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Poseidon-Logbuch 9. Juni - Was wird eigentlich im Geophysiklabor gemacht?

erstellt von aahke zuletzt verändert: 18.06.2008 17:33

Seit dem 2. Juni ist das deutsche Forschungsschiff POSEIDON im Rahmen des Internationalen Graduiertenkollegs EUROPROX in spanischen Küstengewässern auf Expedition. Belén Rubio und Alba Andrade von der Universität Vigo laden heute in ihr schwimmendes Geophysiklabor ein und erklären ihre Arbeit dort - und was es eigentlich mit der "magnetischen Suszeptibilität" auf sich hat.

Poseidon-Logbuch P363/3

Vigo - Vigo



Thilo von DobeneckFahrtleiter und Geophysiker, Tilo von Dobeneck führt mit seinem Team im POSEIDON-Logbuch durch die Tage im letzten Fahrtabschnitt dieser Forschungsreise. Am Zentrum für Marine Umweltwissenschaften MARUM koordiniert er den Forschungsbereich „Sedimentationsprozesse“ und bestimmt an der Universität Bremen die Geschicke in der Abteilung Marine Geophysik.






Autoren: Belén Rubio und Alba Andrade, Universität Vigo



9. Juni: Was wird eigentlich im Geophysiklabor gemacht?


Nicht alle wissenschaftliche Aktivitäten an Bord von POSEIDON drehen sich um das Kernen und Kartieren - auch in den Laboren gibt es Arbeit ohne Ende! Alba Andrade, Daniel Rey und Belén Rubio analysieren die "magnetische Suszeptibilität" der Sedimente im Geophysiklabor. Dieser für jedes Material spezifische physikalische Kennwert ist ein Maß dafür, wie sehr die darin enthaltenen Atome und Minerale einem magnetischen Wechselfeld folgen, also wie "magnetisch" sie selbst sind.

Wie entsteht "magnetische Suszeptibilität"?

Die ursprünglich an Land gebildeten Sedimentanteile sind meist stärker magnetisch, da sie einen gewissen Anteil an magnetischen Eisenminerale enthalten. Die von Meeresorganismen gebildeten Karbonate und Silikate sind dagegen unmagnetisch. Daher ist die Suszeptibilität grob vereinfacht ein Maß für das Mischungsverhältnis dieser zwei grundlegend verschiedenen Sedimentkomponenten. Speziellere magnetische Messungen im Labor weisen auf die Lage der Liefergebiete an Land und die jeweils vorherrschenden Transportwege und  -prozesse (Wind, Strömung oder Eisdrift) hin. In der geologischen Vergangenheit geben sie Hinweise auf die jeweils herrschenden Klimabedingungen. Tief im Sediment können zudem chemische Umwandlungsprozesse, fachsprachlich als "Diagenese" bezeichnet, die Suszeptibilität sowohl erniedrigen (Auflösung von Mineralen) als auch erhöhen (Neubildung von Mineralen). Daher sind neben Sedimentologen und Paläozeanographen auch Geochemiker am Magnetismus der Sedimente interessiert. Diese Methodik heißt Umweltmagnetik ("Environmental Magnetism") und wird auf unserer Fahrt von Alba, Daniel, Belén, Tilo und Hendrik vertreten.

poseidon 9. Juni: Kastengreifer an Deck











Beprobung des Kastengreifers für die Messung der magnetischen Suszeptibilität des Sediments (siehe Text unten)


Was passiert im Magnetiklabor?

