Die Untersuchung von heissen Quellen (Hydrothermalsystemen) entlang vulkanisch aktiver Bereiche des Meeresbodens ermöglicht es Prozesse zu verstehen, die die Oberfläche der Erde gestalten und einen globalen Einfluss auf die Chemie des Meeres haben. Die Bildung dieser heißen Quellen beruht auf der Konvektion von Meerwasser durch die ozeanische Kruste. In der Tiefe erhitztes und durch chemische Reaktionen verändertes Meerwasser tritt dabei unter hohen Temperaturen (bis ca. 400°C) am Meeresboden aus und bildet dabei Metall-Schwefelablagerungen, die, in Anlehnung an Fabrikschornsteine, als „Schwarze Raucher“ bezeichnet werden. Die Sulfidablagerungen führen zum Teil erhebliche Gehalte an Kupfer und Zink sowie den Edelmetallen Gold und Silber und sind damit eventuell für die Rohstoffversorgung der Zukunft interessant.
Das Verständnis dieser Hydrothermalsysteme wird durch das Fehlen von Informationen aus der Tiefe erschwert. Es gibt nur wenige Vorkommen, die im Rahmen des Ocean Drilling Program (ODP, jetzt IODP) durch Bohrschiffe erbohrt worden sind. Aus diesem Grund setzen wir unter anderem verstärkt auf die Nutzung mobiler Bohrplattformen, die Informationen aus dem Untergrund (5-15 m) mit deutlich geringerem Aufwand zulassen.
Das Ziel des Forschungsprojektes PALINDRILL war es, anhand von Flachbohrungen (<5m mit dem Rockdrill 1 des Britischen Geologischen Dienstes) erstmals Informationen über die dritte Dimension rezenter Hydrothermalsysteme zu erheben, die sich in einem flachmarinen Inselbogenmilieu gebildet haben. Solche Vorkommen sind oft reich an Edelmetallen und weltweit bisher wenig untersucht. Sie repräsentieren die modernen Analoga zu einem Lagerstättentyp an Land , der eine weltweit wichtige Quelle für die Rohstoffversorgung der Elemente Kupfer, Zink, Gold und Silber, aber auch technischer Metalle wie z.B. Indium darstellt. Aus diesem Grund sind Untersuchungen an Vorkommen innerhalb eines solchen geotektonischen Milieus wichtig für das Verständnis der Lagerstättenbildung. Im Tyrrhenischen Meer treten drei dieser Vorkommen in vergleichsweise geringen Wassertiefen (1000 bis <100m) auf und sind teilweise durch Siedeprozesse der aufsteigenden Hydrothermalfluide und bedeutende Anteile an magmatischen Volatilen (CO2 und andere Gase) gekennzeichnet.
In diesem Projekt sollte getestet werden, inwieweit die Natur der Nebengesteine die Bildung von Sulfidablagerungen unterhalb des Meeresbodens bestimmt. Anhand der Gesteinsumwandlungen in den Bohrkernen sollte Herkunft, Art und Entwicklung der sulfidbildenden Hydrothermalfluide rekonstruiert werden. Es war zu überprüfen, ob ein Eintrag magmatischer Volatile in diese flachmarinen (<1000 m) Hydrothermalsysteme des Tyrrhenischen Meeres eine Voraussetzung für die hohen Edelmetall- und Spurenelementgehalte in diesen Systemen darstellt oder ob die anomal hohen Elementgehalte allein auf das Kochen der Hydrothermalfluide im flachmarinen Milieu zurückgeführt werden können. Darüber hinaus sollte gezeigt werden, welche Mikroorganismen im Untergrund der Hydrothermalsysteme des Tyrrhenischen Meeres auftreten, welche speziellen Organismen die besonders gasreichen Vorkommen charakterisieren, und ob sich Auswirkungen der hohen toxischen Spurenmetallgehalte auf die mikrobiellen Lebensgemeinschaften nachweisen lassen.
Verantwortlich: Dr. Sven Petersen
wissenschaftliche Bearbeitung: Dr. Sven Petersen
Förderzeitraum: 2007-2008
gefördert durch: DFG
Kooperation: GEOMAR (Dr. K. Lackschewitz, Dr. M. Hügler), Institut für Geowissenschaften der Universität Kiel (Dr. D. Garbe-Schönberg), TU Bergakademie Freiberg (Dr. N. Kummer, Dr. B. Merkel, Dr. R. Kleeberg), University of Münster (Dr. H. Strauss), MPA Bremen (Dr. J. Küver), British Geological Survey (D. Smith), INGV Rome, Italy (Dr. M. Anzidei, Dr. A. Esposito), University of Rome, Italy (Dr. G. Giordano, Dr. A. de Benedetti), University of Ottawa (Dr. M.D. Hannington, Dr. T. Monecke), University of Sudbury, Canada (Dr. H. Gibson) CODES Tasmania (Dr. B. Gemmell, Dr. K. Simpson), COMRA, Beijing, China (Dr. X. G. He, Dr. B. Wan), Neptune Minerals Plc Australia
Veröffentlichungen:
2014
Petersen, S., Monecke, T., Westhues, A., Hannington, M.D., Gemmell, J.B., Sharpe, R., Peters, M., Strauss, H., Lackschewitz, K., Augustin, N., Gibson, H., and Kleeberg, R. (2014). Drilling shallow water massive sulfides at the Palinuro Volcanic Complex, Aeolian Island Arc, Italy. Economic Geology 109(8): 2129-2158.
2012
2011
2010
2009
2008
2007
Diploma- and Master thesis resulting from this project:
Christian Breuer "The role of magmatic volatiles in the formation of sulfates and sulfides in the off-shore area of Panarea, Äolian Island-arc, Italy" Westfälische Wilhelms-Universität Münster. Master thesis 2010. 86 Seiten.
Jan Dietel "Alterationsmineralogie von rezenten Hydrothermalsystemen am Palinuro Seamount, Thyrrhenisches Meer. Diploma-Thesis, TU Bergakademie Freiberg, 2009. 73 pp (In German).
Anne Westhues "Massive sulfides drilled at a submarine volcanic complex associated with an island arc - Palinuro volcanic complex, Tyhhrenian Sea, Italy. Master Thesis, Uni Muenster / IFM-GEOMAR, 2009. 76 pp.
