Marine Mineralische Rohstoffe (MMR)

Unter marinen mineralischen Rohstoffen versteht man die Vorkommen metallischer Lagerstätten in den Meeren, die in naher Zukunft an ökonomischer Bedeutung gewinnen könnten. Ziel der Forschung in der MMR Gruppe am GEOMAR ist es, die Bildung dieser potenziellen Lagerstätten zu verstehen und die Erkundung des Meeresbodens voranzutreiben, um das Potential dieser Vorkommen abschätzen und deren Auftreten vorhersagen zu können. Forschungsschwerpunkte sind dabei die polymetallischen Massivsulfide, aber auch porphyrische und epithermale Kupfer-Gold-Lagerstätten. In unserer Forschung verfolgen wir dabei einen "Quelle zur Senke" um alle Aspekte zu verstehen, die zur Bildung mineralischer Rohstoffe am Meeresboden beitragen.

Metalle in Meeresbodenablagerungen sind nicht nur wertvolle Ressourcen für Hightech- und „grüne Energie“-Produkte, sondern einige sind in bestimmten Konzentrationen leider auch schädlich für viele Meeresorganismen. Daher befasst sich die MMR-Gruppe im Rahmen des Forschungsschwerpunkts „Metalle im Ozean“ mit allen Aspekten von Spurenmetallen im Zusammenhang mit Mineralvorkommen in der Meeresumwelt, einschließlich ihrer Konzentration, physikalischen und chemischen Speziation sowie Bioverfügbarkeit und Toxizität.

Mitarbeiter

Forschungsaktivitäten

  • KIMERA – Künstliche Intelligenz für die Kartierung des Meeresbodens und marine Raumplanung (01.09.2023-31.08.2026). Projektleitung P. Brandl/S.Petersen
  • HEXPLORES 2023 (4.10.-1.11.2023) - Hydrothermale EXPLOration des Roten Meeres," Der Einfluss der Ausbreitungsrate auf die Häufigkeitsverteilung von Hydrothermalquellen und vulkanischer Aktivität im Roten Meergraben", Rotes Meer, RV Meteor, PIs: N. Augustin (GEOMAR)/F. van der Zwan (KAUST)/S. Petersen (GEOMAR)/ C. Devey (GEOMAR).
  • SO299 DYNAMET (6.6.-29.7.2023) - GeoDYNAmik & METallogenie, " Ark Rifting, Metallogenie und Mikroplattenentwicklung: eine integrierte geodynamische, magmatische und hydrothermale Studie des Bismarck-Archipels, Papua-Neuguinea", offshore Papua-Neuguinea, RV Sonne (SO299), Leitender Wissenschaftler: P. Brandl/M. Hannington.
  • DOMETRAP, subproject of the SPP2238 "DOME" (DFG): 2020-2023.
  • AZORES Hot Vents (29.11.-31.12.2022) - "Erforschung hydrothermaler Systeme auf dem Azorenplateau, Zentraler Nordatlantik", Zentraler Nordatlantik, RV Meteor, PIs: C. Schmidt (GEOMAR)/C. Hensen (GEOMAR)/N. Kaul (Universität Bremen)/P. Terrinha (Portugiesisches Institut für Meer und Atmosphäre, IPMA).
  • **Aktive Produktion von Fe-Liganden: Wie wichtig sind benthische Mikroben für die Regulierung des bioverfügbaren Eisens im Ozean?
  • Marine Mineralische Rohstoffe - finanziert durch die Helmholtz Gemeinschaft.

** Für weitere Informationen im Rahmen von Bachelor- und/oder Masters Arbeiten in diesen Projekten und Ausfahrten wenden Sie sich bitte an die Teamassistenz (mmr@geomar.de).