In unseren "Magnetiklabors" in Vigo und Bremen arbeiten wir mit großen, komplizierten Messinstrumenten. Hier an Bord gibt es zur Messung magnetischer Sedimenteigenschaften neben dem GEM Shark nur noch ein kleines Tischgerät, das sinnigerweise "Suszeptometer" heißt und keine hohen Anforderungen an den Bearbeiter stellt: Definierte Probenmenge reinstecken, Knöpfchen drücken, Messwert ablesen! Trotzdem kann man einiges falsch machen - das fängt schon beim Beproben des großen Kastengreifers an: Auf schwankendem Deck, bei Wind und Wetter, wird zunächst die Sedimentoberfläche fotografiert und für meeresbiologische Zwecke beprobt. Anschließend werden zur Kerngewinnung vier Rohre vertikal in den etwa 50 cm x 50 cm x 40 cm großen Sedimentblock getrieben (siehe oberes Bild) und später ausgegraben. Dann schraubt man eine Seitenwand des Kastens ab und beschreibt die nun sichtbar werdende vertikale Schichtung. Ein U-förmiges Kunststoffprofil wird von der Seite ins Sediment gepresst und vorsichtig herausgelöst. Diese "Sedimentsäule" wird nun auf kleine, beschriftete Plastikwürfel verteilt und deren Tiefe im Sediment notiert (siehe unteres Bild). Da pro Reise Hunderte oder gar Tausende dieser Sedimentwürfel entstehen, ist größte Sorgfalt geboten, damit man nichts durcheinander bringt!

poseidon 9. Juni: Probenahme für's Suszeptometer












Der aufgeschnittene Kern wird in weitere Schichten zerteilt und die Proben in mit der Kerntiefe beschriftete Plastikwürfel verpackt.

Die Messung

Im Geophysiklabor werden die Proben wie schon beschrieben im Suszeptometer gemessen (siehe Bild unten, Alba Andrade). Heute bei Windstärke 7 ist das gar nicht so einfach, denn man muss gleichzeitig die Balance halten und viele Proben 3-5 mal messen, da bewegte Metallobjekte in der Umgebung des Instruments den Messvorgang stören. Und aus solchen Objekten besteht ein Schiff nun mal! Gerade sind Tilo und Hendrik mit Werkzeugen in der Hand durchs Labor gelaufen und haben damit die Messung ruiniert … Alba meint, das diese beiden Hünen ihr das Gefühl vermitteln, selbst ganz winzig zu sein - sie überragen sie fast um einen halben Meter! Ihr Vorteil ist es dagegen, sich in den niedrigen Laborräumen nicht den Kopf an Deckenleuchten und Schoten anzuschlagen, wie es den "langen Kerls" insbesondere beim Tragen von Schutzhelmen fast ständig passiert.

poseidon 9. Juni: Messung am Suszeptometer













Alba Andrade bei einer Messung am Suszeptometer im Schiffslabor


Sechs Stunden später sind einige Dutzend Suszeptibilitätsmessungen im Labor erfolgreich durchgeführt. Gleichzeitig hat der GEM Shark Hunderttausende ebensolcher Messungen am Meeresboden durchgeführt, im 6 cm Abstand über 40 km Profillänge. Wenn diese Messungen erst genau kalibriert werden können, wird es in naher Zukunft möglich sein, die Verteilung der Sedimenttypen am Meeresboden viel genauer einzugrenzen und damit deren Herkunft und Ablagerungsprozesse besser zu erfassen. Genau zu dieser Kalibrierung führen wir immer noch begleitend die klassischen Labormessungen durch.

Messen für den Umweltschutz

Profilierende elektromagnetische Messungen sind auch zur Erfassung von Umweltschäden des Meeresboden interessant, denn leider wurden und werden immer noch viele menschliche Abfälle per legalem oder illegalem "Dumping" am Meeresboden abgeladen. Diese Abfälle enthalten in aller Regel Bestandteile aus Eisen, die aufgrund ihrer hohen Suszeptibilität sofort als lokale Signalspitzen (Spikes) in den GEM-Profilen sichtbar werden und ausgezählt werden können. Auch die Auflösung natürlicher Eisenminerale im Sediment durch Sauerstoffmangel, hervorgerufen durch menschliche Überdüngung der Randmeere, wird erfasst. Wenn es uns gelingt, diese Methodik in naher Zukunft zu etablieren, kann sie entlang vieler Küstenzonen eingesetzt werden und dabei die aktuell erforderliche aufwendige und kostspielige Beprobung und Laboranalytik ein Stück weit entbehrlich machen.


Viele Grüße von Bord,
Alba und Belén





Weitere Informationen:


Wo ist POSEIDON jetzt?

Zur aktuellen Position des Forschungsschiffes hier.

Mehr über den offiziellen Träger der Fahrt EUROPROX: der European graduate school - proxies in
earth history
unter www.europrox.de.


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