen regionalen Möglichkeiten von Kiel mit den vorherrschenden und z.T. weltberühmten quartärgeologischen Aufschlüssen von Norddeutschland und dessen Problemen u.a. als einer Art "Grundwasserbörse" Rechnung. Der andere Schwerpunkt hat Kiel's Lage am Meer, die Küstenschutzprobleme von Schleswig-Holstein und die weltweit neu zur Entfaltung gekommenen technischen und konzeptionellen Möglichkeiten der Meeresgeologie und der marinen Paläontologie in Deutschland erstmals in großem Stile aufgegriffen, u.a. durch die jahrzehntelange, meist führende Mitwirkung an den DFG-Sonderforschungsbereichen 95 und 313 sowie an einem Graduiertenkurs. Daraus erwuchs schließlich auch die maßgebliche Mithilfe unseres Instituts bei der Neugründung anderer einschlägiger Institute in Norddeutschland, so des Geomar Forschungszentrums für marine Geowissenschaften und des Leibniz Labors für Altersbestimmung und Isotopenforschung der Universität Kiel, um eine langfristig gesunde Strukturbasis der Kieler Schwerpunkte sicherzustellen.

Obwohl die Arbeiten des klassisch sammelnden und beschreibenden Feldgeologen und -Paläontologen in Kiel weiterhin als unverzichtbar in Forschung und Lehre gepflegt werden, zählt es gerade zu den Hauptverdiensten des Kieler Instituts, früh damit begonnen zu haben, die geologischen Prozesse und Geschichtsabläufe zunehmend quantitativ in physikalischen, chemischen und biologisch-evolutiven Kategorien zu analysieren und, nicht zuletzt, in Rechenmodellen zu simulieren. Hier vereinen sich wieder die klassische, marine, angewandte und Quartär-Geologie und -Paläontologie, weil im Lichte der modernen Theoriegebäude, trotz aller unterschiedlicher Methoden, die geodynamischen, klimatisch-ozeanographischen, chemischen und biologischen Prozesse auf See und an Land stets weitgehend miteinander verzahnt sind.

Den genannten Arbeitsrichtungen entsprechen die im Folgenden aufgelisteten zahlreichen Forschungsprojekte, die zumeist stark in nationale und internationale Zusammenarbeit eingebunden sind und in denen derzeit die meisten der über 60 Diplomanden, 17 Doktoranden und "so nebenbei" auch über 125 studentische Hilfskräfte eine moderne Ausbildung erhalten. Diese Projekte benützen eine ganze Reihe von gut ausgerüsteten Laboratorien und -Geräten (vergleiche untenstehende Liste) und eine breite Basis der Datenverarbeitung, wobei z.Zt. allerdings die PC-Labors teilweise einer dringenden Erneuerung bedürfen.

Die Studentenzahl, bis zu Beginn der Neunzigerjahre in stetem Ansteigen, hat sich in den letzten Jahren bei derzeit 9 Professuren und über 30 anderen Wissenschaftlern, davon 6 Hochschul- und Privatdozenten (Tabelle 1), auf dem Niveau insgesamt ca. 270-320 stabilisiert, mit etwa 25-30 Diplomabschlüssen und über 15 Promotionen pro Jahr.

Im Zuge der bundesweiten großen Einsparungsmaßnahmen sind auch an der Universität Kiel für das laufende Jahr größere Umstrukturierungsmaßnahmen zu erwarten, was sowohl das Grundstudium wie die Struktur der Geowissenschaften betrifft, um die Disziplinen Geologie und Paläontologie mit jenen der Mineralogie-Petrologie und der Geophysik unter einem Dach zu vereinigen - eine Verpflichtung und Chance zugleich.

Gebäude / Laboratorien

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Das Institut für Geowissenschaften ist im 1966 bezogenen Neubau im Südteil der Neuen Universität an der Olshausenstraße, hauptsächlich an Ludewig-Meyn-Straße 10-12 und Otto-Hahn-Platz 1 zentriert, ist darüber hinaus aber noch über mehrere Gebäude am Campus verteilt.

Im IfG wurde eine Reihe hochspezialisierter Laboratorien aufgebaut, um Gesteine, Fossilien, Wasserproben, Spurenelemente und Mineralien usw. mit modernsten Methoden zu untersuchen. Wichtige Einrichtungen sind u.a. das ICP-MS-Labor mit ICP-Quadrupolmassenspektrometer (ICP-QMS, VG PlasmaQuad -1) und hochauflösendem ICP-Sektorfeldmassenspektrometer (ICP-SFMS, Micromass PlasmaTrace-2), Geochemische Laboratorien mit verschiedenen Atomabsorptions- (AAS) und UV-VIS-Spektrometern, CHN-Elementaranalysator, Coulomat zur C-Bestimmung, 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 (gemeinsam mit dem Min.-Petrogr. Inst.). Zur Analyse der Sauerstoff- und Kohlenstoff-Isotope sowie für AMS-14C-Datierungen wird das Leibniz Labor für Altersbestimmung und Isotopenforschung mitbenutzt. Das Gerätelager enthält eine breite Ausrüstung meeresgeologischer Instrumente wie z.B. die mechanischen Instrumente zur Probenentnahme, mechanischen und indutiven Strömungsmeßgeräte, Flachwasser-Boomer, Sidescan-Sonar inklusive Tiefschlepp-Sonar, Ofos (Ocean Floor Observation System).

Neben dem akademischen Lehr- und Forschungsbetrieb wird im Geologischen und Mineralogischen Museum des Instituts die Geologie, Kristallographie, Petrographie und Paläontologie dargestellt. Im Institutsmuseum wurden Führungen mit verschiedenen Themen für Studenten, Schulklassen, Volkshochschulen, für die Universitätsgesellschaft und andere Gruppen durchgeführt. Von den Einzelbesuchern des Museums holten viele spezielle Auskünfte ein, besonders über die Geologie Schleswig-Holsteins und zu geologischen Einzel-Funden.

Personal des IfG in den Jahren 1997 und 1998

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Abteilung Geologie

Festangestellte Wissenschaftler:

Bedbur, E., Dr. Wiss. Angestellter
Botz, R., Priv. Doz., Dr. Wiss. Angestellter
Böger, H., Dr. Professor
Dahmke, A., Dr. Professor
Devey, C.W., Priv. Doz., Dr. Wiss. Assistent
Duphorn, K., Dr. Professor
Ebert, M., Dr. Wiss. Assistent
Feeser, V., Priv. Doz., Dr.-Ing. Wiss. Angestellter
Haase, K., Dr. Wiss. Assistent
Hartmann, M., Dr. Wiss. Angestellter
Kögler, F.-C., Dr.† Wiss. Angestellter
Kuhnt, W., Dr. Professor
Mattheß, G., Dr. Professor
Mayerle, R., Dr. Professor
Mühe, R., PD, Dr. Wiss. Assistent
Pflaumann, U., Dr. Wiss. Angestellter
Piotrowski, J., Priv. Doz., Dr. Wiss. Assistent
Samtleben, C., Dr. Wiss. Angestellter
Sarnthein, M., Dr. Professor
Schäfer, D., Dr. Wiss. Angestellter
Schäfer, P., Dr. Professor
Scholten, J., Dr. Meeresgeologie
Schulz, M.-G., Priv. Doz., Dr. Hochschuldozent
Schwarzer, K., Dr. Wiss. Angestellter
Stattegger, K., Dr. Professor
Stoffers, P., Dr. Professor
Unsöld, G., Dr. Wiss. Angestellter
Weinelt, M., Dr. Wiss. Assistentin
Winn, K., Dr. Wiss. Angestellter

Lehrbeauftragte:

Faber, E., Dr. Isotopengeologie
Jahn, M., Dipl. Ing. Vermessungskunde
Kassens, H., Dr. Meeresgeologische Übungen
Liebau, Chr., Dr. Hydrogeol.Übungen
Reijmer, J., Dr. Karbonat-Sedimentologie
Wallrabe-Adams, H.-J., Dr. Geologische Übungen

Wissenschaftliche Mitarbeiter mit Drittmittel-Verträgen:

Alfane-van Kreveld, S., Dr. Meeresgeologie
Bader, B., Dipl.-Geol. Meeresgeologie
Costello, O., M.Sc. Meeresgeologie
Diesing, M. Meeresgeologie
Ernst, A., Dipl.-Geol. Meeresgeologie
Garbe-Schönberg, C.-D., Dr. Meeresgeologie
Haupt, B.J., Dr. SFB 313
Hess, S., Dipl.-Geol. Meeresgeologie
Horz, K., Dipl.-Geol. Meeresgeologie
Kiefer, T., Dipl.-Geol. Meeresgeologie
Köber, R., Dipl.-Geol. Angewandte Geologie
Lackschewitz, K., Dr. Meeresgeologie
Löwemark, L., Dipl.-Geol. Meeresgeologie
Luderer, F., Dipl.-Geol. Meeresgeologie
Maroske, G., Dipl.-Chem. Meeresgeologie
Munnecke, A., Dr. Meeresgeologie
Papenfuß, T., Dipl.-Geol. Meeresgeologie
Paul, A., Dr. SFB 313
Pletsch, T., Dr. Meeresgeologie
Runte, K.-H., Dr. Meeresgeologie
Schäfer-Neth, C., Dr. SFB 313
Schlicker, O., Dipl.-Geol. Angewandte Geologie
Schmidt, M., Dr. Meeresgeologie
Schulz, M., Dipl.-Geol. SFB 313
Schrottke, K., Dipl.-Geol. Meeresgeologie
Sohns, E., Dr. Meeresgeologie
Steinke, S., Dipl.-Geol. Meeresgeologie
Szarek, R., M. Sc. Meeresgeologie
Thies, A., Dr. Meeresgeologie
Völker, A., Dipl. Geol. SFB 313
Vogelsang, E., Dr. Meeresgeologie
Wang, L., Dr. Meeresgeologie
Winkler, A., Dipl.-Geogr. Meeresgeologie
Wismann, A., Dipl.-Geol. Meeresgeologie
Wolf-Welling, T., Dr. Meeresgeologie
Wollenburg, J., Dr. Meeresgeologie

Nichtwissenschaftliche Mitarbeiter:

Aeffner, H. Techn. Angestellte
Arp, M. Techn. Angestellte
Arpe, T., Dipl.-Chem. Meeresgeologie
Beese, H. Elektroniker
Blaschek, H. Meeresgeologie
Dold, I. Techn. Angestellte
Faber, U. Techn. Angestellte
Friemann, M. Büroangestellte
Hecht, B. Techn. Angestellte
Heckt, H. Techn. Angestellter
Jacobsen, B. Sekretärin
Kaste-Fehlau, B. Sekretärin
Kaufhold, D. Techn. Angestellte
Kißling, K. Techn. Angestellte
Knodt, K. Techn. Angestellter
Kollatschni, T. Tauchausbildungsleiter
Krolow, A. Sekretärin
Krüger, O., Dipl.-Geol. Techn. Angestellter
Lass, H. Techn. Angestellter
Lichte, F. Techn. Angestellter
Lippke, J. Techn. Assistent
Lüders, A. Sekretärin
Mühlhan, N. Techn. Angestellter
Mühlhan, S. Techn. Assistentin
Rehder, W. Techn. Assistentin
Reimann, W. Techn. Angestellter
Reimers, W. Präparator
Rinnbauer, B. Büroangestellte
Rippe, B. Techn. Angestellte
Salamon, J. Techn. Assistentin
Salomon, B. Techn. Angestellte
Schmikale, K. Meeresgeologie
Schott, T. Techn. Angestellter
Schuldt, U. Techn. Angestellte
Stahlberg, M. Techn. Angestellte
Steen, E. Feinmechaniker
Stielow, C. Büroangestellte
Tamm, G. Hausmeister
Wolf, B. Dipl.-Bibliothekarin

Abteilung Geophysik

Festangestellte Wissenschaftler:

Bohlen, T., Dr. Wiss. Angestellter
Goltz, C., Dr. Akademischer Rat
Janle, P., Dr. Professor
Milkereit, B., Dr. Professor
Plag, H.-P., Dr. Akademischer Rat, beurlaubt
Rabbel, W., Dr. Professor
Stümpel, H., Dr. Akademischer Rat
Theilen, F., Dr. Akad. Rat

Wissenschaftliche Mitarbeiter mit Drittmittel-Verträgen:

Attia, S., Dr. Geophysik
Beilecke, T. Geophysik
Busche, H. Geophysik
Demirel, F., Dr. Geophysik
Jüttner, H.-U., Dr. Geophysik
Konemann, J. Geophysik
Klein, G. Geophysik
Lorra, S., Dr. Geophysik
Müller, C. Geophysik
Ohlendorf , H., Dr. Geophysik
Riedel, C. Geophysik
Riehm, R. Geophysik
Thomsen, D. Geophysik
Wachsmuth, D. Geophysik
Weddeling, P. Geophysik

Nichtwissenschaftliche Mitarbeiter:

Becker, R. Techn. Angestellter
Bökenkamp, M. Azubi
Grahl, W.-D. Techn. Angestellter
Helbig, K. Sekretärin
Henning. V. Techn. Angestellte
Lohr, G. Techn. Angestellter
Kurpiela-Geuther, M. Sekretärin
Reim, G. Techn. Angestellte
Sattler, M. Techn. Angestellter
Schöler, P. Feinmechaniker
Walther, H. Büroangestellte

Abteilung Mineralogie

Festangestellte Wissenschaftler:

Ackermand, D., Dr. Akademischer Direktor
Appel, P., Dr. Wiss. Angestellter
Braun, G., Dr. Wiss. Angestellter
Cemic, L., Dr. Professor
Czank, M., Dr. Professor
Depmeier, W., Dr. Professor
Geiger, C.A., Priv. Doz., Dr. Wiss. Angestellter
Herms, P., Dr. Wiss. Angestellte
Hesse, K.-F., Dr. Wiss. Angestellter
Kern, H., Dr. Professor
Knorr, K., Dr. Wiss. Assistent
Küppers, H., Dr. Professor
Pickard, C., Dr. Wiss. Assistent
Raase, P., Dr. Wiss. Angestellter
Schenk, V., Dr. Professor
Schmid-Beurmann, P., Dr. Wiss. Assistent
Winkler, B., Priv.-Doz., Dr. Akademischer Rat

Wissenschaftliche Mitarbeiter mit Drittmittel-Verträgen:

Bischke, D., Dipl.-Min. Kristallographie
Chall, M, Dipl.-Min. Kristallographie
Gräßner, T., Dipl.-Min. Petrologie
Grams, M., Dipl.-Min. Petrologie
Griewatsch, C., Dipl.-Min. Kristallographie
John, T., Dipl.-Geol. Petrologie
Kahle, A., Dipl. Min. Kristallographie
Lentz, G., Dipl.-Min. ABM-Stelle
Neumaier, M., Dipl.-Chem Petrologie
Popp, T., Dr. Petrologie
Voigtländer, H., Dipl.-Min. Petrologie

Nichtwissenschaftliche Mitarbeiter:

Bresa, G. Werkstattleiter
Burmeister, B. Fotografin
Eulert, H.-H. Technischer Angestellter
Fehler, A. Präparator
Göhre, G. Büro
Heimann, H. Büro
Kluge, P. Technische Angestellte
König, T. Feinmechaniker
Kohnert, T. Feinmechaniker
Kowallik, P. Elektromechaniker
Mader, B. Technische Angestellte
Minchau, R. Feinmechaniker
Richter, E. Technische Angestellte
Schmikale, K. Technische Angestellte
Schulte-Kortnack, D. Technischer Angestellter
Weinkauf, A. Technische Angestellte

Gastdozenten

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Dr. I. Belkyal, Université Cadi Ayyad, Faculté des Sciences et Technique, Marrakech, Marokko, 3.6.-29.8.97 und 15.7-15.9.98.
O. Blanco, Universität Guadalajara, Mexiko, 26.10.-7.11.98.
Prof. Dr. G. Castellanos, Univ. Guadalajara, Mexiko, 2.8.-3.9.97 und 23.11-5.12.98.
Dr. O. Chauhan, Nat. Inst. of Oceanography, Goa, India (1. Hj. 1998).
Prof. Dr. M.P. Chen, National Taiwan Univ., Taipeh (März 1997).
Prof. X.R. Cheng, Tonji Univ., Schanghai (Okt. 1998 - Apr. 1999)
Dr. J. Chrosch (Cambridge), 14.12 - 21.12.97.
Prof. Dr. G. Eglinton, Univ. of Bristol, UK (Januar-Februar 1998).
Prof. Dr. V. Pawlowsky-Glahn, Univ. Politècnica de Catalunya, Barcelona, (Jan. 1998).
Dr. Valentina Gontar, Akad. der Wissenschaften, St. Petersburg (15.11.-15.12.97).
Dr. A. Henriksson, Univ. of Uppsala (1997-1999).
Prof. Dr. S. Larsen (Kopenhagen), als Kieler-Woche-Gast, 21.- 29.6.97.
Dr. D. Lisitzin, Akademie der Wissenschaften, Moskau (28.11.-12.12.98).
Prof. Dr. F. Neubauer, Universität Salzburg (Dez. 1998).
Prof. Dr. J. van Hinte, Vrije Univ. Amsterdam (Oktober 1997)
Prof. Dr. H. Vital, Uni. Federal do Rio Grande do Norte, Natal (Nov. 1998).
Prof. Dr. P.X. Wang, Tongji Univ. Shanghai, China (August 1997)
Dr. R.J. Wang, Tongji Univ. Shanghai, China (Winter 1996/7)

Stipendiaten / Graduiertenkolleg

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Dipl. Geol. C. Bühring (Graduiertenkolleg) bei Prof. Sarnthein.
Dipl.-Phys. E. Erchinger (Graduiertenkolleg) bei Prof. Stattegger
Dipl.-Geol. T. Hanebuth (Graduiertenkolleg) bei Prof. Stattegger.
Prof. Dr. K. Harada, Japan (Humboldt Stipendiat) Sommer 1998, bei Prof. Sarnthein.
Dr. I. Ivanova, bei Prof. Sarnthein.
Dr. Z.M. Jian, Tonji Univ., Schanghai, bei Prof. Sarnthein.
Dr. H. Katzke, Stipendiatin bei Prof. Depmeier
Prof. H.L. Lin, Univ. Kaohsiung, Taiwan, bei Prof. Sarnthein
J. Campa-Molina, M.Sc. (Mexiko), 1.4.97-31.3.98 bei Prof. Depmeier.
L. Caldas de Oliveira, M.Sc., Uni. Natal, CAPES-Stipendiat (April bis Juni 1998)
Prof. Dr. X.J. Sun, Acad. Sinica Beijing; bei Prof. Sarnthein.
A.M. Torres, M.Sc., Uni. Belém, DAAD-Stipendiat (4/1993-3/1997) bei Prof. Stattegger.
Dipl. Geol. M. Wienecke (Graduiertenkolleg) bei Prof. Stoffers.

Partnerschaften

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Seit 1994 ist das Geologische Institut Partner in dem "Structural Joint European Project: Course development in environmental sciences at the Jagiellonian University", das im Rahmen des Tempus-Programs von der EU gefördert wird. Jährlich haben mehrere graduierte Studenten und Dozenten der Jagiellonian University (Krakau, Polen) die Möglichkeit an Lehrveranstaltungen und Kursen teilzunehmen und die Einrichtungen des Geologisch-Paläontologischen Instituts zu nutzen.

Forschungstauchen

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Leiter des Forschungstauch-Zentrums: Dr. K. Schwarzer.

Tauchausbildungsleiter: T. Kollatschni

2. Tauchausbilder: K. Knodt (bis 30.09.1997)

Mit ihren Erkundungs- und Kartierungsarbeiten sowie der Betreuung wissenschaftlicher Experimente leistet die wissenschaftliche Tauchgruppe einen wesentlichen Beitrag zum erfolgreichen Abschluß zahlreicher meereskundlicher, geowissenschaftlicher und interdisziplinärer Forschungsprojekte. Regionale Schwerpunkte der Arbeiten liegen in der Nord- und Ostsee.

In einer insgesamt 9-wöchigen, ganztägigen Ausbildung (2 Kompaktkurse à 4 - 5 Wochen) werden institutsübergreifend pro Jahr 13 Bewerber zum geprüften Forschungstaucher ausgebildet. Im Rahmen einer MAST-Initiative werden derzeit auf europäischer Ebene länderübergreifende Ausbildungsstandards diskutiert. Die Leitung des Forschungstauch-Zentrums in Kiel ist die von der Forschungstauchergemeinschaft in Deutschland gewählte Vertretung bei der EU in Brüssel.

Die jährliche Stärke der wissenschaftlichen Tauchgruppe umfaßt je nach Fluktuation ca. 30-35 ausgebildete Forschungstaucher (Studenten, technische Angestellte, Wissenschaftler). Die Qualifizierung zum Einsatzleiter, die zum selbstständigen Durchführen von Taucheinsätzen befähigt, wird pro Jahr von 6-8 Forschungstauchern erlangt. Seit 1996 werden aufbauend auf der Grundausbildung zum Forschungstaucher weiterführende wissenschaftliche Tauchkurse angeboten.

Taucheinsätze wurden im Rahmen folgender Forschungsvorhaben durchgeführt:

Geologisch-Paläontologisches Institut der Universität Kiel:

Institut für Meereskunde Kiel, Meeresbotanik: Zoologisches Institut der Universität Kiel: Ökosystemforschung, Kiel: Archäologisches Landesamt, Unterwasserarchäologie
Jahresübersicht Forschungstaucheinsätze

 
Jahr Gesamtzahl der Taucheinsätze im Rahmen von Forschungsprojekten (ohne Ausbildung) Anzahl der Tauchstunden im Rahmen von Forschungsprojekten (ohne Ausbildung)
Unfälle
1997
105
578
keine
1998
83
377
keine

Darstellung der Forschungsarbeiten in den Jahren 1997 und 1998

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Meeresgeologie

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Angewandte Küstengeologie / Küsteningenieurwissenschaften

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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.

Auf der Basis empirischer Untersuchungen werden Grundlagen zum Sedimenttransport erarbeitet, die in Planungen für Küstenschutzmaßnahmen eingehen. Die Arbeiten in den einzelnen Untersuchungsräumen stützen sich auf arbeitsgruppeneigene Boote, auf die Schiffe des Institutes für Meereskunde (IFM) sowie auf die Mitwirkung der wissenschaftlichen Tauchgruppe der Universität Kiel.

An der Nordsee stehen die Ökosystemforschung im Wattenmeer, die Stabilität von Sedimenten des Wattenmeeres, Stofftransporte im ästuarinen Bereich und die Mitwirkung bei Maßnahmen zum Küstenschutz und zur Bauwerkssicherung im Mittelpunkt. Diese Arbeiten werden primär vom Forschungs- und Technologiezentrum Westküste (FTZ) in Büsum durchgeführt.

Pilotprojekt auslandsorientierter Masterstudiengang "Coastal Geosciences and Engineering" am Institut für Geowissenschaften

Leitung: Prof. Dr. R. Mayerle, Prof. Dr. K. Stattegger, Dr. K.H. Runte. (Förderung: Land Schleswig-Holstein, DAAD)

Kooperation mit: Rektorat der Universität Kiel.

Auf Grundlage einer Ausschreibung des DAAD zur Förderung der Etablierung auslandsorientierter Studiengänge mit Bachelor- und/oder Masterabschlüssen an Deutschen Hochschulen wurde am Geologisch-Paläontologischen Institut der Masterstudiengang "Coastal Geosciences and Engineering" mit juristischer Unterstützung des Rektorats in seiner gesamten Konzeption, Organisation und Infrastruktur ausgearbeitet und aufgebaut. Zielrichtung ist die state-of-the-art Ausbildung von Studenten und Wissenschaftlern aus dem In- und Ausland auf hohem wissenschaftlichen Niveau zur Bewältigung der Aufgaben- und Problemfelder in den Küsten- und Flachwasserzonen der Erde. Aus einer Konkurrenz von 107 Bewerbungen anderer Hochschulen und Institute im Bundesgebiet gelang es, als einer von 7 Studiengängen vom DAAD als förderungswürdig anerkannt zu werden. Federführung in Lehre, Organisation, Forschungsanbindung und Marketing liegen bei den Küstengeologie-Küsteningenieurwissenschaften.

Parallel zu den Aktivitäten zum Aufbau des Studiengangs wurde und wird fortschreitend ein Netz von Partnerhochschulen besonders im Ausland geknüpft, dessen Hauptziele in der Intensivierung eines aktiven Studenten - und Wissenschaftleraustauschs und in einer wachsenden Zusammenarbeit über gemeinsame Forschungs- und Ausbildungsprogramme bestehen. Der Kurs umfaßte mit Beginn des Wintersemesters 1998 bereits 18 Studenten aus Belgien, Brasilien, Italien, Kolumbien, Polen, Spanien und Deutschland.

An der englischsprachigen Lehre, die multidisziplinär ausgerichtet ist, sind folgende Institute, gerechnet über 2 Semester mit Pflicht + Optionen beteiligt: Institut für Geowissenschaften, unterstützt durch Gastprofessuren (35 SWS); Forschungs-Technologiezentrum Westküste in Büsum (11 SWS); Mathematisches Seminar (4 SWS); Institut für Meereskunde (3 SWS); Institut für Weltwirtschaft (3 SWS); Rikswaterstaat/ Niederlande (3 SWS): Geomar (1 SWS).

Durch begleitende Kurse in Forschung und Praxis sind die Universitäten Hannover und Braunschweig, das GKSS Forschungszentrum Geesthacht, das Bundesamt für Seeschiffahrt und Hydrographie (BSH), das Landesamt für den Nationalpark Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer, das Landesamt für Natur und Umwelt Schleswig-Holstein (LANU) sowie das Ministerium für Ländliche Räume, Landwirtschaft, Ernährung und Tourismus an der studentischen Ausbildung direkt beteiligt.

Untersuchungen zu Sohlsicherungsmaßnahmen am Hafen List/Sylt.

Projektleiter: Dr. K. Schwarzer. (Förderung: Land Schleswig-Holstein)

Kooperation mit: Amt für ländliche Räume, Husum.

Laufzeit: 1.10.1995 - 30.6.1997.

Arbeitsgebiet: Nordsee, Sylt.

Die Standsicherheit von Bauwerken im Küstenbereich ist unmittelbar mit hydrologischen und sedimentologisch/morphologischen Veränderungen im nahen Umfeld verbunden. Diese Veränderungen unterliegen teilweise einem langfristigen und großräumigen Trends. Zum Schutz vor Kolkungen und zur Stabilisierung der Standsicherheit wurden an den Molen des Hafens List/Sylt m-große, mit Sand gefüllte Geotextilsäcke eingebracht. Der Einfluß derartiger Maßnahmen auf das unmittelbare Umfeld (Veränderungen in der Sedimentologie und Morphologie) wurde mittels hydroakustischer Methoden erfaßt. Sedimentologische und morphologische Veränderungen im Umfeld der Geotextilsäcke konnten nicht beobachtet werden.

Sedimentinventar Nordseeküste

Leitung: Dr. K. Schwarzer. (Förderung: BMBF)

Mitarbeiter: L. Ruprecht, D. Kaufhold.

Arbeitsgebiet: Nordsee zwischen den Küsten Dithmarschen, Nordfriesland und Helgoland.

Kooperation mit: BSH Hamburg; FTZ Westküste Büsum; Inst. fur Geophysik, CAU Kiel.

Laufzeit: 1.1.1997 - 31.12.1997.

In dem Vorhaben sollten Beiträge für eine Quantifizierung holozäner Lockermaterialablagerungen auf der Pleistozänoberfläche seewärts des Wattsockel vor der schleswig-holsteinischen Westküste erarbeitet werden. Neben einer Aufarbeitung von Archivmaterial wurden flachseismischen Untersuchungen in dem Seegebiet zwischen der Halbinsel Eiderstedt, der Norderhever und Helgoland durchgeführt. Eine Kalibrierung der erhobenen Daten erfolgte durch die Entnahme von Vibrocorerkernen. Im bereich des Rochelsteerts und in der Norderhecermündung wurde hochliegendes Pleistozän erbohrt.

Wirkungsweise von Küstenschutzeinbauten in See.

Projektleiter: Dr. K. Schwarzer. (Förderung: BMBF)

Beteiligter Wissenschaftler: Dipl.-Geogr. E. Schrader, D. Kaufhold, Wiss. Tauchgruppe.

Kooperation mit: Staatliches Amt für Umwelt und Natur Rostock (StAUN); Leichtweiß-Institut für Wasserbau der TU Braunschweig (LWI).

Arbeitsgebiet: Ostsee, Mecklenburger Bucht (Küstenvorfeld Warnemünde).

Laufzeit: 1.5.1993 bis 30.4.1997.

Die Bemessung von Buhnenbauwerken und die Prognosen über ihre Wirkungen vollzogen sich bisher vorwiegend auf der Basis empirisch statistisch gewonnener Erkenntnisse. Sowohl funktionelle als auch konstruktive Parameter (Durchlässigkeit, Höhe über MW, Buhnenlänge zu Buhnenabstand voneinander, etc.) waren noch nicht hinreichend ermittelt. Neben den konstruktiven Eigenschaften ist der Standort für ein Bauwerk im Rahmen der natürlichen Küstenentwicklung und des natürlichen Sedimenthaushaltes hinsichtlich seiner erwünschten Wirkung entscheidend.

Im Rahmen von Naturversuchen wurden in Zusammenarbeit mit dem LWI und dem StAUN in eng umrissenen Buhnenfeldern bei unterschiedlichen Randbedingungen (überströmte Buhne, nicht überströmte Buhne, geschlossene Buhne, halboffene Buhne), detaillierte Untersuchungen mit markierten Leitstoffen durchgeführt. Die Einflüsse des Bauwerkes auf den Sedimenttransport und die Veränderung der Vorstrandmorphologie wurden für entsprechende Randbedingungen ermittelt. Es erfolgt eine Korrelation der hydrologischen Daten mit den morphologischen und sedimentologischen Ergebnissen.

Es zeigte sich, daß die halboffene, einreihige Holzpfahlbuhne weitaus größere Vorteile in Bezug auf die Akkumulation und insbesondere auf die Stabilität von Sedimenten während starkwindlagen in den Buhnenfeldern aufweist, als die offene oder geschlossene Bauvariante. Weitere Empfehlungen für den Buhnenbau konnten abgegeben werden.

Einfluß von Steiluferabbrüchen an der Ostsee auf die Prozeßdynamik angrenzender Flachwasserbereiche.

Projektleitung: Prof. Dr. P. Stoffers, Dr. K. Schwarzer. (Förderung: BMBF)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. K. Runte, Dipl. Geol. K. Schrottke, Wiss. Tauchgruppe.

Kooperation mit: Amt für ländliche Räume Kiel (AlR), Kiel; LANU Schleswig-Holstein; Inst. für Wasserbau, Uni. Rostock (IWR).

Arbeitsgebiet: Ostsee; Kliff Schönhagen, Hohes Ufer Heiligenhafen, Brodtener Ufer).

Laufzeit: 1.9.1995 - 30.11.1998.

Entlang der Küstenlinie der südwestlichen Ostsee alternieren aktive Kliffs mit dazwischenliegenden Niederungen. Der mittlere Küstenrückgang der Steilufer schwankt zwischen wenigen cm/Jahr bis zu mehr als 1 m/Jahr. Gleichzeitig wird vor ihnen der Seegrund durch Abarasion vertieft. Diese Prozesse werden primär durch Seegangsbelastung, Wasserstand und Bodenbeschaffenheit gesteuert. Strömungen transportieren das erodierte Sediment, sortieren es und lagern es an anderer Stelle wieder ab. Feinere Komponenten gelangen dabei in tiefere Regionen, gröberes Material baut die für den natürlichen Küstenschutz wichtigen Elemente Sandriff, Strand und Strandwall auf.

Messungen mit Richtungswellenmeßbojen bilden die Grundlage für die Analyse und Bewertung des Wellenklimas als - in Verbindung mit wechselnden Wasserständen - wichtigste hydrodynamische Eingangsgröße für eine Beurteilung küstenmorphologischer Prozesse. Unter Einbeziehung von theoretischen Ansätzen zur Bewertung von Flachwassereinflüssen werden aus den gemessenen Richtungsspektren die örtlichen und zeitlichen Veränderungen der die Prozeßdynamik steuernden Seegangsparameter vermittelt. Wind-Wellenkorrelationen sind für alle drei Arbeitsgebiete erfolgreich abgeschlossen und lassen auf der Basis vorhander Daten ein "Hindcasting" zu.

Ähnlich wie der Kliffrückgang ist auch die Abrasion am Meeresboden "eventgesteuert", d. h. Sturmwetterlagen mit entsprechender hydrologischer Energieeinwirkung führen zu einer signifikant höheren Abrasionsrate am Meeresboden. Restsedimentflächen auf den Abrasionsplatformen vor den Steilufern zeichnen sich durch eine wesentliche höhere Mobilität aus, als es bisher angenommen wurde. Entsprechend der höheren Energieeinwirkung in den Wintermonaten verschieben sich die Abrasionsmaxima seewärts in größere Wassertiefen.

Baltic Sea System Studies (Basys, Mast III).

Teilprojekt: Nearshore and Coastline Processes.

Projektleitung: Prof. Dr. P. Stoffers, Dr. K. Schwarzer. {Förderung: EU (MAST III)}

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. C.-D. Garbe-Schönberg, Dipl.-Geol. V. Hühnerbach, Dipl.-Geol. M. Diesing, i.Z. mit T. Schott, H. Beese, Wissenschaftliche Tauchgruppe.

Kooperation mit: Inst. Geol. Wiss., Uni Greifswald; FB Biol., Uni Rostock; Inst. Mar. Sci., Szczecin; Inst. Hydroengg., Gdansk; Center Syst. Anal., Klaipeda; Geol. Surv. Esthonia; Dept. Zool. Hydrobiol., Univ. Tartu; Geol. Surv. Finland, Espoo; Archipel. Res. Inst., Turku; Inst. Sci. Techn. Univ., Lund.

Arbeitsgebiet: Ostsee: Oder Bucht, Golf von Finnland.

Laufzeit: 1.8.1996 - 30.10.1999.