Kürzlich abgeschlossene Projekte

  • INDEX geologische Kartierungen im Deutschen Lizenzgebiet für Massivsulfide im Indischen Ozean (2017-2023) - finanziert durch BGR, Hannover.
  • IslandImpact (16.11.-17.12.2022) - " Verständnis der regionalen Auswirkungen von Inseln (Südgeorgien) auf die Biogeochemie des Südlichen Ozeans und die Funktion von Ökosystemen", Südatlantik, RV Polarstern (PS133), leitender Wissenschaftler: C. Klaas (AWI)/S. Kasten (AWI)/A. Waite (Dalhousie University)/M. Meredith (British Antarctic Survey, BAS).
  • DeepBlue (23.6.-14.7.2022) - "Charakterisierung und Überwachung der Flüssigkeits-/Feststoffemissionen von Serpentinmudvulkanen im Marianenvorarc", Pazifischer Ozean, RV Sonne (SO292), PIs: W. Menapace (MARUM)/ E. Albers (MARUM)/ A. Kopf (MARUM).
  • BISMArc, in Kollaboration mit GeoZentrum Nordbayern (DFG): 2017-2020
  • OASIS (2015-2018) - Indischer Ozean, finanziert durch BMBF.
  • Blue Mining (2014-2018) - finanziert durch EU FP7.

Veranstaltungen & Lehre

Veranstaltungen & Vorlesungen:

 

Kurse:

  • iMAGE CREATE – GEOMAR Seafloor Mapping School (SEA-EU integrated course, 5 ECTS), 16-27. September 2024 (virtuell)
  • Marine Mineral Resources (MSc Marine Geosciences, CAU Kiel), V, 2 SWS, nächster Termin: WS 2024/25
  • Geodynamics & Ore Deposits (MSc Marine Geosciences, CAU Kiel), UE, 1 SWS, nächster Termin: WS 2024/25

  • Die Gruppe MMR ist Partner im EU MSCA Doktorandennetzwerk "FluxBEATS – Fluxes at divergent plate Boundary Environments Analyzed in Time and Space" in Zusammenarbeit mit den Unversitäten Helsinki (Finnland), Bergen (Norwegen), Münster, Politecnico di Torino (Italien), Claude Benard Lyon 1 (Frankreich) und dem Geologischen Dienst Finnlands.

Aktuelle Publikationen

(Peer-reviewed, MMR (co-)author)

2024

  • Hurtig, N.C., Gysi, A.P., Monecke, T., Petersen, S., and Hannington, M.D. (2024) Tellurium transport and enrichment in volcanogenic massive sulfide deposits: Numerical simulations of vent fluids and comparison to modern sea-floor sulfides. Economic Geology. 119(4):829-851. doi:10.5382/econgeo.5067
  • Fassbender, M.L., Hannington, Baxter, A.T., Diekrup, D. M.D., Stewart, M. and Brandl, P.A., (2024): Geochemical signatures of mafic volcanic rocks in modern oceanic settings and implications for Archean mafic magmatism. Economic Geology 119(2): 445-470. doi:10.5382/econgeo.5044. (Open Access)
  • Martin, A.J., Jamieson, J.W., Petersen, S., Fayek, M., and Escartin, J. (2024) Fluid flow, mineralization and deformation in an oceanic detachment fault: Microtextural, geochemical and isotopic evidence from pyrite at 13°30’N on the Mid-Atlantic Ridge. Geochemistry Geophysics Geosystems 25(1): 011033. doi: 10.1029/2023GC011033. (Open Access)
  • Torres-Rodriguez, N., Yuan, J., Petersen, S., Dufour, A., Gonzalez-Santana, D., Chavagnac, V., Planquette, H., Horvat, M., Amouroux, D., Cathalot, C., Pelleter, E., Sun, R., Sonke, J.E., Luther III, G.W., and Heimbürger-Boavida, L.-E. (2024) Mercury fluxes from hydrothermal venting at mid-ocean ridges constrained by measurements. Nature Geoscience 17(1): 51-57, doi: 10.1038/s41561-023-01341-w (Open Access)

