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Dynamisches Autoklav-Kolbenlot (DAPC)
Kontakt:
Prof. Dr. G. Bohrmann
Dr. T. Pape
Prof. Dr. G. Bohrmann
Dr. T. Pape
Das Dynamische Autoklav-Kolbenlot (DAPC) ist ein autonomes Beprobungsgerät zur Bergung flacher Sediment unter in situ hydrostatischem Druck, das von Bord eines konventionellen Forschungsschiffes eingesetzt werden kann. Es wurde im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung finanzierten Forschungsprojektes OMEGA (2000-2003) entwickelt und weiterhin in den Folgeprojekten METRO und SUGAR eingesetzt.
Das DAPC besteht aus einer Druckkammer und einem Kernschneidrohr und ähnelt in Funktion und Größe einem herkömmlichen Kolbenlot. Der Durchmesser des Kernliners ist 8,4 cm und die maximale Kernlänge beträgt 265 cm, was einem maximalen Kernvolumen von 13.988 mL entspricht. Am unteren Ende des Kernschneidrohrs ist ein Schneidschuh, der speziell zur Durchdringung gashydrat-führende Sedimente im Freifall-Modus entwickelt wurde, angebracht.
Nach dem Auslösen des DAPC am Meeresboden dringt das Kernrohr mitsamt dem Kernliner in das gashydrat-haltige Sediment ein, während der Kolben auf dem Meeresbodenoberfläche verbleibt. Durch Zug des Kolbens mithilfe des Windenkabels wird der Kernliner mit dem Sedimentkern durch ein Kugelventil, das sich zwischen der Druckkammer und dem Kernrohr befindet, in die Druckkammer gezogen. Schließlich wird die Druckkammer an ihrem oberen Ende durch den Kolben gasdicht verschlossen, während das Kugelventil am unteren Ende der Druckkammer in seine Verschlussposition gedreht wird.
Nach dem Einholen des eingesetzten DAPC auf das Schiffsdeck wird das Kernrohr entfernt. Die Druckkammer, die den hydrat-haltigen Druckkern enthält, wird zur Gas-Akkumulation am oberen Ende und zur quantitativen Entgasung in eine senkrechte Lagerung gebracht.
Transferkammern zur Segmentierung und Lagerung kürzerer Kernsegmente für die Visualisierung mittels Computer-Tomographie (CT) wurden im Rahmen des METRO-Projekts entwickelt. Diese Kammern wurden während der Expedition M72/3 erfolgreich eingesetzt.
Nach dem Auslösen des DAPC am Meeresboden dringt das Kernrohr mitsamt dem Kernliner in das gashydrat-haltige Sediment ein, während der Kolben auf dem Meeresbodenoberfläche verbleibt. Durch Zug des Kolbens mithilfe des Windenkabels wird der Kernliner mit dem Sedimentkern durch ein Kugelventil, das sich zwischen der Druckkammer und dem Kernrohr befindet, in die Druckkammer gezogen. Schließlich wird die Druckkammer an ihrem oberen Ende durch den Kolben gasdicht verschlossen, während das Kugelventil am unteren Ende der Druckkammer in seine Verschlussposition gedreht wird.
Nach dem Einholen des eingesetzten DAPC auf das Schiffsdeck wird das Kernrohr entfernt. Die Druckkammer, die den hydrat-haltigen Druckkern enthält, wird zur Gas-Akkumulation am oberen Ende und zur quantitativen Entgasung in eine senkrechte Lagerung gebracht.
Transferkammern zur Segmentierung und Lagerung kürzerer Kernsegmente für die Visualisierung mittels Computer-Tomographie (CT) wurden im Rahmen des METRO-Projekts entwickelt. Diese Kammern wurden während der Expedition M72/3 erfolgreich eingesetzt.