Küstenzonen haben eine Schlüsselfunktion hinsichtlich biologischer, sedimentologischer, geomorphologischer und geochemischer Prozesse. Aufgrund ihrer vielfältigen Nutzung sind sie zudem von höchster sozioökonomischer Bedeutung. Nehmen sie einerseits bezüglich des Sedimenthaushaltes und der biogeochemischen Prozesse eine Schlüsselrolle ein, so reagieren sie andererseits auf Störungen ihres Gleichgewichtes durch Nähr- und Schadstoffeinträge bzw. durch physikalische Einwirkungen in Form von Bauwerken äußerst empfindlich. Hinsichtlich Transport, Umlagerung und Sedimentation unterscheiden sich diese Bereiche erheblich von der Übergangszone und von den tieferen Bereichen der Ostsee. Da sämtliche gelöste und partikuläre Stoffeinträge (mit Ausnahme derer über die Atmosphäre) die Küstenzone durchlaufen müssen und auch ein Großteil des mobilen Sediments aus der Küstenerosion oder aus Flußeinträgen stammt, muß die Dynamik im Küstenbereich auch als einer der wesentlichen, steuernden Faktoren für die Prozesse in den tieferen Zonen angesehen werden.

Im Bereich der südwestlichen Ostsee wird die halbgeschlossene Bucht "Tromper Wiek (Rügen) und die offene Außenküste Usedoms untersucht. Der Vergleich von Seitensichtsonaraufnahmen zeigt, daß in beiden Arealen keine gravierenden Sedimentumlagerungen stattfinden. Die geringen Umlagerungsraten in der Tromper Wiek führen selbst in Wassertiefen zwischen 2 - 5 m zur Sedimentation und Konsolidierung mehrere Millimeter mächtiger Schlufflagen in denen die Anreicherung und damit die Deposition von Schadstoffen vermutet wird.

Schutz sandiger Küsten durch Netzwände.

Projektleitung: Dr. K. Schwarzer. (Förderung: Land Schleswig-Holstein)

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Geol. K. Schrottke, Wiss. Tauchgruppe.

Kooperation mit: ALW, Kiel.

Arbeitsgebiet: Ostsee, Probstei.

Laufzeit: 1.1.1995 - 30.6.1997.

Im Bereich der Probstei wurde ein Küstenschutzkonzept erprobt, dem biologische Aktivitäten zugrundeliegen. An einem Bauwerk, bestehend aus 6 vertikal vom Meeresboden bis zur Wasseroberfläche aufgespannten, gestaffelt hintereinanderstehenden Netzen von je 50 m Länge und 4 m Höhe (200 m² Netzfläche) soll es durch Miesmuschelbesiedlung zu einer Energiereduzierung des einlaufenden Seegangs und damit zu einer abgemindertem Belastung der Küste kommen. Es wurde erwarter, daß sich durch diese Konstruktion Lockermaterial in Gebieten mit Sedimentdefizit anreichern könnte. Der lange Eiswinter 1995/1996 führte zu erheblichen Problemen bezüglich der Standsicherheit der Netze. Signifikante Akkumulationen konnten während des gesamten Untersuchungszeitraumes nicht beobachtet werden.

Klimawirkung und Boddenlandschaft - KLIBO

Leitung: Prof. Dr. R. Mayerle, Dr. K.H. Runte. (Förderung: BMBF)

Arbeitsgebiet: Darß-Zingster Boddenkette

Kooperation mit: Inst. für Strömungsmechanik, Uni. Hannover; Inst. für Geol. Wiss., Uni. Greifswald; Inst. für Meteorologie, Uni. Leipzig, Außenstelle Zingst.

Laufzeit: 01.10.1995 - 30.03.1998

In diesem Forschungsprojekt wurden geologische Untersuchungen zur Genese der Darß-Zingster Boddenkette, Modellierungen von Wind- und Wellengang sowie Strömungs- und Sedimenttransportmodellierungen in den Tief- und küstennahen Flachwasserzonen der Darß-Zingster Boddenkette durchgeführt. Die Aufgabe der Küstengeologie-Küsteningenieurwissenschaften bestand darin, Konzeptionen und Ansätze zu Modellierungen von Langzeitveränderungen in den dortigen Küstenzonen zu entwickeln sowie eine Langzeitmodellierung für den Bereich der Darß-Zingster Boddenkette zu berechnen.

Für die Berechnungen wurde das Modell SEDSIM von der Stanford University California sowie das Modell LITPACK vom Danish Hydraulic Institute Danmark angewandt. Mit Modellierungen am Beispiel eines schweren Sturmhochwassers mit normal auf die Küste anlaufenden Wellenfronten wurde gezeigt, daß an dortigen Flachküsten vereinzelte Extremereignisse mit on-offshore-Sedimenttransporten für den Langzeittrend der Küstenentwicklung eine offenbar untergeordnete Rolle spielen. Es wurde deutlich, daß Küstenkonfiguration und Materialbilanzen für die Wirksamkeit küstenrelevanter Sedimenttransporten kritische Randbedingungen bilden.

Sedimentologie und Mathematische Geologie

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Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. K. Stattegger

Die Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe sind:

- Marine klastische Sedimente als Klimaanzeiger.

- Sedimentdynamik großer Flußmündungs-Systeme und Bilanzierung terrigener Stoff-Flüsse.

- Spätpleistozäne/Holozäne Meeresspiegelschwankungen und Transgressions-Ereignisse.

- numerische Modellierung des Ozean-Sediment Systems im Hinblick auf verschiedene Klimazustände.

- Analyse paläoklimatologischer Datensequenzen.

Kooperation mit: Geomar, Kiel; IOW, Warnemünde; Universitäten Bremen; TU Clausthal; Hamburg: Catalunya, Barcelona; Pará, Belém; Graz; Dalhousie, Halifax; Rio Grande do Norte, Natal; Fluminense, Niteroi; Penn. State; Poznan; Salzburg; Tonji, Schanghai; Vancouver; Subinst. Oceanography, Hanoi; Kansas Geol. Surv., Lawrence.

Sedimentdynamik im Amazonas-Mündungsgebiet.

Projektleiter: Prof. Dr. K. Stattegger. (Förderung: DFG, Gtz/BMBF, Zmt/AWI, Cnpq-Brasilien)

Beteiligte Wissenschaftler: A. Torres, M.Sc.; Dr. F. Theilen, Dipl.-Geophys. J. Posewang.

Kooperation mit: Prof. Dr. L.E. Faria, Univ. Belém; Prof. Dr. H. Vital, Univ. Natal.

Laufzeit: 1993 bis 1997.

Die Auswertung flachseismischer Messungen sowie sedimentologische und chronostratigraphische Untersuchungen im Mündungsgebiet des Amazonas (Einmündung Rio Xingu - Macapa - Estreitos de Breves - Nordkanal - Südkanal) wurden zu Ende geführt. Aus der Interpretation der seismischen Untersuchungen in Verbindung mit der umfangreichen Beprobung der Oberflächensedimente konnte eine Sedimentverteilungskarte des Mündungsgebietes erstellt werden, die das Vorherrschen sandiger gegenüber feinklastischen Sedimenten in Abhängigkeit von fluviatilem Eintrag, morphologischer Ausbildung der Mündungskanäle, Gezeiten und Wind dokumentiert. Mit Hilfe von Tonmineralogie, Schwermineralanalysen und Geochemie konnten verschiedene Liefergebiete der Amazonassedimente bestimmt werden. AMS-14C Datierungen ergaben hohe Sedimentationsraten von 0,6 cm/Jahr für die letzten 800 Jahre. Weiterhin konnten wichtige Datierungen zum Verlauf der postpleistozänen Transgressionsgeschichte und für den nachfolgenden stabilen Meeresspiegelhochstand seit 6000 Jahren vor heute gewonnen werden.

Die känozoische Geschichte des Wassermassenaustausches und der Klimaentwicklung der Norwegisch-Grönländischen See, der Framstraße und des Yermak-Plateaus (ODP Legs 151, 162)

Projektleiter: Prof. Dr. K. Stattegger, Prof. Dr. J. Thiede. (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. T. Wolf-Welling, Dipl.-Geogr. A. Winkler.

Kooperation mit: Dr. F. Rack, Univ. Fredericton, Halifax; Prof. Dr. S. O’Conell, Wesleyan Univ.; Dr. M. Cremer, Univ. Bordeaux; Prof. Dr. E. Jansen, Univ. Bergen; Dr. R. Stein AWI, Bremerhaven.

Laufzeit: 1995 bis 1997.

In der Bearbeitung von Sedimentkernen der ODP Legs 151 und 162 wurden die paläoozeanographischen Wechselwirkungen zwischen dem Arktischen Ozean und der Norwegisch-Grönländischen See und die damit einhergehenden Klimaänderungen untersucht. Grundlage dafür bildeten Grobfraktionsanalyse und Tonmineralogie, in denen die qualitativen und quantitativen Veränderungen des Sedimenteintrags dokumentiert sind. Die Resultate zeigen, daß der Wassermassenaustausch und die Klimaentwicklung der Norwegisch-Grönländischen See, der Framstraße und des Yermak Plateaus eine dramatische Entwicklung im Känozoikum belegen. Entscheidende Veränderungen in der ozeanischen Zirkulation und im Klimaverlauf führen ab dem mittleren Miozän vor etwa 15 Millionen Jahren zu einer Abkühlung der Nordhemisphäre mit periodischen Vereisungen, die ab 3,3 Millionen Jahren intensiviert werden und mit deutlich ausgeprägten glazialen und interglazialen Perioden zu den quartären Klimaschwankungen überleiten.

Känozoische Geschichte der Vereisung und der Meeresspiegelschwankungen der Antarktis (Antarctic Peninsula ODP Leg 178)

Projektleiter: Prof. Dr. K. Stattegger, Prof. Dr. J. Thiede. (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. T. Wolf-Welling

Kooperation mit: Prof. Dr. S. O’Conell, Wesleyan Univ.; Dr. C. Pudsey, British Antarctic Survey, Cambridge, UK; Dr. M. Iorio, Geomare Sud, Neapel; Dr. A. Camerlenghi, Univ. Triest; Prof. Dr. E. Cowan, Appalachian State Univ.; Dr. R. Gersonde, Dr. H. Grobe, AWI Bremerhaven.

Laufzeit: 1998 bis 1999

In diesem Projekt soll die bisher noch nicht ausreichend erklärte känozoische Vereisungsgeschichte mit ihren glazio-eustatisch kontrollierten Meeresspiegel-schwankungen im pazifischen Kontinentalhangbereich der Antarktis erfaßt werden. Dazu standen Sedimente aus neun ODP Bohrungen in einem Transekt vom Schelf bis zur Tiefsee zur Verfügung. Die Arbeiten konzentrieren sich bisher auf die Rekonstruktion des Sedimentationsgschehens im Bereich der Tiefsee seit dem Obermiozän und erfassen Gesamt-Sedimentparameter, Korngrößenanalysen, hochauflösende Grobfraktionsanalysen und spektrophotometrische Analysen, speziell bezüglich der Korngrößenvariation. Dabei soll auch die Nutzanwendung der Spektrophotometrie als Korrelationswerkzeug für granulometrische Daten geprüft werden.

Sedimentologische Untersuchungen im Rotliegenden bei Bebertal (Sachsen-Anhalt)

Projektleiter: Prof. Dr. K. Stattegger. (Förderung: RWE-DEA)

Diplomand: C. Dolbert

Kooperation mit: Dr. W.-M. Schneider, Dr. M. Dimke, RWE-DEA, Hamburg; Dr. P. Holzapfel, RWE-DEA, Wietze.

Laufzeit: 1997 bis 1999

Ausgehend von einer geologischen Kartierung wurde in einigen Steinbrüchen der Flechtinger Bausandstein des Oberrotliegenden sedimentologisch untersucht, um dessen Eigenschaften als Erdölspeichergestein zu erfassen. Die einzelnen dreidimensional erfaßbaren Sedimentkörper wurden überwiegend als Barchane oder barchanoide Transversaldünen klassifiziert. Die einzelnen Dünenkörper mit großdimensionalen Foreset-Schrägschichtungsblättern erstrecken sich horizontal über mindestens 50 Meter, erreichen Höhen von 2,5 Meter und wurden bei vorherrschend Nordost-Winden gebildet. Petrographisch ist der Flechtinger Bausandstein als Litharenit bis arkosereicher Litharenit einzustufen. Aus den Porositäts- und Permeabilitätsuntersuchungen läßt sich ein Zusammenhang zwischen Verminderung der axialen Permeabilität und zunehmender Laminationsdichte ableiten, vor allem an Grenzflächen mit starker Grainfall-Lamination, welche Permeabilitätsbarrieren bilden.

Sedimentdynamik und Küstenentwicklung im Mündungsgebiet des Rio Acu (Rio Grande do Norte, Nordost-Brasilien)

Projektleiter: Prof. Dr. K. Stattegger. (Förderung: DAAD, CAPES)

Beteiligte Wissenschaftler: L. Caldas de Oliveira, M.Sc.

Kooperation mit: Prof. Dr. H. Vital, Prof. Dr. M. H. de Freitas Macedo, Prof. Dr. E. Ferraz Jardim de Sa, Univ. Natal; Prof. Dr. A. Figueiredo, Univ. Niteroi.

Laufzeit: 1998 bis 1999

In enger Zusammenarbeit mit dem brasilianischen Partnerinstitut, Departamento de Geologia der Universität Natal wurde mit den Untersuchungen an der Mündung des Rio Acu und der westlich und östlich anschließenden Atlantikküste begonnen. Im Vordergrund stand eine Übersichtsbeprobung der fluviatilen Sedimente für die Schwermineralanalytik, da Schwerminerale in ihrer flächenmäßigen und stratigraphischen Verteilung wichtige Tracer für die Erfassung der Sedimentdynamik dieses küstennahen Ablagerungsraumes darstellen. Daneben wurden an der Küste punktuell Vorkommen von karbonatisch zementierten Beach-rocks beprobt, aus denen zur Zeit Schalenreste für AMS-14C Datierungen präpariert werden, die eine räumlich-zeitliche Rekonstruktion der holozänen Küstenentwicklung dieses Raumes ermöglichen sollen.

Postglaziale Überflutung des Sunda und vietnamesischen Schelf: Auswirkungen auf Sediment- und Nährstoff-Flüsse

Projektleiter: Prof. Dr. K. Stattegger, Prof. Dr. W. Kuhnt. (Förderung:BMBF, DFG, Graduiertenkolleg "Dynamik globaler Kreisläufe im System Erde")

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. M. Weinelt, Dipl.-Geol. T. Hanebuth, Dipl.-Geol. S. Steinke, R. Szarek M.Sc.; H. Kawamura B.Sc.

Kooperation mit: Prof. Dr. M. Sarnthein, Prof. Dr. P. Grootes, CAU Kiel; Prof. Dr. HK. Wong, Dr. M. Wiesner, Uni. Hamburg; Prof. Dr. D. Scott, A. Putar M.Sc., Dalhousie Univ. Halifax, Prof. Dr. S. Calvert, Univ. Vancouver; Prof. S. Lorenc, Univ. Poznan; Dr. N. Van Bach, Dr. N. Van Nhan, NCST-HSIO Hanoi; Prof. Zhou, Tongji Univ. Shanghai.

Laufzeit: 1996 bis 1998.

Entlang eines NE-SW verlaufenden Transekts vom Kontinentalhang bis zum Sunda-Innenschelf sowie am Vietnam-Schelf vor der Mekongmündung wurden der räumlich-zeitliche Verlauf der postpleistozänen Transgression sowie die damit korrespondierenden Veränderungen in den Sedimentationsbedingungungen am vorgelagerten Kontinentalhang zwischen 16000 und 9000 14C-Jahren untersucht. Aus dem Inhalt von etwa 50 Sedimentkernen gelang es, verschiedene küstennahe Faziesbereiche in ihrer Abfolge zu erfassen, mit hochauflösenden AMS-14C Datierungen an terrestrischem organischen Material und marinen Organismen, hauptsächlich benthischen Foraminiferen, zeitlich einzuordnen und eine Meeresspiegelkurve für diese Hauptphase der postpleistozänen Transgression zu erstellen. Daraus ergibt sich die Rekonstruktion der Verlagerung der Küstenlinie mit ihrer Faziesabfolge vom heutigen Außenschelf bei Wassertiefen von ca. 120 m zum inneren Schelf als Antwort auf den Meresspiegelanstieg. Charakteristisch sind im heute äußersten Schelfbereich Schichtlücken von bis zu 35000 Jahren unter geringmächtigen holozänen Sedimenten, die auf intensive Erosion am spätpleistozänen flachen und schmalen Schelf hinweisen. Erst an der heutigen Schelfkante und am oberen Kontinentalhang vom Spätpleistozän bis ins Holozän lückenlose Sedimentkerne gefunden werden.

Marine Mikropaläontologie und Aktuopaläontologie

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Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. W. Kuhnt

Die Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe sind:

- Zyklische biogene Sedimentation mittelkretazischer Erdölmuttergesteine.

- Biodiversität und Taphonomie benthischer Foraminiferen im Arktischen Ozean.

- Sedimentäre und palökologische Entwicklung an ozeanischen Seewegen ("Gateways") des Atlantiks.

- Benthische Foraminiferen als Umweltindikatoren in sauerstoffarmen Environments.

- Rekolonisation der Mt. Pinatubo-Aschenlage von 1991 durch benthische Foraminiferen.

- Auswirkungen der postglazialen Überflutung des Sunda- und Vietnam-Schelf auf das marine Ökosystem.

- Biogeographie benthischer Foraminiferen im kretazischen Atlantik.

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

Kooperation mit: UC, London; Nat. Hist. Museum, London; AWI Bremerhaven; Universitäten Bremen; Marrakech; Dakar-Fang; Nice-Sophia Antipolis; Tongji, Shanghai; Philippine Nat., Manila; Taiwan Nat. Taipeh.

Zyklische biogene Sedimentation in einem mittelkretazischen Hochproduktivitätsbereich: "Schwarzschiefer" des Cenoman/Turon-Grenzbereichs im Tarfaya-Küstenbecken (NW-Afrika).

Projektleiter: Prof. Dr. W. Kuhnt. (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Geol. F. Luderer, Dr. A. El Albani.

Kooperation mit: Shell Exploration/Production (Den Haag), Universität Marrakech.

Laufzeit: 1995-1998.

Basierend auf einer durch die Zonierung planktischer Foraminiferen kontrollierten Zyklostratigraphie sollen folgende Fragestellungen im Tarfaya-Becken in bisher nicht erreichter Auflösung untersucht werden: (1) Paläoozeanographische (Produktivität auf verschiedenen trophischen Niveaus) und paläoklimatische (Wassertemperaturen, Upwelling-Intensität) Ursachen der beobachteten Milankovitch Zyklen; (2) hochauflösende Untersuchungen einzelner Obliquitätszyklen, um eine Zyklizität unterhalb des Milankovitch-Frequenzbandes (Sonnenfleckenzyklen bis hin zu saisonalen Zyklen in den laminierten Sedimenten) zu erfassen; (3) Verfolgung wichtiger Zyklen und Events über eine Reihe von Profilen aus dem Zentralbereich des Beckens bis in den Küstenbereich, um die Korrelation mit relativen (eustatisch-kontrollierten?) Meeresspiegelschwankungen zu überprüfen - Amplitude und Frequenz derartiger Meeresspiegelschwankungen können dabei erstmalig für die Mittelkreide an einem höchstauflösenden bio-zyklo- und isotopenstratigraphischen Maßstab geeicht werden; (4) Auswirkung der zyklischen Veränderungen unterschiedlicher Frequenz auf die Palökologie und Evolution planktischer und benthischer Foraminiferen.

Biodiversität und Taphonomie benthischer Foraminiferen im Arktischen Ozean.

Projektleiter: Prof. Dr. W. Kuhnt. (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. J. Wollenburg.

Kooperation mit: Dr. A. Mackensen (AWI, Bremerhaven).

Laufzeit: 1996-1999.

Eine Modellstudie der Biodiversität benthischer Tiefsee-Foraminiferen des Arktischen Ozeans soll Aufschluß über die ökologische Situation eines der extremsten Benthos-Biotope geben, das durch eine extrem niedrige und saisonale Primärproduktion und daraus resultierenden minimalen Nahrungseintrag ins Benthal gekennzeichnet ist. Ergänzend dazu soll die stabile Kohlenstoff-Isotopenzusammensetzung ausgewählter Arten in ihrer Abhängigkeit von saisonaler Nahrungszufuhr und der Isotopenzusammensetzung des gelösten anorganischen Kohlenstoffs im Bodenwasser untersucht werden.

Basierend auf einer systematischen Bestandsaufnahme der rezenten (lebenden) Fauna sollen Diversitäts-Änderungen in der jüngeren paläoozeanographischen Geschichte (Holozän-Pleistozän) des Arktischen Ozeans erfaßt werden. Zur Abklärung der Ursachen der Diversitätsänderungen soll die Untersuchung von taphonomischen Prozessen eine wichtige Rolle spielen, wobei auch Material aus anderen Meeresgebieten zum Vergleich herangezogen wird. Ziel ist es dabei, durch Fossilisationsprozesse verursachte Änderungen der Faunenzusammensetzung von primären, ökologisch bedingten Diversitätsänderungen abzugrenzen.

Sedimentäre und palökologische Entwicklung an ozeanischen Seewegen ("gateways") des Atlantiks: Côte d'Ivoire-Ghana Transform-Rand (Östlicher Äquatorial-Atlantik).

Projektleiter: Prof. Dr. W. Kuhnt. (Förderung: DFG, ODP-Projekt)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. T. Pletsch, Dr. A. Holbourn.

Kooperation mit: Prof. Dr. M. Moullade (Univ. Nice), Dr. M.A. Kaminski (UCL London).

Laufzeit: 1994 bis 1997.

Die kretazische bis frühtertiäre Öffnungsgeschichte des ‘Equatorial Atlantic Gateway’ wurde anhand von Kernmaterial aus Leg 159 mit mikropaläontologischen, sedimentologischen und organisch-geochemischen Methoden untersucht. Entlang des Côte d’Ivoire-Ghana Transform-Rand (CIGTM) ist marine Sedimentation mindestens seit dem Mittel-Alb dokumentiert. Eine Verbindung zwischen Zentral- und Südatlantik existierte spätestens seit dem Ober-Alb. Während auf der ozeanwärtigen Flanke des CIGTM bereits im Cenoman rasche Subsidenz bis unterhalb der CCD einsetzte, blieb das küstenwärtige randliche Becken und der Grundgebirgsrücken des CIGTM bis ins Coniac in Tiefen des äußeren Schelf bis oberen Kontinentalhanges. Dort kam es während der gesamten Kreide und bis ins Oligozän zur Ablagerung organisch-reicher klastischer und hemipelagischer Sedimente. Marine Schwarzschiefer der Oberkreide enthalten charakteristische Benthosforaminiferen-Gemeinschaften einer ausgedehnten Sauerstoff-Minimumzone, die in ihrer wechselnden Artenzusammensetzung die zunehmende Vertiefung der Verbindung zwischen Zentral- und Südatlantik widerspiegeln. Mit der Subsidenz des Ablagerungsraumes unter die CCD geht eine starke Veränderung in der Zusammensetzung der Tonfraktion der Sedimente einher, deren Ursache das Absinken des Grundgebirgsrückens im Zuge der endgültigen Separation kontinentaler Krustenfragmente ist. Ab dem Santon ist in der Sediment-Zusammensetzung die Wanderung des Sedimentationsraumes aus dem extrem ariden Gürtel in äquatoriale Breiten dokumentiert. Die Integration palökologischer und sedimentologischer Daten aus DSDP/ODP-Daten und Landaufschlüssen ist in mehrere Synthese-Publikationen zur Öffnung und Entwicklung des ‘Equatorial Atlantic Gateway’ eingeflossen.

Benthische Foraminiferen als Umweltindikatoren in sauerstoffarmen Environments.

Projektleiter: Prof. Dr. W. Kuhnt. (Förderung: DFG)

Beteiligter Wissenschaftler: Dr. A. Thies.

Kooperation mit: Prof. Dr. U. von Rad (BGR, Hannover).

Laufzeit: 1995-1997.

Benthische Foraminiferen zeichnen sich durch ihre außerordentliche Adaptionsfähigkeit an sauerstoffarme Milieus aus. Dadurch eignet sich diese Gruppe ideal als Umweltindikator in fossilen Hochproduktivitäts- bzw. Sauerstoffminimumzonen. Eine genaue Kenntnis der Ökologie rezenter benthischer Foraminiferen stellt dabei eine wichtige Voraussetzung für die Interpretation fossiler Vergesellschaftungen dar. Für diese Studie wurde die Sauerstoffminimumzone (OMZ) des NW-Indischen Ozeanes (Arabisches Meer) ausgewählt. Sie ist weltweit eine der ausgeprägtesten OMZs und zeichnet sich durch eine große Tiefenausdehnung und extrem niedrige Sauerstoffkonzentrationen aus. Grundlage unserer Untersuchungen sind Kastengreiferproben, die während der SONNE'90-Expedition im September 1993 genommen wurden, und zwar aus Regionen oberhalb, innerhalb und unterhalb der OMZ am Indo-Pakistanischen Kontinentalhang. Es wird untersucht, wie sich benthische Foraminiferenvergesellschaftungen in ihrer Populationsstruktur an extrem niedrige Sauerstoffkonzentrationen anpassen und welche morphologischen Merkmale solche Faunen kennzeichnen. Diese Charakteristika können in Untersuchungen fossiler Sauerstoffminima als "Tracer" für Paläo-Sauerstoffkonzentrationen dienen, und somit Hinweise auf räumliche und zeitliche Variationen einer fossilen OMZ geben

Rekolonisation der Mt. Pinatubo-Aschenlage von 1991 durch benthische Foraminiferen - Struktur des Aschenfächers und Langzeitbeobachtungen der Foraminiferenfauna.

Projektleiter: Prof. Dr. W. Kuhnt. (Förderung: BMBF, DFG)

Beteiligter Wissenschaftler: Dipl.-Geol. S. Heß.

Kooperation mit: Dr. M. Wiesner, Uni. Hamburg; Dr. Min-Pen Chen, National Taiwan University).

Laufzeit: 1996-1998.

Die Aschenlage der Mt. Pinatubo-Eruption vom 1991 im südchinesischen Meer bietet die einmalige Chance, ein natürliches Rekolonisations-'Experiment' nach einem katastrophalen Sedimentationsereignis in geologischen Dimensionen sowohl zeitlich als auch räumlich zu verfolgen. Im Mittelpunkt der Untersuchungen stehen dabei der Umfang des Massensterbens (wirkt der Aschenfall selektiv auf benthische Foraminiferen mit unterschiedlichen Ernährungsstrategien und Lebensweisen auf oder im Sediment?), die frühe Fossilisationsgeschichte der eingebetteten Faunen und der zeitliche und räumliche Ablauf der Rekolonisation durch benthische Foraminiferen. Diese Organismen gelten wegen ihres hohen Fossilisationspotentials als wichtige Indikatoren für den Ablauf katastrophaler Ereignisse in der Erdgeschichte (z.B. an der Kreide/Tertiär-Grenze). Durch eine Wiederbeprobung von identischen (SO-95, OR-455 und SO-114) Stationen im proximalen, medialen und distalen Bereich sowie außerhalb des Aschenfächers in etwa zwei Jahren Abstand und zu verschiedenen Jahreszeiten wird der Fortschritt des Rekolonisationsgeschehens durch benthische Foraminiferen sowie der Bioturbation durch Makrofauna verfolgt. Der Verlauf der Wiederbesiedelung soll als Modellfall für den Zusammenbruch und die anschließende Erholung eines Ökosystems nach einer großräumigen Katastrophe im Tiefseebereich dokumentiert werden.

Biogeographie benthischer Foraminiferen im kretazischen Atlantik.

Projektleiter: Prof. Dr. W. Kuhnt. (Förderung: DFG, ODP-Schwerpunkt)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. A. Holbourn

Kooperation mit: ODSN-Gruppe am GEOMAR und Uni. Bremen (Prof. Dr. B. Hay, Geomar, Dr. E. Soeding, Prof. Dr. V. Spiess, Prof. Dr. G. Wefer, Uni. Bremen.

Laufzeit: 1998-2001

Verteilungsmuster benthischer Foraminiferen im atlantischen Ozean sollen unter Einbeziehung der bisher gebohrten DSDP/ODP-Sites und einer Auswahl kommerzieller Bohrungen und Landaufschlüsse für folgende Zeitscheiben kompiliert, und im ODSN zugänglich gemacht werden: (1) Unter-Apt (Bedoulian, bzw. Selli-Ereignis), (2) Ober-Alb, (3) Cenoman/Turon-Grenzbereich, (4) Santon/Campan-Grenzbereich, (5) Ober-Maastricht (Crescent Peaks Member), (6) Paläozän/Eozän-Grenzbereich. Dies entspricht fünf Bereichen maximaler Kohlenstoffakkumulation in der Kreide des Atlantik (1-3) bzw. Zeitscheiben extrem warmer Klimate (1-4, 6) und einer Kontrollsituation relativ geringer Kohlenstoffakkumulation (5). Ziel der Untersuchungen ist es, die paläogeographische Verbreitung benthischer Foraminiferen auf ausgewählten Zeitscheiben möglichst detailliert zu erfassen, und festzustellen, wie weit diese Verteilungsmuster und ihre Veränderlichkeit als Proxy-Indikatoren für die Verbreitung eutropher und oligotropher Wassermassen einsetzbar sind. Dabei soll auch der Frage nachgegangen werden, wie weit die Evolution "moderner" benthischer Tiefseeforaminiferen während der Mittelkreide durch paläoozeanographische Prozesse beeinflußt wurde. Die erwarteten Ergebnisse sollen ein Beitrag zur Klärung der zeitlichen und räumlichen Verteilung der Primärproduktion im kretazischen Atlantik und der Rolle des Atlantik als globale Kohlenstoffsenke während der Kreide leisten.

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

Projektleiter: Prof. Dr. W. Kuhnt. (Förderung: DFG, ODP-Schwerpunkt)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. Thomas Pletsch

Kooperation mit: Dr. Jochen Erbacher (BGR) und Leg 171B Shipboard Scientific Party

Laufzeit: 1997-1999

Auf ODP Leg 171B wurde ein Tiefentransekt kretazischer und paläogener Sedimente vor der Ostküste Floridas erbohrt, der eine hochauflösende Untersuchung der klimatischen und ozeanographischen Verhältnisse während Zeiten extremer Wärme ermöglicht. Unser Beitrag konzentriert sich auf tonmineralogische und mikropaläontologische Analysen in unterschiedlicher Auflösung: Eine kontinuierliche Untersuchung des Zeitraums vom Apt bis zum Eozän, für die die Probenaufbereitung abgeschlossen ist und erste Analysen durchgeführt sind, dient einer Bestandsaufnahme der langfristigen biotischen und mineralogischen Variabilität. Hochauflösende Untersuchungen wurden für die Zeitabschnitte Ober-Apt, Ober-Alb und Maastricht begonnen. Wie in anderen Lokalitäten konnte auch in dem Leg 171B-Material ein Zusammenhang charakteristischer Tonmineral-Assoziationen (Palygorskit-Sepiolith) und Benthosforaminiferen-Gemeinschaften mit Zeiten extrem warmen Klimas und bildung warm-saliner Tiefenwässer beobachtet werden.

Faziesinterpretation und Stratigraphie in Karbonatabfolgen des Silur von NW-Europa mit Hilfe stabiler Sauerstoff- und Kohlenstoff-Isotope.

Projekt:leiter: Dr. C. Samtleben, Dr. A. Munnecke. (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. A. Munnecke

Kooperation mit: Prof. Dr. G. Wefer, Dr. J. Pätzold, Dr. T. Bickert (Uni. Bremen),

Arbeitsgebiet: Karbonatsedimentologie

Laufzeit: 1996-1999

Ziel dieses Projektes ist die Klärung der Zusammenhänge von Isotopenentwicklung, paläontologischen Ereignissen und Faziesbildung im Silur von NW-Europa. Hierzu dienen Geländeuntersuchungen und Isotopenanalysen von Brachiopodenschalen der silurischen Schichtenfolge auf Gotland/Schweden.

Die etwa 400m mächtigen Ablagerungen auf Gotland bestehen aus gleichförmigen Wechselfolgen mikritischer Kalke und Mergel, die mehrfach durch Riff- und Plattformbildungen unterbrochen werden. Durch Geländeuntersuchungen wurden detaillierte Zusammenhänge innerhalb der horizontalen und vertikalen Faziesentwicklung erfaßt. Dazu wurden an mehr als 200 Aufschlußpunkten horizontiert Brachiopoden aufgesammelt, von denen bisher 2300 Proben analysiert worden sind. Durch einen umfangreichen Artenvergleich und Untersuchungen der Schalenstrukturen konnten zuverlässige Isotopensignal-Träger ermittelt und die Bestimmung von C- und O-Isotopen auf eine Genauigkeit von ±0,3 angehoben werden. Die Entwicklung der Sauerstoff- und Kohlenstoff-Isotope zeigt einen engen Zusammenhang mit der lithostratigraphischen Abfolge und paläontologischen (Aussterbe-)Ereignissen. Niedrige Werte treten in den Abschnitten auf, die durch Kalk/Mergel-Wechselfolgen dominiert werden; höhere Werte werden überwiegend in den Perioden mit ausgedehnten Riff- und Plattformbildungen beobachtet. Der Verlauf der Isotopenkurven, die nur geringfügig durch z.T. starke laterale Fazieswechsel beeinflußt werden, deutet auf übergeordnete, vermutlich global gesteuerte Prozesse hin. Im Gegensatz zu bisherigen Auffassungen werden für die Faziesentwicklung auf Gotland nicht unterschiedliche Wassertiefen infolge von Regressionen und Transgressionen als Ursachen angenommen. Vielmehr scheinen Klimawechsel zwischen langandauernden humiden und ariden Zuständen in Verbindung mit der ozeanographischen Zirkulation die steuernden Faktoren zu sein.

Durch vergleichende Studien in Wales/Shropshire werden diese Ergebnisse überprüft und erweitert, um lokal/regionale von globalen Einflüssen trennen zu können.

Paläo-Ozeanographie und Paläoklimatologie

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Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. M. Sarnthein

Die "Marine Paläoklimatologie" studiert an Ablagerungen der Tiefsee weiterhin die natürliche Veränderlichkeit von Klima und Ozean, speziell die Ursachen und Auswirkung extrem rascher Klimawechsel während der letzten 80 000 Jahre. Die Arbeiten haben drei Schwerpunkte:

1. Das Projekt rekonstruiert quantitative Klima-Proxydaten in Form von dekadisch bis sekulär auflösenden Zeitreihen und Zeitscheiben als Basis und zum Test von numerischen Klimamodellen. Im Vergleich zu Eiskern-Zeitreihen wird untersucht, welche Prozesse die fossilen Wechsel in der ozeanischen thermohalinen Zirkulation (z.B. die Dansgaard-Oeschger-Zyklen) steuern und wie sie sich auf den atmosphärischen CO2-Gehalt, das Klima in Europa oder die Monsun-Niederschläge in Asien ausgewirkt haben (Telekonnektionen).

