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?

** 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

  • 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
  • Marine Mineralische Rohstoffe - finanziert durch Helmholtz Gemeinschaft.
  • OASIS (2015-2018) - Indischer Ozean, finanziert durch BMBF.
  • Blue Mining (2014-2018) - finanziert durch EU FP7.

Veranstaltungen & Lehre

Veranstaltungen & Vorlesungen:

  • Raw materials from the deep sea: current developments in marine mining. S Petersen. 28/09/2022. Society for Geography and Geology Bochum, Germany
  • Booth at GEOMAR's "Open Day", Ahoy Ostufer. MMR Gruppe. 08/21/2022
  • Raw materials from the deep sea: possible future or science fiction? R. Zitoun 19/6/2022. Kiel Week, Ocean Science Show - Ozean-Dom, Kiel, Germany
  • Treasures from the Deep: Raw Materials from the Sea - Future or Science Fiction? R. Zitoun. 28/4/2022. Festival of Science - Ocean Science Show, Kiel, Germany

Kurse:

  • iMAGE CREATE – GEOMAR Seafloor Mapping School (SEA-EU integrated course, 5 ECTS), October 17th-28th, 2022 (virtuell)
  • Marine Mineral Resources (MSc Marine Geosciences, CAU Kiel), V, 2 SWS, next date: WS 2022/23
  • Geodynamics & Ore Deposits (MSc Marine Geosciences, CAU Kiel), UE, 1 SWS, next date: WS 2022/23

Aktuelle Publikationen

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

2023

  • 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
  • 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. & 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. & 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. & 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. & 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.