Fakultätsbericht 2016-2017

In unserem Untersuchungsgebiet östlich der Nord- insel Neuseelands, wo die Pazifische Platte unter die Australische Platte gezogen wird, werden z.T. mehrere Tausend Quadratkilometer große Hang- rutschungen durch die Subduktion von bis zu meh- reren Kilometern hohen Seamounts ausgelöst. Um zu verstehen, wie Gashydratsysteme und Rut- schungskomplexe interagieren, wurden im Rahmen eines BMBF-geförderten Projekts in Kooperation mit dem MARUM in Bremen Sedimentkerne von mehr als 30 Metern mit dem neuen Bohrgerät Me- Bo200 vom Tiefseemehrzweckschiff TFS Sonne aus erbohrt, die die weitaus längsten hier jemals gewonnenen sind und damit vollends neue Einbli- cke in die Sedimentsysteme des marinen Akkreti- onskeils erlauben. Vielfältige sedimentphysikalische Messungen an diesen bisher einmaligen Proben- materialien (Abb. 2), die auch die Messung der Scherwellengeschwindigkeit an den feuchten Ker- nen einschließen, zeigen eine kontinuierliche Zu- nahme der magnetischen Suszeptibilität, Dichte und Scherfestigkeit mit der Tiefe. Die Porosität nimmt mit der Tiefe ab. In der magnetischen Sus- zeptibilität sind im Bereich der vulkanischen Asche- lagen maximale Werte zu erkennen. In den ande- ren physikalischen Parametern ist eine deutliche Änderung in den Teufebereichen zwischen 17 m und 18 m zu erkennen. Zum Beispiel nimmt die Dichte sprunghaft zu, obwohl sich die Kompressi- onswellen- und Scherwellengeschwindigkeit ver- ringert. Der Elastizitätsmodul, welcher aus den seismischen Geschwindigkeiten und der Dichte berechnet wurde, nimmt unterhalb von 18 m ab. Diese Änderungen der elastischen Eigenschaften des Sediments spiegeln sich in seismischen Da- ten durch eine starke Reflexion wider. oben Abb. 2: Ausgewählte sedimentphysikalische Eigenschaften, gemessen mit einem Multi Sensor Core Logger, des MeBo Kerns GeoB20824-4 vom Top von Rock Garden. Rechts sind die Scherwellenmessungen im Bereich zwischen 16 m und 20 m dargestellt. Bei- spielhaft sind einige Kernscans gezeigt. Die geophysikalische Erkundung des oberflächen- nahen Untergrunds trägt nicht nur zur besseren Kenntnis der geologischen Strukturen und Lage- rungsverhältnissen bei, sondern ist unverzichtbar bei der Prospektion etwa auf Grundwasser und der Identifizierung von Naturgefahren wie Subro- sionserscheinungen. Letztere sind gerade in Thü- ringen sehr häufig und oftmals in der Umgebung der großen Störungszonen des Thüringer Beckens zu finden. Eine unverzichtbare Grundlage ist eine hochaufgelöste Abbildung komplizierter Strukturen wie wir sie mit geoelektrischen Methoden durch- führen. Durch die sehr rechenzeitaufwändige In- version von quasi-dreidimensionalen Datensätzen wird die Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit erhalten. So wurde der hochvariable, komplexe Aufbau der Erfurter Störungszone zum ersten Mal in geoelektrischen Profilen (Abb. 3) abgebildet. Durch die quasi-3D Einsicht konnte eine dextrale Seitenverschiebungskomponente belegt werden. Geoelektrische und elektromagnetische Erkundung oberflächennaher Strukturen unten Abb. 3. Verteilung des spezifischen Widerstandes entlang von geoelektrischen Profilen aus dem Bereich der Erfurter Störungszone (Bild: M. Willen) unterlegt mit der digitalen geologischen Karte von Thüringen (TLUG, 2017). FORSCHUNG — 113 Das Zusammenspiel der Subduktion von Sea- mounts, Gashydratsystemen u. Hangrutschungen