2023

  • van de Zwan, F., Augustin, N., Petersen, S., Altalhi, S.M., Schultz, J., Peixoto, R.S., Follmann, J., Anker, A., Benzoni, F., Garcia Peredes, E.R., Malallah, M.A., Shepard, L., Ouhssain, M., Jägerup, S.B., Jones, B.H., and Rosado, A.S. (2023) Widespread diffuse venting and large microbial Fe-mounds in the Red Sea. Communications Earth Environment 4(12): 496. doi: 10.1038/s43247-023-01169-7 (Open Access)
  • Haroon, A., Paasche, H., Graber, S., Petersen, S., Attias, E., Jegen, M., Gehrmann, R., Hölz, S., and Klischies, M. (2023) Automated seafloor massive sulfide detection through integrated image segmentation and geophysical data analysis: Revisiting the TAG hydrothermal field. Geochemistry Geophysics Geosystems 24(12): 011250. doi: 10.1029/2023GC011250 (Open Access)
  • Caraballo, E., Beaudoin, G., Dare, S., Genna, D., Petersen, S., Relvas, J.M.R.S., and Piercey, S.J. (2023) Trace element composition of chalcopyrite from volcanogenic massive sulfide deposits: variation and implications for provenance recognition. Economic Geology 118(8): 1923-1958, doi: 10.5382/econgeo.5020
  • Adam-Beyer, N., Laufer-Meiser, K., Fuchs, S., Schippers, A., Indenbirken, D., Petersen, S., and Perner, M. (2023) Microbial ecosystem assessment and hydrogen oxidation potential of newly discovered vent systems from the Central and South-East Indian Ridge. Frontiers in Microbiology 14: 1173613. doi: 10.3389/fmicb.2023.1173613 (Open Access)
  • Guo, Z., Rüpke, L., Petersen, S., German, C.R., Ildefonse, B., Hasenclever, J., Bialas, J., and Chunhui, T. (2023) Detachment-parallel recharge explains high discharge fluxes at the TAG hydrothermal field. Earth and Planetary Science Letters 617: 118245, doi: 10.1016/j.epsl.2023.118245
  • Dura, A., Nomikou, P., Mertzimekis, T.J., Hannington, M.D., Petersen, S., and Poulos, S. (2023) Identifying probable submarine hydrothermal spots in north Santorini caldera using the generalized moments method. Geosciences 13: 269; doi: 10.3390/geosciences13090269 (Open Access)
  • Hannington, M., Petersen, S., and Jamieson, J. (2023) Another look at marine minerals. SEG Discovery 134: 19-30. doi: 10.5382/SEGnews.2023-134.fea-01
  • Young, T., Gale, S. L., Ragg, N. L. C., Sander, S. G., Burritt, D. J., Benedict, B., Le, D. V., Villas-Bôas, S. G., and Alfaro, A. C. (2023) Metabolic regulation of copper toxicity during marine mussel embryogenesis. Metabolites 13 (7): 838, doi:10.3390/metabo13070838 (Open Access)
