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MARIA S MERIAN 119
FS MARIA S. MERIAN - Expedition MSM119
St. John's, Kanada - St. John's, Kanada
(08.07 - 12.08.23)
Grafik: geändert nach Google maps
Aktuelle Position der MARIA S. MERIAN
Leitstelle Deutsche Forschungsschiffe MARIA S. MERIAN
Wochenberichte
Expedition zum Reykjanes-Rücken
Der Nordostatlantik ist das Ziel der Expedition MSM119 mit dem Forschungsschiff MARIA S. MERIAN. Mit an Bord ist auch das Meeresbodenbohrgerät MARUM-MeBo70. Ziel ist es, in die obere Ozeankruste einer jungen, kalten Flanke des Mittelatlantischen Rückens zu bohren und Bohrlochobservatorien zu installieren. Mit ihnen soll künftig der Flüssigkeitsstrom in der basaltischen Kruste dokumentiert und quantifiziert werden.
Die Arbeiten werden im Kontext des MARUM Exzellenzclusters „Ozeanboden“ sowie der DAM-Forschungsmission „CDRmare“ (dort das Projekt AIMS3) realisiert. Bereits im vergangenen Jahr haben Forschende bei einer wissenschaftlichen Ausfahrt Sedimentbecken am südlichen Zipfel des Reykjanes-Rückens erkundet (Expedition M183).
Das wissenschaftliche Programm zielt hauptsächlich darauf ab, mit dem MARUM MeBo70 Bohrgerät die komplette Sedimentsequenz zu durchbohren und dann einige Meter in die ozeanische Oberkruste zu bohren. Dies soll entlang eines Transekts passieren, der die kühlere Seite („recharge“) des Squid Ponds mit der wärmeren Seite („discharge“) verbindet.
Zu den wissenschaftlichen Hauptaufgaben gehört es, die Variation der Porenwasserzusammensetzung mit der Tiefe zu bestimmen und Effekte im Sediment und Porenwasser zu charakterisieren. Auf diese Weise können Rückschlüsse auf die Fluidzirkulation im oberen Teil der jungen Ozeankruste gezogen werden.
Komplementär zum Kerngewinn mit MeBo sollen basaltische Proben an der Rückenachse beprobt werden. Zusätzliche Messungen zur Temperaturverteilung im Squid Pond sollen mittels einer Gradientenlanze oder Meßfühlern am Schwerlot genommen werden
Beteiligte Einrichtungen:
- MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen
- Fachbereich Geowissenschaften, Universität Bremen
- Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
- Department of Earth and Planetary Sciences, Harvard University
Zusammenfassung
Basierend auf der Ausfahrt M183 (2022), bei der die Erkundung von Sedimentbecken im Bereich der Ostflanke des südlichsten Zipfels des Reykjanes-Rückens erfolgte, soll auf der Expedition MSM119 das MARUM MeBo70 Bohrgerät zum Einsatz kommen. Die geplanten Forschungsarbeiten untersuchen die Relevanz der hydrothermalen Zirkulation in den Flanken der ozeanischen Rücken, und hier insbesondere von junger basaltischer Kruste mit geringer Sedimentbedeckung am Reykjanesrücken südlich von Island. Die globale Bedeutung dieser Zirkulationssysteme für den Austausch zwischen der Kruste und den Ozeanen sowie der Tiefen Biosphäre und deren Rolle im Kohlenstoffkreislauf soll abgeschätzt werden, indem Orte von Meerwasser-Einstrom und Ausstrom in kühlen und warmen Regionen des Squid Pond erbohrt, beprobt und mit Bohrlochobservatorien versehen werden.
Die Arbeiten finden im Kontext des MARUM Exzellenzcluster „Ozeanboden“ sowie der DAM-Forschungsmission „CDRmare“ (dort das Projekt AIMS3) statt.
Wissenschaftliches Programm
Das wissenschaftliche Programm zielt primär darauf ab, mit dem MARUM MeBo70 Bohrgerät die komplette Sedimentsequenz zu durchteufen und dann einige 10er Meter in die ozeanische Oberkruste zu bohren. Dies soll entlang eines Transekts passieren, der die kühlere Seite („recharge“) des Squid Ponds mit der wärmeren Seite („discharge“) verbindet. Zu den wissenschaftlichen Hauptaufgaben gehört es, die Variation der Porenwasserzusammensetzung mit der Tiefe zu bestimmen und diagenetische Effekte im Sediment und Porenwasser zu charak-terisieren. Auf diese Weise können Rückschlüsse auf die Fluidzirkulation im Basement (alterierter, oberer Teil der jungen Ozeankruste) gezogen werden.
Komplementär zum Kerngewinn mit MeBo sollen basaltische Proben auch mittels dredge dichter an der Rückenachse beprobt werden. Zusätzliche Messungen zur Temperatur-verteilung im Squid Pond sollen mittels einer Gradientenlanze oder Meßfühlern am Schwerlot genommen werden.
Arbeitsprogamm
Von der vorherigen Fahrt M183 liegen aus Schiffsecholotdaten (EM122) und hydroakustischen PARASOUND Profilen hochauflösende Sedimentdickenkarten des Squid Pond vor, auf denen drei Bohrllokationen für MeBo70 bestimmt wurden. Das Arbeitsprogramm bei einer jeden dieser Bohrungen sieht vor:
(1) Kernen der Sedimentbedeckung von Meeresboden bis zur oberen Ozeannkruste, um eine Kernbeschreibung/Sedimentansprache durchzuführen und das Material für weitere Analysen zu beproben.
(2) An den frischen Kernen werden die Sauerstoffkonzentrationen im Sediment mit Nadeloptoden oder Mikroelektroden gemessen (um die mikrobielle Sauerstoffatmung im Sediment und das Potenzial für einen diffusiven Sauerstofffluss vom Untergrund in das darüber liegende Sediment zu ermitteln).
(3) Das Sedimentporenwasser wird dann im Kühlraum mit Rhizon-Probennehmern beprobt und für die Analyse nach der Fahrt aufbewahrt.
(4) Die tiefen Bohrkerne mit alterierter basaltischer Ozeankruste werden ebennfalls beschrieben und für Mineralisierungsexperimente an Land aufbewahrt.
(5) Nach Erreichen der maximalen Bohrtiefe wird in jedem der Bohrlöcher so viel MeBo-Gestänge abgeborgen, dass die Sedimente langfristig verrohrt bleiben und ein Durchgang zum tiefen Bohrloch erhalten bleibt. Anschliessend wird vom MeBo ein Bohrlochobservatorium aufgescharubt und das Gerät kehrt an Bord zurück.
Als Arbeitsprogramm zu Zeiten, wo MeBo an Deck verweilt, sind Beprobungen mit Schwerelot, Temperaturgradientenmessungen sowie das Dredgen von basaltischen Oberflächengesteinen nahe der Rückenachse vorgesehen.
Zudem ist das Absetzen eines Tiefseelanders geplant, der genau wie die Bohrlochobservatorien verschiedene physikalische und chemische Parameter aufzeichnen soll über die kommenden 2 Jahre.