2. Es studiert die Entwicklung des CO2-Austauschs zwischen Ozean und Atmosphäre, rekonstruiert dafür die Paläo-Planktonproduktivität und die atlantische Tiefenzirkulation für Zeitreihen der letzten 300 000 Jahre mit einer Auflösung von wenigen 100 Jahren, um die natürliche Veränderlichkeit im CO2-Treibhauseffekt und ihre Ursachen zu erfassen.

3. Mit Hilfe von Spektralanalysen an hochauflösenden marinen Zeitserien werden die natürlichen physikalisch-chemisch-biologischen Kausalketten in Ozean und Atmosphäre analysiert, welche die Änderungen im CO2-Treibhauseffekt und abrupte Klimawechsel steuern.

4. Alle diese Fragen gemeinsam erfordern besondere Anstrengungen, um die zeitliche Einstufung der Klimasignale auf ca. 50-200 Jahre zu präzisieren.

Gemeinsame Arbeitsgebiete: Global, mit Schwerpunkten im Nordatlantik, äquatorialen und subtropischen Ostatlantik und im NW Indischen Ozean.

Kurzfristige Variabilität des atlantischen und monsunalen Wasserkreislaufs sowie des CO2-Kreislaufs im Spätquartär (Eine erste Synthese) (Verbundvorhaben Marine Paläoklimatologie).

Projektleitung: Prof. Dr. M. Sarnthein. (Förderung: BMBF)

Laufzeit: bis Ende 1999.

Variability of glacial-interglacial climates and abrupt climatic changes.

Projektleitung: Prof. Dr. M. Sarnthein. (Förderung: EU-Environment)

Laufzeit: bis Ende 1997.

Climate variability: How unusual is the Holocene?

Projektleitung: Prof. Dr. M. Sarnthein. (Förderung: EU-Environment)

Laufzeit: bis Ende 1999.

Stage 3 Project (Second and Third Phase)

Projektleitung: Prof. Dr. van Andel, Cambridge. (Förderung: Cambridge Univ.)

Laufzeit: bis Ende 1999.

Internationale Marine "Global Change" Studien (Images).

(Förderung: DFG, gemeinsam mit Geomar, Prof. J. Thiede)

Laufzeit: bis Ende 1998.

SFB 313, TP B2: Chronostratigraphie und Paläoozeanographie nach Isotopen: Quantitative Rekonstruktion und Validierung von Modellen.

Projektleitung: Prof. Dr. M. Sarnthein; Prof. Dr. W. Kuhnt; Prof. Dr. K. Stattegger (Förderung: DFG)

Laufzeit: bis Ende 1998)

ODP-Leg 159: Plio-Pleistozäne Zeitserien Site 958

Projektleitung: Prof. Dr. M. Sarnthein. (Förderung: DFG)

Laufzeit: abgeschlossen Mitte 1997)

Beteiligte Wissenschaftler: Doz. Dr. R. Botz, Dr. A. Henriksson, Dr. S. Jung, Dr. Th. Kiefer, Dr. U. Pflaumann, Dr. M. Schulz, Prof. Dr. D. Seidov, Dr. S. van Kreveld, Dr. E. Vogelsang, Dr. M. Weinelt, sowie: Dipl.-Geol. T. Anders, O. Costello, M. Sc.; Dipl.-Geol. D. Dreger, Dipl.-Geol. A. Grothmann, Dipl.-Geol. J.J. Knaack, Dipl.-Geol. Th. Papenfuß, Dipl.-Geol. J. Simstich, Dipl.-Geol. A. Voelker,

Kooperation mit: Dr. H. Erlenkeuser, Prof. Dr. P. Grootes, Leibniz-Labor, Kiel.

Surface ocean paleocirculation recorders: Past natural climate variability in high and middle latitude oceans.

Projektleitung: Dr. U. Pflaumann (Förderung: EU-Human Mobility)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. S. van Kreveld

Laufzeit: bis Okt. 1997.

6 der Projekte sind Teil des IGBP-Kernprojektes PAGES und stehen in

Kooperation mit: Dr. R. Spielhagen, Dr. R. Zahn, Geomar Kiel; Dr.s R. Gersonde und H. Grobe, Pangaea Paläoklima-Datenbank, AWI Bremerhaven; Dr. U. von Rad, BGR Hannover; Profs. K. Hasselmann und E. Maier-Reimer, MPI Hamburg; Profs. G. Wefer und K. Herterich, Uni Bremen; Prof. H.-J. Beug, Uni Göttingen; Prof. Mangini, Uni Heidelberg; Dr. H. Schulz, IOW Rostock; Prof. B. Frenzel: BMFT Projekt Terrestr. Paläoklimatologie, Uni Stuttgart-Hohenheim; Dr. N. Petit-Maire, Univ. Aix-Marseille; Prof. E. Jansen Univ. Bergen; Dr. J.-C. Duplessy, Dr. C. Laj, Prof. L. Labeyrie, CFA -CNRS-Labor Gif-sur-Yvette, Paris; Prof. G. Eglinton, School of Chem. Bristol; Prof. J. Grimalt, CID-CSIC-Labor Barcelona; Drs. J. Duprat, M. Labracherie und J.L: Turon, Dept. de Geologie et Oceanographie, Univ. Bordeaux; Profs. N.J. Shackleton und T. van Andel, Cambridge Univ.; Dr. A. Rosell-Melé, Newcastle Univ.; Prof. K. Knudsen, Univ. Aarhus; Prof. A. de Vernal, Univ. Montreal; Dr. F. Abrantes Geol. Surv. Portugal; Dr. W. Curry, WHOI; Prof. E. Boyle, MIT Cambridge; Prof. W. Berger, Scripps, Prof. J. Kennett, Univ. California, St. Barbara; Dr. J. Firth, ODP College Station, Texas.

Die Analyse von Tiefseesedimenten führte zu folgenden Hauptergebnissen:

1. Mit Hilfe der d180-Anomalien unterschiedlicher Planktonforaminiferen-Arten ist es gelungen, die unterschiedlichen Wassertiefen der Gehäuse-Kalzifizierung präzise zu definieren und damit ein Proxydatum zu entwickeln, mit dem erstmals die Mächtigkeit der Stratifizierung der ozeanischen Deckschicht, eine wichtige Randbedingung für ozeanische Strömungsmodelle, näherungsweise abzuschätzen ist (Simstich, Sarnthein, i.Z.mit Erlenkeuser).

2. Mit unserer Transfergleichung SIMMAX 28 wurde an nun fast 110 Kernen die Rekonstruktion der hochglazialen Oberflächentemperaturmuster im zentralen und Nordatlantik fortgesetzt und i.Z. mit den anderen deutschen Arbeitsgruppen auf den Südatlantik und Südozean erweitert (Projekt "GLAMAP-2000"). Dabei erhärtete sich, daß - abweichend von CLIMAP (1981) - das Europäische Nordmeer im glazialen Sommer weithin eisfrei war, der äquatoriale Auftriebsgürtel hingegen wesentlich kühler als bisher angenommen (Pflaumann, Sarnthein, Vogelsang, Weinelt).

3. Insgesamt fanden wir für den Atlantik sowie den Weltozean drei fundamentale Modi der thermohalinen Strömung (THC): Neben dem heutigen Modus mit starker THC und dem mit abgeschwächter THC in der letzten Eiszeit (vor 18-21 ka) gab es den der "Heinrich"-Schmelzwasser-Episoden, so vor 18-15 ka oder 40-38,5 ka, als die THC sich umkehrte (Jung, Sarnthein, Seidov, Stattegger).

4. Die 1500 Jahre langen Dansgaard-Oeschger-Klimazyklen der Eiskerne spiegeln sich in unseren ultrahoch auflösenden Zeitserien detailliert wider mit den drei Strömungsmodi der THC in asymmetrischer Abfolge: Nach der charakteristisch schlagartigen Erwärmung erfolgt eine jeweils 1000 Jahre lange, noch unerklärte Abkühlungsphase mit sich abschwächender THC. Die Abkühlung wird nämlich durch Eisbergflotten und deren Schmelzwasser nicht initiiert, sondern nur akzentuiert. Erst 160 Jahre vor dem Ende der Zyklen kommt es im Nordatlantik zur maximalen Stratifizierung der Deckschicht und ca. 40 J. später zu maximaler Meereis- und Salzsolenbildung, die möglicherweise die abrupte Rückkehr zum "heutigen" THC-Modus wieder ausgelöst hat (Jung, van Kreveld, Völker, Sarnthein; Erlenkeuser, Grootes).

5. Mit Hilfe einer exakten Korrelation der Dansgaard-Oeschger-Zyklen in marinen Sedimentprofilen mit denen im Eisprofil auf Grönland, das durch Jahreslagen zeitlich geeicht ist, gelang uns die erstmalige Eichung der C14-Skala und der atmosphärischen C14-Produktion vor 20-55 ka. Diese erhöhte sich während des geomagnetischen Laschamp-Ereignisses vor rund 40 ka für kurze Zeit und abrupt auf über 220% des heutigen Wertes (Sarnthein, Völker, mit Erlenkeuser, Grootes, Nadeau).

6. Um die globalen C-Flüsse zwischen Ozean und Atmosphäre im Übergang von Eiszeit zu Zwischeneiszeit zu simulieren, wurde ein komplexes biogeochemisches Boxmodell entwickelt, das mit ozeanischen Fluxraten aus einem 3D-ozeanischen Zirkulationsmodell für die drei oben definierten Strömungs-Modi angetrieben wird. Das Box-Modell weist beim Übergang von Schmelzwasser-Ereignis Heinrich 1 zur Bölling-Warmzeit auf eine nahezu abrupte Abgabe von 72 Gt C aus dem Ozean an die Atmosphäre, etwa die Hälfte des heutigen "Industrie-Effekts", was damals u.a. zu einem 14C-Plateau von >300 Jahren führte (Schulz, Seidov, Sarnthein, Stattegger).

7. Die Arbeiten an einem zeitlich hochauflösendes "Multitracer"-Transekt der Paläoproduktivität durch den Ostatlantik von -2° bis 50°N über die letzten 80 000 Jahre wurden fortgesetzt. Die Proxydaten für Paläoproduktivität beruhen auf der Artenhäufigkeit von Diatomeen und planktischen Foraminiferen, zwei Leitarten der Coccolithen, auf Kohlenstoff-Akkumulationsraten, den Konzentrationen von biogenem Barium und Pigmenten im Sediment. Direkt vor und nach den Heinrich-Ereignissen stieg die Produktivität im subtropischen Nordatlantik kurzfristig auf ein Mehrfaches, u.U. durch Düngungsschübe im Umkreis von Eisbergen. Erhöhte Produktivität von DMS-produzierendem Plankton führte in Äquatornähe wahrscheinlich zu verstärkter Wolkenbildung in Kaltzeiten und generell zur Verstärkung der "Biologischen Pumpe" und des CO2-Transfers Atmosphäre-Ozean (Henriksson, Kiefer, Knaack, Pflaumann, Papenfuß, Sarnthein, Weinelt).

8. Die Arbeiten an ODP-Site 958 (24°N, 20°W) zur Erweiterung des Paläoklima-Transekts von ODP-Leg 108 vor der Westsahara wurden erfolgreich mit Publikation der Ergebnisse abgeschlossen (Pflaumann, Sarnthein).

ODP-Leg 145: Neogen Nordpazifik (ODP-Site 883)

Projektleiter: Prof. Dr. M. Sarnthein (Förderung: ODP-Schwerpunkt DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. T. Kiefer, Dr. U. Pflaumann.

Kooperation mit: Dr. H. Erlenkeuser, Prof. P. Grootes, Leibniz-Labor Kiel; Dr. R. Tiedemann, Geomar; Dr. G. Haug, USC Los Angeles; Prof. J. Grimalt, Barcelona.

Laufzeit: bis Juni 1999.

Auf dem karbonatreicheren Site 883 soll, ergänzend zu unseren früheren Arbeiten am tieferen Site 882, erstmals der Einfluß der globalen thermohalinen Zirkulation (THC) im Nordpazifik in Zeitreihen mit einer Zeitauflösung von Dansgaard-Oeschger-Zyklen für die letzten 80 ka und einer von Milankovitch-Zyklen für die letzten 6,5 Mio. J. geklärt werden, mit speziellem Augenmerk auf die Variationen im Messin und während der großen Wende zu den Eiszeiten im Oberpliozän vor 3,4-2,6 Ma. Allererste Ergebnisse sind:

Nach unserem neuen Denkmodell wird die Sedimentation im nördlichsten Pazifik zentral durch Auftrieb von altem Tiefenwasser im Endgebiet der globalen THC gesteuert, letztlich also durch die wechselnde Stärke der Tiefwasserbildung im Nordatlantik. Im Einklang damit stehen kurzfristige benthische d180-Minima, die kurzzeitige Phasen von Zwischenwasser-Bildung in den nordpazifischen Randmeeren vermutlich+ parallel zu den kalten Heinrich-Schmelzwasser-Ereignissen im Nordatlantik darstellten. Die exakte interhemisphärische Korrelation der THC-Signale mit einer Präzision von 500-2000 Jahren bildet hier allerdings ein noch weitgehend ungelöstes Problem.

Das gleiche Korrelationsproblem betrifft die Karbonatmaxima, die sich erstem Anschein zufolge jeweils auf die kurzfristigen warmen Interstadiale im Anschluß an die Heinrich-Ereignisse verteilen, also auf Zeiten maximalen Auftriebs von pazifischem Tiefenwasser.

Abb. : Altersdifferenzen zwischen konventionellen 14C-Altern (T1/2= 5568 J.) in den marinen Sedimentkernen PS2644, 23071 und 23074 und der GISP2-Kalenderaltersskala. Variationen im atmosphärischen _14C (rotierte Achse rechts) wurden aus der 14C-Zeitskala mit der physikalischen Halbwertszeit (T1/2= 5730 J.) berechnet. Die T1/2-Korrekturline verdeutlicht die ansteigende Altersdifferenz zwischen konventionellen und physikalischen 14C-Altern. Dendrochronologische und übrige Kalibrierungspunkte aus dem Bereich von 0-28ka und bei 35 ka gemäß Laj et al. (1996), Bard et al. (1998) und Dreger (1999).

SO-95: "Monitor-Monsun"

Projektleitung: Prof. Dr. M. Sarnthein (Förderung: DFG, BMBF/WTZ))

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. U. Pflaumann, Dr. LJ. Wang, Dr. M. Weinelt, Dr. E. Ivanova (Stipendiatin), Dipl.-Geol. C. Bühring.

Kooperation mit: Prof. W. Kuhnt, Prof. Dr. K. Stattegger, Dipl.-Geol. S. Hess; Dr. H. Erlenkeuser, Prof. Dr. P. Grootes, Leibniz Labor; Prof. Dr. S. Calvert, Univ. British Columbia; Prof. Dr. MT. Chen, Nat. Taiwan Univ. Taipeh; Prof. Dr. S. Clemens, Brown Univ., Providence, R.I.; Prof. Dr. J. Grimalt, CID/SCIC Barcelona; Prof. Dr. HK. Wong, Uni Hamburg; Prof. Dr. F. Sirocko, Uni Mainz; Prof. HL. Lin, Univ. Kaohsiung, Taiwan, Prof. Dr. XJ. Sun, Acad. Sinica Beijing; Prof. Dr. PX. Wang, Prof. XR. Cheng, Dr. ZM. Jian, Dr. RJ. Wang, Tongji Univ. Schanghai; Prof. LJ. Wang, Hokkaido Univ. Sapporo (seit 4-1997).

Laufzeit: bis Anfang 2000.

Die Geschichte des Monsungeschehens über SE Asien wurde anhand von paläo-ozeanographischen und paläoklimatischen Kurven aus 20 Sedimentkernen der Südchinasee rekonstruiert, mit Kurven, deren zeitliche Aufzeichnung in einem Fall über 1 Mio. J. weit zurückreicht und deren Auflösung z.T. Jahrzehnte erfaßt, mit AMS-14C Altern präzise geeicht.

Die umfangreichen Ergebnisse von "Monitor Monsun" wurden - außer in diversen Einzelpublikationen - in einem Sonderband der Zeitschrift Marine Geology, darunter in 8 Publikationen unter Kieler Beteiligung, gemeinsam herausgebracht.

Die Sonne-Fahrt 115 ("Sundaflut"; Leitung Profs. K. Stattegger und W. Kuhnt; Winter 1996/1997) setzte die Arbeiten von Sonne-Fahrt 95 in der Südchina See fort

Auf der Grundlage unserer Ergebnisse von Sonne-Fahrt 95 wurde eine Anzahl von Bohrvorschlägen für ODP-Sites eingereicht, die im wesentlichen akzeptiert wurden und nunmehr auf ODP-Leg 184 erbohrt werden.

Eine SCOR-IMAGES Working Group mit dem Namen "Seamons" wurde ins Leben gerufen. Sie hat sich zum Ziel gesetzt, durch verbesserte internationale Kooperation die Dynamik des asiatischen Monsuns auf kürzeren und längeren geologischen Zeitskalen mit Proxydaten aus marinen Sedimenten optimal zu erfassen.

Geochemie und Petrologie

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Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. P. Stoffers

Die Forschungschwerpunkte 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 und im Ozean.

Kooperation mit: BGR, Hannover; Universitäten Aachen, Freiberg, Greifswald, Mainz, Posen, Regensburg und Szeged; Max-Planck-Institut für Chemie, Mainz; Inst. Physique du Globe, Straßburg und Paris; IFREMER, Brest; Hawaiian Inst. of Geophysics; Lamont-Doherty Earth Observatory, New York; CFA-CNRS-CEA, Gif-sur-Yvette; Nationales Inst. für Marine Forschung, Athen.

Met 31/2: Hydrothermalismus und Vulkanismus im nördlichen Roten Meer

Leitung: Prof. Dr. P. Stoffers (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler; Priv. Doz. Dr. R. Botz; Dr. D. Garbe-Schönberg; Priv. Doz. Dr. R. Mühe; Dr. M. Hartmann; Dr. J. Scholten, Dipl.-Geol. A. Wissman; Dipl.-Chem. G. Maroske.

Kooperation mit: Prof. Dr. W. Plüger, Aachen; Prof. Dr. H. Puchelt, Karlsruhe.

Laufzeit: 1.7.95 - 30.6.97

Im Rahmen der Meteor-Expedition M31/2 ins nördliche Rote Meer wurde die Beziehung zwischen frühem Rifting und Vulkanismus sowie die Zusammenhänge zwischen Vulkanismus, Hydrothermalismus und Erzbildung untersucht. Die Untersuchungen zeigten, daß sich die Hydrographie der solegefüllten Becken im Roten Meer teilweise drastisch geändert hat. Die bodennahe Wassertemperatur im Atlantis-II-Tief stieg von 66,1°C in 1992 auf 67,2°C in 1997. Im Vergleich zur Temperatur haben sich die Konzentrationen an Fe, Mn, und Zn weniger deutlich verändert. Methan im Atlantis-II Tief Solekörper ist thermogener Herkunft und die d13C sprechen für eine bakterielle Oxidation von Methan im Übergangsbereich von der Sole zum Meerwasser. Die Verbreitung und das Vorkommen massiver Sulfide im Kebrit-Tief zeigen unterschiedliche Generationen und Phasen der Sulfidbildung an. Absolutdatierungen mit der 230Th/234U-Methode lassen vermuten, daß die massiven Sulfide mit hohen Zn-Gehalten relativ jünger sind (< 6.000 Jahre) als die Sulfide ohne Anreicherungen von Spurenelementen (20.000 bis 30.000 Jahre). Die geochemischen und isotopischen Daten von tholeiitischen Laven aus dem Shaban-Tief, dem nördlichsten vulkanischen Becken im Roten Meer, lassen erkennen, daß sich unterhalb des Rifts ein kleinskalig heterogener Mantel befindet. Die Basalte haben hier bei einem gegebenen Nd-Isotopenwert signifikant höhere 87Sr/86Sr-Verhältnisse als Basalte aus dem südlichen Roten Meer. Eine detaillierte sedimentologische und organisch-geochemische Untersuchung der laminierten Sedimente aus dem Kebrit- und Shaban-Tief wird zur Zeit durchgeführt.

Met 41/2, Manteldynamik im äquatorialen Atlantik: Wechselwirkung mittelatlantischer Rücken-Ascension Hotspot

Projektleiter: Prof. Dr. P. Stoffers, Prof. Dr. C.W. Devey (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. C.-D. Garbe-Schönberg, Dr. K. Haase, Dipl.-Geol. H. Möller.

Kooperation mit: Dr. N. Mitchell, Oxford Univ.; Dr. T. Minshull, Cambridge Univ.

Arbeitsgebiet: MAR zwischen 6°S und 11°S

Laufzeit: 1.2.1998 bis 30.6.1999

Dieses Projekt knüpft an Studien der Interaktionen zwischen Mantelplumes und Spreizungsachsen an (Kolbeinsey, SO-80 Osterinsel). An der etwa 450 km Spreizungsachse zwischen den Ascension und Bode Verde Fracture Zonen befinden sich zwei Gebiete mit jungem Intraplattenvulkanismus bei Ascension sowie Grattan Seamount. Neue geophysikalische Untersuchungen der Spreizungsachse zeigen eine anomal dicke Kruste und sehr flache Wassertiefen bei Grattan Seamount und darauf aufbauende Modelle schlagen eine passive kleinräumige Mantelanomalie als Ursache der überschüssigen Magmenproduktion vor. Ältere Modelle gehen dagegen von einem oder mehreren Mantelplumes in dem Gebiet aus. Unsere sehr dichte Beprobung der Spreizungsachse soll folgende Fragen klären: (1) Wie ist der Zusammenhang zwischen tekonischen und geochemischen Grenzen entlang der Spreizungsachse? (2) Wie unterscheiden sich die einzelnen Segmente der Achse geochemisch und petrologisch? (3) Woher stammen die angereicherten Magmen und beeinflußt ein Mantelplume das Gebiet? (4) In welcher Beziehung stehen Intraplattenvulkane und Magmen entlang der Spreizungsachse?

SO 121: Hydrographie, Hydrothermalismus und Paläozeanographie im Roten Meer

-Hydrothermale Spurengase in Brines von ausgewählten Tiefs des Roten Meeres-

Projektleiter: Prof. Dr. P. Stoffers (Förderung: BMBF)

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Chem. T. Arpe, Priv. Doz. Dr. R. Botz, Dr. E. Faber, Dr. C.-D. Garbe-Schönberg, J. Poggenburg, Dr. M. Schmidt, Dipl.-Chem. M. Schmitt.

Laufzeit: 1.5.97-30.4.99

In brines des Roten Meeres wurden während der SO 121-Fahrt ungewöhnlich hohe Spurengaskonzentrationen gefunden. Diese lagen z.B. im Kebrit-Tief nahe der Sättigungsgrenze (z.B. 14ml CH4/l brine, » 1500 mbs). Die stabilen Isotopensignaturen der Spurengase in brines des Atlantis II-, Discovery- und Kebrit-Tiefs weisen weitgehend auf einen thermischen Ursprung dieser Gase hin. Hochaufgelöste Beprobungen der brine-Seewassergrenzen zeigten eine starke Degradierung der Kohlenwasserstoffkonzentrationen und Verschiebungen der stabilen Isotopenverhältnisse zu bisher nicht bekannten positiven Werten in den Übergangszonen. Diese Ergebnisse in Zusammenhang mit mikrobiologischen Untersuchungen weisen u.a. auf eine bakterielle Kohlenwasserstoff-Oxidation neben diffusiven sowie möglichen abiogenen Oxidationsprozessen hin.

Im Atlantis-II-, Chain- und Discovery-Tief sowie im Kebrit Tief (Rotes Meer) kommen in kleinen Senken anoxische Salzlaugen vor, die z.T. hohe Anreicherungen an gelösten Metallen aufweisen. Eines der Hauptziele der Kampagne SO 121 war die Beprobung der verschiedenen Laugen und Sprungschichten bzw. Übergangszonen zwischen Laugen und normalem Meerwasser brines in möglichst hoher räumlicher Auflösung, um auf dieser Grundlage Quellen, Verteilung und Redoxumsätze von Spurenmetallen und anderen anorganischen Stoffen zu bestimmen. Mit Hilfe der hochaufgelösten Konzentrationsprofile von gelösten und partikulären Stoffen sollen Stoffflüsse zwischen Laugen und Meerwasser bei verschiedenen Salinitäts- und Redoxbedingungen quantitativ bestimmt werden.

SO 133 EDISON II: Neu Irland Becken, Sedimentation und Vulkanismus

Projektleiter: Prof. Dr. P. Stoffers, Dr. K. Winn, Priv. Doz. Dr. R. Botz. (Förderung: BMBF)

Beteiligte Wissenschaftler: Priv. Doz. R. Mühe, Dipl.-Geol. K. Horz, Dr. K. Lackschewitz, Dr. M. Schmidt, Dr. D. Garbe-Schönberg, Dipl.-Geol. O. Thießen.

Kooperation mit: Prof. Dr. P. Herzig (TUBA Freiberg); Prof. Dr. P.M. Grootes, Dr. H. Erlenkeuser (Leibniz Labor).

Laufzeit: 1.6.1998 - 31.5.2000

Die Untersuchungen diskreter Aschenlagen des aktiven und quartären Vulkanismus des New Britain Inselbogens aus der Forschungsfahrt EDISON I (SO 94) werden anhand von ergänzenden Sedimentkernen aus dem Neu Irland Becken (EDISON II, SO133) weitergeführt. Mit Hilfe geochemisch-petrographischer Methoden soll ihre Entstehung und Differenzierung erforscht werden. Die zeitliche Einordnung und Verbreitung der Aschen in den neugewonnen Kernen sollen mit sauerstoff- und kohlenstoff-isotopischen Untersuchungen, sowie AMS 14C-Altersdatierungen, vorgenommen werden.

Spurengase aus Wasserkörpern und Sedimenten im Bereich der Tabar-Lihir-Tanga-Feni-Inselkette wurden beprobt. Die Untersuchungen (Isotopengeochemische Analysen) sollen die Genese dieser Gase klären. Durch die Bestimmung der Bildungssituation (z.B. Mantelemanation, abiogene Wasser-/Gesteinsreaktionen, thermische Degradierungsprozesse sedimentärer organischer Substanz und biogeochemische Prozesse) soll ein Beitrag zur Klärung der Hydrothermalprozesse in dieser vulkanisch aktiven (Fore-Arc)-Konvergenzzone geleistet werden.

SO-135: Die magmatisch-tektonische Entwicklung des Kermadec Inselbogen-Havre Trough Backarc Systems und der damit verbundene Hydrothermalismus

Projektleiter: Prof. Dr. P. Stoffers (Förderung, BMBF)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. D. Ackermand; Priv. Doz. Dr. R. Botz, Dr. D. Garbe-Schönberg, Dr. K. Haase, Dr. M. Schmidt, Dr. J. Scholten, Dr. K. Winn.

Kooperation mit: Dr. I. Wright, NIWA, NZ; Prof. Dr. P. Browne, Dr. I. Smith, Auckland Univ., NZ; Prof. Dr. J.-L. Cheminée, IPGP, F; Dr. C. de Ronde, IGNS, NZ, Prof. Dr. R. Hekinian, IFREMER, F; Prof. Dr. P. Herzig, TUBA Freiberg; Dr. R. Huber, Uni Regensburg; Prof. Dr. H. Villinger, Uni Bremen.

Laufzeit: 1998-2000

Die Ausfahrt SO 135 hatte das Ziel, die magmatisch-tektonische Entstehung des etwa 1000 km langen Kermadec Inselbogens und Havre Backarc Bereiches sowie den damit verbundenen Hydrothermalismus zu untersuchen. Im Einzelnen wurden folgende Ziele verfolgt; (1) die Untersuchung der räumlichen und zeitlichen vulkanotektonischen Entwicklung im zentralen Havre Trough und Kermadec Inselbogen, (2) die Untersuchung der Variation der Magmenquellen entlang des Kermadec Inselbogens und Havre Troughs und (3) die Untersuchung der Verteilung und Zusammensetzung von aktiven Hydrothermalsystemen in diesem Gebiet und bei White Island nördlich von Neuseeland. Zu diesem Zweck wurden geophysikalische Messungen (Bathymetrie, Seismik, Magnetik, Wärmefluß) und geochemisch-petrologische Beprobungen sowie eine Vielzahl von Kameraeinsätzen zur detaillierten Kartierung des Meeresbodens durchgeführt.

Im Verlaufe der aktiven Taupo Volcanic Zone kommt es bei der Vulkaninsel White Island, Bay of Plenty, Neuseeland, zu Austritten hydrothermaler Lösungen in geringer Wassertiefe und zur Anreicherung von Metallen in bzw. auf den Sedimenten. Elementverhältnisse und Isotopenzusammensetzung einer Reihe von Spurenelementen können als geochemische Tracer für Wechselwirkungen zwischen erhitztem Meerwasser bzw. hydrothermalen Lösungen und Nebengestein genutzt werden. Li, Tl, Rb, Br, I werden durch Wechselwirkung von Hydrothermallösungen mit Sedimenten und Porenlösungen angereichert. Elemente wie As, Sb, Hg, Tl wurden in hohen Konzentrationen im Gebiet um White Island angetroffen, diese Metalle sind charakteristisch für epithermale Hydrothermalsysteme.

Die pleistozänen Porzellanite von ODP-Leg 177: Silikatdiagenese in antarktischen Tiefseesedimenten

Projektleitung: Dr. G. Bohrmann (Geomar), Dr. G. Kuhn (AWI), Priv.-Doz. Dr. R. Botz. (Förderung DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Geol. C. Jung, Dr. M. Schmidt.

Laufzeit: von 1. 7. 1998 bis 30. 6. 1999

Im Rahmen von ODP-Leg 177 wurden in der Bohrung 1094 erstmals mehrere pleistozäne Porzellanithorizonte im antarktischen Opalgürtel erbohrt. Ziel des Projektes ist es die Bildungsbedingungen dieser makroskopisch wie Chert aussehenden fest zementierten Opal-CT Gesteine (Porzellanite) innerhalb der weichen Opal-A Schlämme zu erforschen. Das Alter der Porzellanite ist jünger als 400.000 Jahre. Sauerstoffisotopenuntersuchungen am Opal-CT der Diagenesehorizonte zeigten d18O-Werte zwischen 41 und 43 rel. SMOW. Die Porenwasserisotopenzusammensetzung schwankt zwischen -0.2 und 1.0. Daraus errechnen sich Mineralbildungstemperaturen von 0°C bis 4°C. Diese Temperaturen sind in Übereinstimmung mit den in situ Bohrlochtemperaturen. Porenwasseruntersuchungen sollen zeigen, ob der Porzellanit auch gegenwärtig noch im chemischen Gleichgewicht mit den Porenlösungen gebildet wird.

Genese authigener Karbonate in Sedimenten des Blake-Outer-Ridge und Carolina-Rise: Einfluß von Fluid-venting, Methanoxidation und der Destabilisierung mariner Gashydrate.

Projektleiter: Dr. G. Bohrmann (Geomar), Priv.-Doz. Dr. R. Botz. (Förderung DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. T. Nähr

Laufzeit: 1.3.1996 bis 30.6.1998

Authigene Karbonate wurden in Sedimenten oberhalb des Blake Ridge Diapirs in 0 bis 52 m Sedimenttiefe erbohrt. In diesen oberflächennahen Sedimenten treten auch mehrere Intervalle mit Gashydraten auf. Die diagenetischen Karbonatbildungen bestehen vorherrschend aus Aragonit. Die Kohlenstoffisotopenzusammensetzung der authigenen Aragonite variiert zwischen -30.5 und -48.4. Das zeigt, daß eine Kohlenstoffquelle der Karbonatbildung die Oxidation von Methan ist. Die Sauerstoffisotopenwerte der diagenetischen Karbonate reflektieren ihre Bildungsbedingungen aus isotopisch variablen Porenwässern (Glazial/Interglazial) unter den herrschenden niedrigen Temperaturen wider. Strontiumisotopendaten an den authigenen Karbonaten lassen Ähnlichkeiten mit den Sr-Isotopenverhältnissen des Meerwassers erkennen.

Stabile Isotopenfraktionierung während der bakteriellen Methanbildung und Oxidation in Wattsedimenten

Projektleiter: Prof. Dr. M. Thomm, Priv.-Doz. Dr. R. Botz. (Förderung: FTZ Büsum)

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Biol. T. Burk, Dipl.-Phys. E. Sohns, Dr. M. Schmidt.

Laufzeit: 1996 bis 1999.

Methanbildung und Methanoxidation sind bekannte mikrobielle Prozesse, die in organisch-reichen anaeroben Sedimenten ablaufen. Bakterielle Methanbildung und aerobe Methanoxidation sind vielfach untersucht, wohingegen die anaerobe Methanoxidation bisher noch weitgehend unerforscht ist. Die Methankonzentrationen in mehreren (1-2 m langen) Sedimentkernen aus dem Watt vor Büsum wurden bestimmt. Es ergaben sich Konzentrationen im Bereich von < 200 ppb bis 20.000 ppb. Die hohen Konzentrationen stammen aus Sedimenten unterhalb der Sulfatreduktionszone, wo vermutlich durch bakterielle CO2-Reduktion Methan gebildet wird. Die niedrigen Konzentrationen sind dagegen durch aerobe (in den oberflächennahen sauerstoffhaltigen Sedimenten) und anaerobe Methanoxidationsprozesse (an der Basis der Sulfatreduktionszone) verursacht. Diese Hinweise ergeben sich aus den stabilen Kohlenstoffisotopendaten des Methans (d13C= -37 bis -76). Eine weitere Charakterisierung anaerober Methanoxidationsprozesse erfolgte durch die Injizierung von 14C angereichertem Methan in die Sedimente und der nachfolgenden Registrierung von gebildetem radioaktiven CO2. Nachdem dadurch eindeutig anaerobe Methanoxidation nachgewiesen wurde sollen im Folgenden die mikrobiologisch/ geochemischen Bedingungen dieser Prozesse erfasst werden.

Vulkanologisch-petrographische Charakterisierung und Korrelation von Tephra-Lagen aus dem Bereich des Tabar-Feni Inselbogens (SW-Pazifik)

Projektleiter: Priv. Doz. Dr. R. Mühe, Prof. Dr. P. Herzig,TUBA Freiberg. (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. K. Lackschewitz, Dr. D. Garbe Schönberg, Prof. Dr. P. Stoffers, Dr. D. Ackermand.