  • Polymenakou, P., Nomikou, P., Hannington, M., Petersen, S., Kilias, S.P., Anastasiou, T.I., Papadimitriou, V., Zaka, E., Kristofersen, J.B., Lampridou, D., Wind, S., Heinath, V., Lange, S., and Magoulas, A.N. (2023) Taxonomic diversity of microbial communities in sub-seafloor hydrothermal sediments of the active Santorini-Kolumbo volcanic field. Frontiers in Mircobiology 14: 1188544, doi: 10.3389/fmicb.2023.1188544 (Open Access)
  • Le Saout, M., Palgan, D., Devey, C.W., Lux, T.S., Petersen, S., Thorhallsson, D., Tomkowicz, A., and Brix, S. (2023): Variations in volcanism and tectonics along the hotspot-influenced Reykjanes Ridge. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 24 (4), e2022GC010788, doi:10.1029/2022GC010788 (Open Access)
  • Martin, A.J., Jamieson, J.W., de Ronde, C.E.J., Layne, G.D., Piercey, G. & Brandl, P.A. (2023): Constraining temporal variations in metal and sulfur sources using high‑resolution mineral‑scale analysis of pyrite: evidence from the Brothers volcano, Kermadec arc, New Zealand. Mineralium Deposita (published online). doi:10.1007/s00126-023-01177-9.
  • Jegen, A., Dannowski, A., Schnabel, M., Barckhausen, U., Brandl, P.A., Riedel, M., Beniest, A., Heyde, I., Hannington, M.D., Sandhu, A., Werner, R., and Kopp, H. (2023): Extension dynamics of the northern Fonualei Rift and Spreading Center and the southern Mangatolu Triple Junction in the Lau Basin at 16°S. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 24, e2022GC010550. doi:10.1029/2022GC010550 (Open Access)
  • Baumgartner, R.J., Hu, S., Petersen, S., Liu, S.-A., Li, D., and Kunzmann, M. (2023) The geochemistry of zinc and copper stable isotopes in deep-sea brine pools: perspectives from metalliferous sediments of the Atlantis II Deep, Red Sea. Chemical Geology 619 (3): 121320. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2023.121320
  • Fassbender, M.L., Hannington, M.D., Stewart, M., Brandl, P.A., Baxter, A.T., and Diekrup, D. (2023): Geochemical signatures of felsic volcanic rocks in modern oceanic settings and implications for Archean greenstone belts. Economic Geology 118(2): 319-345. doi:10.5382/econgeo.4967. (Open Access)
  • Brandl, P.A., Portnyagin, M., Zeppenfeld, H., Tepley III, F.J., de Ronde, C.E.J., Timm, C., Hauff, F., and Garbe-Schönberg, D. (2023): The origin of magmas and metals at the submarine Brothers volcano, Kermadec arc, New Zealand. Economic Geology, published online. doi:10.582/econgeo.4973.