Spezifikationen des Dynamischen Autoklav-Kolbenlots (DAPC)
Kernliner-Länge (max.) | 265 cm |
Liner-Durchmesser | 8.4 cm |
Liner-Volumen | 13.988 mL |
TÜV-zertifizierter Druck | 140 bar (2.03 kpsi) mit GRP |
200 bar (2.90 kpsi) mit CRP | |
Gewicht Druckkammer | 230 kg |
Höhe Gesamtsystem | 700 cm |
Durchmesser Gesamtsystem | 45 cm |
Gewicht Gesamtsystem | ca. 500 kg |
GRP = glass fibre reinforced plastic; CRP = carbon fibre reinforced plastic.
Literatur
Abegg F, Hohnberg HJ, Pape T, Bohrmann G, Freitag J (2008) Development and application of pressure-core-sampling systems for the investigation of gas- and gas-hydrate-bearing sediments. Deep-Sea Research I: Oceanographic Research Papers 55:1590-1599. doi:10.1016/j.dsr.2008.06.006
Feseker T, Pape T, Wallmann K, Klapp SA, Schmidt-Schierhorn F, Bohrmann G (2009) The thermal structure of the Dvurechenskii mud volcano and its implications for gas hydrate stability and eruption dynamics. Marine and Petroleum Geology 26:1812-1823. doi:10.1016/j.marpetgeo.2009.01.021
Heeschen KU, Hohnberg HJ, Haeckel M, Abegg F, Drews M, Bohrmann G (2007) In situ hydrocarbon concentrations from pressurized cores in surface sediments, Northern Gulf of Mexico. Marine Chemistry 107:498-515. doi:10.1016/j.marchem.2007.08.008
Heeschen K, Haeckel M, Klaucke I, Ivanov MK, Bohrmann G (2011) Quantifying in-situ gas hydrates at active seep sites in the eastern Black Sea using pressure coring technique. Biogeosciences 8:3555-3565. doi:10.5194/bg-8-3555-2011
Pape T, Bahr A, Rethemeyer J, Kessler JD, Sahling H, Hinrichs KU, Klapp SA, Reeburgh WS, Bohrmann G (2010) Molecular and isotopic partitioning of low-molecular weight hydrocarbons during migration and gas hydrate precipitation in deposits of a high-flux seepage site. Chemical Geology 269:350-363. doi:10.1016/j.chemgeo.2009.10.009
Pape T, Kasten S, Zabel M, Bahr A, Abegg F, Hohnberg H-J, Bohrmann G (2010) Gas hydrates in shallow deposits of the Amsterdam mud volcano, Anaximander Mountains, Northeastern Mediterranean Sea. Geo-Marine Letters 30:187-206. doi:10.1007/s00367-010-0197-8
Pape T, Bahr A, Klapp SA, Abegg F, Bohrmann G (2011) High-intensity gas seepage causes rafting of shallow gas hydrates in the southeastern Black Sea. Earth and Planetary Science Letters 307:35-46. doi:10.1016/j.epsl.2011.04.030
Pape T, Feseker T, Kasten S, Fischer D, Bohrmann G (2011) Distribution and abundance of gas hydrates in near-surface deposits of the Håkon Mosby Mud Volcano, SW Barents Sea. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 12:Q09009. doi:10.1029/2011gc003575
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Pape T, Bahr A, Klapp SA, Abegg F, Bohrmann G (2011) High-intensity gas seepage causes rafting of shallow gas hydrates in the southeastern Black Sea. Earth and Planetary Science Letters 307:35-46. doi:10.1016/j.epsl.2011.04.030
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Das DAPC wurde auf zahlreichen Schiffs-Expeditionen erfolgreich eingesetzt:
- SO174 (2003)
- R.V. AEGAEO (2004)
- SO177 (2004)
- R.V. PROFESSOR LOGACHEV TTR-15 (2005)
- M70/3 (2006)
- M72/3 (2007)
- PS70 (2007)
- MSM15/2 (2010)
- M84/2 (2011)
- Guineco-MeBo (2011)
- P462 (2013)
- M112 (2014)
- M134 (2017)