Laufzeit: 1.11.1997 - 31.10.1998

Anhand von Sedimentkernen aus dem Bereich des Tabar-Feni Inselbogens nordöstlich von Papua-Neuguinea sollen mit vulkanologischen, sedimentologischen, petrologischen und geochemischen Untersuchungen die Petrogenese, Eruptionsmechanismen, Ablagerungsmilieus und Transportprozesse vulkaniklastischer Ablagerungen und Partikel dargestellt werden. Ziel ist es, vulkanische und sedimentäre Prozesse in der Entwicklungsphase eines jungen Krustenextensionssystems zu rekonstruieren.

Das Sauerstoffisotopensignal im Zusammenhang mit Strukturveränderungen in marinen Diatomeen und deren paläozeanographische Anwendung

Projektleiter: Priv.-Doz. Dr. R. Botz, Dr. G. Bohrmann. (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. M. Schmidt

Laufzeit: 1.5.97-30.4.99

In früheren Arbeiten konnte gezeigt werden, daß Diatomeen-Opal im Blütenstadium bis zu 10 niedrigere Werte im Sauerstoffisotopensignal als sedimentärer Opal-A aufweist. Weiterführende isotopengeochemische und strukturelle Untersuchungen sollten die Frage der paläoozeanographischen Anwendung des d18O-Wertes in Sediment-Opal-A, speziell in hohen Breiten klären. Vorläufige Ergebnisse an Diatomeen-Phytoplankton, Sedimentfallen-Opal und sedimentärem Diatomeen-Opal zeigen eine schrittweise Veränderung der Struktur sowie der Isotopie des Gerüstsilikates bei der Sedimentation. Das Sauerstoffisotopensignal im SiO2-Gerüst spiegelt somit nicht allein die Umgebungsbedingungen (T, S) der Wasseroberfläche wider sondern unterliegt diagenetischen Veränderungen bis in die Sedimente.

Der Einfluß von Subduktion auf die Geochemie der Vulkanite im South Sandwich Back-Arc

Projektleiter: Prof. Dr. P. Stoffers, Prof. Dr. C.W. Devey (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. S. Fretzdorff

Kooperation mit: Dr. E. Zuleger, Geomar; Dr. R. Livermore, Dr. P. Leat, British Antarctic Survey; Dr. D. Ackermand, Min.-Petr. Inst.

Laufzeit: 1998-1999

Das South Sandwich Inselbogen-Back-arc System ist ein relativ junges Subduktionssystem, das nicht von kontinentaler Lithosphäre beeinflußt wird. Es ist daher hervorragend geeignet, Massenbilanzierungen der Stoffflüsse zwischen subduzierter Platte, Inselbogenvulkanismus, Mantelkeil und Back-arc-Vulkanismus zu erstellen. Die Zusammensetzungen der Komponenten "Platte" und "Inselbogenvulkanismus" im South-Sandwich Bereich sind entweder bekannt oder abschätzbar. Informationen über die Zusammensetzung der Back-arc Magmen (und daher indirekt über die Zusammensetzung des Mantelkeils, der aus den Restiten der Back-arc Schmelzen besteht) fehlt völlig. Während der ANTXV/2 Fahrt des F.S. "POLARSTERN" wurde die erste regionale Probennahme der Back-arc-Spreizungsachse durchgeführt. Anfang 1999 wird diese Probennahme durch weitere Beprobung mit einem britischen Forschungsschiff ergänzt. Ziel des Vorhabens ist es, die Back-arc-Proben auf ihre Hauptelement-, Spurenelement-, Volatil-, radiogene Isotopen- und Borisotopenzusammensetzung zu analysieren, um dadurch die Zusammensetzungen der noch fehlenden Komponenten für die Massenbilanzierung abzuschätzen. Mit dieser Abschätzung wird es möglich sein, eine vollständige Massenbilanzierung für das South-Sandwich Subduktionssystem zu erstellen.

Rezenter submariner Vulkanismus der Azoren Plattform: Hervorgerufen durch einen Mantelplume oder durch Lithosphärendehnung?

Projektleiter: Prof. Dr. C.W. Devey (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. K.M. Haase, M.-S. Krienitz

Kooperation mit: Dr. T. Hansteen, Geomar; Dr. J. Luis, Univ. Algarve, Portugal.

Arbeitsgebiet: Seegebiet zwischen den Azoren

Laufzeit: 1.7.1997 bis 30.6.1999

Im Rahmen dieses Projektes wird die Petrogenese der submarinen Laven der Azoren Vulkankette untersucht. Dazu wurden die submarinen Flanken der Inseln sowie der bisher nicht beprobte submarine Vulkan Joao de Castro zwischen Sao Miguel und Terceira beprobt. Im einzelnen soll (1) die Ursache des gleichzeitigen Vulkanismus entlang der Azoren Vulkankette, (2) die Unterschiede der Petrogenese zwischen submarinen und subaerischen Magmen, sowie (3) die Variation der Magmengenese entlang der Vulkankette untersucht werden.

Detaillierte Untersuchung der Manteldomänen nördlich von Island: Beziehungen zwischen Magmenchemismus und Struktur der Spreizungsachse

Projektleiter: Prof. Dr. C.W. Devey (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. K.M. Haase, S. Laß, Dr. M. Wieneke

Kooperation mit: Prof. S.L. Goldstein, Lamont-Doherty Earth Observatory, USA

Arbeitsgebiet: Kolbeinsey Rückenachse zwischen 66,5°N und 72,5°N

Laufzeit: 1.7.1995 bis 30.6.1997

Während mehrerer Ausfahrten mit dem FS Poseidon konnten wir entlang des Kolbeinsey Rückens eine der weltweit besten Beprobungsdichten (etwa eine Dredge pro 3 km) einer aktiven Spreizungsachse erzielen. Auf der Basis dieser Proben untersuchen wir (1) die Manteldynamik an der Nordgrenze des Island-Plumes, (2) die Petrogenese der Magmen in Abhängigkeit von der Distanz zum Island-Plume, (3) die Dynamik einer aktiven Sprezungsachse und (4) die Zusammenhänge zwischen tektonischen und geochemischen Grenzen entlang einer Spreizungsachse.

Petrologie und Geochemie von Grünsteinen des Chile Rückens: Pb-Zn-Sulfidisierung und Stoff-Flüsse im System Ozeanische Kruste - Erdmantel

Projektleiter: Priv. Doz. Dr. R. Mühe, Prof. Dr. P. Stoffers (Förderung: BMBF)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. C.-D. Garbe-Schönberg

Kooperation mit: Dr. J. Karsten, Dr. F. Martinez, Univ. Hawaii; Prof. Dr. E. Klein, Duke Univ., USA; Prof. Dr. P. Herzig, TUBA Freiberg; Prof. Dr. K. Hoernle, Geomar.

Laufzeit: 1.1.1998 - 31.3.2000

Metamorphe Grünsteine, die während der SO-40 Kampagne bei 38°S am nördlichen Chile Rücken gewonnen wurden, zeigen eine außerordentlich starke hydrothermal erzeugte Bleianreicherung, die genetisch mit extrem starken tektonischen Bewegungen am Rücken verknüpft scheint. Im Rahmen der hier beantragten Teilnahme an der RV Melville Kampagne soll eine detaillierte bathymetrische und geophysikalische Vermessung des tektonisch stark beanspruchten nördlichen Chile Rückens sowie eine Dredge-Beprobung der metamorphen Grünsteine durchgeführt werden. Die Untersuchung der Grünsteine soll Hinweise auf das Ausmaß und die regionale Verbreitung der Bleianreicherung liefern. Mit Hilfe dieser Ergebnisse soll eine Bilanzierung der Stoff-Flüsse zwischen Erdkruste und Meerwasser, als auch ein besseres Verständnis der Auswirkungen plattentektonischer Prozesse im System Erdkruste-Erdmantel ermöglicht werden.

Bildung und Diagenese von Tonmineralen in sediment-bedeckten, hydrothermal aktiven Gebieten des Juan de Fuca Rückens und des Gorda Rückens (ODP-Leg 169).

Projektleiter: Prof. Dr. P. Stoffers. (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. K. Lackschewitz, Priv. Doz. Dr. R. Botz, Dr. J. Scholten. Dr. D. Garbe-Schönberg.

Kooperation mit: Prof. Dr. A. Singer, Hebrew Univ. Jerusalem, Israel.

Laufzeit: 1.7.1996 bis 30.6.1998.

Ziel der Arbeiten am nordostpazifischen Rücken ist es, mit Hilfe von detaillierten spektrometrischen, mikroskopischen und geochemischen Untersuchungen die Tonmineralgenese in den hydrothermalen Ablagerungen zu erfassen. Variationen in der lateralen und vertikalen Verteilung der authigenen Tonminerale sowie die Veränderungen ihrer Morphologie, Kristallographie und ihrer chemischen und isotopischen Zusammensetzung sollen analysiert werden, um daraus die Veränderungen in den physiko-chemischen Bildungsbedingungen ableiten zu können. Aus diesen Daten soll am Ende versucht werden ein umfassendes Bild über die geothermische Entwicklung zweier geochemisch unterschiedlicher Hydrothermalsysteme (Middle Valley/Juan de Fuca Ridge und Escanaba Trough/Gorda Ridge) zu entwickeln.

Die Entwicklung des Woodlark-Magmensystems (Papua Neuguinea) anhand vulkani-klastischer Ablagerungen (ODP Leg 180)

Projektleiter: Dr. D.F. Mertz, Priv. Doz. Dr. C.W. Devey (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. K. Lackschewitz, Dr. P.v. Bogaard, Dr. C.-D. Garbe-Schönberg, Prof. Dr, P. Stoffers

Kooperation mit: Prof. Dr. A. Hofmann, MPI Mainz.

Laufzeit: 1.7.1996 bis 30.6.1998

Die letzten ca. 15 Ma im Gebiet um das östliche Papua Neuguinea und dem Woodlark Becken sind durch die Umstellung von einem aktiven Subduktionsvulkanismus zu einem kontinentalen Rifting und seafloor spreading, begleitet von ständiger vulkanischer Aktivität, charakterisiert. Das Gebiet ist somit der einzige Ort an dem die aktive Öffnung kontinentaler Kruste heute direkt beobachtet werden kann. Dieser Wechsel von Subduktions- zu Spreizungsvulkanismus läßt sich am besten anhand mariner vulkaniklastischer Ablagerungen untersuchen. Leg 180 ermöglichte es nun, ein vom Quartär bis zum Miozän reichendes Profil vulkaniklastischer Ablagerungen zu erbohren und somit erstmals diese Entwicklung mittels mineralogischer, chemischer und isotopischer Methoden zeitlich zu verfolgen. Der Übergang Subduktion zu Spreizung ist durch folgende chemischen Merkmale charakterisiert: Während der Zeit der Subduktion eruptieren zunächst typische Kalkalkali-Magmen. Mit der Stagnation der Subduktion werden die Eruptionen seltener und der Fraktionierungsgrad der Magmen steigt. Der Beginn des Seafloor Spreading ist durch peralkalische Magmen charaktisiert. Bei fortschreitender Spreizung kommt es dann zur Bildung von MORB. Bislang hat man nur Teile dieser Abfolge an Land beobachten und nur unzulänglich datieren können.

Opake Phasen als Indikator für die Differentiation vulkanischer Gesteinserien von Hotspots

Projektleiter: Prof. Dr. P. Stoffers

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. D. Ackermand, Prof. Dr. R. Hekinian (IFREMER, Brest)

Im Rahmen dieses Untersuchungsthemas wurden die noch aktiven unterseeischen Vulkane des Pitcairn Hotspot beprobt und die opaken Phasen, wie Ti-reicher Chromit, Titanomagnetit und Pyrrhotit, analysiert. Für die Bildung von Pikritbasalt, Alkalibasalt Trachyandesit und Trachyt ist eine Kristallfarktionierung (<60%) Hauptursache für die Differenzierung der vier Vulkantypen aus einer angereicherten Magmenquelle. Die spät gebildeten Pyrrhotite in Gasblasen sind durch einen Diffusionsprozess von Fe aus der trachyandesitischen Schmelze entstanden. Eisen diffundierte aus der glasigen Grundmasse in die Hohlräume und reagierte dort mit Schwefel, der als volatiler Bestandteil vorlag.

Mantel-Plume-Vulkanismus zur Kreidezeit entlang des nordöstlichen atlantischen Kontinentalrandes

Projektleitung: Prof. Dr. P. Stoffers (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. J. O’Connor

Kooperation mit: Dr. J. Wijbrans (Univ. Amsterdam)

Laufzeit: 1.7.1998-30.6.1999

Hochpräzisions 40Ar/39Ar Messungen sollen an Nordatlantischen Seamountproben durchgeführt werden um nachzuweisen:

  1. ob sich während der Kreidezeit ein Mantel-Plume-Hotspot unter dem Rockall Trough-More-Beckengebiet befand,
  2. ob ein solcher Plume einen weitreichenden Einfluß auf das kontinentale Rifting in der Region hatte,
  3. ob eine Rockall LIP mit einem Plume (z.B. Madeira und/oder Kanarische Inseln) verknüpft werden kann, und
  4. ob ein neues kreidezeitliches LIP-Forschungsgebiet entlang des nordöstlichen europäischen Kontinentalrands identifiziert werden kann.
Letzteres könnte wesentlich zur Beantwortung der Frage beitragen, ob sich der Fluß (und die Zusammensetzung) von Mantel-Plumes seit der Kreidezeit global geändert hat.

Radionukliduntersuchungen im Nordatlantik als Beitrag zum Verständnis der Partikeldynamik in der Wassersäule.

Projektleiter: Dr. J. Scholten. (Förderung: BMBF)

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Phys. J. Fietzke, Prof. Dr. A. Mangini, IUP, Uni Heidelberg; Prof. Dr. P. Stoffers; Dr. M. Rutgers v.d. Loeff, AWI, Bremerhaven.

Kooperation mit: IfM, Kiel; FB5 Geowissenschaften, Uni Bremen.

Laufzeit: 1.10.1993 bis 1.3.2000.

Im Rahmen des deutschen Verbundprojektes JGOFS (Joint Global Ocean Flux Study) werden anhand der Verteilung natürlicher Radionuklide im Nordatlantik Untersuchungen zur Partikeldynamik in der Wassersäule und zur Fangeffizienz der Sinkstoffallen durchgeführt werden. Dieses Projekt sieht die Messung natürlicher Radionuklide in Sinkstoffallen vor, die in einem Zeitraum zwischen 1992 bis 1997 in Wassertiefen zwischen 500 m und 4000 m an den Lokationen L1 (33°N 20°W), L2 (48°N 20°W) und L3 (54°N 20°W) verankert wurden. Die bisher vorliegenden Untersuchungsergebnisse zeigen die erhebliche Bedeutung der Tiefenwasserbildung im nördlichen Nordatlantik für den Stofftransport partikelreaktiver Substanzen im tiefen Ozean. Aufgrund der 230Th-Verteilung in der Wassersäule konnten Ventilationsraten bei L2 und L3 mit Hilfe vom Mixing-Scavenging-Modellen abgeleitet werden, die zwischen 8-25 Jahren liegen. Die Fangeffizienz der Sinkstoffallen nimmt im allgemeinen mit zunehmender Wassertiefe zu und liegt zwischen 14% und 132%. Die niedrigen Fangeffizienzen insbesondere der in geringen Wassertiefen verankerten Sinkstoffallen führen zu großen Unsicherheiten bei der Quantifizierung des Kohlenstofftransportes im Ozean.

Radionuklid-Traceruntersuchungen zur Partikelmodifikation im Arabischen Meer.

Projektleiter: Dr. J. Scholten. (Förderung: BMBF)

Beteiligte Wissenschaftler: Prof. Dr. A. Mangini (IUP, Univ. Heidelberg).

Kooperation mit: Inst. für Biogeochemie und Meereschemie, Hamburg; IfM, Kiel; AWI, Bremerhaven; Dr. F. Sirocko, Potsdam.

Laufzeit: 1.1. 1995 bis 31.12.2000.

Das Arabische Meer ist durch saisonalen Auftrieb vor der Küste Omans sowie durch den Eintrag großer Mengen terrigenen Materials gekennzeichnet. Im Rahmen des Verbundprojektes JGOFS-Indik soll mit Hilfe der natürlichen Radionuklide die Auswirkung der Monsune und des terrigenen Eintrags auf den Partikeltransport durch die Wassersäule in die Sedimente untersucht werden.

Niedrige 230Th-Konzentrationen in der Wassersäule zeigen sich im küstennahen Bereich und höhere im zentralen Arabischen Meer. Diese Verteilung ist auf Boundary-Scavenging zurückzuführen. Auch die Verteilung der 230Th/231Pa-Verhältnisse in den Oberflächensedimenten im Arabischen Meer zeigt die große Bedeutung der Kontinentalränder im Arabischen Meer als eine Senke für partikelreaktive Stoffe. Ein Vergleich von Radionuklidflüssen in die Sinkstoffallen im Arabischen Meer mit denen in die Sedimente macht den Einfluß bodennaher Trübeströmungen auf die Sedimentakkumulation deutlich. Auch zeigen die Fallenuntersuchungen, daß sich nicht alle Sedimentationsprozesse in den Sedimenten abbilden.

Ökosystemforschung im Bereich der Bornhöveder Seenkette

Teilvorhaben B: Sedimentchemie und Spurenelementflüsse (Förderung: BMBF, Land Schleswig-Holstein).

Beteiligte Wissenschaftler: Prof. Dr. P. Stoffers, Dr. C.-D. Garbe-Schönberg, Dipl.-Chem. T. Arpe, Dipl.-Geol. O. Kröger.

Kooperation mit: Ökologiezentrum und zahlreiche Arbeitsgruppen an der CAU, Uni Hamburg, MPI Plön, GAA Itzehoe, Fraunh. Inst. Atm. Umweltf., Garmisch-Partenkirchen.

Arbeitsgebiet: Bornhöveder Seenkette, Schleswig-Holstein.

Laufzeit: 1992-1999.

Innerhalb des Projektverbundes "Ökosystemforschung Bornhöveder Seenkette" werden durch die Teilvorhaben 6.8 "Sedimentchemie" und 3.7 "Spurenelementflüsse" Kreisläufe von Mikronährstoffen bzw. Spurenelementen vor allem im aquatischen Ökosystem Belauer See in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung untersucht. Dabei werden sowohl Prozesse im Wasserkörper als auch an der Sediment-Wasser-Grenze bzw. im Sediment studiert. Die Ergebnisse werden in Stoffbilanzen und schließlich in Stofffluß-Modellen zusammengeführt.

Der jahreszeitliche Wechsel zwischen durchmischtem, sauerstoffreichem Wasser während der winterlichen Vollzirkulation einerseits und geschichteter Wassersäule mit extrem sauerstoffarmem Tiefenwasser im Sommer andererseits kontrolliert den Redoxkreislauf der Elemente Mangan und Eisen im See. Viele Spurenelemente (Cu, Zn, Cd, Pb, Ba, Sb, Mo, Seltene Erden, auch U) werden an neugebildeten partikulären Fe-Mn-Phasen in der Wassersäule sorbiert bzw. bei deren Wiederauflösung rückgelöst. Die Verteilung von gelösten Mikronährstoffen (z.B. Mo, Zn) im Oberflächenwasser wird außerdem aktiv durch Plankton bestimmt. Das Sediment stellt eine langfristig bedeutende Quelle für z.B. Phosphor dar, das aus großen Sedimenttiefen rückgelöst und wieder in das Wasser des Sees freigesetzt wird. Auch Schwermetalle werden in größerem Ausmaß freigesetzt, als dies bisher bekannt war. Mit Hilfe von langen Sedimentkernen werden Stoffeinträge in den See bis zurück vor ca. 8500 Jahren v. Chr. rekonstruiert. Dabei wird deutlich, daß es bereits zur Zeit der Römer (100 A.D.) zu einem stark erhöhten Eintrag von z.B. Blei in den See kam. In weiteren Fragestellungen werden Verteilung und raumzeitliche Flüsse von Spurenelementen in verschiedenen Kompartimenten wie atmospärische Deposition, Grundwasser, Boden und Bodenlösung und in biologischen Proben (z.B. Ektomykorhizza) untersucht.

Spurenelemente in Mn-Fe-Akkumulaten als Indikatoren für Schad- und Nährstoffeinträge in der westlichen Ostsee.

Projektleitung: Prof. Dr. J. Harff (IOW) (Förderung: DFG).

Beteiligte Wissenschaftler: Prof. Dr. P. Stoffers, Dr. C.-D. Garbe-Schönberg; Prof. Dr. E. Suess, Dr. S. Hlawatsch, Geomar.

Kooperation mit:, Dr. F. Rehberg, DESY, Hamburg.

Laufzeit: 1995-1997.

Ziel des Vorhabens ist es, die Eignung von marinen Eisenmangankrusten als neues Monitoring-Instrument - vergleichbar der "mussel watch" - für Anreicherungen anorganischer Schadstoffe in Küstengewässern zu untersuchen. Aus der Höhe der Spurenelementkonzentrationen in den Krusten und der räumlichen Verteilung der Krusten soll auf den Kontaminationsgrad der jeweiligen Küstengewässer der Ostsee geschlossen werden. Zudem können Rückschlüsse auf herrschende Redox-Bedingungen in den Meeresteilen gezogen werden, die wiederum durch veränderliche Umweltfaktoren kontrolliert werden.

Eisenmangankrusten aus der Ostsee haben eine Akkretionsrate von einigen Millimetern pro 100 Jahre und zeigen eine erkennbare Jahresschichtung. Aus dem umgebenden bodennahen Wasser werden Spurenelemente und insbesondere Zn stark angereichert. Datierbare Eisenmangankrusten enthalten damit ein zeitaufgelöstes chemisches Signal, das Rückschlüsse auf den Grad und die zeitliche Entwicklung einer Kontamination von definierten Meeresteilen der Ostsee erlaubt. Zur Entschlüsselung dieses Signals werden in Krusten aus der Mecklenburger und Kieler Bucht mittels Laser-Ablation-ICPMS (GPI), SYRFA (Synchroton-Röntgenfluoreszenzanalyse, DESY) und EDAX (IOW) ortsauflösende Konzentrationsprofile von Neben- und Spurenelementen, insbesondere Schwermetallen analysiert. In die Untersuchungen wird die aquatische Chemie der bodennahen Trübungszone miteinbezogen, da in dieser sowohl (lateraler wie vertikaler) Stofftransport als auch Wechselwirkungen mit der festen Krustenoberfläche - Präzipitation und Kopräzipitation, Mischphasenbildung, Adsorption, aber auch Desorption und Rücklösung - ablaufen.

Dynamik von Stofftransfer und biogeochemischen Kreisläufen: Modellierung in Küstensystemen des Mittelmeeres (MetrO-Med).

Projektleiter: Dr. C.-D. Garbe-Schönberg. (Förderung: EU MAST-III Programm, Eloise)

Kooperation mit: Inst. Oceanogr. Athen (NCMR) und zahlreiche weitere Arbeitsgruppen aus Griechenland, Frankreich, Niederlande, England, Spanien, Schweiz und Deutschland.

Arbeitsgebiet: Thermaikos-Golf, N-Griechenland.

Laufzeit: 1996-1999.

Das Vorhaben METRO-MED hat zum Ziel, wesentliche Prozesse mit Schlüsselfunktionen in Transfer (Austausch und Fixierung) und biogeochemischen Kreisläufen von Stoffen in Küstensystemen zu verstehen und zu modellieren. Zum einen sollen Faktoren, die den Eintrag und Transfer von Stoffen in das marine Ökosystem beeinflussen (fluviatiler und atmosphärischer Eintrag aus verschiedenen geogenen und anthropogenen Quellen, gelöste und partikuläre Stofffrachten, Hydrodynamik), und resultierende Stoffflüsse zwischen verschiedenen Kompartimenten der Küstenzone (Trübungszone zwischen Süß- und Salzwasser, mariner Wasserkörper, benthische Nepheloidschicht, Sediment) studiert werden. Zum anderen sollen Prozesse in Kreisläufen von organischem Kohlenstoff, Nährstoffen und Spurenelementen im küstennahen System beschrieben werden. Durch das GPI werden in diesem Rahmen Untersuchungen zur räumlichen und zeitlichen Verteilung vor allem von Spurenelementen in den verschiedenen Kompartimenten im Thermaikos-Golf durchgeführt



Sonderforschungsbereich 313

"Veränderungen der Umwelt: der nördliche Nordatlantik"

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Projektförderung: DFG

In diesem interdisziplinären Großprojekt wurden seit 1985 die veränderlichkeit der lebensbedingugen und der Umwelt im Jungquartär des Europäischen Nordmeeres untersucht, wie sie in den heutigen Lebensgemeinschaften und in den marinen Sedimenten dieses Seegebietes dokumentiert sind. Zie der Untersuchungen ist es, die verschiedenskaligen, raum-zeitlichen biologischen, sedimentologischen, microbiologischen und chemischen Prozesse zu verstehen sowie die Stoff-Flüsse zu quantifizieren, um sie für die Deutung der jungquartären Umwelt- und Klimageschichte und Entwicklung der organismengemeinschaften aus den marinen Tiefseesedimenten nutzbar zu machen. Mit diesem Thema liefert der SFB einen wichtigen Beitrag zur Umwelt-Grundlagenforschung und zur Beurteilung von Klimaveränderungen.

Die Besonderheit des SFB 313 war sein interdisziplinärer Forschungsansatz mit einer Beteiligung von zehn wissenschaftlichen Disziplinen. Die im Detail sehr unterschiedlichen mehtodischen Ansätze und fragestellungen der einzelnen Forschergruppen boten die Chance, über eine Quantifizierung der heutigen Prozesse und Stoffumsätze die Deutbarkeit von Umwelt- und Klimasignalen in den Sedimentkernen zu optimieren und damit realistischere Ausgangsdaten für Paläoklima-Modelle zu gewinnen.

Der SFB 313 wurde am 31.12.1998 beendet. Im August 1998 hat der SFB seine Synthese über 14 Jahre Forschung auf einem Satelliten-Workshop der 6th International Conference on Paleoceanography in Lissabon in 12 eigenen und 2 auswärtigen Vorträgen vorgestellt und sich mit einer eigenen Ausstellung und insgesamt 29 Postern am Tagungsprogramm beteiligt. Der Abschlußbericht ist am Institut für Geowissenschaften erhältlich. Die Synthese wird in Buchform publiziert.

Teilprojekt B2: Chronostratigraphie und Paläo-Ozeanographie nach Isotopen.

Projektleitung: Prof. Dr. M. Sarnthein; Prof. Dr. W. Kuhnt.

Beteiligte Wissenschaftler: M.O. Costello, M. Sc., D. Dreger, M. Sc., Dr. U. Pflaumann, Dipl.-Geogr. J. Simstich, Dipl.-Geol. A. Völker, Dr. M. Weinelt, sowie Dr. H. Erlenkeuser und Prof. Dr. P. Grootes (Leibniz Labor Kiel).

Kooperation mit: Cfa-Cnrs-Labor Gif-sur-Yvette/Paris (Dr. J.C. Duplessy, Prof. Dr. L. Labeyrie), Univ. Bergen (Prof. Dr. E. Jansen), Univ. Bordeaux (Dr. J.L. Turon); School of Chemistry, Bristol (Prof. Dr. G. Eglinton, Dr. A. Rosell), Cambridge Univ. (Prof. Dr. N. Shackleton, Dr. M. Maslin).

Laufzeit: bis 1998.

Während der letzten 60 000 Jahre spielte der Nordatlantik eine Schlüsselrolle als Verstärker, manchmal auch als Auslöser weltweiter Klimawenden, die innerhalb von mehreren zehntausend, tausend oder hundert Jahren und sogar innerhalb von Dekaden auftraten, letzteres dokumentiert in Eiskernen aus Grönland und der Antarktis. Zum besseren Verständnis der Mechanismen hinter diesen Veränderungen wurden Klimakurven von etwa 115 Tiefseekernen — 30 davon AMS 14C-datiert — aus dem nördlichen Nordatlantik und dazu etwa 100 Kurven über Veränderungen im Paläotiefenwasser aus dem Ostatlantik erstellt oder zusammengetragen. Aus diesem Datensatz konnten die grundlegenden Muster der atlantikweiten thermohalinen Zirkulation und des damit verbundenen Wärmetransports und schließlich die ozean- und hemisphärenübergreifenden Kohlenstoff-Flüsse während der marinen Sauerstoffisotopenstadien 1-3 rekonstruiert und modelliert werden.

Teilprojekt B3: Palökologie des Pelagials - Veränderungen im Jungquartär

Projektleitung: Prof. Dr. P. Schäfer, Prof. Dr. J. Thiede (Geomar, Kiel).

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl. Biol. A. Baumann, Bremen; Dr. C. Hass, Dr. S. Jensen,. Dr. A. Schröder-Ritzrau, Dr. A. Kohly, Dr. C. Samtleben.

Kooperation mit: Dr. H. Andruleit, Hannover; Dr. K.-H. Baumann, Uni. Bremen; Dr. J. Matthiessen, AWI Bremerhaven.

Seit 1991 wurden mit einem aktuopaläontologischen Ansatz die heutige Verbreitung, die Sedimentation und die geologische Überlieferung von fossil erhaltungsfähigen Planktongruppen (Coccolithophoriden, Diatomeen, Radiolarien, Foraminiferen, Dinoflagellaten-Zysten) synoptisch untersucht. Dabei hat das Teilprojekt die Zusammenhänge von Produktion, Sedimentation und Überlieferung dieser Planktongruppen exemplarisch im Europäischen Nordmeer erarbeitet, die zu einem vertieften Verständis taphonomischer Prozesse und einer präziseren Interpratation der geologisch dokumentierten Befunde über die Entwicklung des fossilisationsfähigen Plankton und seiner Beziehungen zur Klimageshcichte im Spätquartär und Holozän des Europäischen Nordemeeres geführt haben.

Die Arten des kalkigen Nannoplanktons (Coccolithophoriden) im nördlichen Nord-Atlantik werden erfaßt, beschrieben und ihre ökologischen Abhängigkeiten ermittelt. Die Ergebnisse werden in einem Katalog zusammengefaßt, der zukünftigen Bestimmungs- und Auswertungsarbeiten, besonders im Zusammenhang mit Sedimentfallen-Experimenten, dienen soll. Im Gegensatz zu dem Arbeitstitel des Vorhabens sind die verschiedenen Coccolithophoriden-Arten des nördlichen Nord-Atlantiks nicht in echten Lebensgemeinschaften gruppiert, sondern reagieren artspezifisch und unabhängig voneinander auf die verschiedenen biotischen und abiotischen ökologischen Parameter. Gemeinsame Vorkommen ergeben sich aus Übereinstimmungen in den Ansprüchen und nicht aus synökologischen Verknüpfungen. Die hauptsächlich steuernden Faktoren sind Wassertemperatur und Lichtintensität für das Vorkommen der verschiedenen Arten; für ihre Häufigkeit ist dagegen vor allem die arteigene Fähigkeit entscheidend, auf die Entstehung von Stratifikation im Oberflächenwasser mit starken Blütenereignissen zu reagieren. Daher wird die Coccolithophoridenflora trotz des Vorkommens von 30 Arten überwiegend von Emiliania huxleyi im Ostteil des Meeresgebietes und Coccolithus pelagicus im Westteil dominiert. Daneben treten schwächere Dominanzen durch Arten auf, die entweder in tieferen Wasserschichten unterhalb der Temperatur-Sprungschicht leben (Algirosphaera robusta) oder die in der produktionsschwachen Herbstperiode die Flora charakterisieren (Syracosphaera marginaporata). Die großen Unterschiede in Aufbau und Stabilität der Coccolithen bewirken, daß viele Bruchstücke und korrodierte Reste in Sedimentfallen-Proben häufig nur mit Schwierigkeiten zu bestimmen sind. Die Aufnahme dieser Partikel in den Katalog soll zukünftige Auswertungen von Sedimentfallen-Material erleichtern.

Teilprojekt B4: Numerische Modelle von Paläoklima, Paläo-Ozeanographie und Sedimentation im spätquartären nördlichen Nordatlantik.

Projektleitung: Prof. Dr. K. Stattegger; Dr. R. Keir, Geomar.

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. C. Schäfer-Neth, Dr. B. J. Haupt, Dr. A. Paul, Dipl.-Geol. M. Schulz, Dipl.-Phys. E. Erchinger.

Kooperation mit: Prof. Dr. M. Sarnthein, Prof. Dr. P. Lemke, IfM Kiel; Prof. Dr. W. Hay, Geomar; Dr. M. Lautenschlager, MPI Hamburg; Prof. Dr. K. Herterich, Univ. Bremen; Prof. Dr. J. Harff,IOW; Prof. Dr. J. Davis, Kansas Geol. Survey; Prof. Dr. D. Seidov, Prof. Dr. R. Slingerland, Penn. State Univ.

Laufzeit: seit 1991 bis 1998.

In guter Übereinstimmung mit den paläoozeanographischen Rekonstruktionen ließen sich mit ozeanischen Zirkulationsmodellen (OZM) drei fundamental unterschiedliche Zustände der thermohalinen Zirkulation (THZ) modellieren: (1) heutiger Zustand mit starker Tiefenwasserbildung; (2) letztes glaziales Maximum (LGM) mit abgeschwächter THZ und etwa 10° nach Süden verlagerten Konvektionsgebieten im Vergleich zu heute; (3) Heinrich-1 Schmelzwasser-ereignis (SWE) mit einem vollständigen Zusammenbruch der THZ im Nordatlantik.

Die globale Quantifizierung von Veränderungen des Ozean-Atmosphäre-Kohlenstoffkeislaufs auf glazial-interglazialen Zeitskalen wurde mit Hilfe eines neu entwickelten biogeochemischen Boxmodells mit 16 ozeanischen Boxen untersucht, das an ein globales OZM gekoppelt ist. Gegenüber dem Kontrollexperiment für den heutigen Zustand führt die Abschwächung der thermohalinen Zirkulation im LGM-Experiment zu einer Abnahme des atmosphärischen CO2-Partialdrucks (pCO2) um 32 µatm. Sensitivitätsexperimente legen nahe, daß neben dieser zirkulationsbedingten Abnahme des pCO2 die Zunahme der Gesamtalkalinität des Ozeans eine wichtige Rolle zur Erklärung der beobachteten glazialen pCO2-Reduktion um 80 µatm spielt. Aufgrund des vollständigen Zusammenbruchs der Tiefenwasserbildung im Nordatlantik erfolgt während des SWE die Ventilation des gesamten tiefen weltozeans über den Südozean. Dies bewirkt eine ozeaninterne Verlagerung von ca. 190 Gt Kohlenstoff vom Indo-Pazifik und Südozean in den Atlantik. Diese massive ozeaninterne Verlagerung hat jedoch praktisch keinen Einfluß auf den atmosphärischen pCO2. Beim Übergang vom SWE-Zustand zum nachfolgenden Interglazial besitzt der Modellozean das Potential, innerhalb von 400 Jahren 60 Gt Kohlenstoff in die Atmosphäre abzugeben.