2022

  • Hansen, C.T., Kleint, C., Böhnke, S., Klose, L., Adam-Beyer, N., Sass, K., Zitoun, R., Sander, S.G., Indenbirken, D., Dittmar, T., Koschinsky, A. and Perner, M. (2022) Impact of high Fe-concentrations on microbial community structure and dissolved organics in hydrothermal plumes: an experimental study. Scientific Reports 12, 20723. https://doi.org/10.1038/s41598-022-25320-0
  • Brandl, P.A., Beier, C., Anderson, M.O., 2022. Editorial: Advances in the spatial and temporal evolution of oceanic arc-backarc systems. Frontiers in Earth Science. https://doi.org/10.3389/feart.2022.1055168. (Open Access)
  • Chiswell, S.M., Boyd, P.W., Sander, S.G., Ellwood, M.J., and Milne, A. (2022) Mesoscale eddies and the impact of coastal iron supply on primary production in the South Pacific Subtropical Front. Deep Sea Research Part I 188: 103852. DOI 10.1016/j.dsr.2022.103852.
  • Hatje, V., Sarin, M., Sander, S.G., Omanovic, D., Ramachandran, P., Völker, C., Barra, R.O. and Tagliabue, A. (2022) Emergent interactive effects of climate change and contaminants in coastal and ocean ecosystems. Frontiers in Marine Sciences 9: 936109, DOI 10.3389/fmars.2022.936109. (Open Access)
  • Vinkovic, A., Laptyev, G., Yaprak, G., Slavova, K., Joksimovic, D., Troskot-Corbic, T., Frontasyeva, M., Duliu, O.G., Bylyku, E., Shyti, M., Humbatov, F., Nuhanovic, M., Smjecanin, N., Nonova, T., Dobrev, L., Pashalidis, I., Melikadze, G., Ioannidou, A., Tsabaris, C., Aidarkhanova, A., David, D., Zinicovscaia, I., Kamnev, A., Horvat, M., Necemer, M., Jacimovic, R., Yucel, H., Kalayci, Y., Dirican, A., Sert, I., Plotsen, M., Korychenskyi, K., Khatir, S.M.A., Sander, S.G., Deufrains, K., Fajkovic, H., Klanjscek, T., Vdovic, N., Legovic, T. and Obhodas, J. (2022) Could atmospheric carbon be driving sedimentation? Journal of Soils and Sediments, DOI 10.1007/s11368-022-03282-0
  • Allen, D., Allen, S., Abbasi, S., Baker, A., Bergmann, M., Brahney, J., Butler, T., Duce, R.A., Eckhardt, S., Evangeliou, N., Jickells, T., Kanakidou, M., Kershaw, P., Laj, P., Levermore, J., Li, D., Liss, P., Liu, K., Mahowald, N., Masque, P., Materić, D., Mayes, A.G., McGinnity, P., Osvath, I., Prather, K.A., Prospero, J.M., Revell, L. E., Sander, S.G., Shim, W.J., Slade, J., Stein, A., Tarasova, O., and Wright, S. (2022) Microplastics and nanoplastics in the marine-atmosphere environment. Nature Reviews Earth & Environment (2022) DOI: 10.1038/s43017-022-00292-x. (Open Access)
  • Nomikou, P., Polymenakou, P.N., Rizzo, A.L., Petersen, S., Hannington, M., Kilias, S.P., Papanikolaou, D., Escartín, J., Karantzalos, K., Mertzimekis, T.J., Antoniou, V., Krokos, M., Grammatikopoulos, L., Italiano, F., Caruso, C.G., Lazzaro, G., Longo, M., Scappuzzo, S.S., D'Alessandro, W., Grassa, F., Bejelou, K., Lampridou, D., Katsigera, A., and Dura, A.: SANTORY: SANTORini's Seafloor Volcanic ObservatorY. Frontiers in Marine Science 9: 796376, 1-16. doi:10.3389/fmars.2022.796376 (Open Access)
  • Haase, K.M., Schoenhofen, M.V., Storch, B., Beier, C., Regelous, M., Rubin, K., and Brandl, P.A.: Effects of the hydrous domain in the mantle wedge on magma formation and mixing at the Northeast Lau Spreading Centre, SW Pacific. Geochemistry Geophysics Geosystems, 23: e2021GC010066. doi:10.1029/2021GC010066 (Open Access)
  • Stewart, M.S., Hannington, M.D., Emberley, J., Baxter, A.T., Kraetschell, A., Petersen, S., Brandl, P.A., Anderson, M.O., Mercier-Langevin, P., Mensing, R., Breker, K., and Fassbender, M.: A new geological map of the Lau Basin reveals crustal growth processes in arc-backarc systems. Geosphere 18(2): 910-943. doi: 10.1130/GES02340.1 (Open Access)
  • Kleint, C., Zitoun, R., Neuholz, R., Walter, M., Schnetger, B., Klose, L., Chiswell, S.M., Middag, R., Laan, P., Sander, S.G., and Koschinsky, A. (2022) Trace Metal Dynamics in Shallow hydrothermal plumes at the Kermadec Arc. Frontiers in Marine Science 8: 782734, 1-18. doi.org/103389/fmars.2021.782734. (Open Access)
  • Barhoumi, B., Sander, S.G., and Tolosa, I. (2022) A review on per- and polyfluorinated alkyl substances (PFASs) in microplastic and food-contact materials. Environmental Research Letters, 206: 112595. doi.org/10.1016/j.envres.2021.112595.
  • Barhoumi, B., Sander, S.G., Driss, M.R., and Tolosa, I. (2022) Survey of legacy and emerging per- and polyfluorinated alkyl substances in Mediterranean seafood from a North African ecosystem. Environmental Pollution 292. doi.org/10.1016/j.envpol.2021.118398

The full list of MMR publications can be found here.