Angewandte Geologie

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Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. G. Mattheß (Prof. Dr. A. Dahmke (ab 9/1998)

Erfassung und Simulation des anorganischen Stoff-Flusses im Grundwasser vulkanischer Aquifere auf La Palma (Kanarische Inseln).

Erfassung und Simulation des Kohlenstoff-Flusses in einem Wassereinzugsgebiet auf La Palma (Kanarische Inseln).

Projektleiter: Prof. Dr. G. Mattheß. (Förderung: DFG Graduiertenkolleg "Dynamik globaler Kreisläufe im System Erde")

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. T. Bistry, Dr. B. König.

In diesem Forschungsvorhaben konnten die durch die Verwitterung von Silikatgesteinen freigesetzten anorganischen Spezies, sowie organische Komponenten innerhalb des Grundwassers quantitativ erfaßt werden. Die Untersuchungen der ozeanwärts gerichteten Abfuhr aus dem Wassereinzugsgebiet und der bestimmenden chemischen Wechselwirkungen in den vulkanischen Wasser-Gesteins-Systemen tragen zum Verständnis der Stoff-Flüsse zwischen Lithosphäre und Hydrosphäre bei.

Aktueller Stand zur Problematik der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln und ihr Auftreten im Wasser im Bereich der EU.

Projektleiter: Dr. E. Bedbur, Prof. Dr. G. Mattheß. (Förderung: Univ. Bremen)

Mitarbeiter: Dr. B. König.

Kooperation mit: Prof. Dr. M. Isenbeck-Schröter, Dr. Kofod (beide Univ. Heidelberg).

Laufzeit: 1996-1997.

In Kooperation mit dem FB Geowissenschaften der Universität Bremen wurde eine Studie zum aktuellen Stand der PSM-Problematik in der EU erstellt. Obwohl die Datensätze der einzelnen Länder unterschiedlicher Herkunft und je nach Probenentnahme und Analytik unterschiedlich belastbar, konnte ein Vergleich der PSM-Belastung vorgenommen werden. Es zeigte sich, daß je nach geologischer, hydrologischer und je nach wasser- und landwirtschaflicher Praxis die Beurteilung von Pestizidkontaminationen differenziert vorgenommen werden muß. Eine zu grobe Verallgemeinerung der Daten steht einem lokalen Grundwasserschutz entgegen.

Verwitterungsvorgänge in der Ungesättigten Zone im Bereich des Segeberger Forstes

Projektleiter: Dr. E. Bedbur (Förderung : Land Schleswig-Holstein)

Beteiligter Wissenschaftler: Dipl.-Geol. M. Schlieker.

Laufzeit: 1996-1997

Im Winter 1995/96 wurde eine Grundwasserprobenahme an fünf Mehrtiefenbrunnen im Versuchsfeld Segeberger Forst, Schleswig-Holstein, durchgeführt. Die anschließend im Labor ermittelten Analysedaten wurden mit einem Datensatz aus dem Winter 1981/82 verglichen, um die zeitlichen Änderungen der wirksamen Prozesse hinsichtlich der aus Protonenbelastung resultierenden hydrolytischen Verwitterung im System Gestein/Grundwasser zu erfassen. Mit Hilfe einer thermodynamischen Modellrechnung (PHREEQC) konnte eine Tiefenverlagerung der Silikat-Lösung aufgezeigt und Lösungsraten abgeschätzt werden. Das unterschiedliche Verhalten der verschiedenen Puffersysteme konnte aufgezeigt werden.

Hydrochemie der Grundwässer im Bereich des Wasserwerkes Schwentinetal/Kiel

Projektleiter:Dr. E. Bedbur (Förderung: Land Schleswig-Holstein)

Beteiligter Wissenschaftler: Dipl.-Geol. H. Jensen.

Kooperation mit: Stadtwerke Kiel AG

Laufzeit: 1996-1997

Das Wasserwerk Schwentinetal fördert als einziges Wasserwerk der Stadt Kiel aus quartären Sanden. Im Rahmen des Projektes ist es gelungen anhand der chemischen Beschaffenheit der im Schwentinetal geförderten Wässer horizontale und vertikale Zuströmungen zu den Betriebsbrunnen zu ermitteln. Hierzu wurden die Analyseergebnisse regionalisiert. Die Faktoren und Cluster Analyse lieferten Hinweise auf die verschiedenen Grundwasserstockwerke und deren jeweiligen Zustrom zu den Wasserwerksbrunnen.

Hydrochemie der Quellwässer auf der Halbinsel Snæfellsness und im südlichen Ablflußgebiet des Langjökull, Island.

Projektleiter: Dr. E. Bedbur (Förderung: Orkustofnun und Land Schleswig-Holstein)

Beteiligte Diplomanden: H. Biallas, R. Buß, M. Petersen, S. Schmidt,. M. Siemensen, U. Wollschläger.

Kooperation mit: Freysteinn Sigurdsson, Orkustofnun, Island.

Laufzeit: 1997-1998

In einer Geländekampagne im Sommer 1997 wurden in den Untersuchungsgebieten eine Vielzahl von Quellen und Wasserläufen beprobt. Die Wässer wurden auf ihre Hauptbestandteile analysiert. Es konnte die Beschaffenheit der Wässer mit den Fließwegen durch die jeweiligen Gesteine korreliert und in der Genese erklärt werden. Die Wasser-Gesteins-Wechselwirkungen wurden mit Hilfe des Codes PHREEQE modelliert und so Modelle für Lösungs- bzw. Fällungsraten entwickelt werden. Eine Faktoren und Clusteranalyse erlaubte die Gruppierung der Wässer, die basierend auf der Gesamtanalyse Hinweise auf ähnliche Wasser-Gesteins-Wechselwirkungen und auf Grundwasserfließwege gibt. Diese Daten sind für die regionale Wasserbewirtschaftung von großem Nutzen. Sie dienen als wissenschaftliche Entscheidungsgrundlage für die Nutzung der Wässer (Fischzucht, etc.) oder die Planung von Wasserkraftwerken und deren Einfluß auf das Grundwassersystem.

Stadtgeologische Kartierung im Gebiet Rehsenweg (Kiel-Wellingdorf)

Projektleiter: Dr. E. Bedbur (Förderung: Land Schleswig-Holstein)

Beteiligte Diplomanden: S. Schmidt, U. Wollschläger

Kooperation mit: Dipl.-Ing. M. Jahn, Landesberufschule für das Vermessungswesen, Dipl.-Ing. M. Weber, Landesvermessungsamt und Dipl. Ing. Agr. K. Siem, LANU Schleswig-Holstein

Laufzeit: 1997-1998

Im Rahmen zweier Diplomarbeiten wurde eine Stadtgeologische Kartierung in einem stark anthropogen überprägten Kleingartengebiet im Stadtteil Wellingdorf durchgeführt. Durch die differenzierte Aufnahme konnte die Dynamik der anthropogenen Tätigkeit durch Sedimentauf- und -abtrag sowie dessen land- und gartenwirtschaftliche Bearbeitung über die Zeit aufgezeigt werden. Die neben der Sedimentansprache durchgeführte Ingenieurvermessung ermöglicht es, die topografische Lage und Höhe der jeweiligen erbohrten Sedimente auch nach einem zukünftigen Auf- oder Abtrag von Sedimenten jerderzeit zu rekonstruieren. Damit können später Aussagen über die anthropogene Dynamik im Kartiergebiet getroffen werden.

Untersuchungen zur Beeinflussung eines Wasserwerkstandortes durch Militärische Altlasten

Projektleiter: Dr. E. Bedbur (Förderung: Betreiber des Wasserwerkes, Land Schl.-Holstein)

Beteiligte Diplomanden: A. Wehkamp.

Laufzeit: 1998-1999

In der Nähe eines Wasserwerkstandortes werden die möglichen Schadstoffeinträge durch eine militärische Altlast in das Grundwasser erkundet. Hierzu wird zunächst die genaue Funktion und Lage der Bauten auf dem Gelände recherchiert. Auf Grundlage dieser Daten werden gezielt Bodenproben entnommen und auf ihren Gehalt an Explosivstoffen analysiert. In Kombination mit vorliegenden Hydrogeologischen Daten soll eine Gefährdungsabschätzung erfolgen.

Konstruktion und Optimierung von passiven geochemischen Barrieren zur in situ - Sanierung und Sicherung CKW-kontaminierter Aquifere

Projektleiter: Prof. Dr. A. Dahmke (Förderung: BMBF)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. M. Ebert, Dipl.-Geol. R. Köber, Dipl.-Geol. O. Schlicker.

Laufzeit: 1.4.1996 - 31.3.1999

Ziel ist es, die Einsatzmöglichkeiten und die Langzeitstablität von Reaktionswänden mit metallischem Eisen unter verschiedenen hydrochemischen und hydraulischen Randbedingungen zu überprüfen, hinsichtlich des Reaktormaterials (kommerzielles Fe0, palladisiertes Fe0, Fe0/Al0-Gemische) zu optimieren sowie Methoden zur Reaktivierung von passivierten Fe0-Reaktionsräumen zu entwickeln. Im Mittelpunkt des Interesses steht dabei der Prozeß reduktiven Dechlorierung des Modellkontaminanten Trichlorethen (TCE) durch Fe0. Mit Schüttelversuchen konnte gezeigt werden, daß sich die Reaktivitäten verschiedener kommerzieller Eisensorten hinsichtlich des TCE-Abbaus deutlich unterscheiden. Die Durchführung von Säulenversuchen (Maßstab 1:1, Residenzzeit der Lösung 2 Tage) ergab eine Inhibierung des TCE-Abbaus in Anwesenheit der Oxidationsmittel NO3- und CrO42-, des präzipitierenden PO43- sowie eine Beschleunigung des Abbaus in Anwesenheit von Cl- und HCO3- und nach Reduktion von SO42-. Der Bestand der Fe0-bedeckenden Präzipitatschichten (z.B. Fe3O4, FeS, FeCO3) wurde bestimmt und ermöglichte die Validierung geochemischer Gleichgewichtsmodelle. Weiterhin ergaben Optimierungsansätze mit palladisiertem Fe0 eine katalytische Steigerung der TCE-Abbauraten um Faktor 100. Die für die Dimensionierung notwendige Quantifizierung der Abbaukinetik konnte mit der Entwicklung eines mathematischen Modells beschrieben werden.

Pilotversuch zur reduktiven Dehalogenierung von CKW im Grundwasser durch nullwertiges Eisen auf dem Betriebsgelände der Bosch-Telekom GmbH in Backnang

Projektleiter: Prof. Dr. A. Dahmke (Förderung: Bosch-Telekom GmbH, IMES GmbH, BMBF)

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Geol. R. Köber, Dipl.-Geol. O. Schlicker, Dr. M. Ebert

Laufzeit: 1.4.1998 - 28.2.1999

Beim Betrieb einer Pilotanlage (on-site-Fe0-Reaktor) auf dem Firmengelände der Robert Bosch AG in Stuttgart /Backnang ergaben sich Probleme hinsichtlich der geforderten Langzeitreaktivität. Die chlorierten Kontaminanten TCE und 1,2-DCE(cis) wurden mit zunehmender Laufzeit immer langsamer abgebaut. Mit einem am Standort parallel zum Reaktor durchgeführten Säulenversuch sollte die Arbeitsgruppe durch eine umfangreiche Analyse bezüglich der natürlichen Grundwasserinhaltsstoffe sowie der Kontaminanten untersuchen, welche Prozesse für die zunehmende Inhibierung der reduktiven Dechlorierung verantwortlich sind.

Neben dem Abbau der CKW konnten Karbonatfällung, mikrobiell gesteuerte Sulfatreduktion und durch anaerobe Korrosion verursachte Wasserstoffentwicklung als vorherrschende Prozesse erkannt werden. Der durch die anaerobe Korrosion verursachte Anstieg des pH-Werts resultiert in einer Verschiebung der Karbonatspeziesverteilung, welche zur Bildung von Präzipitaten (FeCO3, CaCO3) führt. Besonders in der Anfangsphase, in welcher der wesentliche Rückgang der Abbauraten statt fand konnte Karbonatfällung erkannt werden. Die Inhibierung des Schadstoffabbaus wird somit durch eine Belegung von reaktiven Plätzen an der Eisenoberfläche durch Karbonat-Präzipitate verursacht. Von der zeitlich verzögert einsetzenden Reduktion von Sulfat konnte einen positiver Einfluß auf die Abbauraten erkannt werden. Dies kann die Folge der Nutzung von reaktionsblockierendem Wasserstoff durch die sulfatreduzierenden Bakterien oder die Bildung Galvanischer Zellen zwischen elementarem Eisen und gefällten Eisensulfiden sein.

Abiotischer Abbau von chlorierten Kohlenwasserstoffen an Fe0 am Beispiel der Reaktionswand Rheine

Projektleiter: Prof. Dr. A. Dahmke, Dr. M. Ebert (Förderung Deutsche Bundesstiftung Umwelt, Mull & Partner Ingenieurgesellschaft mbH)

Kooperation mit: Dr.-Ing. W. Möller, Mull & Partner Ingenieurgesellschaft, Garbsen; Bauer und Mourik Umwelttechnik GmbH, Schrobenhausen.

Laufzeit: 11/1997 - 4/1999. Im Rahmen des Projektes wurde am Standort Rheine (Nordrhein-Westfalen) eine Fe0-Reaktionswand als Pilotanlage in den Grundwasserstrom eingebracht. Am Standort liegt eine Kontamination des Grundwassers mit aliphatischen chlorierten Kohlenwasserstoffen vor, wobei das Schadstoffspektrum von Perchlorethen mit Konzentrationen zwischen 10 mg/l und 20 mg/l dominiert wird. Im Rahmen der wissenschaftlichen Betreuung des Projektes wurden Säulenversuche durchgeführt, deren Ergebnisse die Grundlage für die Dimensionierung des in-situ-Reaktors waren. Im Vordergrund standen dabei die Fragen nach der Abbaukinetik der chlorierten Kohlenwassertsoffe, die Quantifizierung der Wasserstoffentwicklung im Fe0-Reaktionsraum und die Langzeitstabilität der Abbauleistung des Reaktors unter in-situ-Bedingungen. Für eine geochemische Modellierung der Prozessen im Reaktionsraum sowie im Abstrom wurden darüber hinaus die Wechselwirkungen zwischen den anorganischen Grundwasserinhaltstoffen und dem Eisengranulat untersucht.

Nach der Installation der Reaktiven Wand am Standort wurden in regelmäßigen Abständen in zwei Transekten über den Reaktionsraum Grundwasserbeprobungen durchgeführt. Die Felduntersuchungen dienen vor allem der Validierung oder Falsifizierung der Erkenntnisse aus den Laborversuchen. Im Hinblick auf zukünftige Anwendungen dieser innovativen Grundwassersanierungsstrategie in Deutschland sind die Forschungsergebnisse eine Grundlage für die Planung und Entwicklung, da die Notwendigkeit von Laboruntersuchungen ebenso wie die Übertragbarkeit der Ergebnisse der Versuche auf Feldbedingungen nachgewiesen werden konnte.

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

Projektleiter: Prof. Dr. A. Dahmke, Prof. Dr. J. Piotrowski (Förderung EU)

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Geol. S. Marczinek

Kooperation mit: Prof. Dr. R. Helmig, Uni Braunschweig; Prof. Dr. E. Suess, Prof. Dr. P. Linke, Dr. M. Schlüter, Geomar; Prof. Dr. V. Kaleris, Uni Patras, Griechenland; Dr. A. Kuijpers, GEUS, Dänemark; Dr. H. Dahlgaard, Dr. C. Groen, Risoe Lab., Dänemark; Prof. Dr. A.M. Davis, Prof. Dr. P. Dando, Dr. I. Rees, School of Bangor, Uni Wales; Prof. Dr. B. Keegan, MIR-UCG, Ireland.

Laufzeit: 01.03.1998 - 28.02.2001.

Arbeitsgebiet: Einzugsgebietes der Eckernförder Bucht

Ziel dieses Projektes ist die Quantifizierung und Modellierung submariner Grundwasserströmungen und Transport-Prozesse in sedimentären Küstenbereichen unter besonderer Berücksichtigung des Methankreislaufs. Untersuchungsgebiete sind die Eckernförder Bucht, Bereiche des Kattegats und der Irischen See. Mit diesem Projekt soll ein Beitrag zur Erforschung des Verhaltens von im Grundwasser gelösten Stoffen beim Austritt aus dem Grundwasserleiter ins Meer geliefert werden. Methan, aufgrund seiner Funktion als Treibhausgas, ist dabei von besonderem Interesse.

Pore-To-Core: Scale-Up Studies of the transport properties of organic pollutants with Natural Attenuation.

Projektleiter: Prof. Dr. A. Dahmke, Dipl.-Phys. M. Mayer (Förderung: EU-Environment & Climate).

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. M. Ebert

Kooperation mit: ICE/HT-FORTH Patras, und IMBB-FORTH Heraklion, Griechenland; TU Delft, Niederlande; GEUS Kopenhagen, Dänemark.

Laufzeit: 1997 - 2000

In diesem Projekt werden die Reaktions- und Transportmechanismen organischer Substanzen im Untergrund von der Poren- bis zur Feldskala untersucht. Zwei Grundwasserbeprobungen und eine Bodenprobennahme dienten zur hydrogeologischen und geochemischen Charakterisierung des Feldstandorts, einer ehemaligen Teer- und Asphaltfabrik in Ringe, Dänemark. Das Grundwasser an diesem Altlaststandort ist vorwiegend mit aromatischen und polyzyklischen Kohlenwasserstoffen kontaminiert. Die gewonnenen Felddaten werden in Strömungs- (ModFlow) und themodynamische (PHREEQC) Modellrechnungen eingehen.

Redoxprozesse von Fe-Mineralphasen in BTX belasteten Grundwasservorkommen am Testfeld Süd - Experimentelle Untersuchungen und numerische Modellierung.

Projektleiter: Prof. Dr. A. Dahmke (Förderung: DFG - Schwerpunktprogramm "Geochemische Langzeitprozesse in anthropogen beeinflußten Sickerwasser und Grundwasser"

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Phys. M. Mayer; Dipl.-Geol. O. Hümmer; Dr.-Ing. W. Schäfer.

Kooperation mit: Uni Stuttgart- Inst. für Wasserbau; Uni Heidelberg - Inst. für Umweltphysik; Uni Tübingen - Inst. für Angew. Geol.; Uni Karlsruhe - Inst. für Angew. Geol.; Uni Konstanz - Fak. für Biologie; Uni Hamburg - Inst. für Biochemie und Meereschemie.

Laufzeit: 1995 - 2001

Ausgehend von der großen Bedeutung der Eisen(III)festphasen als mögliche Elektronenakkzeptoren beim mikrobiologisch katalysierten Abbau organischer Schadstoffe wurden zunächst die Eisengehalte zahlreicher Bodenproben auf einem Altlaststandort mittels naßchemischer Aufschlüsse analysiert. Die Feststoffdaten, sowie Grundwasseranalysen, die vom Institut für Angewandte Geologie der Universität Karlsruhe durchgeführt wurden, dienten zur Erstellung eines reaktiven Transportmodells des Standorts mit dem Multispeciesmodell TBC.

Neben der Quantifizierung der Eisenfestphasen mittels Aufschlüssen wurde die Entwicklung reaktiver Tracer zur Eisenquantifizierung verfolgt. Hierbei wird die Sorption anorganischer Anionen auf den Oberflächen der Eisen(hydr)oxidminerale und die daraus resultierende Retardierung und Deformation der Tracerdurchbruchskurve ausgenutzt.
 
 

Paläontologie und historische Geologie

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Historische Geologie und allgemeine Paläontologie unter paläökologischen Aspekten

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Leiterin der Forschungsgruppe: Prof. Dr. P. Schäfer

Die mit dem Fach verknüpften Forschungsschwerpunkte sind die Fazieskunde und Paläökologie mariner Tier- und Pflanzengruppen unter besonderer Berücksichtigung aktualistischer Arbeitsmethodik. Die zentralen Forschungsthemen sind die Entwicklung mariner (Paläo-) Ökosysteme und die Prozesse biogener Sedimentation. Zukünftig verstärkt werden hierbei auch die möglichen (Wechsel-) Beziehungen zwischen Umweltänderungen sowie exakt faßbaren Mustern und Tempo der Evolution ausgewählter Organismengruppen 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 Untersuchung in der klassischen Landgeologie sind, überprüft und für die Rekonstruktion von Paläoökosystemen genutzt werden.

Paläo-Ökologie mit Ostseediatomeen

Projektleitung: Prof. Dr. P. Schäfer, Prof. Dr. K. Emeis (IOW) (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. A. Kohly

Kooperation mit: Dr. U. Struck (IOW)

Arbeitsgebiet: Zentrale und westliche Ostsee.

Laufzeit: 1996-1999

Die Veränderungen von Diatomeenvergesellschaftungen ausgehend von ihrem Produktionsort in der euphotischen Zone, über den Sinkbereich in der Wassersäule bis in das Sediment werden in der zentralen Ostsee (Gotlandbecken, Bornholmbecken) untersucht. Die Ergebnisse der Wassersäulenuntersuchung aus Sinkstoffallen zum Sedimentationsverhalten und zur selektiven Kieselsäurelösung dienen als Grundlage für die Interpretation rezenter und fossiler Vergesellschaftungen aus Oberflächensedimenten und Sedimentkernen. Das Projekt trägt zu einer verbesserten Kenntnis der Klimaentwicklung, der Produktivitätsänderungen und der Variationen des Paläomilieus über historische und kurze geologische Zeitabschnitte im Ostseeraum bei. So werden rasche Veränderungen in den Diatomeenvergesellschaftungen insbesondere in den laminierten Horizonten des Holozäns in Hinblick auf anthropogene Einwirkungen (Eutrophierung) untersucht.

Perm-Bryozoen

Projektleitung: Prof. Dr. P. Schäfer (Förderung: DFG)

Beteiligter Wissenschaftler: Dipl.-Geol. A. Ernst

Kooperation mit: Dr. J. Paul, Uni. Göttingen; Dr. I. Morozova, Dr. Dimitry Lisitzin, Akad. Wiss. Moskau

Arbeitsgebiet: Germanischer Zechstein, NW-Tethys

Laufzeit: 1996-1999

Das Forschungsvorhaben umfaßt die Neubearbeitung und Revision von Bryozoenfaunen aus dem Perm von Europa. Es werden Bryozoen aus den verschiedenen Zechstein-Becken des mittleren Nordeuropas (Niedersachsen, Thüringen, Polen, England) und dem Schelfmeer der nordwestlichen Tethys in Südeuropa (Karnische Alpen, Sizilien, Tunesien, Slowenien, Griechenland) hinsichtlich ihrer Systematik und Phylogenie, ihrer Paläobiogeographie, ihrer Paläokologie und Faziesabhängigkeit sowie ihrer Bedeutung für den Zusammenbruch und Wandel benthischer Organismengemeinschaften an der Wende Paläozoikum/Mesozoikum untersucht.

Kaltwasserkarbonate in Auftriebsgebieten

Projektleitung: Prof. Dr. P. Schäfer (Förderung DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. B. Bader, cand.Geol. V. Meyer-Stumborg.

Kooperation mit: Dr. J. Schönfeld, Geomar; Dr. R. Henrich, Dr. A. Freiwald, Uni. Bremen.

Arbeitsgebiet: Iberischer Kontinentalschelf

Laufzeit: 1997-1999

Die spätquartäre benthische Besiedlungsgeschichte und Karbonatproduktion auf dem Iberischen Schelf und im Golf von Cadiz im subtropischen Abschnitt des östlichen Nordatlantiks werden in Abhängigkeit von der Entwicklung der Wassermassen untersucht. Die geschichte der karbonatischen Restsedimentdecken wird analysiert sowie die heutigen Produktions- und Akkumulationsstätten für biogene Karbonate auf dem Schelf und am oberen Schelfhang charkaterisiert. Die Bryozoengemeinschaften auf dem Iberischen Schelf und im Golf von Cadiz werden entlang eines NE-SW Transektes mit solchen isolierter untermeerischer Kuppen im subtropischen Sektor des Nordatlantiks einschließlich der Großen Meteorbank verglichen.

Bioturbate Gefüge

Projektleitung: Prof. Dr. P. Schäfer, Dr. F. Werner (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Mag. L. Löwemark, Dr. S. Fu (Essen).

Kooperation mit: Prof. Dr. A. Wetzel, Uni. Basel; Prof. Dr. R. Bromley, Uni. Kopenhagen; Dr. W. Hieke, TU München

Arbeitsgebiet: Iberischer Kontinentalhang und zentrales Mittelmeer.

Laufzeit: 1997-1999

Die auf den Meteor-Expeditionen M39 und M40 aus den Gebieten des Mittelmeerausstrombereichs westlich Gibraltar bzw. im Mittelmeer gewonnenen Sedimentkerne werden nach ihrem Inhalt an Lebensspuren untersucht. Das wissenschaftliche Ziel ist dabei, die Lebensspuren und Bioturbationsgefüge in ihrer paläozeanographisch-ökologischen Aussagekraft vermehrt zu nutzen zu können, in jungen, unverfestigten Sedimenten wie auch in lithifizierten Sedimentgesteinen. Verwendete Methoden sind die Radiographie und bildanalytische Verfahren. Westentlich für den Ansatz sind Vergleiche zwischen Gebieten und Zeitabschnitten mit verschiedenen paläozeanographischen Umweltfaktoren sowie entlang ozeanographischer Gradienten. Es wir dabei auch auf das umfangreiche, in Jahrzehnten angelegte Archiv an Radiographien tiefmariner Sedimentkerne zurückgegriffen.

Rift-Sedimente ODP Leg 173

Projektleitung: Prof. Dr. A. Altenbach (München), Prof. Dr. W. Kuhnt, Prof. Dr. P. Schäfer. (DFG-Förderung, ODP-Schwerpunkt)

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

Arbeitsgebiet: Galiziabank (Offshore NW-Spanien)

Laufzeit: 1997-1999

Es wird die Genese des iberischen Kontinentalrandes während der Atlantiköffnung im Mesozoikum und Alttertiär untersucht. Mit den neuen Daten des ODP-Leg 173 (Sites 1065, 1067-1070) und unter Berücksichtigung der Ergebnisse vorangegangener Untersuchungen (DSDP/ODP Legs) werden die Beziehungen zwischen der tektonischen Geschichte des Kontinentalrandes und der Sedimentationsabfolge, sowie die paläoozeanographische Entwicklung des jungen Nordatlantik-Beckens entschlüsselt. Die Entwicklung der extensionalen Rift-Tektonik im Zusammenhang mit der Öffnung des Atlantiks wird dem Ablauf der zeitgelichen Kompressionstektonik im pyrenäisch-iberischen Raum gegenüber gestellt. Die Ergebnisse sollen zur Entschlüsselung der Rotationsbewegung der Iberischen Platte beitragen und die Paläoozeanographie der westlichen Tethys und dem östlichen Nordatlantik aufzeigen.

Oberkarbonische Karbonatsequenzen

Projektleitung: Prof. Dr. P. Schäfer, Dr. J. Reijmer (Geomar), Prof. Dr. A. Schäfer (Bonn) (DFG-Förderung als Teil eines Bündelantrags)

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

Kooperation mit: Prof. Dr. T. Bechstedt, Uni. Heidelberg; Priv. Doz. Dr. M. Keller, Uni. Erlangen; Priv. Doz. Dr. M. Amler Uni. Marburg; Prof. Dr. H.-G. Herbig, Uni. Köln.

Kantabrisches Gebirge (N-Spanien)

Laufzeit: 1998-2000

Als teilprojekt des Bündels "Von der Beckenentwicklung zur orogenese: Globale versus regionale Steuerungsfaktoren im Jungpaläozoikum Kantabriens" werden hier die Auswirkungen der regionalen und lokalen tektonischen Aktivitäten sowie der globalen Meeresspiegel-Schwankungen auf die sedimentäre Entwicklung im kantabrischen Sedimentationsraum während des Karbons erfaßt. Sedimentologische und seqeunzstratigraphische Untersuchungen siliziklastischer Serien, eingeschleter Karbonate und die Verzahnung dieser Sequenzen mit flachmarinen Karbonatplattformen sollen dazu beitragen, tektonischen und glazioeustatische Prozesse zu trennen und beckenweit zu korrelieren. Als Vorarbeiten für das projekt wurden in den vergangenen 6 Jahren insgesamt 27 Diplomkartierungen im Bereich der Südflanke des Kantabrischen Gebirges einschließlich des Pisuerga-Beckens angefertigt.

Paläobiogeographie

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Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. H. Böger

Paläobiogeographische, evolutionsbiologische und stratigraphische Untersuchungen im Neogen Griechenlands.

Projektleiter: Prof. Dr. H. Böger. (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. N. Mostafawi, Dr. J. Rust.

Arbeitsgebiet: Griechenland.

Trias in Süd-Brasilien.

Projektleitung: Prof. Dr. H. Böger, Prof. Dr. G. Kowalczyk (Frankfurt).

(Förderung: DFG, CNPq)

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Geol. I. Steyer; Dipl.-Geol. R. Rosauro Gaubatz.

Kooperation mit: Prof. Dr. E. Menegotto, Prof. Silverio da Silva und Mitarbeiter (UFRGS, Porto Alegre; UFSM, Santa Maria, Rs, Brasilien).

Rekonstruktion des phylogenetischen Systems ausgewählter Taxa.

Wissenschaftler: Prof. Dr. H. Böger.

Paläontologie und Stratigraphie der Oberkreide NW-Europas.

Projektleiter: Priv.-Doz. Dr. M.-G. Schulz.

Kooperation mit: Prof. Dr. F. Schmid, Gottmadingen.

Nach Abschluß der Bearbeitung und stratigraphischen Auswertung der Belemniten des Conaic und Santon von Bornholm wurde mit der Vermessung und variationsstatistischen Bearbeitung der Belemniten des Obermaastricht NW-Europas begonnen.

Quartärgeologie

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Quartärgeologische Spezialkartierung im Westteil des Oldenburger Grabens (Ostholstein).

Projektleiter: Prof. Dr. K. Duphorn.

Beteiligte Diplomanden: M. Böke, R. Buss, N. Finsterbusch, T. Offen, M. Petersen, M. Siemensen.

Kooperation: Institut für Ur- und Frühgeschichte der CAU, Geomar Kiel.

Arbeitsgebiet: Oldenburger Graben zwischen Oldenburg i.H. und Kleinwessek.

Laufzeit: 1997/98.

Im Rahmen eines interdisziplinären Forschungsvorhabens der beiden o.g. Institute haben 6 Diplomanden unseres Instituts die quartärgeologische Begleitkartierung zu archäologischen Ausgrabungen einer fast 5000 Jahre alten Station des Neolithikums im Westteil des Oldenburger Grabens durchgeführt. Auf der Grundlage einer Handbohrkartierung, bei der eine maximale Endteufe von 23 m erreicht wurde (Institutsrekord), konnten die Hauptlinien der Umweltveränderungen seit dem Ende des Paläolithikums bzw. der letzten Eiszeit rekonstruiert werden. Die wechselvolle Entwicklung begann mit der erosiven Anlage des Oldenburger Grabens durch das nordische Inlandeis. In der spätglazialen Toteiszerfalls-Landschaft bildete sich in der glaziären Hohlform ein großer Eisstausee, der rasch mit bis 15 m mächtigen Schmelzwassersedimenten verfüllt wurde. In den im Altholozän noch offenen Rinnen kam es im Präboreal und Boreal zur Bildung von Mudde und Torf. Während der zweiten Litorina-Phase der Ostsee (ab 3200 Jahren v.Chr.) begann nach 14C-Datierungen sowie nach Pollen-, Mollusken-, Diatomeen- und Foraminiferenanalysen die Ablagerung von marinen bis brackischen Sedimenten. Der Meereseinfluß endete um 200 v.Chr., als der westliche Oldenburger Graben durch den Aufbau von Strandwällen und Küstendünen von der Hohwachter Bucht abgeschlossen wurde. In den aussüßenden Senken und Rinnen bildeten sich erneut Mudden und Torfe, wodurch die Niederung des Oldenburger Grabens weitgehend verlandete und vermoorte. Die Bohrbefunde sprechen gegen einen in der slawischen Archäologie diskutierten schiffbaren Wasserweg zwischen der Ostsee und der wagrischen Fürstenburg Starigard (Oldenburg). Sie sollen auch als Grundlage für weitere quartär- und meeresgeologische sowie ur- und frühgeschichtliche Bearbeitungen dienen.

Quartärgeologische Spezialkartierung in der Umgebung des frühmittelalterlichen Seehandelsplatzes von Groß Strömkendorf bei Wismar.

Projektleiter: Prof. Dr. K. Duphorn.

Beteiligte Diplomanden: H. Biallas, D. Hornschuh.

Kooperation: Institut für Ur- und Frühgeschichte der CAU, Geomar Kiel, Geologisches Landesamt und Landesamt für Bodendenkmalpflege Mecklenburg-Vorpommern sowie weitere Universitätsinstitute.

Arbeitsgebiet: Groß Strömkendorf an der Ostseeküste 7 km nördlich von Wismar.

Laufzeit: 1997/98.

Im Rahmen eines interdisziplinären Forschungsvorhabens des Landesamtes für Bodendenkmalpflege Mecklenburg-Vorpommern und der Universität Kiel haben zwei Diplomanden unseres Instituts die quartärgeologische Begleitkartierung zur archäologischen Ausgrabung eines frühmittelalterlichen Seehandelsplatzes, bei dem es sich nach den bisher vorliegenden Grabungsbefunden wahrscheinlich um das in den fränkischen Annalen genannte Reric handelt, durchgeführt. Die dabei erbohrten Schichten umfassen die Zeitspanne von der letzten Eiszeit bis zur Gegenwart, d.h., etwa die letzten 20.000 Jahre.

Das Eem-Meer in Norddeutschland und angrenzenden Gebieten

Projektleitung: Dr. K. Winn, Dr. H. Erlenkeuser, Leibniz Labor. (Förderung: DFG)

Kooperation mit: Dr. H.-J. Stephan, Dr. H. Temmler und Dr. K. Gurs (Lanu, Schleswig-Holstein); Dr. F.-R. Averdieck (Inst. Ur.- und Frühgesch.); Prof. Dr. A. Mangini, Dipl.-Phys. M. Lomitschka, Dipl.-Phys. S. Laukenmann, D. Hoffmann (IUP, Uni. Heidelberg); Dr. U. Müller (Gla, Mecklenburg-Vorpommern); Dipl.-Geol. P. Frenzel (Uni. Greifswald), Dr. K. Nordberg, Dipl.-Geol.M. Gustafsson (Earth Sci. Center, Göteborg Univ.)

Arbeitsgebiet: Schleswig-Holstein, Mecklenburg-Vorpommern.

Laufzeit: 1.7.1994 bis 30.4.1998.

In den eemzeitlichen Ablagerungen Schleswig-Holsteins überlagern sich Zeugnisse der globalen marinen Entwicklung und der terrestrischen Klimageschichte. Die hohen Ablagerungsraten ermöglichen die Auflösung sehr feiner Details im Ablauf dieser letzten Warmzeit vor ca. 130-120.000 Jahren.

Die Untersuchungen erstreckten sich auf die eemzeitliche marine Folge (eigene Bohrungen bei Dagebüll und Krummland) sowie kürzere limnisch/marine Abfolgen bei Lübeck (Bohrungen des LANU) und Aufschüsse in eemzeitlichen Schollen bei Stohl und auf Rügen. Die Untersuchungen erfaßten vor allem die Foraminiferenfaunen und ihre Isotopensignatur als Spiegel der paläohydrographisch/klimatischen Entwicklung. Sie wurden flankiert durch sedimentphysikalische, magnetische, palynologische und weitere faunistische Analysen sowie radiometrische Datierungen. Die sehr hoch aufgelöste Sequenz bei Dagebüll fällt zum größten Teil in die Nachwärmezeit des Eem und erfaßt Meeresspiegelanstieg, -hochstand und -regression. Die ebenfalls hoch aufgelöste Folge von Krummland umfaßt Spätsaale, Früh- und Hocheem. Zusammen mit den Befunden des Hocheem bei Lübeck und von Rügen zeichnet sich ein großräumigeres hydrographisches Bild ab. Im Hocheem zeigen sich keine gravierenden Klimaoszillationen. Im Eem bestand wahrscheinlich nur in Schleswig-Holstein eine Verbindung zwischen Nord- und Ostsee. Die erheblichen hydrographischen Gradienten entlang dieser Meeresstraße erfordern weitere hochauflösende Beprobungen, um die hydrographischen Entwicklungen der eemzeitlichen Meere sicher korrelieren und in die globale Klimaentwicklung einhängen zu können.

Kristallographie

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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 werden im Bereich der Kristallphysik untersucht. Die Dynamik von Strukturen (kooperativ oder individuell) ist zunehmend Untersuchungsobjekt, nicht zuletzt in unserer Arbeitsgruppe. Immer wichtiger werden Computerexperimente. Diese erlauben Aussagen über Strukturzustände zu erhalten, die Laborexperimenten nicht zugänglich sind. Das kann z.B. sehr schnell ablaufende Reaktionen, kontinuierliche Veränderungen eigentlich sprunghafter Funktionen, im Labor unerreichbare Druck- oder Temperaturbedingungen oder dergleichen mehr betreffen. 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 Arbeitsgruppe ist eine der wenigen, die bei ihrer Arbeit den ganzen Methodenkanon der "Computational Mineralogy" einsetzt.

Nach der Umstrukturierung im Zuge der Bildung des Instituts für Geowissenschaften gehört die Kristallographie nun zu der Arbeitsrichtung "Physik und Chemie der Minerale". Sie ist in zwei Teilbereiche unterteilt, "Experimentelle Kristallographie" und "Computational Crystallography/Mineralogy". Es ist eine besondere Charakteristik der Kieler Kristallographie, daß beide Richtungen sich als zueinander komplementär verstehen, wobei insbesondere druckanhängige Untersuchungen ein Bindeglied darstellen. Dies läßt sich deutlich an den neueren Diplom- und Doktorarbeiten absehen.

Untersuchungsobjekte der Kristallographie in Kiel sind überwiegend, aber nicht ausschließlich, kristallisierte Substanzen von geowissenschaftlicher Relevanz, nämlich Minerale. Das Verständnis ihre 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 Valenzen zur Physik, Chemie, Materialwissenschaft, aber auch zur Biologie.

Mikro-, meso- und makroskopische Charakterisierung von Kristallen mit Domänenwänden und koexistierenden Phasen.

Projektleiter: Prof. Dr. W. Depmeier (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: M. Chall

Laufzeit: ab 7.1997

In diesem Projekt werden ferroelastische und andere Substanzen mit dem Ziel untersucht, die Strukturen und Symmetrien von Domänenwänden und von induzierten Phasenneubildungen an Domänenwänden besser zu verstehen. Die druck- und temperaturabhängigen Untersuchungen sollen den mikro- (10-3 - 102 Å), meso- (102 - 103 Å) und makroskopischen (103 - 106 Å) Bereich abdecken und Methoden hoher Ortsauflösung mit konventioneller Röntgenbeugung und Flächendetektor verbinden. Die Laborexperimente werden von ab initio Rechnungen begleitet (B. Winkler). Untersuchungsobjekte sind Suzuki-Phasen, z.B. CdNa6Cl8, TGC (CH3)4NGeCl3 und Cr-Cl-Borazit, Cr3B7O13Cl.

Neben substanzspezifischen Informationen werden allgemeingültige Erkenntnisse über Domänenwände, über induzierte Phasen, sowie über die Verteilung solcher Mikrostrukturen erwartet. Die Arbeiten sollen mit dazu beitragen, das Instrumentarium für die Untersuchung des bisher nur schlecht zugänglichen, gleichwohl für viele Kristalleigenschaften sehr wichtigen mesoskopischen Längenbereichs zu verbessern.

TMA als Gast in einem harten und einem weichen Wirt - Struktur und Dynamik

Projektleiter: Prof. Dr. W. Depmeier, Priv. Doz. Dr. B. Winkler (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: C. Griewatsch, H. Voigtländer

Laufzeit: ab 9.1996

In diesem Projekt wurden bisher die Wechselwirkungen des Gastes Tetramethylammonium (CH3)4N+, TMA, mit chemisch unterschiedlichen, aber geometrisch verwandten Wirtsstrukturen untersucht. Insbesondere wurden die beiden nanoporösen Strukturen Tetramethylammoniumsodalith N(CH3)4AlSi5O12, TMASOD, und das Gashydrat Tetramethylammaonium-Hydroxid-Pentahydrat N(CH3)4OH.5H2O, TMAHPH, miteinander verglichen. In beiden Fällen handelt es sich um sodalithartige Strukturen. TMASOD besitzt ein kovalent gebundenes Aluminosilikatgerüst, wohingegen in TMAHPH Wasserstoffbrücken die Struktur aufbauen. Vergleichend bezeichnen wir deshalb die erste Struktur als "hart" und die zweite als "weich", um zu unterstreichen, daß in beiden Strukturen die Gerüste deutlich unterschiedlich auf Veränderungen der Dynamik des Gastmoleküls TMA reagieren.

Mikrosondenanalysen und hochaufgelöste Pulverbeugung mit Synchrotronstrahlung halfen bei der Charakterisierung der Substanzen, Pulverdiffraktometrie mit einer Diamantstempelzelle an einem Bildplattendetektor produzierte wertvolle Daten über die Strukturen und ihre Druckabhängigkeiten. Temperaturabhängige quasielastische Neutronenstreuung erlaubte erste Schlüsse auf das ungekoppelte Bewegungsverhalten des TMA in den unterschiedlichen Wirtsstrukturen. Auch wurden an beiden Substanzen NMR-Experimente durchgeführt. Relaxationszeitmessungen an 1H und 13C-Kernen zeigten deutliche Unterschiede in der Form des Reorientierungspotentials des TMA in TMASOD und TMAHPH. In Übereinstimmung damit erlaubte Raman-Spektroskopie den Schluß, daß bei 10 K das TMA in TMAHPH in einem nicht-kugelförmigen Potential eingefroren ist, während das entsprechende Potential bei TMASOD nicht signifikant von der Isotropie abweicht.

Diese Laborexperimente wurden durch anspruchsvolle "ab-initio"-Computer-Experimente auf der Grundlage der Dichtefunktionaltheorie ergänzt. In umfangreichen Rechnungen wurden die Eigenschwingungen des TMA, inklusive der damit verbundenen Änderungen der Molekülgeometrie bestimmt, sowie Orientierungs- und Geometrieoptimierungen von TMASOD durchgeführt. Auch wurde seine Druckabhängigkeit berechnet. Die gefundenen Ergebnisse sind in z.T. in sehr guter Übereinstimmung mit den Laborexperimenten. In einigen Fällen können etwa auftretende Abweichungen von den Ergebnissen klassischer Experimente durch die benutzten Näherungen bei der Lösung der Schrödingergleichung erklären.

Auf jeden Fall erlauben die Rechnungen auf andere Weise nicht oder nur sehr schwer zu gewinnende detaillierte Einsichtnahmen. Beispielsweise betrifft ein im Sinne der Ausgangsfragestellung sehr wichtiges Ergebnis die verschiedenen Verzerrungen des Sodalithgerüstes beim TMASOD als Funktion des Druckes, sowie der Orientierung des TMA-Kations. Durch den Einbau weniger AlO4-Tetraeder in das hauptsächlich aus SiO4-Tetraedern aufgebaute Sodalithgerüst treten lokal starke Verzerrungen auf. Deren Abbau mit der Entfernung von der Störung konnte quantifiziert und gedeutet werden. Es ist zu vermuten, daß diese Ergebnisse für das Verständnis des katalytischen Verhaltens von Zeolithen mit sauren Zentren Bedeutung haben werden. Aus diesem Projekt ist eine Dissertation hervorgegangen.

In Zukunft wird im Rahmen dieses Projektes die Wechselwirkung des Wassers mit dem zeolithartigen Gerüst des Bassanits, CaSO4.0.5H2O, bei variablen Drücken und Temperaturen untersucht.

Beratung und Mitarbeit an Entwicklung und Herstellung von Hochdruckzellen für BENSC

Projektleiter: Prof. Dr. W. Depmeier (Förderung: HMI, FuE)

Beteiligte Wissenschaftler: K. Knorr, B. Annighöfer

Laufzeit: bis 12/1997

In diesem Projekt werden heizbare Hochdruckzellen für Neutronenpulverdiffraktometrie konstruiert, gebaut und hauptsächlich am Steady-State Reaktor des BENSC/Hahn-Meitner-Institut Berlin betrieben. Die erfolgreichen "Kiel-Berlin-Zellen" besitzen ein sehr großes Probenvolumen (bis 1,5 cm3), und erlauben bei Temperaturen bis über 700ºC Drücke bis zu 30 kbar (3GPa). Zur Zeit wird der Einbau in Kryostaten vorbereitet, so daß auch bei tiefen Temperaturen gemessen werden kann.

Mit den Kiel-Berlin-Zellen können neben eine Vielzahl von grundsätzlichen Fragen der Festkörperforschung auch material- oder geowissenschaftliche Probleme untersucht werden.

Hochdruckuntersuchungen im System Zinn-Wolfram-Sauerstoff

Projektleiter: Prof. Dr. W. Depmeier (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: D. Bischke

Laufzeit: 1/96 - 31.10.99

In diesem Projekt werden Phasen aus dem System SnO - WO3 bei hohen Drücken (bis zu 10 GPa) und gegebenenfalls variablen Temperaturen mit Hilfe von Beugungsmethoden untersucht. Unser Interesse an diesen Phasen beruht darauf, daß das nicht-bindende 5s2-Elektronenpaar des Sn2+ stereochemisch aktiv sein kann, wobei es ein Volumen beansprucht, das in etwa dem eines O2- - Ions entspricht. Es eröffnet sich eine interessante Perspektive dadurch, daß unter Druck der Übergang des freien Elektronenpaares des Sn2+ vom sterisch aktiven in den sterisch inerten Zustand möglich wird. Ein derartiger Übergang läßt in der aus O2- - Ionen und freien Elektronenpaaren bestehenden Anionenpackung "Blasen" entstehen, die unter hohem Druck kollabieren sollten. Das sollte tiefgreifende Auswirkungen auf die Struktur haben. Diese Hypothese zu überprüfen und bei positivem Befund den Effekt detailliert zu untersuchen ist Hauptgegenstand des Projektes. Es soll weiter der Frage nachgegangen werden, ob durch hohen Druck SnWO4 in die PbWO4 Struktur überführt werden kann, was ebenfalls durch Passivierung des "lone pairs" des Zinns hervorgerufen werden könnte.

Zur Untersuchung ist die Verwendung von Röntgenstrahlung aus Labor- und Synchrotronquellen, sowie von Neutronen vorgesehen.

Pseudosymmetrie und Modulationen in tetraedrischen Gerüststrukturen

Projektleiter: Prof. Dr. W. Depmeier (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: K. Knorr, D. Többens

Laufzeit: bis 7/1997

Ein Hauptziel dieses Projektes war es, die Möglichkeit des Auftretens von Pseudosymmetrie, insbesondere auch von Modulationen, in tetraedrischen Gerüststrukturen zu untersuchen. Solche Strukturen enthalten Hohlräume (Käfige), in die sie als "Wirt" gerüstfremde "Gäste" (Moleküle oder Ionen) aufnehmen können. Von technischer Bedeutung für Katalyse und Sorption sind solche Systeme dann, wenn die Gäste mehr oder weniger frei in den Wirt eindiffundieren und ihn wieder verlassen können. Um die Rolle unterschiedlicher Topologie und den Einfluß verschieden starker Gast-Wirt-Wechselwirkungen zu untersuchen, wurden die Vertreter zweier Strukturfamilien, nämlich ein Clathrasil und Vertreter einer Mischkristallreihe aus der Familie der Aluminatsodalithe, temperatur- , und zum Teil druck- und zusammensetzungsabhängig untersucht. Für die Untersuchungen kam eine Vielzahl unterschiedlicher experimenteller und auch rechnerischer Verfahren zum Einsatz. Es stellte sich heraus, daß der untersuchte Clathrasil starke Pseudosymmetrie im Zusammenhang mit im Zentrum der Brillouin-Zone auftretenden Phasenumwandlungen aufweist. Dagegen zeigen die untersuchten Aluminatsodalithe komplizierte Phasendiagramme mit verschiedenen kommensurablen und inkommensurablen Strukturmodulationen. Aus diesem Projekt sind zwei Dissertationen hervorgegangen.

Strukturelle, kristallchemische und elektrochemische Untersuchungen an Alkaliinterkalationsverbindungen

Projektleiter: Prof. Dr. W. Depmeier (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: H. Katzke

Laufzeit: bis 10/1997

Mit Hilfe von Röntgenpulverdiffraktometrie und Neutronenbeugung ist am System LixV2O5 untersucht worden, wie sich die Struktur von elektronisch leitenden zweidimensionalen Wirtsgitterelektroden, hier Vanadiumoxid, während der chemischen und elektrochemischen Interkalation von Gastspezies in Abhängigkeit vom Reduktionsgrad und damit in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung ändert. Die Experimente wurden z.T. in situ durchgeführt. Durch gleichzeitige Messung des elektrochemischen Potentials der Reaktion und seiner Änderungen einerseits, und der Charakteristik von Röntgen- und Elektronenbeugungsaufnahmen andererseits, konnten Auskünfte über Strukturierungen der Interkalate und deren x-Abhängigkeit erhalten werden. Es wurden inkommensurabel modulierte Strukturen festgestellt. In einer Phase ist der Modulationsvektor Funktion der Zusammensetzung. Dies ist auch die Phase, die bei Temperaturabsenkung eine gut charakterisierte ferroelastische Phasenumwandlung durchläuft.

Dieses Projekt mündete Ende 1997 in ein Habilitationsstipendium von Frau Dr. Katzke ein (s.u.).

Kristallsynthese und Untersuchung ferroischer Eigenschaften von Boraziten einiger 3d-Übergangsmetalle

Projektleiter: W. Depmeier (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: G. Castellanos (Guadalajara, Mexiko)

Laufzeit: 1/1997 - 12/1998

Im Rahmen diese Projektes werden Einkristalle einiger Borazite der allgemeinen Formel M3B7O13X (M steht für ein zweiwertiges Metall, X repräsentiert eines der Halogene Cl, Br, I) hergestellt und hinsichtlich ihrer strukturellen Besonderheiten, deren Temperatur- und ggf. Druckabhängigkeiten und den damit verknüpften Änderungen der ferroischen Eigenschaften untersucht. Endziel der genannten Untersuchungen ist es, zu einem grundlegenden Verständnis der Beziehungen zwischen den physikalischen Eigenschaften und dem strukturellen Aufbau der Borazite zu gelangen. Das Projekt wird ein Zusammenarbeit mit Dr. G. Castellanos von der Universität Guadalajara, Mexiko, durchgeführt. In Mexiko laufen in diesem Zusammenhang Doktorarbeiten.

Geowissenschaftliches NMR-Spektrometer
 
 

Projektleiter: Prof. Dr. W. Depmeier (Förderung: DFG)

Laufzeit: 1/1997 - 12/1998

Hier haben wir Anteil an dem an der Ruhr-Universität Bochum aufgestellten Geowissenschaftlichen NMR-Spektrometer. Wir haben in der Hauptsache am Kern 27Al gemessen, um für Aluminatsodalithe mit ihren komplexen modulierten Phasen die globale Information der Röntgen, bzw. Neutronenbeugung durch lokale Informationen zu ergänzen.
 
 

Durchführung von theoretischen Untersuchungen zur Frage struktureller Phasenübergänge bei Neutronenstreuexperimenten

Projektleiter: Prof. Dr. W. Depmeier (Förderung: Hahn-Meitner-Institut, HMI )

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. U. Schotte

Arbeitsgebiet:Theoretische Physik

Zusammenarbeit mit: Theoriegruppe des Neutronenstreuzentrums des HMI Berlin.

Laufzeit: 1/1997 - 8/1998

Berechnung der Energie von Domänenwänden

Projektleiter: Priv. Doz. Dr. B. Winkler (Förderung: DFG)

Laufzeit: ab 9/1998

In dem beantragten Projekt sollen die Atomlagen in Domänenwänden und benachbarten Bereichen sowie die Wechselwirkungsenergien von Domänenwändenmit parameterfreien, quantenmechanischen Rechnungen untersucht werden. Weiterhin sollder Einfluß der Domänengröße auf physikalische Eigenschaften (Elastizität, optische Eigenschaften, Bandstrukturen) bestimmt werden. In dem ersten Jahr sollen Rechnungen für NH4X, X=Cl,Br, und für Suzuki-Phasen durchgeführt werden, da für diese Modellsysteme eine Vielzahl von experimentellen Daten vorliegt. In den Ammoniumhalogeniden unterscheiden sich die Domänendurch die Orientierung des NH4-Tetraeder, in den Suzukiphasen wird der Strukturgradient durch die räumliche Änderung des Chemismus hervorgerufen. In der geplanten Fortsetzung sollen Strukturgradienten in Silikaten und Oxiden untersucht werden.

Konstruktion eines neutronographischen Kugelfallviskosimeters (DFG SPP Silikatschmelzen)

Projektleiter: Priv. Doz. Dr. B. Winkler (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: A. Kahle

Laufzeit: Ab 8/1998

In dem beantragten Projekt soll ein Kugelfallviskosimeter zur in situ-Bestimmung der Temperaturabhängigkeit der Viskosität und Dichte von Silikatschmelzen gebaut und angewendet werden.Die Messungen sollen mittels Neutronographie (Absorption von Neutronen bei der Durchstrahlung) erfolgen. Die Charakteristika des geplanten Viskosimeters sind Messungen bei bis zu 2050 K, Zeitauflösung 1/50 s, Fallstrecke der Kugel insgesamt etwa 200 mm, Fallstrecke der Kugel nach Erreichen der Endgeschwindigkeit ~80 mm, Versuchsdauer etwa 5 min - 24 h. In der zweiten Projekthälfte sind Messungen unter Druck bis etwa 2 kbar geplant. Mit Hilfe von Mehrkugelfallversuchen und Absorptionsmessungen soll die Temperaturabhängigkeit der Dichte von Schmelzen vermessen werden.

Dynamik von Molekülen in Mineralen (DFG, B. Winkler)

Projektleiter: Priv. Doz. Dr. B. Winkler (Förderung: DFG)

Laufzeit: bis 4/1998

In dem hier beantragten Projekt wird die Temperaturabhängigkeit der Dynamik von kleinen Molekülen, die in Kanälen oder Hohlräumen in Mineralstrukturen eingelagert sind, untersucht. Die Temperaturabhängigkeit der Dynamik dieser Moleküle wird durch ihre Wechselwirkung mit der sie umschließenden Struktur bestimmt. Das Verständnis dieser Wechselwirkung ist grundlegend für die atomistische Erklärung der Eigenschaften dieser Minerale. In einem ersten Schritt wurde die Dynamik von molekularem in Analcim und Cordierit experimentell mit inkohärenter inelastischer Neutronenstreuung bestimmt. Parameterfreie quantenmechanische Rechnungen haben diese Experimente begleitet und wesentlich zur Modellbildung beigetragen.Basierend auf überraschenden Ergebnissen in Testexperimenten soll nun experimentell die außergewöhnliche Temperaturabhängigkeit der Dynamik von in CaSO4 . 0.5H2O untersucht und mit der Dynamik von anderen kleinen Molekülen in der selben Kanalstruktur verglichen werden. Die bisherigen theoretischen Untersuchungen, die auf Pseudopotential / Conjugate-gradient Rechnungen beruhen, sollen durch 'full potential linearized augumented plane wave' Rechnungen ergänzt werden, um Mischungsexzeßvolumina und elektrische Feldgradienten parameterfrei zu berechnen. Mit Molekulardynamikmethoden soll die Bewegung von H2O Molekülen in Käfigstrukturen simuliert werden.

Entstehungsbedingungen und Charaktersisierung von Superperioden in Pyroxenoiden

Projektleiter: Prof. Dr. M. Czank (Förderung: DFG)

Laufzeit: bis 7/1996

In synthetischen Pyroxenoiden sind unter gewissen Bedingungen sogenannte Kettenperiodizitätsfehler in regelmäßiger Weise eingebaut. Die dabei entstehende Identitätsperiode der Ketten, die bis zu mehreren hundert Ångström betragen kann, wird als Superperiode bezeichnet. Ihre Entstehungsgründe sind noch unklar. Durch Variation der Synthesebedingungen (Chemismus, Temperatur, Druck und Zeit) sollen weitere Existenzbereiche für Kristalle mit Superperioden bestimmt werden. Temper- und Diffusionsversuche einerseits, die Anwendung von spektroskopischen (NMR) und speziellen EM Methoden (Z-Kontrast) anderseits, sollen klären, wie weit ein Ordnungsprozess der Kationen die Enstehung der Superperioden beeinflußt.

Die Überstrukturen und Baufehler der in einigen Synthesen entstandenen Ge0.1Si0.9O2 -Cristobalite sollen weiter untersucht und charakterisiert werden.

Bestimmung von Entmischungstemperatur und Kationenverteilung in Amphibolen

Projektleiter: Prof. Dr. M. Czank (Förderung: DFG)

Laufzeit: bis 9/1997

Entmischungslamellen wachsen oft parallel zu Ebenen kleinster Verspannung zwischen den Gittern der koexistierenden Phasen. Die Lage dieser Ebenen hängt von den Gitterkonstanten und damit auch von der Temperatur ab.

Das Projekt sieht vor, die Temperatur der Entmischung aus der kristallographischen Lage der Lamellen zu bestimmen.

Die Untersuchungen werden in dem bis jetzt erfolgreich bearbeiteten System Cummingtonit-Hornblende vertieft und eventuell auf andere Systeme ausgedehnt. Es ist außerdem vorgesehen, aus den so bestimmten Entmischungstemperaturen und den chemischen Analysen der unterschiedlichen Lamellengenerationen den Solvus des untersuchten Systems zu berechnen. Des weiteren sollen für alle natürlichen Proben durch Heizversuche am Röntgen-Pulverdiffraktometer das thermische Ausdehnungsverhalten bestimmt werden und auf dem Spindeltisch der Zusammenhang zwischen Chemismus und Brechungsindex erarbeitet werden.

Strukturelle und dynamische Untersuchungen an Li+-beladenen Übergangsmetalloxiden

Projektleiter: Prof. Dr. M. Czank (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. H. Katzke (DFG-Habilitationsstipendium)

Laufzeit: ab 1/1998

In diesem Projekt sollen die Strukturen von LixV2O5, LixMn3O4 und LixMn2O4als Funktion der Stöchiometrie und der Temperatur mit klassischen, sowie nicht-klassischen Beugungs- und spektroskopischen Verfahren untersucht werden. Ziel dieser Untersuchungen ist die Bestimmung der Kristallstrukturen im klassischen Sinne langreichwietiger ordnung - inklusive Überstrukturen und Modulationen - unter besonderer Berücksichtigung ordnungsinduzierter Phasenübergänge der Lithiumionen im nano- bis mesoskopischen Bereich. Darüber hinaus sollen durch Aufklärung der Dynamik räumliche und zeitliche Vorstellungen über die Mechanismen des Ionentransports entwickelt werden.

Die erhaltenen Ergebnisse sollen dazu dienen, Modellvorstellungen über die auf atomarer Ebene vorliegenden Wechselwirkungen zu entwickeln und somit zum Verständnis der komplizierten Interkalations- und Phasenumwandlungsmechanismen beitragen. Über substanzspezifische Ergebnisse hinausgehend werden fundamentale Beiträge zum Verständnis der Interkalationsverbindungen allgemein erwartet.

Petrographie

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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 komplexer gesteinsphysikalischer Untersuchungen stehen im Gesteinsphysikalischen Labor des Instituts für Geowissenschaften (Abt. Mineralogie) 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. Die gesteinsphysikalischen Daten werden mit Hilfe mikroskopischer Untersuchungsverfahren (Bildauswertung) mit dem Mineralbestand sowie dem Matrix- und Porenraumgefüge korreliert und interpretiert. Die unter simulierten in-situ Bedingungen durchgeführten Laboruntersuchungen liefern eine wichtige Basis für die Interpretation geophysikalischer Feldmessungen.

Messung elastischer und anelastischer Eigenschaften (Vp, Vs, Q-Vp und Q-Vs) sowie der Gesteinsdichten an Hochdruckgesteinen des Dabie-Sulu Orogens (China)

Projektleitung: Prof. Dr. H. Kern. (Förderung: DFG)

Beteiligter Wissenschaftler: Dr. T. Popp

Kooperation: Prof. Dr. S. Gao, Dr. Z.-M. Jin, Universität Wuhan (VR China)

Laufzeit: seit 1996

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.

Das Ziel dieses Projektes ist die Interpretation der vorhandenen bzw. geplanten (GFZ Potsdam, CAGS Beijing) tiefenseismischen Refraktions- und Reflektionsprofile der oberen Lithosphere Chinas auf der Basis der laborseismischen, mineralogischen und geochemischen Untersuchungen an aufgeschlossenen Krustengesteinen. Zu diesem Zweck wurde als Voruntersuchung zunächst ein vollständiges Profil entlang der Nord-chinesischen Geotraverse bearbeitet.

Aus dem zentralen Teil der Dabie-Mountains sind bisher mehr als 30 repräsentative Gesteinsproben untersucht worden. Die an der Oberfläche aufgeschlossenen amphibolit- bis granulitfaziellen felsischen Gneise sowie die mafischen Granulite und Amphibolite repräsentieren wesentlich die Mittel- und Unterkruste des Nordchina-Kratons. Aus den experimentell bestimmten petrophysikalischen und geochemischen Daten wurde ein hypothetisches Krustenmodell mit einer Unterteilung in obere und mittlere Kruste sowie in eine obere und untere unterteilbare Unterkruste abgeleitet. Mittels der unter simulierten in-situ Bedingungen erhaltenen Labordaten konnten die seismischen Refraktionsprofile lithologisch interpretiert werden. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, daß Eklogite volumenmäßig nur noch im geringen Maße am Aufbau der jetzigen Unterkruste beteiligt sind. Der volumenmäßig größte Teil wurde im Verlauf der geodynamischen Entwicklung des Orogens delaminiert und in den Erdmantel recycelt.

Petrophysikalisch-mineralogische Untersuchungen zur Teufenvariation der Granite des Erzgebirges als Beitrag zur stofflichen Interpretation des Profils DEKORP 3-MVE

Projektleitung: Prof. Dr. H. Kern; Dr. H.-J. Müller (GFZ Potsdam). (Förderung: DFG)

Kooperation mit: Dr. T. Popp, Dr. S. Raab, GFZ Potsdam

Laufzeit: 1991 - 1998 (Abschlußbericht: 22.01.98)

Die im Rahmen dieses Forschungsvorhabens durchgeführten petrophysikalischen Untersuchungen hatten zum Ziel, die Granite der verschiedenen Granit-Massive des Erzgebirges (Aue, Bergen, Eibenstock, Kirchberg) mit Hilfe laborseismischer Untersuchungen im Subsolidusbereich und unter Bedingungen partieller Schmelzbildung bzgl. ihres Geschwindigkeitsverhaltens zu charakterisieren. Dabei stand die aktuellen Frage, ob lithologische Unterschiede als Ursache für die innerhalb der Granite beobachteten seismischen Reflexionshorizonte in Frage kommen, im Vordergrund. Mit den Untersuchungen unter den Bedingungen partieller Schmelzbildung (GFZ Potsdam) sollte ein Beitrag zur Deutung von "low-velocity zones"in der Unterkruste geleistet werden.

Die laborseismischen Untersuchungen im Subsolidus-Bereich ergaben für die verschiedenen Granitmassive des Erzgebirges bei 600 MPa intrinsische Geschwindigkeiten zwischen 5.2 und 6.2 km/s und Gesteinsdichten zwischen 2.59 und 2.70 g/cm2 . Daraus lassen sich nur sehr geringe, lithologische begründete Impedanzkontraste zwischen den verschiedenen Granittypen ableiten. Eine Variation der Granit-Zusammensetzung kann daher nicht als Ursache für die innerhalb der Granitkörper beobachteten seismischen Reflektoren in Betracht gezogen werden.

Messung petrophysikalischer Gesteinseigenschaften an ausgewählten Bohrkern-Proben der Vor- und Hauptbohrung unter lithostatischen und deviatorischen Spannungsbedingungen des KTB Umfeldes

Projektleitung: Prof. Dr. H. Kern. (Förderung: DFG)

Beteiligter Wissenschaftler: Dr. T. Popp

Kooperation: KTB-Feldlabor

Laufzeit: seit 1988 (Abschlußbericht 2.10.97)

Für die Untersuchung und Interpretation der aus Oberflächen- und Bohrlochmessungen erhaltenen geophysikalischen Daten bot die Kontinentale Tiefbohrung der Bundesrepubklik Deutschland (KTB) einzigartige Möglichkeiten. Erstmals war für eine Lokation ein vollständiger, skalenübergreifender Vergleich von seismischen Oberflächenmessungen über Bohrlochexperimente bis zu einer im Falle der Vohrbohrung vollständigen in situ-Beprobung mit begleitenden Labormessungen möglich. Dabei konnte nach unserem Wissensstand in bisher einmaliger Weise der komplexen Beeinflußung gesteinsphysikalischer Eigenschaften Rechnung getragen werden.

Neben der lithologischen Variabilität der Gesteine wurde dabei vor allem der Einfluß von Riß- und Mineralmatrix-bezogenen seismischen Anisotropieeffekten in flachen Krustenteufen untersucht. Dabei konnte der Einfluß der seismischen Anisotropie sowohl im Laborexperiment für einzelne Kernsegmente als auch aufgrund von Feldmessungen für ein komplettes Krustensegment richtungsabhängig quantifiziert werden. Es konnte gezeigt werden, daß zumindest für den Teufenbereich der KTB-Vorbohrung die seismischen in-situ Eigenschaften nicht nur von der Gesteinszusammensetzung (Lithiologie) sondern auch von mikrostrukturellen (effektive Risse) und texturellen Eigenschaften (Gefügeregelung) abhängen. Darüber hinaus weisen die Laborergebnisse darauf hin, das auch intergranulare Fluide sowie das an der KTB-Lokation nachgewiesene deviatorische Spannungsfeld die in situ-Eigenschaften beeinflussen können.

Hinsichtlich großräumiger Schlußfolgerungen ergeben sich für das KTB einige Einschränkungen. Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in erster Linie lokal ausgerichtet, d.h. die Übertragbarkeit auf andere Krustenbereiche ist infolge der Heterogenität bezüglich lithologischem Krustenbau und internem Streßfeld begrenzt. Dennoch haben die hier vorgestellten seismischen Laboruntersuchungen Modellcharakter. Sie dürften hinsichtlich der Qualität und Vielfalt der Messungen einen Maßstab für zukünftige vergleichbare Tiefbohrprojekte darstellen.

Chinese International Scientific Drilling Program (CCSD) im Rahmen von ICDP

Projektleitung: Prof. Dr. H. Kern. (Förderung: DFG,/ICDP)

Beteiligter Wissenschaftler: Dr. T. Popp

Kooperation mit: Prof. Dr. Z. Xu, Prof. W.Yang, Geol. Inst., Beijing; Prof. Dr. S. Gao, Dr. Z.-M. Jin, Uni. Wuhan (VR China)

Laufzeit: seit 1997

Die Volksrepublik China ist neben der USA, Japan und der Bundesrepublik Deutschland offizielles Mitglied im Intercontinental Deep Drilling Program (ICDP). In diesem Rahmen soll in der Provinz Donghai, Süd-Sulu (ähnlich wie beim KTB) zunächst eine 1000m tiefe Vorbohrung und dann eine 5000 m tiefe Forschungsbohrung in kristallinen Hochdruckgesteinen niedergebracht werden. Der Projektleiter ist einer der 6 International Pricipal Investigators.

An relevanten Krustengesteinen, die an der Oberfläche aufgeschlossen sind oder durch Explorationsbohrungen erhalten wurden, werden zur Zeit petrophysikalischen Untersuchungen durchgeführt, um die gesteinsphysikalische Datenbasis (Vp, Vs, Anisotropie, Dichte) in der Sulu-Region zu erweitern. Während der eigentlichen Bohrphase ist dann die Bearbeitung von Kernmaterial vorgesehen. Der Kieler Beitrag stellt dann einen wichtigen Teil des gesteinsphysikalischen Untersuchungsprogrammes dar.

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

Kooperation: Dr. O. Schulze; Dr. U. Hunsche (BGR, Hannover)

Laufzeit: 1998 - 2001

Ziel des Forschungsvorhabens 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. Dabei ist die Untersuchung der Gesteinspermeabilität von Steinsalz sowie der sie beeinflussenden Faktoren von Bedeutung für die Beurteilung der Langzeitsicherheit dieser geologischen Barriere. Im Rahmen eines vorhergehenden Forschungsvorhabens (1995/96) zeigte sich, daß die Beziehungen zwischen Spannungszustand, Verformung, Dilatanz (Auflockerung), Permeabilität sowie den verschiedenen lithologischen Einflußgrößen des Steinsalzes außerordentlich komplex sind.

Erst die gleichzeitige Bestimmung möglichst vieler physikalischer Meßgrößen (z.B. Gas-Permeabilität, Porosität, Vp, Vs und seismische Dämpfungsparameter - Q), wie sie hier in Laborexperimenten bestimmt werden, eröffnet die Möglichkeit, den Gesteinszustand (Gefügezustand) von Steinsalz unter währenden Versuchsbedingungen (Kompression/Extension; Porenflüssigkeitsdruck) hinreichend zu charakterisieren. So konnte in Festigkeitsversuchen anhand der Variation der elastischen Geschwindigkeiten (Vp, Vs) die Lage der Dilatanzgrenze für Steinsalz (Übergang von Kompaktion zu einer verformungsbedingter Auflockerung) als Funktion des Manteldruckes bis 100MPa bestimmt und damit entsprechende Abschätzungen der BGR bestätigt werden.

Gesteinsphysikalische Untersuchungen an Kernproben aus dem Salzstock Epe

Projektleitung: Prof. Dr. H. Kern. (Förderung: Ruhrgas)

Beteiligter Wissenschaftler: Dr. T. Popp

Kooperation: Dr. Behnke (Ruhrgas), Dr. R. Schulze (Pipeline Engg.)

Laufzeit: 1.10.97 - 28.2.98

Die Ruhrgas AG nutzt zur Zwischenspeicherung von Erdgas Untertagekavernen (z.B. im Salzstock Epe, Emsland), die über Solverfahren als nahezu zylindrische Hohlräume (d?80m, h?400m) erstellt wurden. Für die Dimensionierung und Auslegung dieser Kavernen, sowie zur Bestimmung des Speicher- und Mindestdruckes von Erdgas während des Betriebes ist die Kenntnis gesteinsphysikalischer Kennwerte sowie der Durchlässigkeitseigenschaften des Salzgesteins unter in-situ Bedingungen erforderlich.

Im Gegensatz zu älteren Untersuchungen, bei denen die belastungsbedingten Veränderungen der Porenraumeigenschaften z.B. Permeabilität nur vor oder nach einem Verformungsversuch gemessen werden konnten, wurde in den hier durchgeführten Experimenten erstmals simultan während der Belastung (Kompression und Extension) die Gaspermeabilität sowie Vp und Vs gemessen. Insgesamt wurden 10 Verformungsversuche zur Bestimmung der Festigkeits- und Kriecheigenschaften durchgeführt.

Eine wichtige Beobachtung war, daß die Rißgeometrie in Abhängigkeit von der Spannungsgeometrie (Kompression/Extension) variiert, so daß die Gesteinspermeabilität entgegen den vorhandenen Modellen als anisotrope Kenngröße beschrieben werden muß.

Untersuchungen zur metamorphen Zonierung und zeitlichen Entwicklung der archaischen Kruste Süd-Madagaskars

Projektleiter: Dr. D. Ackermand (Förderung: Volkswagen-Stiftung)

Beteiligte Wissenschaftler: Prof. Dr. B.F. Windley, Leicester; GB, Prof. Dr. A. Razafiniparany, Antananarivo, Madagaskar; Dr. T. Razakamanana, Toliara, Madagaskar.

Laufzeit: 1996-2000

Der präkambrische Kraton von Süd-Madagaskar ist infolge tektonischer Fragmentierung mit regional unterschiedlicher Hebung und intensiver Abtragung weiträumig in Krustenniveaus von bis zu 30 km Tiefe aufgeschlossen, wodurch einmalige Einblicke in die lithologische Zonierung der archaischen kontinentalen Kruste gegeben sind.

Vergleichende petrologische Untersuchungen zur Herkunft und Bildung von Al-P- und Al-B-Phasen in Quarzitserien des Pfitscher Jochs (Österreich), der Diamantina Region (Brasilien), der "Schist-Quarzite-Dolomite group" (Madagaskar.

Projektleiter: Dr. D. Ackermand, Prof. Dr. G. Morteani, TU München. (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: A. Horn (Belo Horizonte, Brasilien), T. Razakamanana (Toliara, Madagaskar)

Laufzeit: 1995- 1999)

Al-X-Y-Phosphate und die mit ihnen assoziierten Al-Borate kommen weltweit in Quarzitserien vor. Diese Phasen weisen auf einen ungewöhnlichen Gesteinschemismus und auf ein seltenes Bildungsmilieu hin. Erste Untersuchungen in Bezug auf Herkunft dieser Quarzitserien geben einen Hinweis auf einen subvulkanischen Ursprung mit einer sekundären Überprägung durch Meerwasser.

Methodische Untersuchungen zur Texturanalyse am Beispiel eines Muskovit-Quarzites

Projektleiter: Dr. G. Braun. (Förderung: )

Kooperation mit: Dr. M. Dahms, Geesthacht, Flensburg; Prof. Dr. J. Kruhl, München; Prof. Dr. S. Matthies, Dresden; Dr. N. Olesen, Aarhus; Dr. S. Siegesmund, Göttingen; Dr. K. Ullemeyer, Dubna.

Laufzeit: seit 1995

Die Bestimmung der Orientierung von Kristallen (Texturen) in mehrphasigen Gesteinsproben mit Hilfe von Lichtwellen, Elektronen-, Röntgen- und Neutronenstrahlen führt zu unterschiedlichen Ergebnissen, weil jede Methode die Ergebnisse durch eigene Eindringtiefen, Auflösungen, Einzel- bzw. Summeneigenschaften und sogar Koordinatensysteme beeinflußt. Um diese Ergebnisse vergleichbarer zu machen, wurde eine Vergleichsprobe (Quarz, Muscovit, jeweils ca. 50 Vol.-%) an mehrere Institute geschickt. Die Einzeluntersuchungen (Neutronentextur, U-Tischmessung, Electron-Channeling Methode, Röntgentextur)) liegen bereits vor und werden z. Zt. überprüft. Probleme ergeben sich aus unterschiedlichen Auswertungsmethoden der einzelnen Bearbeiter (z.B. Kristall-Würfel-,Reihenentwicklungs-, Komponentenmethode, Williams/Imhof/Matthies/Winell-Methode), die z.T. auf sehr unterschiedlichen Datenformaten und Darstellungsmethoden beruhen.

Zum Vergleich der Ergebnisse wurden standardisierte Polfiguren für verschiedene Orientierungen berechnet. Danach stimmen die Ergebnisse der verschiedenen Meßverfahren qualitativ gut überein. Im Detail zeigen aber die U-Tischergebnisse die relativ schwächste Information, da z.B. für Quarz nur die Lage der C-Achsen gemessen wird.

Die Untersuchungen werden z. Zt. noch fortgesetzt, wobei der Schwerpunkt in einer Verbesserung der Ergebnisse der Neutronentexturmessungen in Dubna liegt.

Angewandte Mineralogie

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Asbestidentifikation im Rahmen umweltrelevanter Untersuchungen

Projektleiter: D. Ackermand (Auftragsarbeiten)

Die Elektronenstrahl-Röntgenmikroanalyse ist für die Identifikation von Asbesten in Baumaterialien und Raumluft besonders geeignet. Es können Partikel im ursprünglichen Stoffverband oder auf Filter aufgefangene Stäube mit Hilfe des zerstörungsfreien Analysenverfahrens den Asbesten, Asbestersatzstoffen oder anderen Materialien eindeutig zugeordnet werden.

Elektronenstrahl-Röntgenmikroanalyse zur Qualitätssicherung und Schadenanalyse fester Stoffe

Projektleiter: D. Ackermand und Qualitätssachbearbeiter des Unternehmens (Auftragsarbeit)

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.

Experimentelle und theoretische Petrologie

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Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. L. Cemic

Stabilität von Lazulith-Scorzalith Mischkristallen

Projektleiter: Prof. Dr. L. Cemic Projektförderung: DFG

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. Schmid-Beurmann, Dipl.-Min. S. Knitter, Dipl.-Min. T. Steffen.

Laufzeit: 1997-1999.

Natürliche Lazulithe sind Mischkristalle zwischen Lazulith, MgAl2(OH)2(PO4)2, und Scorzalith, FeAl2(OH)2(PO4)2. Lazulithe wurden aus aluminiumreichen Metaquarziten, alterierten Vulkanite, alpinen Klüften und Pegmatiten beschrieben. Aus den angegebenen Paragenesen kann für die Lazulithe ein Stabilitätsfeld beginnend mit der Grünschiefer- bis zur Amphibolithfazies angenommen werden.

Im diesem Projekt wurden die Stabilitätseigenschaften von Scorzalith, FeAl2(OH/PO4)2 und von Lazulith, MgAl2(OH/PO4)2 - Scorzalith, FeAl2(OH/PO4)2 Mischkristallen in Abhängigkeit von Druck, Temperatur und Sauerstoffugazität ermittelt.

Das Stabilitätsfeld von Scorzalith wurde im P-T-Bereich zwischen 487 und 684°C und zwischen 0.1 und 0.3 GPa in Hydrothermalexperimenten unter der Sauerstoffugazität des Ni/NiO-Puffers untersucht. Scorzalith zerfällt unter diesen Bedingungen gemäß der Reaktion: FeAl2(OH/PO4)2 <=> FeAlPO4O + a -AlPO4 (Berlinit) + H2O. Die Reaktionsenthalpie und -entropie für Standardbedingungen wurden zu HR0 = 94(13) kJ und SR0 = 180(16) JK-1 bestimmt. 57Fe-Mößbaueruntersuchungen ergaben, daß ungefähr 4% des Gesamteisens in Scorzalith dreiwertig vorliegen.

Glieder der Reihe Lazulith - Scorzalith wurden hydrothermal bei T= 485°C und P= 0.3 GPa unter kontrollierten Sauerstoffugazitäten hergestellt. Röntgenpulver und 57Fe-Mößbaueruntersuchungen zeigten, daß unter diesen Bedingungen eine vollständige Mischreihe gebildet wird. Die 57Fe-Mößbauerspektren, die die Gegenwart sowohl von zwei- als auch von dreiwertigem Eisen anzeigen, werden durch ein Defektmodell mit einer Verteilung der dreiwertigen Ionen sowohl über die Me2+ als auch die Al3+-Positionen und Leerstellen auf der Me2+-Position interpretiert.

Untersuchung der Stabilität und Kristallchemie von gemischtvalenten Fe - Hydroxy - Phosphaten des Lazulith - Typs

Projektleiter: Dr. Schmid-Beurmann Projektförderung: DFG

Beteiligte Wissenschaftler: Chem.-Ing. P. Kluge.

Laufzeit: 1997-1999.

Die Bildung heterovalenter Substitutionsmischkristallreihen stellt bei den Fe-Hydroxyphosphaten eine weit verbreitetes Phänomen dar. Ihre Bildung basiert auf der Substitution Fe2+ <=> Fe3+. Dieser Ersatz macht einen Ladungsausgleich notwendig, der durch die Bildung von Fehlstellen auf den Fe-Positionen oder durch oxydative Dehydrogenierung erfolgen kann.

In dem Projekt sollen die Phasenbeziehungen und die Kristallchemie gemischtvalenter Fe - Hydroxyphosphate des Systems FeO - Fe2O3 - P2O5 - H2O in Abhängigkeit von Druck, Temperatur und Sauerstoffugazität untersucht werden. Hierbei handelt es sich um Barbosalith, Fe2+Fe3+2(OH)2(PO4)2, und um Mischkristalle des Systems Fe2PO4O - Fe4(OH)3(PO4)3. Diese Verbindungen werden z. Zt. von anderen Gruppen als Kandidaten für Katalysatoren zur Herstellung von Metacrylsäure untersucht. Da sie vermutlich zu Beginn der Katalyse eine Änderung ihrer Zusammensetzung und ihres Oxydationszustandes erleiden und der Fe2+/Fe3+ - Gehalt wesentlich für ihre katalytischen Eigenschaften ist, wird eine Untersuchung der Phasenbeziehungen dieses Systems und der Fe-Verteilung in diesen Phasen zur Klärung der katalytischen Prozesse beitragen können.

Die experimentellen Untersuchungen zeigen, daß Barbosalith, Fe2+Fe3+2(OH)2(PO4)2, und Glieder der Reihe Fe2PO4O - Fe4(OH)3(PO4)3 unter hydrothermalen Bedingungen bei 0.3 GPa zwischen 400 und 600°C hergestellt werden können. Barbosalith zersetzt sich bei Temperaturerhöhung in eine Paragenese bestehend aus der Verbindung Fe7(PO4)6 und einem Glied der Mischreihe Fe2PO4O - Fe3+4(PO4/OH)3. 57Fe-Mößbauerspektroskopische Untersuchungen zeigen, daß entsprechend reinem Fe2PO4O die festen Lösungen des Systems gemischtvalentes Fe2.5+ enthalten.

Impedanzspektroskopie an Al-dotiertem Fayalit und Mg - Fe-Olivin unter definierten thermodynamischen Bedingungen.

Projektleiter: Prof. Dr. L. Cemic Projektförderung: DFG

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Chem. M. Neumaier.

Laufzeit: 1996 - 1999

Prozesse, die mit einem Massentransport verknüpft sind, wie Diffusion, Festkörperreaktionen oder Kriechen, basieren auf der Bildung und dem Transport von Punktfehlstellen, deren Konzentrationen eindeutig von den aufgeprägten äußeren Bedingungen wie Druck, Temperatur und Komponentenaktivitäten abhängen. Im Falle elektrisch geladener Fehlstellen können die Gesetzmäßigkeiten der Fehlstellenbildung und deren Transport durch Messungen der elektrischen Leitfähigkeit erforscht werden.

Im Rahmen dieses Projekts werden die Impedanzspektren von Al-dotiertem Fayalit gemessen. Die Ergebnisse dienen der Klärung des in den Vorarbeiten häufig beobachteten abnormen Verhaltens der elektrischen Leitfähigkeit von Fayalit, das sehr wahrscheinlich durch das Vorhandensein aliovalenter Ionen bedingt wird. Die sich anschließenden impedanzspektroskopischen Messungen am Mg-Fe-Olivin dienen der Ermittlung der T-fO2-x (Abweichung von der strengen Stöchiometrie)-Stabilität von Olivin und somit der Ermittlung der Sauerstoffugazität des oberen Erdmantels

Durch die Bestimmung der zeitlichen Änderung der elektrischen Leitfähigkeit nach einer stufenweisen Änderung der Sauerstoffugazität, soll der mittlere chemische Diffusionskoeffizient der ladungstragenden Spezies bestimmt werden.

Bestimmung thermophysischer und thermochemischer Eigenschaften von Phasen im System Li2O-Na2O-Al2O3-SiO2-H2O (LNASH).

Projektleitung: Prof. Dr. L. Cemic; Prof. Dr. N.D. Chatterjee, Bochum. Projektförderung: DFG

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. D. Faßhauer, Bochum.

Laufzeit: 1997 - 1999

Die internkonsistenten thermodynamischen Daten bilden heute die Basis für die Erstellung von Phasendiagrammen. Die Zahl der thermodynamisch charakterisierten Minerale ist bisher noch relativ klein, daher sind Charakterisierungen weiterer Minerale unbedingt erforderlich.

Im Rahmen dieses Projekts werden die thermophysischen und thermochemischen Daten der Phasen des Systems Li2O-Na2O-Al2O3-SiO2-H2O (LNASH) gemessen. Im einzelnen wurden und werden folgende Arbeiten durchgeführt:

a) Messungen der Molwärmen von a -Eukryptit, Cookeit und Ephesit im Tief- und Hochtemperaturbereich.

b) Lösungskalorimetrische Bestimmung der Bildungswärme von Petalit

c) Bestimmungen von P-V-T-Daten von a -Eukryptit, ß-Spodumen, Cookeit, Ephesit und Petalit

Die erzielten Meßdaten werden anschließend simultan mit der Bayes-Methode zu einem internkonsistenten Datensatz verarbeitet.

Thermodynamische Eigenschaften von Tschermak’s substituierten Fe-Biotiten.

Projektleiter: Prof. Dr. L. Cemic; Priv. Doz. Dr. E. Dachs, Salzburg. Projektförderung: Österreichischer Fond für Förderung der Wissenschaften

Beteiligte Wissenschaftler: A. Benisek

Laufzeit: 1996 - 1999.

Die jetzige Kalibrierung des Biotit-Granat-Geothermometers beruht auf der Annahme einer idealen Mischbarkeit sowohl im Biotit- als auch im Granatsystem. Diese Annahme stellt eine grobe Vereinfachung dar. Insbesondere das Biotitsystem ist weit entfernt von einem idealen Verhalten. Offensichtlich bedingt durch die strukturellen Verhältnisse enthält der reine Annit auch bei niedrigsten Sauerstoffugazitäten neben dem zweiwertigen immer auch geringe Anteile dreiwertigen Eisens. Dies beeinflußt das thermodynamische Verhalten von Biotiten erheblich.

An synthetischen Biotitmischgliedern aus der Mischkristallreihe Annit - Siderophyllit wurden im Temperaturintervall zwischen 143 und 623 K Molwärmen gemessen. Im Temperaturbereich von 143 bis ca. 240 K ist ein linearer Verlauf der Molwärmen mit der Zusammensetzung zu beobachten, wobei die Molwärme mit dem Al-Einbau (Feoct + Sitet ® Aloct + Altetr) sukzessive niedriger wird. Oberhalb dieses Temperaturbereiches kommt es jedoch zu Überschneidung der cp-Kurven. Die Fe-reichen Biotite besitzen hier einen flacheren Verlauf als die Al-reichen.

Desweiteren wurden von allen Mischgliedern die Schwingungspektren mit einem FTIR-Spektrometer gemessen.

Ein Vergleich der aus den Schwingungspektren berechneten Entropien bei 973 K zeigt eine Diskontinuität innerhalb der Mischkristallreihe.

Geophysik

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Präferenzielle Fließwege: 3D Wasser- und Stoffdynamik in heterogenen Medien.

Projektleiter: Prof. R. Meißner. (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Prof. Dr. W. Rabbel, Dr. H. Stümpel, Dr. S. Attia al Hagrey; Dipl.-Geophys. D. Wachsmuth, Dipl.-Geophys. C. Müller, Dipl.-Geophys. J. Köneman, Prof. Dr. P. Widmoser, Priv. Doz. Dr. B. Lennartz, Dipl.-Ing. agr. H. Hartwigsen, Dipl.-Ing. G. Klose, Dipl.-Geol. B. Schmalz, Dipl.-Geogr. M. Nies, Dipl.-Ing. agr. J. Michaelsen, Dipl.-Ing. agr.T.Schubert-Klempnauer, H. Zitscher.

Kooperation mit: Prof. Dr. K. Roth, Uni Stuttgart Hohenheim; Priv. Doz. Dr. E. Danckwardt, Uni Leipzig; F. Göttsche, FZ Karlsruhe; Prof. Dr. W. Hackbusch, Dipl.-Math. J. Burmeister, Informatik, Kiel; Dr. K. Spitzer, GGA Hannover; Dr. V.P. Dimri, NGRI, Hyderabad; Dr. K. Leurer, Dr. M. Prasad, Stanford Univ.; Prof. Dr. Ulriksen, Lund Tech.; Dr. A. Weller, TU Clausthal; Prof. Dr.M.I. Ferreira, T. Afonso do Paco, Inst. Agronomia, Lissabon; Geoserve, Kiel; Georadar GmbH, Essen; SFB 192, JNICT-STRD/AGR/159/92

Arbeitsgebiet: Uni-Kiel Campus, Hohenschulen (bei Kiel); Lissabon, Portugal.

Laufzeit: 1994- 2000

Die heterogene vadose Zone kontrolliert den Transport, Abbau und die Speicherung von Kontaminationen (z.B. Pestiziden). Präferenzielle Fließwege vermindern die Filterwirkung des Bodens. Der Schutz des Grundwassers vor möglichen Verunreinigungen ist das Leitmotiv dieses Projekts. Durch den Einsatz von Geoelektrik, Georadar, Tensiometer, TDR und Tracertechnik sollen die komplexen Fließprozesse im Boden in Raum und Zeit ausreichend beschrieben und aufgelöst werden.

Mehrere Infiltrationsexperimente wurden sowohl in einem Großmodell (auf dem Universitätscampus in der Leibnizstraße) unter kontrollierten Bedingungen als auch im Feld mit natürlichen Bodenheterogenitäten durchgeführt. Für die Auswertung wurde ein elektrische3D Widerstandsvorwärtscode entwickelt, das besonders die speziellen Randbedinungen des Großmodels berücksichtigt. Die Eignung unterschiedlicher Algorithmen für eine Inversion werden getestet. In Hohenschulen (bei Kiel) wird die Bodenfeuchte aus dem Niederschlag mit Hilfe hydrologischer, petrophysikalischer und meteorologischer Messungen über eine Zeitraum von 2 Jahren beobachtet und modelliert. Auf einer tropfbewässerten Obstplantage (bei Lissabon, Portugal) wird die Wasserverteilung im Wurzel- und Bodenbereich kartiert. Beide Arbeiten dienen der Optimierung pflanzenbaulicher Produktionssysteme im Hinblick auf Leistung und Ökologie.

In den nächsten 2 Jahren werden weitere Untersuchungen im umgebauten Großmodel mit Beteiligung zusätzlichen Methoden wie IP und SP durchgeführt. Hydrologische Simulationen werden für die Modellierung der Bodenwasserflüsse und des Stofftransports eingesetzt.

GEDEPTH II-Az IIC5-Me 1570 "Geophysikalische Untersuchungen zur Entstehung des Tibetplateaus

Projektleiter: Prof. Dr. R. Meissner. (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. James Mechie, GFZ-Potsdam, Prof.Dr.Rainer Kind,GFZ-Potsdam, Prof. Dr. Lothar Ratschbacher, Univ.Wuerzburg, Prof. Dr.R.Meissner, Univ. Kiel; Diplomand: Tonio Kling, Geophysik,Kiel.

Kooperation mit: Dr. Mechie, (federführend), Prof. Dr. Kind, Potsdam; Prof. Dr. Ratschbacher,Würzburg.

Laufzeit: 1998-2000

Als Fortsetzung früherer seismischer und seismologischer Arbeiten in Süd-Tibet (2 Veröffentlichungen in Revision) wurden ab Sommer 1998 30 seismologische Stationen für eine Dauerregistrierung längs eines 600 km langen Profils in Nord-Tibet aufgestellt. Die Seismometer sind mit Solarzellen ausgerüstet und überwintern dort. Neben der einjährigen Registrierung lokaler und entfernter Erdbeben wurden im Juli 1998 die Signale acht großer Schüsse aufgenommen, die vom US-amerkanischen Partner längs des Profils gezündet wurden. Zur Zeit werden Laufzeitdiagramme erstellt und erste Modellierungen versucht. Danach gibt es in Nord-Tibet ausgeprägte Kanäle niedriger Geschwindigkeiten (vermutlich Schmelzen) in der mittleren Kruste und eine geringere Tiefe der Moho-Grenzfläche als in Süd-Tibet.

Archäometrie und Geophysik

Projektleiter: Dr. H. Stümpel (Förderung: DFG + versch. Stiftungen)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. F. Demirel, Prof. Dr. W. Rabbel.

Kooperation mit versch. Instituten der Archäologie oder Landesämtern

Arbeitsgebiet: Europa und Vorderasien

Laufzeit: seit 1990

Im Rahmen der Archäometrie werden mit Hilfe geophysikalischer Prospektionsmethoden archäologische Objekte im Untergrund gesucht bzw. kartiert. Unterschiedliche Lokationen, wie hethitische Bauwerke in Zentralanatolien, hellenistische Stadtanlagen an der türkischen Westküste und auf dem Pelopones, römisch-keltische Oppida in der Eifel oder slavische Siedlungen an der Ostsee, bieten eine Vielfalt an unterschiedlichen Fundsituationen. Als schnellstes Verfahren mit der höchsten lateralen Sampledichte von 0,20 x 0,20m wird vorrangig die geomagnetische Kartierung eingesetzt. Danach folgen bei Bedarf die Geoelektrik und das Georadarverfahren. Für spezielle Fragestellungen, wie z.B. der Erkundung zusedimentierter Hafenbecken, wird auch die 3D SH-Seismik benutzt. Der Einsatz verschiedener physikalischer Prospektionsverfahren am selben Objekt soll im Zusammenhang mit evtl. bekannten geologischen Parametern eine bessere Ansprache der Zielobjekte, wie Struktur oder Baustoffe, ermöglichen und damit auch Fehlinterpretationen zu vermeiden helfen.

Kanaren-Poseidon: Sedimentationsgeschichte des Kanarischen Beckens.

Projektleiter: Dr. F. Theilen, Prof. Dr. B. Milkereit (Förderung: BMBF)

Beteiltigte Wissenschaftler: Dipl.-Geophys. C. Müller

Kooperation mit: Prof Dr. H.-U. Schmincke, Dr. R. Rihm, Geomar; Aarhus Univ., Dänemark.

Laufzeit: 1.10.1997 - 30.9.1998

Das Gesamtziel des Vorhabens besteht in der Klärung der Frage nach dem Einfluß von Mantelplumes auf die tektonische und morphologische Gestaltung des Meeresbodens sowie auf die Sedimentationsgeschichte in seiner Umgebung im Bereich des kanarischen Rückens.

Die Aprons der vulkanischen Inseln sind im wesentlichen durch Hangrutschungen und Debrisflows charakterisiert, während in den angrenzenden Nord- und Südkanarischen Becken eher eine Tiefseesedimentation vorherrscht. Zur Erfassung der Dynamik der Ablagerungsprozesse wurden gleichzeitig Fächerlotkartierungen mit dem GLORIA-Sidescan-Soar und mehrkanalige reflexionsseismische Verfahren eingesetzt. Die Kombination einer hochauflösenden bathymetrischen Vermessung, die weit über die Seekartengenauigkeit hinaus geht, mit reflexionsseismischen Untersuchungen stellt ein relativ neues Konzept dar, das eine wesentlich höhere Aussagekraft verspricht als die bisherige Vorgehensweise.

Die kombinierte Auswertung zeigt, daß an den Hängen Strukturen im Untergrund sehr gut mit Formen des Meeresbodens korrelieren. Diese Ablagerungsformen setzen sich beim Übergang zur Tiefsee unterhalb des klar geschichteten, durch ungestörteTiefseesedimentation charakterisierten Meeresbodens fort.

Eines der wesentlichsten Ergebnisse stellt die Entdeckung ausgeprägter Bright Spots im Südkanarischen Becken dar. Hier handelt es sich offensichtlich um ausgedehnte Gasreservoirs. Ihre Entstehung und die Frage, ob es sich hierbei um Methan oder um CO2-angereicherte Gase vulkanischen Ursprungs handelt, sind jedoch noch nicht geklärt und werden Gegenstand weiterer Vorhaben sein.

Submarine Gasreservoirs - ein Beitrag zum volatilen Stoffkreislauf?

Projektleiter: Prof. Dr. B. Milkereit, Dr. F. Theilen (Förderung: DFG)

Beteiltigte Wissenschaftler: Dipl.-Geophys. C. Müller

Laufzeit: 01.10.98 bis 30.09.99

Im Apron des kanarischen Vulkansystems sind mit Hilfe hochfrequenter Mehrkanalseismik erstmals Hinweise auf gigantische submarine Gaslagerstätten gefunden worden. Magmatische Gase stellen einen wesentlichen Beitrag zum Stoffkreislauf eines vulkanischen Systems dar; die Zwischenspeicherung von Treibhausgasen in sedimentären Reservoirs entzieht magmatische Gase der direkten Beobachtung und verfälscht somit die Massenbilanz. Das Projekt befaßt sich mit der Integration vorliegender ODP-Bohrungen (ODP-Leg 157) und neuerfaßter seismischer Daten (FS "POSEIDON" Reise 236), sowie der Charakterisierung und Modellierung der sedimentären Gasreservoirs. Im Rahmen des Forschungsvorhabens werden die im ODP Leg 157 erfaßten Geschwindigkeits-, Dichte- und Leitfähigkeitslogs auf reservoircharakteristische petrophysikalische Parameter wie Porositäten und Permeabilitäten hin untersucht. Die gestapelten, true amplitude prozessierten seismischen Daten werden invertiert, um die petrophysikalischen Parameter, die durch die Bohrung (ODP-Leg 157, site 956) bekannt sind, in den Tiefseebereich zu extrapolieren. Erste Ergebnisse, unterstützt durch Modellrechnungen, bestätigen den Trend hin zu einem starken, negativen Impedanzkontrast, verursacht durch Ansammlungen von Fluiden (z.B. CO2, CH4).

Geotechnische Projekte

Projektleiter: Dr. F. Theilen (Förderung: Industrie)

Beteiltigte Wissenschaftler: Dipl.-Geophys. C. Müller

Laufzeit: 01.06.98 bis 31.12.98

Die Arbeitsgruppe befaßte sich mit zwei geotechnisch ausgerichteten Vorhaben. Hierbei handelte es sich um die Lokalisierung von Steinpackungen mit hochauflösender Reflexionsseismik im Hamburger Hafen. Die Arbeiten erfolgten im Zuge der Erweiterungen von Kai-Anlagen. Im Rahmen des zweiten Vorhabens wurden in Zusammenarbeit mit dem Wasser-und Schiffahrtsamt in Brunsbüttel Untersuchungen des Kammerbodens der Schleuse Brunsbüttel hinsichtlich seines Zustands und der Sedimentbedeckung durchgeführt. Generell wird vom Institut die Weiterentwicklung hochauflösender Verfahren für geotechnische Anwendungen betrieben. Hierzu gehören sowohl die Einführung mehrkanaliger reflexionsseismischer Verfahren zur strukturellen Erkundung des Untergrunds als auch die Anwendung reservoir-geophysikalischer Untersuchungsmethoden zur Bestimmung von Sedimenteigenschaften.

Vergleichende Planetologie

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Leiter der Forschungsgruppe: Prof. Dr. P. Janle

Die Planetenforschung beschäftigt sich mit dem Aufbau und der Evolution von planetaren Körpern, wobei die Erde als Planet mit einbezogen ist. Die Methodik der Forschung besteht zum einen aus der Bearbeitung des umfangreichen Bildmaterials von Planetenoberflächen und zum anderen aus geophysikalischen Modellrechnungen. Für die Auswertung der Bilddaten wurde ein modernes Bildverarbeitungslabor aufgebaut. Hiermit werden geologisch-tektonische Analysen von Planetenoberflächen erarbeitet, die als Grundlage für geophysikalische Modellrechnungen verwendet werden. Die Modellrechnungen umfassen vorwiegend die Lithosphäre und den obersten Mantel. Grundlage dafür sind mit künstlichen Satelliten ermittelte Dopplerschweredaten von Mond, Mars und Venus. Weiterhin werden Durchbiegungen der elastischen Lithosphären und die Spannungsverteilungen an der Oberfläche durch topographische Auflasten berechnet. Aus diesen Modellen kann man auf die elastische Dicke und Biegesteifigkeit der Lithosphäre schließen. Ergebnisse aus anderen Disziplinen wie Geologie, Geomorphologie, Petrologie und Astrophysik werden zur Interpretation der Modelle herangezogen.

Die tektonische Entwicklung des Mars

Projektleiter: Prof. Dr. P. Janle (Förderung: DARA/DLR)

Beteiligte Wissenschaftler: Dr. P. Weddeling, Dipl.-Geophys. P. Chmarzynski, Dipl.-Geophys. M. Hammer, Dipl.-Geophys. J. Koulouris.

Kooperation mit: Prof. Dr. G. Neukum, Inst. f. Planetenerkundung der DLR, Berlin; Dr. J. Head, Brown Univ., Providence, USA; Dr. A.T. Basilevsky, Vernadsky Inst., Moskau, Russland.

Arbeitsgebiet: Mars

Laufzeit: 1996-1997

Dieses Forschungsprojekt war Teil des High Resolution Stereo Camera (HRSC) Kameraexperiments unter der Leitung von Prof. Dr. G. Neukum, DLR, Berlin. Ziel dieses Vorhabens war es aus der Kombination von Bildanalysen (Lineamentkartierung), topographischen und Schweredaten vom Mars Lithosphärenmodelle zu erarbeiten. Dabei sollten hochauflösende Bilder und topographische Daten der russischen Mars 96 Mission genutzt werden. Die geophysikalische Modellierung beruht auf zwei Grundlagen. (1) Berechnung der Lithosphärenflexur unter topographischen Auflasten und Berechnung der dabei auftretenden Spannungen; (2) Berechnung von Schweremodellen. Die Untersuchungen wurden, bis auf die Spannungsmodellierung, dreidimensional durchgeführt. Durch das Scheitern der Mars 96 Mission wurde auf vorhandene Datensätze von Mars, Venus und Erde zurückgegriffen, um die methodischen Entwicklungen durchzuführen. Erste Erfahrungen der Flexur-Schwere-Modellierung wurden im Rahmen einer Diplomarbeit von Piotr Chmarzynki anhand von Tiefseekuppen des St. Helena Hotspots im Atlantik gewonnen. Die Modellierungen ergaben eine effektive Lithosphärenmächtigkeit von 7-10 km. Das ist weniger als der Erwartungswert von 20 km für eine 36 Millionen Jahre alte Lithosphäre aber mehr als für vergleichbare polynesische Hotspots. Erste Erfahrungen in der Bildbearbeitung wurden mit der aufgebauten EDV Hard- und Software anhand von Venusradarbildern gewonnen. Die Methodik der Kombination der Bildanalyse mit geophysikalischen Modellierungen wurde anhand des vulkanischen Komplexes Alba Patera auf dem Mars entwickelt. Zuerst wurde eine Lineamentstratigraphie auf der Basis der Vikingbilder erarbeitet. Dann wurden 3D Lithosphärenflexur- und Schweremodelle mit den 3D topographischen Massen als Auflast entwickelt. Zum Schluß wurden die Oberflächenspannungen unter einer punktförmigen Auflast berechnet. Aus der Korrelation der Spannungen mit den Alba-Lineamenten ergibt sich eine Lithosphärendicke von 50 km im Gegensatz zu den Flexur- Schweremodellen mit 150-200 km. Die unterschiedlichen Ergebnisse könnten das Anwachsen der Lithosphäre mit der Zeit widerspiegeln.

3D Potentialfeldmodellierungen der Chicxulub-Impaktstruktur zur Einbindung der geplanten Forschungsbohrung(en) in die Potentialfeldanomalien

Projektleitung: Prof. Dr. B. Milkereit, Prof. Dr. P. Janle. (Förderung: DFG)

Beteiligte Wissenschaftler: Dipl.-Geophys. J. Koulouris

Kooperation: Prof. Dr. D. Stöffler, Dr. P. Claeys, Inst. f. Mineralogie, Humboldt-Uni Berlin.

Arbeitsgebiet: Chicxulub, Yucatan, Mexiko

Laufzeit: 1998 - 1999

Die großen Impaktkrater der Erde (Vredefort, Sudbury und Chicxulub) zeichnen sich durch bedeutende Anomalien im regionalen Magnet- und Schwerefeld aus. Die Auswertung der Anomalien läßt eine Größe der Strukturen von 180-300 km Durchmesser zu. Detailierte Aussagen über den Aufbau und die Tiefenstruktur der großen Impaktkrater können mit Hilfe integrierter seismischer, petrophysikalischer und bohrlochgeophysikalischer Datensätze erzielt werden. Während Vredefort und Sudbury tektonisch deformiert und um einige Kilometer erodiert sind (und damit die Tiefenstrukturen an der Erdoberfläche zugänglich sind), liegt die Chicxulub-Impaktstruktur derzeit unter einer 300-1000 m mächtigen Sedimentdecke tertiären Alters begraben. An der Erdoberfläche macht sich der Krater hauptsächlich durch Anomalien im regionalen Magnet- und Schwerefeld der Erde bemerkbar. Die Auswertung der Anomalien läßt eine Größe der Struktur von 180-300 km Durchmesser zu. Die Größe des Kraters ist maßgeblich für die Modellierung der klimatischen Auswirkungen und damit direkt mit dem Massensterben zahlreicher Lebensformen vor 65 Millionen Jahren verbunden. Die mit dem Impakt zusammenhängenden Schichten aus magnetischen Brekzien und Schmelzen liegen zwischen den darüberliegenden nichtmagnetischen tertiären Sedimenten und den darunterliegenden nichtmagnetischen Sedimenten der Kreidezeit eingebettet, so daß ein ausreichender Kontrast in den magnetischen Suszeptibilitäten besteht. Da die Auflösung der magnetischen Anomalien im Vergleich zu den Schwereanomalien recht hoch ist, liefert die 3D magnetische Modellierung eine geeignete Methode für die Abschätzung der Tiefenstruktur. Wichtige zusätzliche Information wird von seismischen Daten geliefert. Die gegenwärtig zur Verfügung stehenden Datensätze der Potentialfelder zeigen, daß die Schweredaten mit der heutigen Auflösung die äußeren Gebiete des Kraters besser definieren, während die magnetischen Daten eine bessere Eingrenzung des transienten Kraters und des ursprünglichen Schmelzkörpers gestatten. Unter Berücksichtigung anderer Impaktkrater auf der Erde sollten in den äußeren Bereichen des Chicxulub magnetisierte Körper vorhanden sein, die aber mit den alten aeromagnetischen Daten bei einer Flughöhe von 500 m nicht aufgelöst werden können. Erste 3D Modelle mit kleinen magnetischen Quellen in einer geringen Tiefe demonstrieren, daß eine weitere aeromagnetische Überfliegung mit einer Flughöhe vo 50-100 m sehr vielversprechend ist. Umfassende 3D Potentialfeldmodelle sind für den Abschluss des Projektes geplant. Die Untersuchungen sollen die Auswahl der Tiefbohrlokation(en) im Rahmen des ICDP unterstützen. Wegen der Einzigartigkeit des Chicxulub (einziger intakter Impaktkrater dieser Größe auf der Erde) sollen vergleichende Studien anderer großer extraterrestrischer Krater in die Untersuchungen mit einbezogen werden.

Überblick der 1997 und 1998 bewilligten und laufenden Projekte

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bis 100.000 DM: Geologie Geophysik Mineralogie
Amt für Land- und Wasserwirtschaft - 1 -
Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe - 3 -
Bundesministerium für Forschung und Technologie 3 1 -
Deutsche Akademischer Austauschdienst 1 - -
Deutsche Forschungsgemeinschaft 19 14 16
GKSS Geesthacht - 1 -
Industrie - 3 -
Kommission der Europäischen Gemeinschaft 1 2 -
 
bis 500.000 DM:
Bundesministerium für Forschung und Technologie 5 1 -
Deutsche Agentur für Raumfahrt Angelegenheiten DARA - 1 -
Deutsche Forschungsgemeinschaft 15 5 5
Gesellschaft für technische Zusammenarbeit GTZ - - 1
Industrie - 2 -
Kernforschungszentrum Julich - 2 -
Kommission der Europäischen Gemeinschaft 3 - -
Volkswagenstiftung - - 1
 
über 500.000 DM:
Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe - - 1
Bundesministerium für Forschung und Technologie 5 - -
Deutsche Forschungsgemeinschaft - 1 -
Kommission der Europäischen Gemeinschaft 1 1 -

Ehrungen

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Organisation von Tagungen

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Tätigkeiten in wissenschaftlichen Verbänden und Kommissionen

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Auswärtige Forschungsaufenthalte und Lehraufträge

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Herausgabe von Büchern

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Herausgabe von Fachzeitschriften

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Veröffentlichungen

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Diplomarbeiten

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1997

Beck, D.: Kartierung der Halbinsel zwischen Loch Don und Loch Spelve im SE der Insel Mull, Schottland.- 101 S.

Beck, D.: Untersuchung der Eisenredoxübergänge in ausgewählten Sedimenten der Tiefsee.- 78 S.

Blum, A.: The distribution of macroflocs during a tidal cycle in the freshwater zone of the Seine estuary, France.- 68 S.

Blum, A.: Geological mapping of the barrier dune system of the Langebaan Lagoon, South Africa.- 60 S.

Brack, K.: Geologische Kartierung im Gebiet La Baume-Blaron (TK 2542 Ouest Castellane), Provencalische Alpen.- 89 S.

Brack, K. : Eine verbesserte Aufschlußmethode zur Messung von biogenem Opal in marinen Sedimenten.- 144 S.

Brandt, S.: Die Geologie am Nordrand der Serre in Kalabrien, Süd-Italien.- 40 S.

Brandt, S.: Polymetamorphose in Metapeliten der "Castagna-Einheit" und Quarzphylliten der "Bagni-Einheit" in Kalabrien, Süditalien.- 45 S.

Bude, S.-O.: Artengemeinschaften benthischer Foraminiferen in der Laptev-See, Sibirische Arktis.- 46 S.

Bude, S.-O.: Geologische Kartierung im Gebiet Le Bourguet/Robion, (TK25 3542 Ouest Castellana), Provence (Frankreich).- 40 S.

Didié, C.: Geologische Kartierung der triadischen Schichtenfolge südlich von Varsberg, Lothringen (Frankreich).- 49 S.

Didié, C.: Produktivitätsproxies im Vergleich : Untersuchungen an Oberflächensedimenten aus dem Bereich des antarktischen Zirkumpolarstromes.- 76 S.

Dietrich, J.: Fließgrenzen, Scherfestigkeit und Wasseraufnahmevermögen eines Na-Bentonits : Einflußparameter Porenwasserelektrolytkonzentration und Ionenspezies.- 151 S.

Dietrich, J.: Glazialgeologie und -sedimentologie im Steilküstenbereich Kembs-Johannistal.- 108 S.

Dorn, S.: Die geochemische Entwicklung einer Intraplattenvulkaninsel am Beispiel von La Gomera, Kanarische Inseln.- 90 S.

Dorn, S.: Zur Geologie an der Dent-Störung in der Region Sedbergh (North Yorkshire, Nordengland).- 80 S.

Freitag, R.: Geologisch-strukturelle Geländeaufnahmen zur Rekonstruktion von Akkretionsprozessen an aktiven Kontinentalrändern am Beispiel der Kumroch Range, zentrale Ostküste Kamchatkas.- 52 S.

Gläser, I.: Geologische Kartierung der Region um Cubillas de Arbas in der Provinz León, Nordspanien.- 64 S.

Heeschen, K.: Freisetzung organischer Substanz von natürlichen Sedimenten durch Salzlösungen unterschiedlicher Zusammensetzung.- 44 S.

Heeschen, K.: Geologische Kartierung in der Südflanke des Kantabrischen Gebirges im Raum von Casares de Arbas (NW-Spanien).- 102 S.

Helmke, J.: Charakterisierung glazial/interglazialer Sedimente des Europäischen Nordmeeres anhand von Graustufenmessungen.- 61 S.

Helmke J.: Stratigraphie und Tektonik von Dyfed, (SW-Wales).- 63 S.

Höft, M.: Sonographische und sedimentologische Untersuchungen von Gezeitenrinnen des westlichen Sylt-Römö-Tidebeckens.- 64 S.

Jacobs, P.: Grundwasserqualität in zwei tertiären sandigen Grundwasserleitern in den Flämischen Ardennen (Belgien).- 128 S.

Jacobs, P.: Marine Sedimente des Ypresiums (U. Eozän) in der Zwalm-Region (Belgien).- 60 S.

Jensen, H.: Quartärgeologie des Gebietes Dazendorf-Nord sowie des angrenzenden "Hohen Ufers" von Heiligenhafen.- 72 S.

Jensen, H.: Regionale Einflüsse auf die hydrochemische Beschaffenheit eines quartären Grundwasserleiters am Beispiel des Wasserwerkes Schwentinetal, Kiel.- 68 S.

Jung, C.: Geochemische Untersuchung zur Diagenese junger Porzellanite anhand von zwei Sedimentkernprofilen aus dem Südpolarmeer.- 96 S.

Jung, C.: Geologische Kartierung der triadischen Schichtenfolge zwischen Boucheporn und Longeville les St. Avold, Lothringen.- 63 S.

Kirch, A.: Geologische Kartierung im Gebiet um Angles (TK 25 2541 St-Andreé-Les-Alpes) Provence, Frankreich.- 67 S.

Kirch, A.: Zur Paläozeanographie westlich von Luzon (Philippinen).- 24 S.

Klock, H.: Die Geologie des südlichen Dora-Maira-Massives zwischen Val Croesio und Calcinere, Italien.- 63 S.

Klock, H.: Porenzifferabhängige Van Genuchten-Parameterbestimmung an Wasserspannungs-Wassergehaltskurven.- 59 S.

Krämer, B.: Geologische Kartierung der triadischen Schichtenfolge in einem Gebiet westliche St. Avold, Lothringen (Frankreich).- 51 S.

Krämer, B.: Plio-/Pleistozäne Paläo-Ozeanographie der südwestlichen Norwegisch-Grönländischen See anhand sedimentologischer Untersuchungen der Bohrung 907 (Island Plateau, ODP Legs 151/162).- 56 S.

Kuchel, O.: Das Europäische Nordmeer : Modellierung und Bilanzierung benthischer Stoffflüsse unter Anwendung eines Geo-Informationssystems.- 68 S.

Kuchel, O.: Geologische Kartierung in der Sierra del Montsech (Montsec d'Ares) östlich der Ortschaft Àger, Provinz Lérida, NE-Spanien.- 74 S.

Lembke, L.: Paläozeanographische Rekonstruktion karibischer Tiefenwassermassen anhand von stabilen Kohlenstoffisotopen aus Benthosforaminiferen und metastabilen Karbonatlösungsindizes.- 62 S.

Lundershausen, S.: Beschreibung der hydrodynamischen Situation des westlichen Geestkerns der Insel Föhr mit Hilfe des Finite-Differenzen-Modells MODFLOW.- 49 S.

Lundershausen, S.: Geologie, Sedimentologie und Genese der Drumlins von Wandelwitz, Ostholstein (TK 1631 Heiligenhafen).- 90 S.

Martens, S.: Sonographische und sedimentologische Untersuchungen von Gezeitenrinnen des nördlichen Sylt-Römö-Tidebeckens.- 42 S.

Meier, T.: Früh- und spätweichselzeitliche Flugsand- und Sandlößvorkommen im Huntetal (Niedersachsen) : Blatt 3116 Wildeshausen, 3216 Goldenstedt.- 161 S.

Meier, T.: Geochemie und Mineralogie der Siltfranktion in Oberflächensedimenten des Arabischen Meeres.- 74 S.

Möller, H.: Der Foundation Hot Spot : geochemische Untersuchungen im Bereich des Pazifisch-Antarktischen Rückens.- 75 S.

Möller, H.: Zum tertiären Magmatismus in Schottland : Kartierung im Süden der Insel Mull.- 82 S.

Müller, C.: Das Georadarverfahren zur Bestimmung von Wassersalinitäten und Wassersättigung.- 65 S.

Nagel, K.: Lithofazielle Charakterisierung des plaäozoischen Ablagerungsraumes von Dyfed, SW Wales : (Blatt SM 80 NW).- 40 S.

Nagel, K.: Mikro- ind Makrogefüge von Steinsalzproben der Staßfurt-Serie und deren Einfluß auf gesteinsphysikalische Eingeschaften (Vp, Vs, Permeabilität und Festigkeit).- 64 S.

Neumann, I.: Stationäres und instationäres Grundwasserströmungsmodell des hydrogeologischen Testfeldes Belau (Schleswig-Holstein).- 58 S.

Neumann, I.: Zur Geologie der Sierra del Montsec im Bereich von Ametlla, NE-Spanien.- 88 S.

Oeschger, C.: Weichselzeitliche Ablagerungen im Gebiet südlich von Preetz, Ostholstein.- 67 S.

Offen, T.: Modellgestützte Analyse des unterirdischen Wasser- und Stoffaustausches in Talniederungen am Beispiel der Stör.- 87 S.

Offen, T.: Quartärgeologische Profilkartierung westlich von Oldenburg. i. H. im Oldenburger Graben.- 55 S.

Offenbecher, K.-H.: Geologische Kartierung im nordwestlichen Teil des Kartenblattes Nr. 4025 Freden.- 47 S.

Ofterdinger, U.: Eozäne und quartäre Schichten bei Horebeke, Zwalm-Region (Belgien) : (TK 25 Blatt 30/1-2 Horebeke - Zottegem).- 87 S.

Ofterdinger, U.: Vergleichende Feld- und Laborbestimmungen der hydraulischen Leitfähigkeit an natürlichen und künstlichen Dichtungsmaterialien.- 129 S.

Paulsen, J.: Geologische Kartierung im Paläozoikum des südlichen Kantabrischen Gebirges (NW-Spanien) zwischen Viadangos de Arbas und Geras.- 68 S.

Paulsen, J.: Statistische Analyse geochemischer und sedimentologischer Daten von Oberflächenproben des Vietnam- und Sunda-Schelfs (Süd-China-See).- 36 S.

Perl, A.: Geologische Kartierung im fränkischen Jura (nördliche Frankenalb) südöstlich Gräfenberg (Blatt 6333 Gräfenberg).- 59 S.

Perl, A.: Quantitative und qualitative Sedimentanalyse an Saumriffhängen im Golf von Aqaba (Jordanien, nördliches Rotes Meer).- 82 S.

Pracht, J.: Hot-Spot-Spreizungsrücken-Wechselwirkungen : der Einfluß des Foundatioin Hot Spot auf den Pazifisch-Antarktischen Rücken.- 68 S.

Pracht, J.: Der tertiäre vulkanische Zentralkomplex der Insel Mull, Schottland : Kartierung im Bereich des Ben Buie.- 80 S.

Rehbehn, F.: Einfluß der Porenwasser-Elektrolytkonzentration auf Fließgrenze und Wasseraufnahmevermögen von Tonen.- 100 S.

Rehbehn, F.: Quartärgeologische Kartierung von Reesholm und angrenzender Gebiete (Schleswig-Holstein).- 85 S.

Schäfer, H.: Geologische Kartierung des Gebietes um Rodiezmo, Provinz Castilla y Léon (NW-Spanien).- 53 S.

Schäfer, H.: Saisonale Veränderungen im Haushalt von Methan und anderen frühdiagenetischen Redox-Produkten in Sedimenten der Kieler Bucht.- 91 S.

Schlieker, M.: Glazialgeologie des "Hohen Ufers" bei Heiligenhafen und des angrenzenden Gebietes : (TK 25 Blatt 1631 Heiligenhafen).- 60 S.

Schlieker, M.: Verwitterungsvorgänge in der wassergesättigten Zone des Segeberger Forstes (Schleswig-Holstein).- 73 S.

Schnieders, I.: Geologie des südlichen Dora-Maira-Massivs (ital. Westalpen).- 46 S.

Schnieders, I.: Granulitfazielle Metamorphose im Mozambique-Belt von Süd-Tansania (Songea-Mbamba Bay).- 47 S.

Schoerken, M.: Geologie, Petrographie und Geochemie des Alkali-Komplexes Los Leones in der Sierra de San Bernardo (Zentral-Patagonien).- 83 S.

Schrottke, K.: Quartärgeologische Detailkartierung des Graswarders, Heiligenhafen.- 68 S.

Schrottke, K.: Neue Ergebnisse zur Genese der Graswardernehrung auf der Grundlage von C14-Datierungen, Sedimentmassenbilanzierungen und Tauchbeobachtungen.- 75 S.

Schümann, T.: Geologische Kartierung im Mesozoikum der Sierra del Montsec (NE-Spanien) in der Umgebung von Mas de Xixi.- 70 S.

Schümann, T.: Petrologie, Geochemie und tektonische Stellung Mg0-reicher Mikrospinifex führender Basalte des Südostpazifiks.- 83 S.

Schuster, J.: Geologische Kartierung im Fränkischen Jura (Nördliche Frankenalb) nordwestlich Gräfenberg (Blatt 6333 Gräfenberg).- 71 S.

Schuster, J.: Mineralogy and geochemistry of the Foundation Seamounts (South East Pacific).- 76 S.

Solf, A.: Glaziale Ablagerungen und Geländeformen im Gebiet der "Johannistaler Höhen" und deren Ostseeküste (Schleswig-Holstein).- 90 S.

Solf, A.: Triaxiale Untersuchungen der gesättigten hydraulischen Leitfähigkeit und der Spanungsituation eines Deponieabdichtungsmaterials in Abhängigkeit von variiertem hydrostatischem Druck.- 79 S.

Spiegel, C.: Alpidische Mylonitisierung variskischer Unterkrusten-Gesteine und unterlagernder Orthogneise : die Curinga-Girifalco-Linie (Kalabrien, Süd-Italien).- 50 S.

Spiegel, C.: Die Geologie am Nordost-Rand der Serre (Kalabrien, Süd-Italien).- 50 S.

Stade, L.: Kombination von CMP- und Array-Messungen zur Untergrundkartierung mit dem Georadar.- 111 S.

Stäss, R.: Geologische Kartierung im Paläozooikum des südlichen Kantabrischen Gebirges in NW-Spanien zwischen Viadangos des Arbas und Folledo.- 71 S.

Thiessen, O.: Ein Beitrag zur Geologie der Montsec d'Ares (Sierra del Montsec) im Bereich NE Ager, SE Pyrenäen (SE-Spanien).- 78 S.

Thiessen, O.: Gasförmige Kohlenwasserstoffe in marinen Oberflächensedimenten der südlichen niederländischen Nordsee.- 42 S.

Thomas, B.: Quartärgeologische Kartierung im Bereich des Schwansener Sees.- 44 S.

Thomas, B.: Vergleichende Untersuchungen zur Sedimentstabilität und Morphologie von begrüppten und begrüppten Lahnungsfeldern.- 91 S.

Tietgen D.: Geologische Kartierung des zentralen Teils des Kartenblattes Nr. 6333 Gräfenberg (Mittelfranken).- 74 S.

Tietgen, D.: Osteologische und taphonomische Bearbeitung eines Rentierskelettes (Rangifer tarandus).- 76 S.

Tigges, U.: Quartärgeologische Kartierung südwestlich des Kührener Teiches (Ostholstein) : (TK 25 Blatt 1827 Stolpe).- 53 S.

Tigges, U.: Schrumpfung und Wasserbewegung in Abhängigkeit von mechanischen und hydraulischen Spannungen in Deponiebasisabdichtungen : Laboruntersuchungen an Geschiebemergel.- 64 S.

Voss, T.: Glazialgeologische Entwicklung in einem Bereich südlich der Flensburger Außenförde (bei Langballigholz) : (TK 1123 Glücksburg).- 86 S.

Wolfsdorf, J.-M.: Charakterisierung glazialer Wassermassen der Islandsee anhand von Ostrakoden.- 45 S.

Wolfsdorf, J.-M.: Geologische Kartierung im Paläozoikum des südlichen Kantabrischen Gebirges, NW-Spanien, westlich von Villamanin.- 74 S.

1998

Biallas, H.: Quartärgeologische Kartierung südlich von Groß-Strömkendorf bei Wismar.- 48 S.

Biallas, H.: Statistische Untersuchungen mariner, vulkanischer und petrographischer Einflüsse auf die Grundwasserbeschaffenheit der östlichen Halbinsel Snaefellsnes, West-Island.- 73 S.

Böke, M.: Quartärgeologische Spezialkartierung bei Ehlerstorf im Oldenburger Graben, Ostholstein.- 43 S.

Böke, M.: Spurenelemente im Grundwasser : räumliche und zeitliche Variabilitäten in einem Mulitlevelbrunnen am Belauer See.- 47 S.

Buss, R.: Quartärgeologische Profilkartierung südlich von Dannau im Westteil des Oldenburger Grabens, Ostholstein.- 48 S.

Buss, R.: Statistische Untersuchung hydrochemischer Parameter und Gruppierung der Grundwässer südlich des Langjökull-Gletschers (SW-Island).- 62 S.

Dolbert, C.: Das Oberrotliegend im Flechtinger Höhenzug bei Bebertal, Sachsen-Anhalt.- 173 S. + Anlagenband.

Dolbert, S.: Evidence for a Miocene volcanic arc in the Alboran Sea (westernmost Mediterranean) : geochemistrry of submarine volcanic rocks.- 30 S.

Duggen, S.: Zur Geologie der Kuppenrhön : Kartierung eines Ausschnittes des Blattes 5425 Kleinsassen.- 91 S.

Finsterbusch, N.: Einfluß der Tiefensickerung auf die Änderung des Grundwasserspiegels im Bereich der Bornhöveder Seenkette.- 76 S.

Finsterbusch, N.: Quartärgeologische Spezialkartierung bei Kleinwessek im Oldenburger Graben, Ostholstein.- 73 S.

Fraude, D.: Bioerosion in Riffen : Quantifizierung der Bioerosion an Testsubstraten mit computergestützter Bildanalyse, Zabargad (Rotes Meer).- 55 S.

Fraude, D.: Geologische Kartierung des Gebietes um San Emiliano, Kantabrisches Gebirge, NW-Spanien.- 100 S

Gelhart, M.: Quartärgeologie zwischen Schönberger Strand und Rethkuh (Probstei, Schleswig-Holstein).- 47 S.

Gelhart, M.: Sedimentverteilung und der tiefere Untergrund in der inneren Lübecker Bucht nach hydroakustischen Messungen.- 58 S.

Hornschuh, D.: Quartärgeologische Kartierung in der Umgebung von Groß-Strömkendorf, Kreis Wismar.- 33 S.

Hornschuh, D.: Vergleich gestörter und ungestörter Geschiebemergelproben im Hinblick auf die Scherfestigkeit.- 35 S.

Horz, K.: Geologische Kartierung des nordwestlichen Teils des Kartenblattes Nr. 4025 Freden (Leinebergland).- 58 S.

Horz, K.: Tonmineralgenese in hydrothermalen Sedimenten von Middle Valley, Juan de Fuca Rücken, NE-Pazifik.- 74 S.

Jakobsen, O.: Quartärgeologischer Aufbau des Küstengebietes zwischen Damp und der Lotseninsel (westl. Ostsee).- 66 S.

Jakobsen, O.: Sonographische und granulometrische Untersuchungen zur Verteilung der Oberflächensedimente im Seegebiet zwischen Damp und der Lotseninsel (westl. Ostsee).- 53 S.

Jannsen, J.: Quartärgeologie zwischen Holm und Schönberger Strand (Probstei, Schleswig-Holstein).- 44 S.

Jannsen, J.: Sedimentdynamik am Strand vor dem Schönhagener Kliff (Schleswig-Holstein).- 47 S.

Klinge, F.: Geologische Kartierung des Gebietes um Láncaraa de Luna im südlichen Kantabrischen Gebirge, Provinz Castilla y León (Nordspanien).- 110 S.

Kuhlmann, G.: Eintrag und Transport von Sedimenten im arktischen Meereis am Beispiel der südwestlichen Karasee und nördlichen Framstraße.- 85 S.

Kuhlmann, G.: Geologische Kartierung des Gebietes um Láncara de Luna im südlichen Kantabrischen Gebirge, Provinz Castilla y León (Nordspanien).- 110 S.

Lass, S.: Petrologie und Geochemie eines Vulkans am Kolbeinsey Rücken nördlich von Island.- 76 S.

Lass, S: Zur Geologie und Tektonik in der Umgebung von Loch Don im SE der Insel Mull, Schottland.- 79 S.

Lein, D.: Geologische Kartierung im Paläozoikum des Kantabrischen Gebirges NE des Stausees Los Barrios de Luna, Provinz Castilla y León, NW Spanien.- 65 S.

Lein, D.: Die Radiolarien-Gemeinschaften von 52 ka bis 12 ka vor Heute im Sedimentkern PS2644 aud der nördlichen Dänemarkstraße.- 51 S.

Maass, J.: Geologische Aufnahme im Gebiet NW‘ Fehring, Steirisches Becken, Österreich (Blatt 192 Feldbach).- 54 S.

Meyer-Stumborg, V.: Charakter und Genese der holozänen Lockersedimente in Hinblick auf die Karbonatproduktion, Westsibirischer Kontinentalrand.- 64 S.

Meyer-Stumborg, V.: Zur Geologie der Südflanke des Kantabrischen Gebirges in der Region um Villasecino, NW-Spanien.- 55 S.

Paulsen, J.: Statistische Analyse geochemischer und sedimentologischer Daten von Oberflächenproben des Vietnam- und Sunda-Schelfs (Süd-China-See).- 36 S.

Pees, M.: Geochemische Charakterisierung von Sedimenten aus dem anoxischen und hypersalinen Urania-Becken, östliches Mittelmeer.- 62 S.

Pees, M.: Geologische Kartierung auf Teilen der Kartenblätter 4025 Freden und 5125 Einbeck im Leinebergland.- 41 S.

Petersen, M.: Quartärgeologische Profilkartierung zwischen Dannau und Lübbersdorf im Westteil des Oldenburger Grabens (Ostholstein).- 56 S.

Petersen, M.: Regionalstatistische Untersuchungen der Grundwasserbeschaffenheit auf der westlichen Halbinsel Snaefellsnes (W-Island) .- 71 S.

Pracht, J.: Der Einfluß des Foundation Hot Spot auf den Pazifisch-Antarktischen Rücken : Hot -Spot-Spreizungsrücken-Wechselwirkungen.- 80 S.

Precht, E.: Entstehung und holozäne Entwicklung der Schleibeck-Niederung, Schwansen (Schleswig-Holstein).- 65 S.

Precht, E.: Sedimentverteilung und pleistozäner Untergrund im Seegebiet zwischen Fehmarn und Heiligenhafen (Kieler Bucht) nach hydroakustischen Untersuchungen.- 54 S.

Richter, A.: Die Auswirkungen des spätpleistozänen Meeresspiegelanstiegs auf Sedimentationsprozesse im Paläo-Mekong-Delta.- 133 S.

Richter, A.: Geologische Kartierung im Raum Weinegg - Pertlstein - Pichla, Steirisches Becken, Österreich (Blatt 192 Feldbach).- 94 S.

Schefuss, E.: Geologische Kartierung in der Leónesischen Zone des Kantabrischen Gebirges (NW-Spanien) um Huergas de Babia.- 78 S.

Schefuss, E.: The Holocene Sapropel S1 in the Ionian Sea : paleoceanography and geochemistry.- 65 S.

Schmidt, S.: Hydrochemische Klassifizierung und thermodynamische Modellierung von Grundwässern der östlichen Halbinsel Snaefellsnes, West-Island.- 107 S.

Schmidt, S.: Stadtgeologische Kartierung im Stadtteil Wellingdorf (Kiel).- 80 S.

Siemensen, M.: Hydrochemie und Sättigungszustände von Grundwässern im südlichen Abflußgebiet des Langjökulls (SW-Island).- 96 S.

Siemensen, M.: Quartärgeologische Profil-Kartierung bein Dannau (Ost) - Lübbersdorf im Westteil des Oldenburger Grabens (Ostholstein).- 57 S.

Sorge, S.: Geologische Kartierung in der Region Rabanal und Abelgas in der Provinz León, Nordspanien.- 69 S.

Sorge, S.: Räumliche und zeitliche Variabilität der partikulären Spurenelementflüsse im Belauer See, Schleswig-Holstein.- 93 S.

Sturm, A.: Geologische Kartierung im Gebiet SW-Fehring, Steierisches Becken, Österreich.- 53 S.

Sturm, A.: Das Problem der Trockendichte bei der Berechnung von Akkumulationsraten in marinen Sedimenten.- 53 S.

Teichert, K.: Geologische Kartierung des Gebietes zwischen Villasecino und Villafeliz, südliches Kantabrisches Gebirge, NW-Spanien).- 79 S.

Teichert, K.: Saisonale und räumliche Variabilität von Spurenelementflüssen in der Wassersäule des Belauer Sees, Schleswig-Holstein.- 88 S.

Voigt, J.: Geologische Kartierung und hydrogeologische Untersuchung zweier Aquitarden in den Neurather Sanden/Miozän der Venloer Scholle (NW Rheinisches Braunkohlenrevier).- 44 S.

Wachsmuth, D.: 3D Kartierung von Fließwegen in einen kontrollierten Infiltrationsexperiment.- 92 S.

Wollschläger, U.: Stadtgeologische Kartierung im Gebiet des Rehsenweges (Kiel-Wellingdorf).- 73 S.

Wollschläger, U.: Thermodynamische Modellierung regionaler Einflüsse auf die Grundwasserbeschaffenheit des Snaefellsnes-Gebietes (W-Island).- 103 S.

Dissertationen

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1997

Anders, T.-M.: Stabile Sauerstoff-Isotope in marinen Diatomeen: Isotopenfraktionierung und Paläozeanographische Anwendung.- 98 S.

Bistry, T.: Natürlicher und anthropogener Stoffeintrag in das Grundwasser der vulkanischen Ozeaninsel La Palma (Kanarische Inseln).- Ber.-Rep., Geol.-Paläont.Inst. Uni.Kiel, 85, 172 S.

Cramer, B.: Methan im nördlichen Westsibirischen Becken: Bildung, Lagerstättendynamik und Austausch mit der Atmosphäre.-

Göttsche, F.: Identification of cavities by extraction of characteristic parameters from ground probing radar reflection data.- 141 S.

Grube, A.: Geologie des Deckgebirges der Salzstruktur Elmshorn (Schleswig-Holstein).- Ber.-Rep., Geol.-Paläont. Inst. Uni. Kiel, 87, 169 S.

Kiefer, T.: Produktivität und Temperaturen im subtropischen Nordatlantik : zyklische und abrupte Veränderungen im späten Quartär.- Ber.-Rep., Geol.-Paläont. Inst. Uni. Kiel, 90, 127 S.

Knaack, J.: Eine neue Transferfunktion zur Rekonstruktion der Paläoproduktivität aus Gemeinschaften mariner Diatomeen.- Ber.-Rep., Geol.-Paläont. Inst. Uni. Kiel, 83 125 S.

König, B.: Erfassung und Bilanzierung von Stoff-Flüssen im Grundwasser der vulkanischen Ozeaninsel La Palma (Kanarische Inseln).- Ber.-Rep., Geol.-Paläont. Inst. Univ. Kiel, 84, 201 S.

Otten, O.: Kurz- und langfristige Auswirkungen von Tideströmungen und Seegang auf die Entwicklung von Schichtgefügen bei aufgefüllten Stränden am Beispiel der Insel Norderney und Sylt.- 127 S.

Stingl. K.: Sedimentologische Untersuchungen der Oberflächensedimente der Oder-Rinne (Pommersche Bucht, Westliche Ostsee).- 128 S.

Torres, A.: Sedimentology of the Amazon mouth, North and South Channels, Brazil.- Ber.-Rep., Geol.-Paläont. Inst. Univ. Kiel, 82, 159 S.
 
 

Dissertationen 1998
 
 

Abegg, F. G.: Gasuntersuchungen an schlickigen Sedimenten.- 120 S.

Bader, B.: Temperierte Schelfkarbonate des Holozäns der Nordbretagne : sedimentologische und ökologische Prozesse zur Bildung von Bryozoen/Mollusken-Sedimenten (BRYOMOL-Fazies).- Ber.-Rep., Geol.-Paläont. Inst. Univ. Kiel, 89, 204 S.

Demirel, F.: Kombinierter Einsatz verschiedener geo-/bodenphysikalischer Methoden und Modellrechnungen an einem antiken Wasserleitungssystem in Milet (Türkei).- 92 S.

Hassan, M.: Modification of carbonate stubstrata by bioerosion and bioaccretion on coral reefs of the Red Sea.- 126 S.

Hess, S.: Verteilungsmuster rezenter benthischer Foraminiferen im Südchinesischen Meer.- Ber. Rep. Geol.-Paläont. Inst. Univ. Kiel, 91, 173 S.

Jensen, S.: Planktische Foraminiferen im Europäischen Nordmeer: Verbreitung und Vertikalfluß sowie ihre Entwicklung während der letzten 15000 Jahre. - Ber. SFB 313, Uni. Kiel, 75, 105 S. + Anhang.

Kola-Ojo, O.: Processing, modelling and interpretation of the GEDEPTH wide-angle seismic reflection data from southern Tibet: Implications for the tectonic development of Tibet.- 115 S.

Neto, A.A.: Relationships between physical properties and sedimentological parameters of near surface marine sediments and their applicability in the solution of engineering and environmental problems. 122 S.

Schulz, M.: Numerische Modellexperimente zur Veränderung des Ozean-Atmosphäre-Kohlenstoffkreislaufes während der letzten 21000 Jahre: der Einfluß von Variationen der thermohalinen Ozeanzirkulation.- Ber. SFB 313, Univ. Kiel, 74, 177 S.

Winkler, A.: Die Klimageschichte der hohen nördlichen Breiten seit dem mittleren Miozän: Hinweise aus sedimentologisch-tonmineralogischen Analysen (ODP Leg 151, zentrale Framstraße).- 116 S.
 
 

Habilitationen

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Devey, C.W. (1997): Source compositions, magma generation and evolution in selected Pacific hotspot systems. - 174 S.
 
 

Redaktion: Dr. K. Winn, das Vorwort von Prof. Dr. B. Milkereit und Prof. Dr. M. Sarnthein, März 1999.